문헌 1에 기재된 종래 기술에서는, 센서에 전자계에 지향성을 가져오기 위한 페라이트 포트형 코어에 감겨진 코일로 이루어지는 인덕터와 콘덴서의 직렬 또는 병렬 공진 회로가 구비되어 있다. 그리고, 연마 초기에 20 Hz∼40.1 MHz의 주파수로 이루어지는 소인 출력을 센서에 인가하고, 상기 코일로부터 발생한 지향성을 가지는 교번 전자계에 의해, 도전성 필름을 관통하는 누설 자속을 일으켜 이 도전성 필름의 막 두께에 대응한 큰 와전류를 연마 초기부터 유도시키고 있다. 도전성 필름의 막 두께에 대응한 큰 와전류를 유도하기 위해서는 큰 교번 전자계, 즉 도전성 필름을 관통할 정도의 큰 자속을 형성할 필요가 있고, 도전성 필름의 두께 변화의 감시는 연마 초기부터 연마 종기까지 도전성 필름 내에 유발된 와전류를 이용하여 행해지고 있다. 이 때문에, 막 두께의 변화를 감시하는 동안, 도전성 필름의 두께 방향을 향하여 자속을 관통시킬 필요가 있다. 문헌 1에 관련된 공보의 도면 중에는, 모든 도전성 필름의 부분에 이 도전성 필름을 관통하는 자속선이 기재되어 있는 것으로부터도, 이것은 분명하다.
연마 초기에 있어서의 웨이퍼의 표면에는, 무구(無垢)한 Cu막(도전성 필름)이 최상층에 있는 것이 일반적이다. 이들 무구한 Cu막 전체에 와전류를 유발시키기 위해서는 매우 큰 누설 자속이 필요하다. 그러나, 그 누설 자속은 와전류를 유발시키지만, 이들은 어차피 와전류 손실이라는 형태로 줄열이 되어 소비된다. 이 줄열 손실은, 최표층의 무구한 Cu막에 대해서는, 체적 저항이 작기 때문에, 발열은 비교적 작지만, 내부의 이미 배선되어 있는 부분에서는, 배선 단면적이 작고 체적 저항이 작기 때문에, 관통하는 자속에 의해 큰 와전류가 유발되고, 그 결과, 국부적으로 큰 줄열 손실을 낳게 된다. 이것은, 때로는 일부 배선이 용융, 단선되어 버리는 문제로 발전한다. 이른바 유도 가열 상태가 되어, 특히 내부에 열이 가득 차 버리는 현상이 일어나게 된다. 특히, Cu 배선 등에서는, Cu가 가열되면, Ta 등의 배리어막에 Cu가 확산되는 경우나, 경우에 따라서는, 배리어막을 돌파하여 Cu가 확산되어 버릴 우려가 있다.
또한, 웨이퍼의 표면부에 다수층의 배선이 실시되어 있는 경우에는, 표층의 Cu막의 우려뿐만 아니라, 이미 처리가 완료된 내부의 배선 부분이 국부적으로 따뜻해져 주위로 확산되거나, 반도체 기판 내의 p 형, n 형을 형성하고 있는 도펀트가 더욱 확산되어, 기판 내 소자의 특성을 바꾸어 버리는 경우도 있다. 또한, 열이 발생하지 않는 경우에도, 과잉의 와전류가 미세 배선에 흐르는 경우에는, 일렉트로 마이그레이션을 일으켜 단선되는 경우가 있다.
또한, 예를 들면, 연마 종료 시점 부근의 어느 소정의 잔막량이 된 시점에서, 연마 조건을 바꾸어 처리를 하는 경우에, 소정의 잔막량인지 아닌지를 확인하는 것은 어렵다. 초기 막 두께로부터의 변화분으로 추측할 수는 있지만, 초기 막 두께가 일정하지 않은 경우에는, 소정의 잔막량의 추측에 편차가 생기게 되기 때문이다. 이 연마 종료 시점 부근의 판단에 관하여, 센서와 도전성 필름 사이의 갭이 연마의 진동에 의해 미소하게 변화되면, 센서 회로계 전체의 부유 용량이 변화되어 공진 주파수 전체가 시프트한다. 따라서, 만일, 어느 설정된 공진 주파수가 되었을 때에 스레시홀드값을 설정하여, 연마 종점을 판별하는 설정을 하고 있어도, 전체적으로 공진 주파수가 시프트하면, 그 스레시홀드값의 설정에 의한 연마 종료 시점의 판단은 어려워진다. 이와 같이, 종래 방법에서, 단조로우면서도 또한 연속적으로 증가 또는 감소 변화하는 공진 주파수에 있어서, 어느 값에 스레시홀드값을 설정하고 있었다 하더라도, 센서와 도전성 필름 사이의 갭이 미소하게 변화되거나, 그 사이에 어떠한 유전체가 개재되거나 함으로써, 그 파형 자체가 전체적으로 상하로 평행 이동하는 경우는 종종 존재하고, 그 결과, 미리 설정한 스레시홀드값이 의미를 가지지 않는 경우가 종종 존재했다.
와전류 센서를 사용한 문헌 2에 기재된 종래 기술에서도, 도전성막의 막 두께 변화의 감시를, 연마 초기부터 연마 종기까지 와전류의 변화로 보고 있는 것은, 상기 문헌 1에 기재된 종래 기술과 거의 동일하다.
또한, 연마 초기부터 연마 종기까지 와전류를 이용하여 도전성막의 막 두께를 감시하는 상기의 종래 기술에서는, 막 내에서 와전류를 일으키는 데에 막 내에 침투할 정도의 충분히 강한 자속을 만들 필요가 있어, 인덕터의 형상은 자속에 지향성을 갖게 하기 위해 3차원으로 되어 있다. 따라서, 센서를 연마 장치 등에 장착하는 데에, 일반적으로 다음과 같은 문제가 있다. 코일에 흘리는 전류가 커져 소비 전력이 많아지고, 전원 장치도 대형이 된다. 자속이 주변으로 누설되어 노이즈가 발생하기 쉽다. 도선을 코일 형상으로 감는 공정 등이 필요하게 되어 비용이 많이 든다.
문헌 3에 기재된 와전류 센서로 이루어지는 종래 기술에서는, 먼저, 이 종래 기술에서 사용하고 있는 센서부의 하드웨어에 대하여, 먼저, 센서 코일은 도전성막을 관통하는 것을 전제로 한 구성이다. 따라서, 도전성막을 관통하지 않을 정도의 자장밖에 발생시키지 않는 하드웨어에서는, 와전류를 형성할 수 없어 목적을 달성할 수 없다. 또한, 도전성막이 연마에 의해 감소됨으로써, 와전류가 형성되는 영역이 단조롭게 감소되고, 이 때문에, 발진 주파수가 단조롭게 감소되는 거동이 기재되어 있으며, 그 발진 주파수가 대략 일정하게 되었을 때를 종점으로 간주하여 이 부분을 검출한다고 되어 있다. 즉, 이 종래 기술에서 사용하는 소프트웨어의 알고리즘에서는, 발진 주파수의 변화란, 감소로부터 대략 일정하게 되는 변화를, 발진 주파수의 변화로 하고 있는 것으로서, 예를 들면, 이 발진 주파수가 변곡점을 가지는 변화를 했을 경우에는, 도저히 검출할 수 있는 알고리즘이 아니다. 또한, 도 2에 나타내는 바와 같이 연마의 초기부터 자속이 도전성막을 관통하여, 상시 와전류가 발생하는 상태이다. 여기에서, 와전류 센서는, 시종 와전류를 적극적으로 발생시켜, 그 와전류 변화에서 막 두께 변화로 다시 산출하는 방법을 일반적으로 와전류 센서로 하고 있다.
그래서, 막 내에 형성되어 있는 미세한 배선까지 강한 자속을 미치지 않고, 그 결과 전자 유도에 의해 유발되는 와전류의 발생을 억제하여, 와전류에 의한 줄열 손실을 극소로 억제함과 동시에, 센서와 도전성막의 갭의 변화나 슬러리 등의 유전 물질의 개재 상태에 따라, 유발되는 와전류량이 전체적으로 시프트하여, 스레시홀드값의 설정이 큰폭으로 변화되어 검출하기 어려워지는 것과 같은 사태를 없애, 디바이스 웨이퍼를 관통하지 않을 정도의 미세한 자장이라 하더라도, 충분히 정밀도 좋게 검출할 수 있도록 하는 것으로서, 연마 종료 시점을 정밀도 좋게 예측·검출하고, 또한, 제거해야 하는 잔막량 및 연마 레이트 등을 그 자리에서 정밀도 좋게 산출하여, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되어 있는지를 정확하게 평가하기 위해 해결해야 할 기술적 과제가 생기는 것으로서, 본 발명은 이 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.In the conventional technique described in Document 1, the sensor is provided with a series or parallel resonance circuit of an inductor and a capacitor, which are made of a coil wound around a ferrite port type core for bringing directivity to the electromagnetic field. Then, a sweep output having a frequency of 20 Hz to 40.1 MHz is applied to the sensor at the beginning of polishing, and a leakage magnetic flux passing through the conductive film is generated by the alternating electromagnetic field having the directivity generated from the coil, A corresponding large eddy current is induced from the beginning of polishing. In order to induce a large eddy current corresponding to the film thickness of the conductive film, it is necessary to form a large alternating magnetic field, that is, a magnetic flux large enough to penetrate the conductive film. Is carried out by using an eddy current induced in the film. Therefore, it is necessary to penetrate the magnetic flux toward the thickness direction of the conductive film while monitoring the change of the film thickness. In the drawings of the publication related to Document 1, it is also clear that magnetic flux lines passing through the conductive film are described in all of the conductive films.
On the surface of the wafer at the initial stage of polishing, it is general that a Cu film (conductive film) is solid on the top layer. In order to induce an eddy current in the entire Cu film, a very large leakage magnetic flux is required. However, the leakage flux induces an eddy current, but they are consumed in the form of eddy current loss. Since the volume resistivity of the innermost Cu layer of the outermost layer is small, heat generation is relatively small. However, since the wiring cross-sectional area is small and the volume resistance is small in the portion already wired in the inside, An eddy current is induced, resulting in a locally large heat loss. This sometimes leads to the problem that some wiring is melted and broken. A so-called induction heating state occurs, and in particular, a phenomenon in which heat is filled in the inside occurs. Particularly, in Cu wiring and the like, when Cu is heated, Cu may diffuse into the barrier film of Ta or the like, or in some cases break the barrier film and diffuse Cu.
When a plurality of wiring lines are formed on the surface portion of the wafer, not only is the concern of a Cu film in the surface layer, but also the internal wiring portions that have already been processed are locally warmed and diffused to the periphery, The dopant that forms the pattern is further diffused, thereby changing the characteristics of the device in the substrate. Further, even when heat is not generated, when excess eddy current flows in the fine wiring, electromigration may occur and breakage may occur.
Further, for example, it is difficult to confirm whether or not a predetermined residual film amount is obtained when processing is performed by changing the polishing conditions at the time when the predetermined residual film amount near the polishing end point is reached. This is because it can be estimated from the change from the initial film thickness, but when the initial film thickness is not constant, there is a variation in the speculation of the predetermined remaining film amount. Regarding the judgment of the vicinity of the polishing end point, if the gap between the sensor and the conductive film is slightly changed by the polishing vibration, the stray capacitance of the entire sensor circuit system changes and the entire resonance frequency shifts. Therefore, if the resonance frequency shifts as a whole, even if the threshold value is set and the polishing end point is set at a set resonance frequency, determination of the polishing end time by setting the threshold value Becomes difficult. As described above, in the conventional method, the gap between the sensor and the conductive film is slightly changed even if the threshold value is set to a certain value in the resonance frequency which is monotonously increasing, or continuously changing, There is often a case where the waveform itself shifts up and down as a whole, and as a result, there is often a case where a predetermined threshold value is not meaningful.
In the prior art described in Document 2 using an eddy current sensor, monitoring of the change in the film thickness of the conductive film is almost the same as that of the conventional technology described in the above-mentioned Document 1, from the beginning of polishing to the end of polishing.
Further, in the above-described prior art in which the film thickness of the conductive film is monitored using an eddy current from the beginning of polishing to the polishing end, it is necessary to make a magnetic flux sufficiently strong enough to penetrate into the film to cause eddy current in the film, Is three-dimensional in order to have directivity in the magnetic flux. Therefore, in attaching the sensor to a polishing apparatus or the like, there are generally the following problems. The current flowing through the coil becomes large, so that the power consumption increases, and the power supply apparatus becomes large. The magnetic flux leaks to the periphery, and noise easily occurs. A process of winding the wire in the form of a coil, and the like are required, which is costly.
In the conventional art comprising the eddy-current sensor described in Document 3, first of all, the hardware of the sensor unit used in this prior art first assumes that the sensor coil penetrates the conductive film. Therefore, in the hardware that does not generate the magnetic field only to the extent that the conductive film does not penetrate, the eddy current can not be formed and the object can not be achieved. It is also described that the region where the eddy current is formed is monotonously decreased by the reduction of the conductive film due to polishing, and therefore, the oscillation frequency is monotonously reduced, and when the oscillation frequency becomes substantially constant, This part is detected. That is, in the algorithm of the software used in this prior art, the change in the oscillation frequency means a change in the oscillation frequency that is substantially constant from the decrease. For example, the change in the oscillation frequency having the inflection point , It is not an algorithm that can detect very easily. Further, as shown in Fig. 2, the magnetic flux penetrates through the conductive film from the beginning of polishing, and a constant eddy current is generated. Here, the eddy-current sensor generally uses a eddy-current sensor as a method of positively generating an eddy-current at one time and re-calculating the eddy-current change with a film thickness change.
As a result, it is possible to suppress the generation of eddy currents induced by electromagnetic induction, and to suppress the loss of the diathermy caused by the eddy current to a minimum. In addition, the gap between the sensor and the conductive film The amount of the eddy current induced totally shifts depending on the change of the threshold voltage and the interposition state of the dielectric material such as slurry and the setting of the threshold value is largely changed to make it difficult to detect it. So that the polishing end point can be precisely predicted and detected and the remaining amount of the film to be removed and the polishing rate can be precisely calculated on the spot, To be able to accurately assess whether the film is properly removed, SUMMARY is less problem occurs, an object of the present invention is to solve this problem.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해 제안된 것으로서, 청구항 1에 기재된 발명은, 도전성막을 연마하여, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되었을 때의 연마 종료 시점을 예측하여 검출하는 연마 종료 시점의 예측·검출 방법으로서, 상기 소정의 도전성막에 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 이 인덕터로 형성되는 자속에 의해 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속 변화를 모니터하고, 연마 중의 막 두께가 상기 소정의 도전성막의 재질을 일 인자로서 정해지는 표피 효과에 의해 현저하게 나타나는 자속 변화를 이용하여, 이 자속 변화 과정 중에 있어서, 연마 종료 시점을 예측하기 위한 자속 변화 부분을 검출하고, 이 자속 변화 부분으로부터 연마 종료 시점을 예측하는 것을 특징으로 하는 연마 종료 시점의 예측·검출 방법을 제공한다.
이 구성에 의하면, 인덕터가 고주파로 구동되고, 이 인덕터로부터 그 고주파의 주기에 대응하여 변화하는 자속이 발생한다. 연마에 의해 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께에 이를 때까지는, 소정의 도전성막에 유발되는 자속은, 상기 표피 깊이의 영역을 막면을 따라 거의 평행하게 통과한다. 연마가 진행되어 소정의 도전성막이 상기 표피 깊이와 동등 또는 그 부근의 막 두께가 되면, 이 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속이 생기기 시작한다. 이 자속의 변화에 따라 소정의 도전성막 중에 전자 유도에 의해 유발되는 와전류량이 변화된다. 이 와전류는 막 두께가 감소해 감에 따라, 막을 관통하는 누설 자속이 증대되어 가기 때문에, 서서히 유발되는 와전류가 증대된다. 이 넓은 영역에 발생한 와전류에 의해, 이 소정의 도전성막 내에 큰 상호 인덕턴스가 발생한다. 이 상호 인덕턴스는, 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 센서 회로계의 자기 인덕턴스를 감소시키도록 작용한다. 이와 같이, 초기는, 도전막 두께가 감소해도, 도전막 두께에 투입한 자속이 웨이퍼를 관통하지 않을 정도인 경우에는, 일정한 와전류가 형성된다. 그 후, 막 두께가 더욱 감소하여 표피 깊이에 대응한 막 두께 이하가 된 경우, 일부의 자속이 웨이퍼 상의 도전성막을 관통하여 웨이퍼의 이면으로까지 누설되는 자속이 생긴다. 이 때 누설 자속의 증가와 함께 막 내에 유발되는 와전류가 커진다. 다음에, 어느 일정한 막 두께까지 웨이퍼 표면에 형성되는 와전류는 증대되지만, 그 후, 더욱 도전성막이 제거됨에 따라, 와전류를 발생시키는 도전성막 자체가 감소되기 때문에, 와전류는 감소한다. 결과적으로, 단조로운 막 두께 감소 과정임에도 불구하고, 한번 관통 자속 증대와 함께 와전류는 증대되고, 그 후 막 두께가 더 감소됨에 따라, 와전류를 일으키는 체적 자체가 감소됨에 따라 급속하게 감소되기 때문에, 유발되는 와전류에 대응한 상호 인덕턴스에는 극대점이 나타난다. 이 와전류의 급속한 감소로 인하여 상기 상호 인덕턴스도 급속하게 감소하여 센서 회로계의 인덕턴스는 증가로 바뀐다. 이와 같이, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이와 동등 또는 그 부근의 막 두께가 된 이후에, 와전류가 발생하고, 그 후의 급속한 감소로 인하여 센서 회로계의 인덕턴스가 일단 감소하고, 그 후 증가로 바뀐다. 이 거동에 의해 고주파 인덕터형 센서로부터 발진되는 공진 주파수의 파형이 상기 표피 효과에 의해 이 파형 변화가 현저하게 나타난다. 그리고, 이 파형 변화 과정 중에 있어서 연마 종료 시점을 예측하기 위한 파형 변화 부분을 검출하고, 이 파형 변화 부분부터 연마 종료 시점이 예측된다.
이 피크는, 표피 깊이에 대응한 막 두께로 나타나기 때문에, 앞에서 설명한 바와 같은 유발된 와전류량이 전체적으로 시프트함에 따른 스레시홀드값의 설정이 변동된다고 하는 문제는 없고, 끊임없이, 나머지 막 두께에 대응한 위치에 피크가 출현한다. 특히, 도전성막이, 예를 들면, Cu인 경우, Cu의 나머지 막이 710 Å 의 부근에 피크가 출현한다. 또한, W막인 경우에는, W의 나머지 막이 조금 더 두꺼운 부분 2500 Å에 피크가 출현한다. 이 막 두께는, 실제의 표피 깊이와는 상이하지만, 표피 깊이에 대응한 수치로 되어 있다. 표피 깊이(δ)는, 전자파의 강도가 1/e의 크기가 되는 깊이를 편의적으로 나타낸 지표인데, 이 피크 위치는, 재료의 도전율, 투자율(透磁率), 인가하는 주파수 등에 의해 결정되는 것으로부터, 표피 효과에 의해 초래되고 있다. 본 발명은 이 재료의 표피 효과에 의해 나타나는 특이한 현상을 교묘하게 이용하여 달성한 기술이다. 특히, 배선 재료의 CMP에서 배선 재료는 고도전율을 갖기 때문에, 피크 위치는 비교적 종점 부근(710 Å)에서 날카로운 피크(극대점)가 되어 나타난다. 이 때문에, 여러 가지 외란에 대해서도 흔들리지 않고, 신뢰성 있는 종점 검출·종점 예측이 가능하게 된다.
또한, 인덕터형 센서는, 막 내에 고의로 적극적으로 와전류를 일으키게 하여, 막 두께를 모니터하는 것은 아니다. 종래의 공지된 센서에서는, 도전성막을 관통시키는 자장을 부여하도록 지향성을 갖게 하도록 센서 코일을 형성하고 있는데, 본 발명에 있어서의 인덕터형 센서에서는, 평면 인덕터를 사용하고 있다. 이것에 의해, 자장에 지향성을 부여하는 것이 아니라, 도전성막에 대하여, 도전성막에 깊게 침투하지 않도록 적당히 자장을 발산시키는 것을 목적으로 한 인덕터이다. 이것은, 자장이 깊게 침투한 경우, 또는 자장을 깊게 침투시키기 위해 강력한 자장을 부여한 경우, 내부의 배선이 와전류에 의해, 국부적으로 과열되는 경우나, 일렉트로 마이그레이션 등에 의해, 배선 자체가 단선되어 버리기 때문이다. 따라서, 도전성막에 최대한 자장을 침투시키지 않고, 바꾸어 말하면, 소자에 데미지를 주는 와전류를 발생시키지 않을 정도의, 적당한 자속 분포를 형성하는 평면 인덕터의 구성으로 하고 있다. 또한, 도전성막이 제거되기 직전에 도전성막이 얇아지면, 적당히 발산시키는 자장을 부여했다 하더라도, 일부는 도전성막을 관통하는 자속이 나타난다. 이 종점 부근의 얇은 도전성 막 상태가 되었을 때에 나타나는 급격한 변화를 모니터한다. 따라서, 주파수, 인덕터 및 그 신호를 검출하는 알고리즘은, 종점 부근의 변곡점을 최대화하는 구성으로 하고 있다.
청구항 2에 기재된 발명은, 상기 표피 효과에 의한 자속 변화 부분을 검출하는 방법은, 피크의 정점, 변곡점, 변화의 상승률, 상승 변화량, 상승 개시점 등의 표피 효과 특유의 특징적인 변화를 검출하는 연마 종료 시점의 예측·검출 방법을 제공한다.
이 구성에 의하면, 표피 효과에 의한 자속 변화 부분은, 자속 변화의 피크의 정점, 변곡점, 변화의 상승률, 상승 변화량, 상승 개시점 등의 표피 효과 특유의 변화를 검출함으로써 실행된다.
청구항 3에 기재된 발명은, 상기 표피 효과에 의한 자속 변화 부분을 검출하는 방법은, 파형 피크점, 변곡점, 소정 상승률점 등의 표피 효과 특유의 특징적인 변화를 검출하는 연마 종료 시점의 예측·검출 방법을 제공한다.
이 구성에 의하면, 상기 표피 효과에 의한 자속 변화 부분은, 파형 피크점, 변곡점, 소정 상승률점 등의 표피 효과 특유의 변화를 검출함으로써 실행된다.
청구항 4에 기재된 발명은, 상기 도전성막에 근접하는 고주파 인덕터형 센서는 2차원 평면 인덕터인 연마 종료 시점의 예측·검출 방법을 제공한다.
이 구성에 의하면, 종래의 3차원적으로 형성된 인덕터에서는, 자속이 도전성막에 대하여 수직 방향으로 침입하기 위한 지향성이 향상되고, 디바이스 웨이퍼의 내부에까지 자속이 들어가, 디바이스 내부의 배선이 일렉트로 마이그레이션에 의해 단선되거나 한 경우가 있었다. 이에 대하여, 이 2차원 평면 인덕터에 의한 방법에 의하면, 도전성막에 대한 자속이 적당히 발산되어 지향성을 갖지 않기 때문에, 도전성막 내부로 자속이 적극적으로 침입하지 않는다. 또한, 부여하는 주파수가 30 MHz보다 큰 주파수로 한 경우, 표피 효과에 의해, 더욱 자속을 도전성막 내부로까지 침입할 수 없게 되기 때문에, 디바이스 웨이퍼 내부에서의 와전류 발생에 의한 줄열에 의한 단선이나 과도한 전류에 의한 일렉트로 마이그레이션을 방지할 수 있게 된다. 또한, 표면의 도전성막이 확실히 제거되어 있는 상태의 막 두께가 되었을 때에 자속의 일부가 도전성막을 관통하여 와전류를 형성하게 되기 때문에, 종점 부근의 막 두께가 되었을 때에 매우 현저한 상호 인덕턴스에 대응하는 파형의 변화를 발생시킴으로써, 연마의 종료점을 검출할 수 있게 된다.
청구항 5에 기재된 발명은, 상기 도전성막에 근접하는 고주파 인덕터형 센서는, 절연체로 형성된 기판의 표면에 도전성막을 붙인 구성으로 하는 연마 종료 시점의 예측·검출 방법을 제공한다.
이 구성에 의하면, 프린트 기판 등의 유리·에폭시나 종이·페놀 등 절연체기판 상에 Cu 등의 도전성 물질을 증착하거나 도포함으로써, 용이하고 또한 저렴하게 센서를 제작할 수 있게 된다. 또한, 권선을 사용하는 방법과 비교해도, 도전성막을 도포한 후,에칭하여 제작함으로써, 선폭을 매우 미세화하여 제작할 수 있게 되어, 센서 자체를 매우 소형화할 수 있게 된다. 센서의 소형화에 의해, 더욱 미소한 자장을 효율적으로 발생시킬 수 있고, 자장을 도전성 물질의 내부로 깊게 침투시키지 않아, 막이 제거되는 종점 부근의 변화 거동을 정밀도 좋게 검출할 수 있게 된다. 또한, 센서의 소형화는, 웨이퍼면 내의 위치에 대응하여 다수의 센서를 배치할 수 있게 되기 때문에, 웨이퍼면 내에 있어서의 연마의 균일성을 정밀도 좋게 검출할 수 있게 된다.
청구항 6에 기재된 발명은, 상기 소정의 도전성막의 표피 효과에 기초하여 유발되는 자속 변화의 모니터는, 이 소정의 도전성막 중의 와전류의 계측, 이 소정의 도전성막이 와전류를 일으킴으로써 발생하는 상호 인덕턴스의 측정, 이 소정의 도전성막의 상호 인덕턴스에 의한 상기 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 센서 회로계의 인덕턴스 변화의 측정, 또는 이 센서 회로계의 인덕턴스 변화를 상기 고주파 인덕터형 센서가 발진하는 공진 주파수의 변화에서의 측정 중 적어도 어느 하나인 연마 종료 시점의 예측·검출 방법을 제공한다.
이 구성에 의하면, 소정의 도전성막의 표피 효과에 기초하여 유발되는 자속 변화의 모니터는, 구체적으로는, 각각 이 자속 변화에 따른 와전류, 상호 인덕턴스, 센서 회로계의 인덕턴스, 또는 고주파 인덕터형 센서가 발진하는 공진 주파수 중 적어도 어느 하나의 변화를 측정함으로써, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막에 대하여 관통하는 자속이 증대되어 가는 연마 종료점 바로 앞의 파형 변화 부분이 명확하게 검출된다.
청구항 7에 기재된 발명은, 상기 고주파 인덕터형 센서를 발진시키는 발진기와 그 발진(공진) 주파수의 변화를 모니터하기 위한 주파수 카운터가, 상기 고주파 인덕터형 센서에 근접하여 배치되어 있는 연마 종료 시점의 예측·검출 방법을 제공한다.
이 구성에 의하면, 종래와 같은 배선·결선 부분에서 분포 정수 회로를 형성하여 회로의 인덕턴스나 커패시턴스가 불필요하게 커지는 것을 방지하여, 예를 들면, 정전 용량에 의한 변화를 지배적으로 검출하는 것이 아니라, 인덕터형 센서 부근에서 초래하는 자속의 변화를 정밀도 좋게 검출할 수 있게 된다. 바람직하게는, 발진기 및 주파수 카운터는 인덕터형 센서와 동일 패키지 내에 있는 것이 좋다. 또한, 통상적으로 수 ＋ MHz 대에서는 분포 정수 회로를 형성하게 되어, 자속의 변화보다, 도중 경로와 시료 사이에 정전 결합이 생겨, 정전 결합 센서로서의 기능이 지배적이 된다. 그러나, 이 구성에 의하면, 수 ＋ MHz 대이었다 하더라도, 주파수 모니터를 근방에 배치하고 있기 때문에, 정전 결합하는 영역이 한정된다. 이 때문에, 수 ＋ MHz 대라 하더라도, 분포 정수 회로라고 하기보다는, 비교적 커패시턴스와 인덕턴스가 일정한 집중 회로로서 기능하여, 인덕터가 도전성 재료에 미치는 자속에 의해, 그 반작용으로서 작용하는 도전성 재료가 인덕터에 주는 상호 인덕턴스의 변화를 정밀도 좋게 검출할 수 있게 된다.
청구항 8에 기재된 발명은, 상기 소정의 도전성막의 표피 효과에 기초하여 유발되는 자속 변화, 와전류의 변화, 상호 인덕턴스의 변화 및 공진 주파수의 변화는, 막 두께 감소에 따라 관통 자속이 증가함에 따른 변화와, 그 후의 막 두께 감소에 따라 와전류 형성 영역이 실질적으로 감소함에 따른 변화의 2가지를 포함하는 연마 종료 시점의 예측·검출 방법을 제공한다.
이 구성에 의하면, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께 이하가 되면, 관통 자속의 증대와 함께 와전류 및 상호 인덕턴스는 각각 증대되고, 이 상호 인덕턴스의 증대에 따라 센서 회로계의 인덕턴스가 감소하여 공진 주파수가 증대된다. 그 후, 더욱 연마가 진행됨에 따른 막 두께의 감소에 따라 와전류 형성 영역이 실질적으로 감소하고, 와전류 및 상호 인덕턴스는 각각 급속하게 감소되고, 또한, 센서 회로계의 인덕턴스는 급속하게 증대되어 공진 주파수가 급속하게 감소한다. 이들의 거동에 의해, 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 이후에 있어서, 와전류, 상호 인덕턴스 및 공진 주파수의 파형에 현저한 변화 부분이 나타난다. 이러한 파형의 변화를 이용하여, 파형 변화 과정 중에 있어서 연마 종료 시점을 예측하기 위한 파형 변화 부분을 검출한다.
청구항 9에 기재된 발명은, 도전성막을 연마하여, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되었을 때의 연마 종료 시점을 예측하여 검출하는 연마 종료 시점의 예측·검출 방법으로서, 상기 소정의 도전성막에 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 연마 과정에 의한 막 두께 감소에 따라, 연마 대상인 도전성막을 관통하는 자속이 증가함으로써 도전성막에 유발되는 상호 인덕턴스가 상승하는, 인덕터 형상과 주파수 대역을 선택하고, 상기 인덕터로 형성되는 자속에 의해 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속 변화를 모니터하고, 연마 중의 막 두께가 표피 효과에 의해 현저하게 나타나는 상기 자속 변화를 이용하여, 이 자속 변화 과정 중에 있어서 연마 종료 시점을 예측하기 위한 자속 변화분을 검출하고, 이 자속 변화분으로부터 연마 종료 시점을 예측하는 연마 종료 시점의 예측·검출 방법을 제공한다.
이 구성에 의하면, 소정의 도전성막에 있어서의 표피 깊이는, 이 소정의 도전성막의 재질과 고주파 인덕터형 센서의 발진 주파수에 의존하여 정해진다. 그리고, 이 표피 깊이가, 소정의 도전성막의 초기 막 두께보다 작고 연마 종기에 있어서 이 소정의 도전성막의 막 두께보다 커지도록 상기 발진 주파수를 선택하고, 또한, 막 두께 감소에 따라 관통 자속이 증가되는 인덕터 형상으로 함으로써, 연마 초기에 있어서 소정의 도전성막에 유발되는 자속은 상기 표피 깊이의 영역을 막면을 따라 거의 평행하게 통과하고, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께 이하가 되면, 연마 대상인 도전성막을 관통하는 관통 자속이 발생하여, 이 관통 자속의 증대와 함께 와전류 및 상호 인덕턴스가 증대된다. 그 후, 더욱 연마가 진행됨에 따른 막 두께의 감소에 따라 와전류 형성 영역이 실질적으로 감소하고, 와전류 및 상호 인덕턴스는 급속하게 감소된다. 이들의 거동으로부터 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 이후에 있어서, 연마 종료 시점을 예측하기 위한 자속 변화 부분이 검출된다.
청구항 10에 기재된 발명은, 선택되는 상기 주파수대는, 상기 소정의 도전성막의 재질이 Cu인 경우에 있어서 20 MHz 이상인 연마 종료 시점의 예측·검출 방법을 제공한다.
이 구성에 의하면, 고주파 인덕터형 센서로부터 발진되는 주파수대는, 구체적으로는, Cu인 경우에 있어서 20 MHz 이상으로 함으로써, 표피 깊이가, 소정의 도전성막의 초기 막 두께와 동등한 오더이고 또한, 이 소정의 도전성막의 초기 막 두께보다 작고 연마 종기에 있어서 소정의 도전성막의 막 두께보다 커지도록 설정된다.
청구항 11에 기재된 발명은, 도전성막을 연마하여, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되었을 때의 연마 종료 시점을 예측하여 검출하는 연마 종료 시점의 예측·검출 방법으로서, 상기 소정의 도전성막에 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 연마 초기에 있어서 상기 인덕터로 형성된 자속 중 적어도 일부의 자속은 상기 소정의 도전성막의 표피 효과에 의해 이 소정의 도전성막을 관통하지 않을 정도의 주파수를 상기 고주파 인덕터형 센서로부터 발진시키고, 연마의 진행에 따라 상기 도전성막을 관통하는 적어도 일부의 자속이 증대되는 과정을 적어도 한 번은 갖고, 상기 인덕터로 형성되는 자속 중 연마의 진행 중에 상기 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속의 변화를 모니터하고, 연마 중의 막 두께가 상기 표피 효과에 의해 현저하게 나타나는 누설 자속의 변화를 이용하여, 이 누설 자속 변화 과정 중에 있어서 연마 종료 시점을 예측하기 위한 누설 자속 변화 부분을 검출하고, 이 누설 자속 변화 부분으로부터 연마 종료 시점을 예측하는 연마 종료 시점의 예측·검출 방법을 제공한다.
이 구성에 의하면, 인덕터로 형성되는 자속이 연마 초기에는 소정의 도전성막을 대부분 관통하지 않고 연마의 진행에 따라 이 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속이 생기기 시작하는 표피 효과가 발생하도록 고주파 인덕터형 센서로부터 발진되는 주파수가 설정되어 있다. 그리고, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 이후에 있어서, 상기 표피 효과에 의해 현저하게 나타나는 누설 자속의 변화를 이용하여, 이 누설 자속 변화 과정 중에 있어서 연마 종료 시점을 예측하기 위한 누설 자속 변화 부분이 검출되어, 이 누설 자속 변화 부분으로부터 연마 종료 시점이 예측된다.
청구항 12에 기재된 발명은, 도전성막을 연마하여, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되었을 때의 연마 종료 시점을 예측하여 검출하는 연마 종료 시점의 예측·검출 방법으로서, 상기 소정의 도전성막에 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 상기 인덕터로 형성되는 자속에 의해 도전성막에 유발되는 자속 변화를 모니터하고, 연마 중의 막 두께가 상기 소정의 도전성막의 재질을 일 인자로서 결정하는 표피 효과에 의해 현저하게 나타나는 자속 변화를 이용하여, 이 자속 변화 과정 중에 있어서, 연마 종료 시점을 예측하기 위한 자속 변화 부분을 검출하고, 이 연마 변화 부분으로부터 연마 종료 시점을 예측하는 것을 특징으로 하는 연마 종료 시점의 예측·검출 방법을 제공한다.
이 구성에 의하면, 고주파 인덕터형 센서로부터 발진되는 주파수가 상기 청구항 9에 기재된 발명의 작용과 동일하게 설정되고, 또한, 인덕터로부터는, 그 형상에 의해, 연마 초기에는 소정의 도전성막의 표피 효과에 의해 이 소정의 도전성막을 관통하지 않을 정도의 지향성이 없는 자장이 발생한다. 그리고, 연마의 진행에 따라 생기는 누설 자속의 변화가 와전류의 변화로서 모니터되고, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 효과에 의해 현저하게 나타나는 와전류의 변화 과정 중에 있어서 연마 종료 시점을 예측하기 위한 와전류 변화 부분을 검출하고, 이 와전류 변화 부분으로부터 연마 종료 시점이 예측된다.
청구항 13에 기재된 발명은, 상기 표피 효과에 의한 파형 변화 부분으로부터 연마 종료 시점을 예측하는 방법에 관해서, 상기 파형 변화 부분으로부터 미리 설정한 연마 시간분 연마한 후에 연마 종료로 하는 연마 종료 시점의 예측·검출 방법을 제공한다.
이 구성에 의하면, 표피 효과에 의해 현저하게 나타나는 파형 변화 과정 중에 있어서, 연마 종료 시점을 예측하기 위한 표피 변화 부분이 검출되고, 이 검출 후에 실행해야 하는 연마 레이트로부터, 이 파형 변화 부분 검출 후의 소요 연마 시간을 미리 설정하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 이 파형 변화 부분이 검출된 후에는, 상기 미리 설정한 연마 시간만큼 연마함으로써, 연마가 종료된다.
청구항 14에 기재된 발명은, 상기 파형 변화 부분은, 피크의 정점, 변곡점, 변화의 상승률, 상승 변화량, 상승 개시점의 표피 효과 특유의 변화인 것을 특징으로 하는 연마 종료 시점의 예측·검출 방법을 제공한다.
이 구성에 의하면, 상기 파형 변화 부분은, 파형 변화의 피크의 정점, 변곡점, 변화의 상승률, 상승 변화량, 상승 개시로부터 검출되고, 이 파형 변화 부분으로부터 연마 종료 시점이 예측된다.
청구항 15에 기재된 발명은, 상기 표피 효과에 의한 파형 변화 부분에서 연마 종료 시점까지의 예측 검출 방법에 관하여, 연마 초기부터 상기 파형 변화 부분에 도달한 시간과, 이 파형 변화 부분까지의 연마량으로부터, 그만큼의 연마 레이트를 산출하고, 상기 파형 변화 부분의 막 두께를 상기 연마 레이트로 나눔으로써, 상기 파형 변화 부분으로부터 연마 종료 시점까지 필요로 하는 나머지 연마 시간을 산출하고, 상기 파형 변화 부분으로부터 그 산출한 시간 연마한 후에, 연마의 종점으로 하는 연마 종료 시점의 예측·검출 방법을 제공한다.
이 구성에 의하면, 연마 초기부터 파형 변화 부분이 검출될 때까지의 시간과, 이 파형 변화 부분에 이를 때까지의 연마량으로부터, 그 사이에 있어서의 연마 레이트가 산출된다. 그리고, 파형 변화 부분에 대응한 막 두께를 상기 연마 레이트로 나눔으로써 파형 변화 부분 검출 후의 소요 연마 시간이 산출된다. 따라서, 파형 변화 부분의 검출 후에, 상기 산출된 연마 시간만큼 연마함으로써 연마가 종료된다.
청구항 16에 기재된 발명은, 도전성막을 연마하여, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되었을 때의 연마 종료 시점을 예측하여 검출하는 연마 종료 시점의 예측·검출 방법으로서, 상기 소정의 도전성막에 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 연마 초기에 있어서 상기 인덕터로 형성된 자속 중 적어도 일부의 자속은 상기 소정의 도전성막의 표피 효과에 의해 이 소정의 도전성막을 관통하지 않을 정도의 지향성이 없는 자장을 발생시키는 인덕터 형상과, 표피 효과에 의해 도전성막을 관통하지 않을 정도의 주파수를 상기 고주파 인덕터형 센서로부터 발진시키고, 연마의 진행에 따라 상기 적어도 일부의 도전성막을 관통하는 자속이 증가하는 과정을 적어도 한 번은 갖고, 상기 인덕터로 형성되는 자속 중 연마의 진행 중에 상기 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속의 변화로 생기는 와전류의 변화를 이 와전류에 의해 상기 인덕터에 발생하는 상호 인덕턴스의 변화로서 모니터하고, 연마 중의 막 두께가 상기 표피 효과에 따른 표피 깊이와 동등 또는 그 부근이 된 경우의 상기 상호 인덕턴스의 변화를 기초로 연마 종료 시점을 예측하기 위한 상호 인덕턴스의 변화 부분을 검출하고, 이 변화 부분으로부터 연마 종료 시점을 예측하는 연마 종료 시점의 예측·검출 방법을 제공한다.
이 구성에 의하면, 고주파 인덕터형 센서로부터 발진되는 주파수가 상기 청구항 9에 기재된 발명의 작용과 동일하게 설정되고, 또한, 인덕터로부터는, 그 형상에 의해, 연마 초기에는 소정의 도전성막의 표피 효과에 의해 이 소정의 도전성막을 관통하지 않을 정도의 지향성이 없는 자장이 발생한다. 그리고, 연마의 진행에 따라 생기는 누설 자속의 변화가 인덕터에 발생하는 상호 인덕턴스의 변화로서 모니터되고, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 이후에 있어서의 상기 상호 인덕턴스의 변화를 기초로 연마 종료 시점을 예측하기 위한 상호 인덕턴스의 변화 부분이 검출되고, 이 상호 인덕턴스의 변화 부분으로부터 연마 종료 시점이 예측된다.
청구항 17에 기재된 발명은, 도전성막을 연마하여, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되었을 때의 연마 종료 시점을 예측하여 검출하는 연마 종료 시점의 예측·검출 방법으로서, 상기 소정의 도전성막에 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 연마 초기에 있어서 상기 인덕터로 형성된 자속 중 적어도 일부의 자속은 상기 소정의 도전성막의 표피 효과에 의해 이 소정의 도전성막을 관통하지 않을 정도의 지향성이 없는 자장을 발생시키는 인덕터 형상과, 표피 효과에 의해 도전성막을 관통하지 않을 정도의 주파수를 상기 고주파 인덕터형 센서로부터 발진시키고, 연마의 진행에 따라 상기 적어도 일부의 도전성막을 관통하는 자속이 증가하는 과정을 적어도 한 번은 갖고, 상기 인덕터로 형성되는 자속 중 연마의 진행 중에 상기 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속의 변화에 기초하는 상기 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 센서 회로계의 인덕턴스의 변화를 이 인덕턴스와 상기 센서 회로계의 고유 용량으로 정해지는 공진 주파수의 변화로서 모니터하고, 연마 중의 막 두께가 상기 표피 효과에 대응하는 막 두께가 된 경우의 상기 공진 주파수의 변화를 기초로 연마 종료 시점을 예측하기 위한 공진 주파수의 변화 부분을 검출하고, 이 공진 주파수의 변화 부분으로부터 연마 종료 시점을 예측하는 연마 종료 시점의 예측·검출 방법을 제공한다.
이 구성에 의하면, 고주파 인덕터형 센서로부터 발진되는 주파수가 상기 청구항 10에 기재된 발명의 작용과 동일하게 설정되어 있다. 또한, 인덕터로부터는, 그 형상에 의해, 연마 초기에는 소정의 도전성막의 표피 효과에 의해 이 소정의 도전성막을 관통하지 않을 정도의 지향성이 없는 자장이 발생하여, 연마의 진행에 따라 상기 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속이 생긴다. 그리고, 이 누설 자속의 변화에 따른 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 센서 회로계 인덕턴스의 변화가 이 인덕턴스와 상기 센서 회로계의 고유 용량으로 정해지는 공진 주파수의 변화로서 모니터되고, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 이후에 있어서의 상기 공진 주파수의 변화를 기초로 공진 주파수의 변화 부분이 검출되어, 이 공진 주파수의 변화 부분으로부터 연마 종료 시점이 예측된다.
청구항 18에 기재된 발명은, 도전성막을 연마하여, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되었을 때의 연마 종료 시점을 예측하여 검출하는 연마 종료 시점의 예측·검출 방법으로서, 상기 소정의 도전성막에 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 연마 초기에 있어서 상기 인덕터로 형성된 자속 중 적어도 일부의 자속은 상기 소정의 도전성막의 표피 효과에 의해 이 소정의 도전성막을 관통하지 않을 정도의 지향성이 없는 자장을 발생시키는 인덕터 형상과, 표피 효과에 의해 도전성막을 관통하지 않을 정도의 주파수를 상기 고주파 인덕터형 센서로부터 발진시키고, 연마의 진행에 따라 상기 적어도 일부의 도전성막을 관통하는 자속이 증가하는 과정을 적어도 한 번은 갖고, 상기 인덕터로 형성되는 자속 중 연마의 진행 중에 상기 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속의 변화로 생기는 와전류의 변화, 이 와전류의 변화로 인하여 상기 인덕터에 발생하는 상호 인덕턴스의 변화, 또는 이 상호 인덕턴스의 변화에 기초하는 상기 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 센서 회로계의 인덕턴스의 변화에 의한 이 고주파 인덕터형 센서로부터 발진되는 공진 주파수의 변화 중 적어도 어느 하나의 변화를 모니터하고, 연마 중의 막 두께가 상기 표피 효과에 대응하는 막 두께가 된 경우의 상기 각 변화 중 적어도 어느 하나의 변화를 기초로 연마 종료 시점을 예측하기 위한 공진 주파수의 변화 부분을 검출하고, 이 공진 주파수의 변화 부분으로부터 연마 종료 시점을 예측하는 연마 종료 시점의 예측·검출 방법을 제공한다.
이 구성에 의하면, 고주파 인덕터형 센서로부터 발진되는 주파수가 상기 청구항 10에 기재된 발명의 작용과 동일하게 설정되어 있다. 또한, 인덕터로부터는, 그 형상에 의해, 연마 초기에는 소정의 도전성막의 표피 효과에 의해 이 소정의 도전성막을 관통하지 않을 정도의 지향성이 없는 자장이 발생하여, 연마의 진행에 따라 상기 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속이 생긴다. 그리고, 이 누설 자속의 변화로 생기는 와전류의 변화, 이 와전류의 변화에 따른 상호 인덕턴스의 변화, 또는 그 상호 인덕턴스의 변화에 기초하는 고주파 인덕터형 센서로부터 발진되는 공진 주파수의 변화 중 적어도 어느 하나의 변화가 모니터되고, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 이후에 있어서의 상기 와전류의 변화, 상호 인덕턴스의 변화, 또는 공진 주파수의 변화 중 적어도 어느 하나의 변화를 기초로 공진 주파수의 변화 부분이 검출되어, 이 공진 주파수의 변화 부분으로부터 연마 종료 시점이 예측된다.
청구항 19에 기재된 발명은, 연마 중의 상기 소정의 도전성막의 막 두께가 표피 깊이에 대응하는 막 두께가 된 경우의 상기 와전류, 상기 상호 인덕턴스 또는 상기 공진 주파수의 각 변화 중에는, 상기 표피 깊이에 대응하는 막 두께로 생기는 상기 누설 자속의 증가에 의한 와전류의 증가와 연마에 의한 막 두께 체적의 감소에 따른 와전류 형성 영역의 감소의 2가지 현상이 작용함으로써 극대점(피크)이 생기고, 이 극대점(피크)을 기초로 상기 변화 부분이 검출되는 연마 종료 시점의 예측·검출 방법을 제공한다.
이 구성에 의하면, 상기 청구항 17에 기재된 발명의 작용에 추가하여, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응하는 막 두께가 된 이후에 있어서의 와전류, 상호 인덕턴스, 또는 공진 주파수의 각 변화 중에는 극대점(피크)이 생긴다. 이 극대점(피크)을 기초로 연마 종료 시점을 예측하는 파형의 변화 부분을 검출하고, 이 변화 부분으로부터 연마 종료 시점을 예측한다.
청구항 20에 기재된 발명은, 도전성막을 연마하여, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되어 있는지를 평가하기 위한 연마 진행 중의 막 두께 변화를 모니터하는 리얼타임 막 두께 모니터 방법으로서, 상기 소정의 도전성막에 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 연마 초기에 있어서 상기 인덕터로 형성된 자속 중 적어도 일부의 자속은 상기 소정의 도전성막의 표피 효과에 의해 이 소정의 도전성막을 관통하지 않을 정도의 주파수를 상기 고주파 인덕터형 센서로부터 발진시키고, 연마의 진행에 따라 상기 적어도 일부의 도전성막을 관통하는 자속이 증가하는 과정을 적어도 연마 중 한 번은 갖고, 상기 인덕터로 형성되는 자속 중 연마의 진행 중에 상기 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속의 변화를 모니터하고, 연마 중의 막 두께가 상기 표피 효과에 대응하는 막 두께가 된 경우의 상기 누설 자속의 변화로부터 연마 종료 시점을 예측하기 위한 누설 자속의 변화 부분을 검출하고, 이 변화 부분을 기초로 그 자리에서 연마 레이트 및 제거해야 하는 나머지 막 두께량을 산출하는 리얼타임 막 두께 모니터 방법을 제공한다.
이 구성에 의하면, 인덕터로 형성되는 자속이 연마 초기에는 소정의 도전성막을 거의 관통하지 않고 연마의 진행에 따라 이 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속이 생기기 시작하는 표피 효과가 발생하도록 고주파 인덕터형 센서로부터 발진되는 주파수가 설정되어 있다. 그리고, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 이후에 있어서의 상기 누설 자속의 변화로부터 연마 종료 시점을 예측하기 위한 변화 부분을 검출하고, 이 변화 부분을 기초로 표피 깊이와 거의 동등한 제거해야 하는 잔막량, 및 이미 연마 제거된 막 두께량 및 그 소요 시간으로부터 연마 레이트 등의 각 연마 데이터가 그 자리에서 산출되어, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되어 있는지가 평가된다.
청구항 21에 기재된 발명은, 도전성막을 연마하여, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되어 있는지를 평가하기 위한 연마 진행 중의 막 두께 변화를 모니터하는 리얼타임 막 두께 모니터 방법으로서, 상기 소정의 도전성막에 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 연마 초기에 있어서 상기 인덕터로 형성된 자속 중 적어도 일부의 자속은 상기 소정의 도전성막의 표피 효과에 의해 이 소정의 도전성막을 관통하지 않을 정도의 주파수를 상기 고주파 인덕터형 센서로부터 발진시키고, 연마의 진행에 따라 상기 적어도 일부의 도전성막을 관통하는 자속이 증가하는 과정을 적어도 연마 중 한 번은 갖고, 상기 인덕터로 형성되는 자속 중 연마의 진행 중에 상기 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속의 변화를 이 누설 자속이 만드는 와전류의 변화로서 모니터하고, 연마 중의 막 두께가 상기 표피 효과에 대응하는 막 두께가 된 경우의 상기 와전류의 변화로부터 연마 종료 시점을 예측하기 위한 누설 자속의 변화 부분을 검출하고, 이 변화 부분을 기초로 그 자리에서 연마 레이트 및 제거해야 하는 나머지 막 두께량을 산출하는 리얼타임 막 두께 모니터 방법을 제공한다.
이 구성에 의하면, 고주파 인덕터형 센서로부터 발진되는 주파수가 상기 청구항 17에 기재된 발명의 작용과 동일하게 설정되어 있다. 그리고, 누설 자속의 변화가 와전류의 변화로서 모니터되고, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 이후에 있어서의 상기 와전류의 변화로부터 변화 부분이 검출되고, 이 변화 부분을 기초로 표피 깊이와 거의 동등한 제거해야 하는 잔막량, 및 이미 연마 제거된 막 두께량 및 그 소요 시간으로부터 연마 레이트 등의 각 연마 데이터가 그 자리에서 산출되어, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되어 있는지가 평가된다.
청구항 22에 기재된 발명은, 도전성막을 연마하여, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되어 있는지를 평가하기 위한 연마 진행 중의 막 두께 변화를 모니터하는 리얼타임 막 두께 모니터 방법으로서, 상기 소정의 도전성막에 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 연마 초기에 있어서 상기 인덕터로 형성된 자속 중 적어도 일부의 자속은 상기 소정의 도전성막의 표피 효과에 의해 이 소정의 도전성막을 관통하지 않을 정도의 주파수를 상기 고주파 인덕터형 센서로부터 발진시키고, 연마의 진행에 따라 상기 적어도 일부의 도전성막을 관통하는 자속이 증가하는 과정을 적어도 연마 중 한 번은 갖고, 상기 인덕터로 형성되는 자속 중 연마의 진행 중에 상기 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속의 변화로 생기는 와전류의 변화를 이 와전류에 의해 상기 인덕터에 발생하는 상호 인덕턴스의 변화로서 모니터하고, 연마 중의 막 두께가 상기 표피 효과에 대응하는 막 두께가 된 경우의 상기 상호 인덕턴스의 변화로부터 연마 종료 시점을 예측하기 위한 상호 인덕턴스의 변화 부분을 검출하고, 이 변화 부분으로부터 연마 종료 시점을 예측하기 위한 상호 인덕턴스의 변화 부분을 검출하고, 이 변화 부분을 기초로 그 자리에서 연마 레이트 및 제거해야 하는 나머지 막 두께량을 산출하는 리얼타임 막 두께 모니터 방법을 제공한다.
이 구성에 의하면, 고주파 인덕터형 센서로부터 발진되는 주파수가 상기 청구항 17에 기재된 발명의 작용과 동일하게 설정되어 있다. 그리고, 누설 자속의 변화가 인덕터에 발생하는 상호 인덕턴스의 변화로서 모니터되고, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 이후에 있어서의 상기 상호 인덕턴스의 변화로부터 연마 종료 시점을 예측하기 위한 상호 인덕턴스의 변화 부분이 검출되고, 이 변화 부분을 기초로 표피 깊이와 거의 동등한 제거해야 하는 잔막량, 및 이미 연마 제거된 막 두께량 및 그 소요 시간부터 연마 레이트 등의 각 연마 데이터가 그 자리에서 산출되어, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되어 있는지가 평가된다.
청구항 23에 기재된 발명은, 도전성막을 연마하여, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되어 있는지를 평가하기 위한 연마 진행 중의 막 두께 변화를 모니터하는 리얼타임 막 두께 모니터 방법으로서, 상기 소정의 도전성막에 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 연마 초기에 있어서 상기 인덕터로 형성된 자속 중 적어도 일부의 자속은 상기 소정의 도전성막의 표피 효과에 의해 이 소정의 도전성막을 관통하지 않을 정도의 주파수를 상기 고주파 인덕터형 센서로부터 발진시키고, 연마의 진행에 따라 상기 적어도 일부의 도전성막을 관통하는 자속이 증가하는 과정을 적어도 연마 중 한 번은 갖고, 상기 인덕터로 형성되는 자속 중 연마의 진행 중에 상기 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속의 변화에 기초하는 상기 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 센서 회로계의 인덕턴스의 변화를 이 인덕턴스와 상기 센서 회로계의 고유 용량으로 정해지는 공진 주파수의 변화로서 모니터하고, 연마 중의 막 두께가 상기 표피 효과에 대응하는 막 두께가 된 경우의 상기 공진 주파수의 변화로부터 연마 종료 시점을 예측하기 위한 공진 주파수의 변화 부분을 검출하고, 이 변화 부분을 기초로 그 자리에서 연마 레이트 및 제거해야 하는 나머지 막 두께량을 산출하는 리얼타임 막 두께 모니터 방법을 제공한다.
이 구성에 의하면, 고주파 인덕터형 센서로부터 발진되는 주파수가 상기 청구항 17에 기재된 발명의 작용과 동일하게 설정되어 있다. 그리고, 누설 자속의 변화에 따른 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 센서 회로계의 인덕턴스의 변화가 이 인덕턴스와 상기 센서 회로계의 고유 용량으로 정해지는 공진 주파수의 변화로서 모니터되고, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 이후에 있어서의 상기 공진 주파수의 변화로부터 연마 종료 시점을 예측하기 위한 공진 주파수의 변화 부분이 검출되고, 이 변화 부분을 기초로 표피 깊이와 거의 동등한 제거해야 하는 잔막량, 및 이미 연마 제거된 막 두께량 및 그 소요 시간부터 연마 레이트 등의 각 연마 데이터가 그 자리에서 산출되어, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되어 있는지가 평가된다.
청구항 24에 기재된 발명은, 연마 중의 상기 소정의 도전성막의 막 두께가 상기 표피 깊이와 동등 혹은 그 부근이 된 경우의 상기 와전류, 상기 상호 인덕턴스 또는 상기 공진 주파수의 각 변화 중에는, 상기 표피 효과에 의해 상기 누설 자속의 증가에 의한 와전류의 증가와 연마에 의한 막 두께 체적의 감소에 따른 와전류의 감소의 2가지 현상이 작용함으로써 피크가 생기고, 이 피크를 기초로 연마 종료 시점을 예측하기 위한 변화 부분이 검출되는 리얼타임 막 두께 모니터 방법을 제공한다.
이 구성에 의하면, 상기 청구항 20, 21 또는 22에 기재된 발명의 작용에 추가하여, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 이후에 있어서의 와전류, 상호 인덕턴스, 또는 공진 주파수의 각 변화 중에는 피크가 생긴다. 이 피크를 기초로 연마 종료 시점을 예측하기 위한 변화 부분이 검출된다.
청구항 25에 기재된 발명은, 평면 인덕터와 커패시터로 이루어지는 센서 회로계를 구성하는 발진 회로를 구비한 고주파 인덕터형 센서를 갖고, 도전성막을 연마하여, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되었을 때의 연마 종료 시점을 예측하여 검출하는 연마 종료 시점의 예측·검출 장치로서, 청구항 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 또는 18에 기재된 연마 종료 시점의 예측·검출 방법을 실행하는 연마 종료 시점의 예측·검출 장치를 제공한다.
이 구성에 의하면, 평면 인덕터와 커패시터로 이루어지는 센서 회로계를 구성하는 발진 회로를 구비한 고주파 인덕터형 센서를 가지는 연마 종료 시점의 예측·검출 장치는, 소정의 도전성막에 있어서의 표피 깊이가, 이 소정의 도전성막의 초기 막 두께보다 작고 연마 종기에 있어서 이 소정의 도전성막의 막 두께보다 커지도록 상기 고주파 인덕터형 센서의 발진 주파수를 설정한다. 이것에 의해, 연마 초기에 있어서 상기 평면 인덕터로 형성되는 자속에 의해 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속은 상기 표피 깊이의 영역을 막면을 따라 거의 평행하게 통과하고, 연마의 진행에 따라 적어도 일부의 자속이 상기 소정의 도전성막을 관통하여 누설 자속이 생기기 시작한다. 그리고, 연마의 진행 중에 이 누설 자속의 변화, 누설 자속의 변화로 생기는 와전류의 변화, 이 와전류의 변화로 인하여 상기 평면 인덕터에 발생하는 상호 인덕턴스의 변화, 또는 이 상호 인덕턴스의 변화에 기초하는 상기 센서 회로계의 인덕턴스의 변화에 의한 고주파 인덕터형 센서로부터 발진되는 공진 주파수의 변화 중 적어도 어느 하나의 변화를 모니터하고, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 상기 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 이후에 있어서의 상기 각 변화 중 적어도 어느 하나의 변화를 기초로 연마 종료점 바로 앞의 변화 부분을 검출하고, 이 변화 부분으로부터 연마 종료 시점을 예측한다.
청구항 26에 기재된 발명은, 평면 인덕터와 커패시터로 이루어지는 센서 회로계를 구성하는 발진 회로를 구비한 고주파 인덕터형 센서를 갖고, 도전성막을 연마하여, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되어 있는지를 평가하기 위한 연마 진행 중의 막 두께 변화를 모니터하는 리얼타임 막 두께 모니터 장치로서, 청구항 19, 20, 21, 22 또는 23에 기재된 리얼타임 막 두께 모니터 방법을 실행하는 리얼타임 막 두께 모니터 장치를 제공한다.
이 구성에 의하면, 평면 인덕터와 커패시터로 이루어지는 센서 회로계를 구성하는 발진 회로를 구비한 고주파 인덕터형 센서를 가지는 리얼타임 막 두께 모니터 장치는, 소정의 도전성막에 있어서의 표피 깊이가, 이 소정의 도전성막의 초기 막 두께보다 작고 연마 종기에 있어서 이 소정의 도전성막의 막 두께보다 커지도록 상기 고주파 인덕터형 센서의 발진 주파수를 설정한다. 이것에 의해, 연마 초기에 있어서 상기 평면 인덕터로 형성되는 자속에 의해 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속은 상기 표피 깊이의 영역을 막면을 따라 거의 평행하게 통과하고, 연마의 진행에 따라 적어도 일부의 자속이 상기 소정의 도전성막을 관통하여 누설 자속이 생기기 시작한다. 그리고, 연마의 진행 중에 이 누설 자속의 변화, 누설 자속의 변화로 생기는 와전류의 변화, 이 와전류의 변화로 인하여 상기 평면 인덕터에 발생하는 상호 인덕턴스의 변화, 또는 이 상호 인덕턴스의 변화에 기초하는 상기 센서 회로계의 인덕턴스의 변화에 의한 고주파 인덕터형 센서로부터 발진되는 공진 주파수의 변화 중 적어도 어느 하나의 변화를 모니터하고, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 상기 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 이후에 있어서의 상기 각 변화 중 적어도 어느 하나의 변화로부터 연마 종료점 바로 앞의 변화 부분을 검출하고, 이 변화 부분을 기초로 표피 깊이와 거의 동등한 제거해야 하는 잔막량, 및 이미 연마 제거된 막 두께량 및 그 소요 시간부터 연마 레이트 등의 각 연마 데이터를 그 자리에서 산출하여, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되어 있는지를 평가한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in order to achieve the above object, and the invention according to claim 1 is characterized in that the conductive film is polished to predict and end the polishing end point when the predetermined conductive film is appropriately removed, Wherein the inductive element of the high frequency inductor type sensor is brought into proximity with the predetermined conductive film to monitor the magnetic flux change induced in the predetermined conductive film by the magnetic flux formed by the inductor, A magnetic flux change portion for predicting the end point of polishing during the magnetic flux change process is detected by using a magnetic flux change that is remarkably exhibited by the skin effect determined as one factor of the material of the predetermined conductive film, And the polishing end time is predicted from the polishing end time The ball.
According to this configuration, the inductor is driven at a high frequency, and a magnetic flux changing from the inductor to the period of the high frequency is generated. Until the predetermined conductive film reaches the film thickness corresponding to the skin depth by polishing, the magnetic flux induced in the predetermined conductive film passes through the area of the skin depth substantially parallel to the film face. When polishing proceeds and the predetermined conductive film reaches the film thickness equal to or close to the skin depth, a leakage magnetic flux passing through the predetermined conductive film starts to be generated. The amount of the eddy current induced by the electromagnetic induction during the predetermined conductive film changes in accordance with the change of the magnetic flux. As the eddy current decreases as the film thickness decreases, the leakage magnetic flux penetrating through the film increases, so that the eddy current induced gradually increases. A large mutual inductance is generated in the predetermined conductive film due to eddy currents generated in this wide region. This mutual inductance serves to reduce the magnetic inductance of the sensor circuit system in the high frequency inductor type sensor. As described above, in the initial stage, when the thickness of the conductive film is reduced, a constant eddy current is formed when the magnetic flux injected into the conductive film does not pass through the wafer. Thereafter, when the film thickness further decreases and becomes equal to or smaller than the film thickness corresponding to the depth of the skin, a magnetic flux is generated which partially flows through the conductive film on the wafer and leaks to the back surface of the wafer. At this time, the eddy current induced in the film increases with the increase of the leakage magnetic flux. Next, the eddy currents formed on the surface of the wafer to a certain film thickness are increased. However, since the conductive film is further removed, the eddy currents are reduced because the conductive film itself generating the eddy current is reduced. As a result, in spite of the monotonous film thickness reduction process, since the eddy current is increased with the penetration flux increase once and then the film thickness is further reduced, the volume causing the eddy current itself is reduced rapidly as the volume is reduced, The mutual inductance corresponding to the eddy current has a maximum point. Due to the rapid decrease of the eddy current, the mutual inductance also rapidly decreases, and the inductance of the sensor circuit system changes to increase. As described above, the eddy current is generated after the predetermined conductive film reaches the skin depth equal to or close to the skin depth in accordance with the progress of the polishing, and the inductance of the sensor circuit system is once reduced due to the rapid decrease thereafter, Then change to increase. Due to this behavior, the waveform of the resonance frequency oscillated from the high-frequency inductor type sensor remarkably exhibits this waveform change due to the skin effect. Then, during this waveform change process, a waveform change portion for predicting the end point of polishing is detected, and the end point of polishing is predicted from this waveform change portion.
Since this peak appears as a film thickness corresponding to the depth of the skin, there is no problem that the setting of the threshold value is changed due to the overall shifting of the induced eddy current amount as described above, and constantly the position corresponding to the remaining film thickness A peak appears. Particularly, when the conductive film is, for example, Cu, a peak appears in the vicinity of 710 Å of the remaining film of Cu. In the case of the W film, the remaining film of W shows a peak at a slightly thicker portion of 2500 ANGSTROM. This film thickness is different from the actual skin depth but is a numerical value corresponding to the skin depth. The skin depth (delta) is an index that conveniently shows the depth at which the intensity of the electromagnetic wave is 1 / e, which is determined by the conductivity of the material, the magnetic permeability, the frequency to be applied, , And is caused by the skin effect. The present invention is a technique accomplished by a skillful use of a peculiar phenomenon represented by the skin effect of this material. In particular, since the wiring material has a high conductivity in the CMP of a wiring material, the peak position appears to be a sharp peak (maximum point) at a relatively close end point (710 A). This makes it possible to reliably perform end point detection and end point prediction without being disturbed by various disturbances.
In addition, the inductor type sensor does not intentionally actively induce an eddy current in the film to monitor the film thickness. In the known sensor, a sensor coil is formed so as to have a directivity so as to give a magnetic field to penetrate the conductive film. In the inductor type sensor according to the present invention, a planar inductor is used. Thereby, the magnetic field is not directed, but the inductor is intended to diffuse the magnetic field appropriately so as not to penetrate deeply into the conductive film with respect to the conductive film. This is because, when a magnetic field penetrates deeply or a strong magnetic field is applied to deeply penetrate the magnetic field, the wiring itself is broken due to overheating of the wiring internally due to eddy current or electromigration or the like . Therefore, the planar inductor is configured to form a magnetic flux distribution that does not infiltrate the magnetic field as much as possible into the conductive film, in other words, does not generate an eddy current that damages the element. Further, if the conductive film is thinned immediately before the conductive film is removed, a magnetic flux passing through the conductive film appears even if a magnetic field is appropriately diverged. And a sharp change in the state of the thin conductive film near the end point is monitored. Therefore, the frequency, the inductor, and the algorithm for detecting the signal are configured to maximize the inflection point near the end point.
The invention according to claim 2 is characterized in that the method for detecting the magnetic flux change part by the skin effect includes a step of detecting a characteristic change peculiar to the epidermal effect such as a peak peak, an inflection point, an increasing rate of change, And provides a prediction / detection method of the end point.
According to this configuration, the magnetic flux change portion due to the skin effect is executed by detecting a change unique to the skin effect such as the peak of the magnetic flux change, the inflection point, the rate of change, the amount of change,
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for detecting a magnetic flux change portion by a skin effect, comprising the steps of: predicting and detecting a polishing end point that detects a characteristic change peculiar to a skin effect such as a waveform peak point, an inflection point, .
According to this configuration, the magnetic flux change portion due to the skin effect is executed by detecting a change unique to the skin effect such as a waveform peak point, an inflection point, and a predetermined rising point.
According to a fourth aspect of the present invention, a high frequency inductor type sensor near the conductive film provides a method of predicting and detecting a polishing end time, which is a two-dimensional plane inductor.
According to this configuration, in the conventional three-dimensionally formed inductor, the directivity for the magnetic flux to penetrate in the vertical direction with respect to the conductive film is improved, the magnetic flux penetrates into the inside of the device wafer, and the wiring inside the device is electrically There was a case where it was disconnected or disconnected. On the other hand, according to the method using the two-dimensional planar inductor, since the magnetic flux for the conductive film is appropriately diverged and does not have directivity, the magnetic flux does not intrude into the conductive film. Further, when the applied frequency is a frequency higher than 30 MHz, the magnetic flux can not penetrate further into the conductive film due to the skin effect. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of disconnection due to jer by heat generation in the device wafer, The electromigration due to the current can be prevented. Further, when the thickness of the conductive film on the surface is reliably removed, a part of the magnetic flux penetrates through the conductive film to form an eddy current. Therefore, when the film thickness becomes close to the end point, By generating a change, it becomes possible to detect the end point of polishing.
According to a fifth aspect of the present invention, a high frequency inductor type sensor proximate to the conductive film provides a method of predicting and detecting a polishing end point with a conductive film attached to a surface of a substrate formed of an insulator.
According to this configuration, a sensor can be easily and inexpensively manufactured by depositing or applying a conductive material such as Cu on an insulator substrate such as glass, epoxy, paper, or phenol, such as a printed circuit board. Further, even in comparison with a method using a wire, it is possible to fabricate the sensor by applying a conductive film and then etching it, thereby making it possible to manufacture the sensor with a very small line width, and to miniaturize the sensor itself. By the miniaturization of the sensor, a more minute magnetic field can be efficiently generated, and the magnetic field is not penetrated deeply into the conductive material, and the change behavior near the end point where the film is removed can be detected with high precision. In addition, since the sensor can be miniaturized, it is possible to arrange a plurality of sensors corresponding to the positions in the wafer plane, and thus the uniformity of polishing in the wafer plane can be detected with high precision.
The invention according to claim 6 is characterized in that the monitoring of the magnetic flux change induced on the basis of the skin effect of the predetermined conductive film is carried out by measuring the eddy current in the predetermined conductive film and measuring mutual inductance Measurement of the inductance change of the sensor circuit system in the high frequency inductor type sensor by the mutual inductance of the predetermined conductive film or measurement of the inductance change of the sensor circuit system by the resonance frequency of the high frequency inductor type sensor And a measurement in a change of the polishing time.
According to this configuration, the monitoring of the magnetic flux change induced on the basis of the skin effect of the predetermined conductive film can be performed by, for example, an eddy current, mutual inductance, inductance of the sensor circuit system or high frequency inductor type sensor By measuring the change of at least one of the oscillating resonance frequencies, the waveform change portion immediately before the end point of polishing, in which the magnetic flux passing through the predetermined conductive film increases as the polishing progresses, is clearly detected.
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of predicting a polishing end time at which an oscillator for oscillating the high-frequency inductor type sensor and a frequency counter for monitoring a change in the oscillation (resonance) frequency thereof are arranged close to the high- Detection method.
According to this configuration, it is possible to prevent the inductance and the capacitance of the circuit from becoming unnecessarily large by forming the distributed constant circuit in the wiring and wiring portions as in the prior art, and for example, the change due to the capacitance is not predominantly detected, The change of the magnetic flux caused in the vicinity of the sensor can be accurately detected. Preferably, the oscillator and frequency counter are in the same package as the inductor type sensor. Normally, in the number of + MHz band, a distributed constant circuit is formed, so that an electrostatic coupling is generated between the path in the middle and the sample rather than the change in the magnetic flux, and the function as the electrostatic coupling sensor becomes dominant. However, according to this configuration, even if the frequency is several MHz, the frequency monitor is disposed in the vicinity of the frequency monitor, so that the region for electrostatic coupling is limited. Therefore, even if the number is several megahertz, it functions as a concentrated circuit having a relatively constant capacitance and inductance, rather than a distributed constant circuit. By the magnetic flux of the inductor on the conductive material, the conductive material acting as a counter- The change of the inductance can be detected with high precision.
The invention according to claim 8 is characterized in that the change of the magnetic flux, the eddy current, the mutual inductance and the resonance frequency induced on the basis of the skin effect of the predetermined electroconductive film is a change And a change as the eddy current forming region is substantially reduced in accordance with the decrease in film thickness thereafter.
According to this configuration, when the predetermined conductive film becomes less than or equal to the film thickness corresponding to the depth of the skin as the polishing proceeds, the eddy current and the mutual inductance increase with the increase of the through magnetic flux, respectively. The inductance of the system decreases and the resonance frequency increases. Thereafter, the eddy current formation region is substantially reduced, the eddy current and the mutual inductance are rapidly reduced, and the inductance of the sensor circuit system is rapidly increased as the film thickness is further reduced as the polishing proceeds. It decreases rapidly. After the predetermined conductive film reaches the film thickness corresponding to the skin depth by these behaviors, a remarkable change part appears in the waveform of eddy current, mutual inductance and resonant frequency. Using this waveform change, a waveform change portion for predicting the polishing end point during the waveform change process is detected.
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a method of predicting and detecting an end point of polishing, which polishes a conductive film and predicts and detects a polishing end point when a predetermined conductive film is appropriately removed, The inductor in the sensor is brought close to the inductor and the inductor shape and the frequency band in which the mutual inductance caused by the conductive film increases due to the increase of the magnetic flux passing through the conductive film to be polished as the film thickness is reduced by the polishing process, A change in magnetic flux caused by the predetermined conductive film is monitored by a magnetic flux formed by an inductor and the change in magnetic flux that the film thickness during polishing shows remarkably by the skin effect is used to determine the polishing end point A magnetic flux change for prediction is detected, and from this magnetic flux change, A method for predicting and detecting a polishing end point for predicting a time point is provided.
According to this configuration, the skin depth in a predetermined conductive film is determined depending on the material of the predetermined conductive film and the oscillation frequency of the high-frequency inductor type sensor. The oscillation frequency is selected so that the skin depth is smaller than the initial film thickness of the predetermined conductive film and larger than the film thickness of the predetermined conductive film at the polishing end, and the through magnetic flux is increased The magnetic flux generated in the predetermined conductive film at the initial stage of polishing passes through the area of the skin depth in substantially parallel along the film surface, and as the polishing progresses, a predetermined conductive film is formed on the film corresponding to the skin depth When the thickness is less than the thickness, a through magnetic flux passing through the conductive film to be polished is generated, and the eddy current and the mutual inductance increase with the increase of the through magnetic flux. Thereafter, as the film thickness is further reduced as the polishing progresses, the eddy current formation region is substantially reduced, and eddy current and mutual inductance are rapidly reduced. After the predetermined conductive film reaches the film thickness corresponding to the skin depth from these behaviors, a magnetic flux change portion for predicting the polishing end point is detected.
According to a 10th aspect of the present invention, the selected frequency band provides a method of predicting and detecting a polishing end point at 20 MHz or more when the material of the predetermined conductive film is Cu.
According to this configuration, the frequency band oscillated from the high-frequency inductor type sensor is specifically set to 20 MHz or more in the case of Cu so that the skin depth is equal to the initial film thickness of the predetermined conductive film, Is set to be smaller than the initial film thickness of the conductive film and larger than the film thickness of the predetermined conductive film in the polishing stage.
The invention described in claim 11 is a method of predicting and detecting an end point of polishing to polish a conductive film and anticipate and detect a polishing end point when a predetermined conductive film is appropriately removed, The inductor in the sensor is brought close to the coil so that the magnetic flux of at least part of the magnetic flux formed by the inductor at the initial stage of polishing does not pass through the predetermined conductive film due to the skin effect of the predetermined conductive film, Wherein at least a part of the magnetic flux passing through the conductive film is increased at least once as the polishing progresses and the magnetic flux generated from the sensor is increased, And the film thickness during polishing is remarkably increased by the skin effect A leakage magnetic flux variation portion for predicting the polishing end point in the leakage magnetic flux variation process is detected and a prediction end time of the polishing end time for predicting the polishing end point from the leakage magnetic flux variation portion Detection method.
According to this structure, since the magnetic flux formed by the inductor does not penetrate most of the predetermined conductive film at the initial stage of polishing and a skin effect is generated such that a leakage magnetic flux passing through the predetermined conductive film starts to be generated as the polishing proceeds, The oscillation frequency is set. Then, after the predetermined conductive film reaches the film thickness corresponding to the skin depth in accordance with the progress of the polishing, the change of the leakage magnetic flux, which is remarkably caused by the skin effect, A leakage magnetic flux change portion for predicting the time point is detected, and the polishing end point is predicted from this leakage magnetic flux change portion.
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a method of predicting and ending polishing at the end of polishing to predict and detect a polishing end point when a conductive film is properly polished by appropriately removing the conductive film, The inductor in the sensor is brought into proximity to monitor the change in magnetic flux induced in the conductive film by the magnetic flux formed by the inductor and the thickness of the film during polishing is determined by the skin effect to determine the material of the predetermined conductive film as a single factor Wherein a magnetic flux change portion for predicting a polishing end point is detected during the magnetic flux change process using a remarkably appearing magnetic flux change and a polishing end point is predicted from the polishing change portion, Provide a detection method.
According to this configuration, the frequency oscillated from the high-frequency inductor type sensor is set to be the same as that of the invention described in claim 9, and the shape of the inductor can be changed to the skin effect of the predetermined conductive film A magnetic field having no directivity that does not pass through the predetermined conductive film is generated. The change of the eddy current caused by the progress of the polishing is monitored as the change of the eddy current, and during the course of the change of the eddy current, in which the predetermined conductive film appears remarkably by the skin effect as the polishing progresses, An eddy current change portion is detected, and a polishing end time is predicted from this eddy current change portion.
The invention according to claim 13 relates to a method for predicting a polishing end point from a corrugated portion due to the skin effect, comprising the steps of: predicting a polishing end time Detection method.
According to this configuration, a skin change portion for predicting the polishing end point is detected during the waveform change process that is remarkably caused by the skin effect, and from the polishing rate to be executed after the detection, It becomes possible to set the time in advance. Therefore, after the waveform change portion is detected, polishing is finished by polishing by the preset polishing time.
The invention according to claim 14 provides a method for predicting and detecting an end point of polishing, characterized in that the waveform change part is a change unique to a skin effect at a peak, an inflection point, an increase rate of change, an increase amount, do.
According to this configuration, the waveform change portion is detected from the peak of the peak of the waveform change, the inflection point, the rate of rise of change, the amount of change, and the start of rise, and the end point of polishing is predicted from this waveform change portion.
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided a method for predicting a waveform from a waveform change portion to a polishing end point by the skin effect, comprising the steps of: detecting a time from reaching the waveform change portion from the beginning of polishing, Calculating the polishing rate as much as necessary and calculating the remaining polishing time required from the waveform change portion to the polishing end point by dividing the film thickness of the waveform change portion by the polishing rate, A method for predicting and detecting a polishing end point having a polishing end point after time polishing is provided.
According to this configuration, the polishing rate between the time from the initial stage of polishing to the time when the waveform change portion is detected and the amount of polishing until reaching the waveform changing portion is calculated. Then, the required polishing time after the detection of the waveform change portion is calculated by dividing the film thickness corresponding to the waveform change portion by the polishing rate. Therefore, after the detection of the waveform change portion, the polishing is finished by polishing by the calculated polishing time.
According to a 16th aspect of the present invention, there is provided a method of predicting and ending polishing at the end of polishing to predict and detect a polishing end point when a conductive film is properly polished by appropriately removing the conductive film, The magnetic flux of at least a part of the magnetic flux formed by the inductor at the initial stage of polishing causes a magnetic field having no directivity not to penetrate the predetermined conductive film due to the skin effect of the predetermined conductive film The inductor shape and the frequency that does not penetrate the conductive film due to the skin effect are oscillated from the high frequency inductor type sensor and the magnetic flux passing through the at least a part of the conductive film is increased at least once , And a magnetic flux generated by the inductor The change of the eddy current caused by the change of the leakage magnetic flux passing through the conductive film is monitored as the change of the mutual inductance generated in the inductor by the eddy current so that the film thickness during polishing becomes equal to or close to the skin depth according to the skin effect There is provided a method of predicting and detecting a polishing end point at which a change in mutual inductance for predicting a polishing end point is predicted based on a change in mutual inductance in a case where the polishing end point is predicted.
According to this configuration, the frequency oscillated from the high-frequency inductor type sensor is set to be the same as that of the invention described in claim 9, and the shape of the inductor can be changed to the skin effect of the predetermined conductive film A magnetic field having no directivity that does not pass through the predetermined conductive film is generated. The change of the leakage magnetic flux caused by the progress of the polishing is monitored as a change of the mutual inductance generated in the inductor and when the predetermined conductive film becomes the film thickness corresponding to the skin depth as the polishing proceeds, A change portion of the mutual inductance for predicting the polishing end point is detected based on the change of the inductance and the polishing end point is predicted from the changed portion of the mutual inductance.
According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided a method of predicting and detecting an end point of polishing, which polishes a conductive film and predicts and detects a polishing end point when a predetermined conductive film is appropriately removed, The magnetic flux of at least a part of the magnetic flux formed by the inductor at the initial stage of polishing generates a magnetic field having no directivity that does not pass through the predetermined conductive film due to the skin effect of the predetermined conductive film The inductor shape and the frequency that does not penetrate the conductive film due to the skin effect are oscillated from the high frequency inductor type sensor and the magnetic flux passing through the at least a part of the conductive film is increased at least once , And a magnetic flux generated by the inductor The change in the inductance of the sensor circuit system in the high frequency inductor type sensor based on the change in the leakage magnetic flux passing through the dielectric film is monitored as the change in the resonance frequency determined by the inductance and the inherent capacitance of the sensor circuit system, A change portion of the resonance frequency for predicting the end point of polishing is detected based on the change in the resonance frequency when the film thickness becomes the film thickness corresponding to the skin effect, The present invention provides a method of predicting and detecting a polishing end point to be predicted.
According to this configuration, the frequency oscillated from the high-frequency inductor type sensor is set to the same as that of the invention described in claim 10. Also, from the inductor, a magnetic field having no directivity that does not penetrate the predetermined conductive film due to the skin effect of the predetermined conductive film is generated at the initial stage of polishing due to the shape of the inductor, Leakage magnetic flux penetrating through the film occurs. The change in the inductance of the sensor circuit in the high frequency inductor type sensor according to the change in the leakage magnetic flux is monitored as the change in the resonance frequency determined by the inductance and the inherent capacitance of the sensor circuit system. A change portion of the resonance frequency is detected based on the change of the resonance frequency after the film thickness of the conductive film of the skin reaches the film thickness corresponding to the skin depth, and the end point of polishing is predicted from the change portion of the resonance frequency.
The invention according to claim 18 is a method for predicting and ending polishing end time when polishing a conductive film and predicting and ending polishing end point when a predetermined conductive film is suitably removed, the method comprising the steps of: applying a high frequency inductor type The magnetic flux of at least a part of the magnetic flux formed by the inductor at the initial stage of polishing causes a magnetic field having no directivity not to penetrate the predetermined conductive film due to the skin effect of the predetermined conductive film The inductor shape and the frequency that does not penetrate the conductive film due to the skin effect are oscillated from the high frequency inductor type sensor and the magnetic flux passing through the at least a part of the conductive film is increased at least once , And a magnetic flux generated by the inductor A sensor circuit system in the high-frequency inductor type sensor based on a change in an eddy current caused by a change in a leakage magnetic flux passing through a conductive film, a change in mutual inductance generated in the inductor due to a change in the eddy current, Frequency inductor type sensor caused by a change in the inductance of the piezoelectric element and a change in the resonance frequency generated by the change in the inductance of the at least one of the inductance of the piezoelectric element There is provided a method of predicting and detecting a polishing end point at which a change portion of a resonance frequency for predicting a polishing end point is detected based on any one change and a polishing end point is predicted from a change portion of the resonance frequency.
According to this configuration, the frequency oscillated from the high-frequency inductor type sensor is set to the same as that of the invention described in claim 10. Also, from the inductor, a magnetic field having no directivity that does not penetrate the predetermined conductive film due to the skin effect of the predetermined conductive film is generated at the initial stage of polishing due to the shape of the inductor, Leakage magnetic flux penetrating through the film occurs. Then, at least any one of a change in the resonance frequency generated from the high-frequency inductor type sensor based on the change in the eddy current caused by the change in the leakage magnetic flux, the change in the mutual inductance due to the change in the eddy current, And at least any one of a change in the eddy current, a change in mutual inductance, and a change in resonance frequency after the predetermined conductive film has reached the film thickness corresponding to the skin depth is monitored based on the progress of the polishing A change portion of the resonance frequency is detected, and the polishing end time is predicted from the change portion of the resonance frequency.
According to a nineteenth aspect of the present invention, during the change of the eddy current, the mutual inductance, or the resonance frequency when the film thickness of the predetermined conductive film during polishing is equal to the film thickness corresponding to the skin depth, (Peaks) are generated by the two phenomena of the increase of the eddy current caused by the increase of the leakage flux caused by the film thickness and the reduction of the eddy current formation region by the decrease of the film thickness volume by polishing. A method for predicting and detecting a polishing end point at which a change portion is detected on a basis thereof is provided.
According to this configuration, in addition to the effect of the invention recited in claim 17, it is possible to prevent the occurrence of eddy currents, mutual inductance, or resonance frequencies after the predetermined conductive film reaches the film thickness corresponding to the skin depth, A peak (peak) occurs during the change. Based on this maximum point (peak), a change portion of the waveform for predicting the end point of polishing is detected, and the end point of polishing is predicted from this change portion.
According to a twentieth aspect of the present invention, there is provided a real-time film thickness monitoring method for monitoring a change in film thickness during polishing in order to evaluate whether or not a conductive film is appropriately removed by polishing a conductive film, The inductor of the inductor type sensor is brought close to the magnetic flux of at least a part of the magnetic flux formed by the inductor at the initial stage of polishing to a frequency at which the magnetic flux does not pass through the predetermined conductive film due to the skin effect of the predetermined conductive film, Wherein at least one of the steps of oscillating from the inductor type sensor and increasing the magnetic flux passing through the at least a part of the conductive film as the polishing progresses is performed at least during the polishing, and during the polishing of the magnetic flux formed by the inductor, To monitor the change of the leakage magnetic flux, A change portion of the leakage magnetic flux for predicting the end point of polishing from the change of the leakage magnetic flux in the case where the film thickness corresponding to the skin effect is obtained is detected and based on the change portion, A real-time film thickness monitor method for calculating a film thickness amount is provided.
According to this configuration, the magnetic flux formed by the inductor hardly passes through the predetermined conductive film at the initial stage of polishing, and is generated from the high-frequency inductor type sensor so as to generate a skin effect that starts to generate a leakage magnetic flux passing through the predetermined conductive film as the polishing proceeds The oscillation frequency is set. Then, a change portion for predicting the polishing end point from the change of the leakage magnetic flux after the predetermined conductive film reaches the film thickness corresponding to the skin depth according to the progress of polishing is detected, and based on this change portion Polishing data such as the polishing rate is calculated on the spot based on the amount of the remaining film to be removed which is almost equal to the depth of the skin and the amount of film thickness that has already been polished and removed and the time taken to estimate the polishing film, do.
The invention according to claim 21 is a real time film thickness monitoring method for monitoring a change in film thickness during polishing in order to evaluate whether or not a conductive film is appropriately removed by polishing a conductive film, The inductor of the inductor type sensor is brought close to the magnetic flux of at least a part of the magnetic flux formed by the inductor at the initial stage of polishing to a frequency at which the magnetic flux does not pass through the predetermined conductive film due to the skin effect of the predetermined conductive film, Wherein at least one of the steps of oscillating from the inductor type sensor and increasing the magnetic flux passing through the at least a part of the conductive film as the polishing progresses is performed at least during the polishing, and during the polishing of the magnetic flux formed by the inductor, Of the eddy currents produced by this leakage magnetic flux And detects a change portion of the leakage magnetic flux for predicting the polishing end point from the change of the eddy current when the film thickness during polishing becomes the film thickness corresponding to the skin effect, A polishing rate and a remaining film thickness amount to be removed are calculated.
According to this configuration, the frequency oscillated from the high-frequency inductor type sensor is set in the same manner as in the seventeenth aspect of the invention. Then, the change of the leakage magnetic flux is monitored as a change of the eddy current, and a change portion is detected from the change of the eddy current after the predetermined conductive film reaches the film thickness corresponding to the skin depth according to the progress of polishing, On the basis of the amount of residual polishing film which is almost equal to the depth of the skin and the amount of polishing that has already been removed by polishing and the required time, polishing data such as the polishing rate is calculated on the spot and the predetermined conductive film is appropriately removed Is evaluated.
The invention according to claim 22 is a real time film thickness monitoring method for monitoring a change in film thickness during polishing in order to evaluate whether or not a conductive film is appropriately removed by polishing a conductive film, The inductor of the inductor type sensor is brought close to the magnetic flux of at least a part of the magnetic flux formed by the inductor at the initial stage of polishing to a frequency at which the magnetic flux does not pass through the predetermined conductive film due to the skin effect of the predetermined conductive film, Wherein at least one of the steps of oscillating from the inductor type sensor and increasing the magnetic flux passing through the at least a part of the conductive film as the polishing progresses is performed at least during the polishing, and during the polishing of the magnetic flux formed by the inductor, The change of the eddy current caused by the change of the leakage magnetic flux Of the mutual inductance to predict the end point of polishing from the change of the mutual inductance when the film thickness during polishing becomes equal to the film thickness corresponding to the skin effect by monitoring the change in mutual inductance generated in the inductor by the inductance Detecting a change portion of the mutual inductance for predicting the end point of polishing from the change portion and calculating a remaining amount of film thickness to be removed on the basis of the change portion on the basis of the change portion, And provides a monitoring method.
According to this configuration, the frequency oscillated from the high-frequency inductor type sensor is set in the same manner as in the seventeenth aspect of the invention. The change in the leakage magnetic flux is monitored as a change in the mutual inductance generated in the inductor. From the change in mutual inductance after the predetermined conductive film reaches the film thickness corresponding to the skin depth according to the progress of polishing, A change portion of the mutual inductance for predicting the time point is detected and based on this change portion, the amount of residual film to be removed, which is almost equal to the skin depth, and the amount of film thickness already removed and the time required for polishing, Data is calculated on the spot, and it is evaluated whether or not the predetermined conductive film is appropriately removed.
A 23rd aspect of the present invention is a real time film thickness monitoring method for monitoring a change in film thickness during polishing in order to evaluate whether or not a conductive film is appropriately removed by polishing a conductive film, The inductor of the inductor type sensor is brought close to the magnetic flux of at least a part of the magnetic flux formed by the inductor at the initial stage of polishing to a frequency at which the magnetic flux does not pass through the predetermined conductive film due to the skin effect of the predetermined conductive film, Wherein at least one of the steps of oscillating from the inductor type sensor and increasing the magnetic flux passing through the at least a part of the conductive film as the polishing progresses is performed at least during the polishing, and during the polishing of the magnetic flux formed by the inductor, Of the high-frequency inductor type The change in inductance of the sensor circuit system in the sensor circuit system is monitored as a change in the resonance frequency determined by the inductance and the intrinsic capacitance of the sensor circuit system and when the film thickness during polishing becomes the film thickness corresponding to the skin effect A real time film thickness monitor method for detecting a change portion of a resonance frequency for predicting a polishing end point from a change in the resonance frequency and calculating a polishing rate and a remaining film thickness amount to be removed on the basis of the change portion .
According to this configuration, the frequency oscillated from the high-frequency inductor type sensor is set in the same manner as in the seventeenth aspect of the invention. The change of the inductance of the sensor circuit system in the high frequency inductor type sensor according to the change of the leakage magnetic flux is monitored as the change of the resonance frequency determined by the inductance and the inherent capacitance of the sensor circuit system. A change portion of the resonance frequency for predicting the end point of polishing from the change of the resonance frequency is detected after the conductive film of the conductive film of the conductive film has reached the film thickness corresponding to the skin depth and based on this change portion, The amount of residual film to be removed, and the amount of film thickness already polished and the polishing time from the time required are calculated on the spot to evaluate whether or not the predetermined conductive film has been properly removed.
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, during the change of the eddy current, the mutual inductance, or the resonance frequency when the film thickness of the predetermined conductive film during polishing is equal to or close to the skin depth, The two phenomena of the increase of the eddy current due to the increase of the leakage magnetic flux and the decrease of the eddy current due to the decrease of the film thickness volume due to the polishing act to generate a peak and a change portion for predicting the end point of polishing A real-time film thickness monitoring method is provided.
According to this configuration, in addition to the effect of the invention recited in claim 20, 21, or 22, it is possible to prevent the eddy current, the mutual inductance, or the inductance after the predetermined conductive film reaches the film thickness corresponding to the skin depth, There is a peak during each angle change of the resonance frequency. Based on this peak, a change portion for predicting the polishing end point is detected.
According to a twenty-fifth aspect of the present invention, there is provided a high-frequency inductor-type sensor including an oscillation circuit constituting a sensor circuit system comprising a planar inductor and a capacitor, wherein the conductive film is polished, and the polishing end point when the predetermined conductive film is appropriately removed Wherein the first and second polishing apparatuses are arranged such that the first and second polishing apparatuses are provided with a polishing end time prediction and detection apparatus for predicting and detecting a polishing end time The present invention also provides an apparatus for predicting and detecting a polishing end point at which the polishing /
According to this configuration, the apparatus for predicting and detecting the polishing end time has a high-frequency inductor type sensor including an oscillation circuit that constitutes a sensor circuit system composed of a planar inductor and a capacitor. The oscillation frequency of the high-frequency inductor type sensor is set so that it is smaller than the initial film thickness of the predetermined conductive film and larger than the film thickness of the predetermined conductive film in the polishing seed. As a result, the magnetic flux induced in the predetermined conductive film by the magnetic flux formed by the planar inductor at the initial stage of polishing passes substantially parallel through the area of the skin depth along the film surface, and at least part A magnetic flux passes through the predetermined conductive film and a leakage magnetic flux starts to be generated. Based on the change of the eddy current caused by the change of the leakage magnetic flux during the course of the polishing, the change of the mutual inductance generated in the planar inductor due to the change of the eddy current, or the change of the mutual inductance, A change in resonance frequency generated by a high frequency inductor type sensor due to a change in inductance of a circuit system is monitored and when a predetermined conductive film reaches a film thickness corresponding to the skin depth in accordance with the progress of polishing Based on the change of at least any one of the above-mentioned changes in the polishing time, and predicts the polishing end point from the changed portion.
According to a twenty-sixth aspect of the present invention, there is provided a high-frequency inductor-type sensor having an oscillation circuit that constitutes a sensor circuit system comprising a planar inductor and a capacitor, and a method for polishing a conductive film to evaluate whether or not a predetermined conductive film is appropriately removed A real time film thickness monitor device for monitoring a film thickness change during polishing progression provides a real time film thickness monitor device executing the real time film thickness monitor method described in claims 19, 20, 21, 22 or 23.
According to this configuration, a real-time film thickness monitor device having a high-frequency inductor-type sensor including an oscillation circuit that constitutes a sensor circuit system composed of a planar inductor and a capacitor is configured such that a skin depth in a predetermined conductive film is The oscillation frequency of the high-frequency inductor type sensor is set so that it is smaller than the initial film thickness of the conductive film and larger than the film thickness of the predetermined conductive film in the polishing seed. As a result, the magnetic flux induced in the predetermined conductive film by the magnetic flux formed by the planar inductor at the initial stage of polishing passes substantially parallel through the area of the skin depth along the film surface, and at least part A magnetic flux passes through the predetermined conductive film and a leakage magnetic flux starts to be generated. Based on the change of the eddy current caused by the change of the leakage magnetic flux during the course of the polishing, the change of the mutual inductance generated in the planar inductor due to the change of the eddy current, or the change of the mutual inductance, A change in resonance frequency generated by a high frequency inductor type sensor due to a change in inductance of a circuit system is monitored and when a predetermined conductive film reaches a film thickness corresponding to the skin depth in accordance with the progress of polishing The amount of residual film to be removed which is substantially equal to the depth of the skin based on the changed part, and the amount of the already abraded film thickness, The polishing data such as the polishing time from the required time is calculated on the spot, It is evaluated whether or not the film formation is properly removed.
청구항 1에 기재된 발명은, 소정의 도전성막에 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 이 인덕터로 형성되는 자속에 의해 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속 변화를 모니터하고, 연마 중의 막 두께가 상기 소정의 도전성막의 재질을 일 인자로서 정해지는 표피 효과에 의한 상기 자속 변화를 기초로 연마 종료 시점을 예측하기 위한 자속 변화 부분을 검출하고, 이 변화 부분으로부터 연마 종료 시점을 예측하도록 했기 때문에, 연마 초기에는, 소정의 도전성막에 유발되는 자속은, 상기 표피 깊이의 영역을 막면을 따라 거의 평행하게 통과한다. 이것에 의해, 막 내에 형성되어 있는 미세한 배선 등까지 강한 자속을 미치지 않고, 또한 와전류의 발생이 억제되어, 이 와전류에 의한 줄열 손실을 극소로 억제할 수 있다. 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 이후에 있어서, 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속이 생기고, 이 누설 자속에 의해 소정의 도전성막 중에 와전류가 유발된다. 이 와전류는, 막 두께의 감소에 따른 누설 자속의 증가에 의해 서서히 증대되고, 막 두께가 더욱 감소되어 와전류를 발생시키는 도전성막 자체가 감소되기 때문에 급속하게 감소된다. 이 와전류의 증대와 그 후의 급속한 감소로 인하여, 센서 회로계의 인덕턴스가 일단 감소되고, 그 후 증가로 변한다. 이 거동에 의해 고주파 인덕터형 센서로부터 발진되는 공진 주파수의 파형에 피크(변곡점)가 발생한다. 그리고, 이 피크(변곡점)는, 여러 가지 외란에 대해서도 요동하지 않고, 끊임없이, 나머지 막 두께에 대응한 위치에 출현한다. 이 때문에, 상기 피크(변곡점)를 기초로 검출되어, 상기 자속 변화분으로부터 연마 종료 시점을 정밀도 좋게 예측·검출할 수 있다는 이점이 있다.
상기 청구항 2에 기재된 발명은, 상기 표피 효과에 의한 자속 변화 부분을 검출하는 방법은, 피크의 정점, 변곡점, 변화의 상승률, 상승 변화량, 상승 개시점 등의 표피 효과 특유의 특징적인 변화를 검출함으로써, 연마 종료 시점의 예측·검출이 매우 적정하게 행해진다.
청구항 3에 기재된 발명은, 상기 표피 효과에 의한 자속 변화 부분을 검출하는 방법은, 파형 피크점, 변곡점, 소정 상승률점 등의 표피 효과 특유의 변화를 검출함으로써, 연마 종료 시점의 예측·검출이 매우 적정하게 행해진다.
청구항 4에 기재된 발명은, 상기 도전성막에 근접하는 고주파 인덕터형 센서는 2차원 평면 인덕터로 하였으므로, 이 2차원 평면 인덕터로 형성되는 자속은, 소정의 도전성막에 대하여 적당히 발산하여 지향성을 가지지 않기 때문에, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 될 때까지는, 이 소정의 도전성막 내부로 적극적으로 침입하는 일이 없다. 이에 덧붙여, 표피 효과로 인하여, 자속이 도전성막 내부로 침입할 수 없게 되기 때문에, 디바이스 웨이퍼 내부에서의 와전류 발생에 의한 줄열에 의한 단선이나 과도한 전류에 의한 일렉트로 마이그레이션을 효과적으로 방지할 수 있다는 이점이 있다.
청구항 5에 기재된 발명은, 상기 도전성막에 근접하는 고주파 인덕터형 센서는, 절연체로 형성된 기판의 표면에 도전성막을 부착시킨 구성으로 했기 때문에, 유리·에폭시나 종이·페놀 등의 절연체의 기판 상에 도전성 물질을 증착시키거나 도포함으로써, 용이하고 저렴하게 센서를 제작할 수 있다. 또한, 절연체의 기판 상에 도전성막을 성막한 후,에칭 등으로 제작함으로써, 선폭을 매우 미세화하여 제작할 수 있게 되어, 센서 자체를 매우 소형화할 수 있다. 그리고, 센서의 소형화에 의해 미소한 자장을 효율적으로 발생시킬 수 있어, 자장을 도전성막의 내부로 깊게 침투시키지 않고, 이 도전성막이 제거되는 종점 부근의 변화 거동을 정밀도 좋게 검출할 수 있다는 이점이 있다.
청구항 6에 기재된 발명은, 상기 소정의 도전성막의 표피 효과에 기초하여 유발되는 자속 변화의 모니터는, 이 소정의 도전성막 중의 와전류의 계측, 이 소정의 도전성막이 와전류를 일으킴으로써 발생하는 상호 인덕턴스의 측정, 이 소정의 도전성막의 상호 인덕턴스에 의한 상기 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 센서 회로계의 인덕턴스 변화의 측정, 또는 이 센서 회로계의 인덕턴스 변화를 상기 고주파 인덕터형 센서가 발진하는 공진 주파수의 변화에서의 측정 중 적어도 어느 하나로 했기 때문에, 상기 청구항 1에 기재된 발명에 있어서의 소정의 도전성막에 유발되는 자속 변화의 모니터에는, 구체적으로는, 이 자속 변화에 따른 와전류, 상호 인덕턴스, 센서 회로계의 인덕턴스, 또는 고주파 인덕터형 센서가 발진하는 공진 주파수 중 적어도 어느 하나의 변화를 사용함으로써, 연마 종료점 바로 앞의 연마 종료 시점을 예측하기 위한 공진 주파수의 변화 부분을 한층 더 용이하고 명확하게 검출할 수 있다는 이점이 있다.
청구항 7에 기재된 발명은, 상기 고주파 인덕터형 센서를 발진시키는 발진기와 그 발진(공진) 주파수의 변화를 모니터하기 위한 주파수 카운터가, 상기 고주파 인덕터형 센서에 근접하여 배치되어 있기 때문에, 고주파 인덕터형 센서를 발진시키는 발진기와 주파수 카운터 등 간의 배선·결선 부분에서 분포 정수 회로를 형성하여 인덕턴스나 커패시턴스가 불필요하게 커지는 것이 방지되어, 고주파 인덕터형 센서 부근에 초래되는 도전성막의 연마의 진행에 따른 자속의 변화를 정밀도 좋게 검출할 수 있다는 이점이 있다.
청구항 8에 기재된 발명은, 상기 소정의 도전성막의 표피 효과에 기초하여 유발되는 자속 변화, 와전류의 변화, 상호 인덕턴스의 변화 및 공진 주파수의 변화는, 막 두께 감소에 따른 관통 자속이 증가함에 따른 변화와, 그 후의 막 두께 감소에 따른 와전류 형성 영역이 실질적으로 감소함에 따른 변화의 2가지를 포함하도록 했기 때문에, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께 이하가 되면, 관통 자속의 증대와 함께 와전류, 상호 인덕턴스 및 공진 주파수가 증대된다. 그 후 더욱 연마가 진행됨에 따른 막 두께의 감소에 따라 와전류 형성 영역이 실질적으로 감소하여, 와전류, 상호 인덕턴스 및 공진 주파수는 급속하게 감소한다. 이들의 거동에 의해, 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 이후에 있어서, 와전류, 상호 인덕턴스 및 공진 주파수의 파형에 피크(변곡점)가 발생하여, 이 피크(변곡점)를 기초로 변화 부분을 명확히 검출할 수 있다는 이점이 있다.
청구항 9에 기재된 발명은, 소정의 도전성막에 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 연마 과정에 의한 막 두께 감소에 따라, 연마 대상인 도전성막을 관통하는 자속이 증가함으로써 도전성막에 유발되는 상호 인덕턴스가 상승하는, 인덕터 형상과 주파수 대역을 선택하고, 상기 인덕터로 형성되는 자속에 의해 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속 변화를 모니터하고, 연마 중의 막 두께가 표피 효과에 의해 생기는 상기 자속 변화를 기초로 연마 종료 시점을 예측하기 위한 자속 변화 부분을 검출하고, 이 자속 변화 부분으로부터 연마 종료 시점을 예측하도록 했기 때문에, 연마 초기에 있어서 소정의 도전성막에 유발되는 자속은 표피 깊이의 영역을 막면을 따라 거의 평행하게 통과하고, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 이후에 있어서, 도전성막을 관통하는 관통 자속이 발생하여, 이 관통 자속의 증대와 함께 와전류 및 상호 인덕턴스가 증대된다. 그 후 더욱 연마가 진행됨에 따른 막 두께의 감소에 따라 와전류 형성 영역이 실질적으로 감소하여, 와전류 및 상호 인덕턴스는 급속하게 감소한다. 이들의 거동으로부터 상기 자속 변화 부분이 검출되어, 이 변화 부분으로부터 연마 종료 시점을 정밀도 좋게 예측·검출할 수 있다는 이점이 있다.
청구항 10에 기재된 발명은, 선택되는 상기 주파수대는, 상기 소정의 도전성막의 재질이 Cu인 경우에 있어서 20 MHz 이상으로 했기 때문에, 소정의 도전성막의 재질이 Cu인 경우에 있어서, 표피 깊이가 연마 초기에 있어서는 이 소정의 도전성막의 초기 막 두께보다 작고, 연마의 진행에 따라 연마 종료점 바로 앞이 되고 나서 이 도전성막은 표피 깊이에 대응한 막 두께가 되어 이 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속을 일으키게 할 수 있다는 이점이 있다.
청구항 11에 기재된 발명은, 소정의 도전성막에 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 연마 초기에 있어서 상기 인덕터로 형성된 자속 중 적어도 일부의 자속은 상기 소정의 도전성막의 표피 효과에 의해 이 소정의 도전성막을 관통하지 않는 주파수를 상기 고주파 인덕터형 센서로부터 발진시키고, 연마의 진행에 따라 상기 도전성막을 관통하는 적어도 일부의 자속이 증대되는 과정을 적어도 한 번은 갖고, 상기 인덕터로 형성되는 자속 중 연마의 진행 중에 상기 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속의 변화를 모니터하고, 연마 중의 막 두께가 상기 표피 효과에 따른 누설 자속의 변화를 기초로 연마 종료 시점을 예측하기 위한 누설 자속의 변화 부분을 검출하고, 이 변화 부분으로부터 연마 종료 시점을 예측하도록 했기 때문에, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 이후에 있어서 이 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속을 일으키게 하여, 이 누설 자속의 변화를 기초로 연마 종료점 바로 앞의 막 두께 기준점이 검출된다. 따라서, 이 누설 자속의 변화분으로부터 연마 종료 시점을 정밀도 좋게 예측·검출할 수 있다는 이점이 있다.
청구항 12에 기재된 발명은, 소정의 도전성막에 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 연마 초기에 있어서 상기 인덕터로 형성된 자속 중 적어도 일부의 자속은 상기 소정의 도전성막의 표피 효과에 의해 이 소정의 도전성막을 관통하지 않을 정도의 지향성이 없는 자장을 발생시키는 인덕터 형상과, 표피 효과에 의해 도전성막을 관통하지 않을 정도의 주파수를 상기 고주파 인덕터형 센서로부터 발진시키고, 연마의 진행에 따라 상기 소정의 도전성막을 관통하는 자속이 증가하는 과정을 적어도 한 번은 갖고, 상기 인덕터로 형성되는 자속 중 연마의 진행 중에 상기 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속의 변화를 이 누설 자속이 만드는 와전류의 변화로서 모니터하고, 연마 중의 막 두께가 상기 표피 효과에 따른 표피 깊이와 동등 또는 그 부근이 된 경우의 상기 와전류의 변화를 기초로 연마 종료 시점을 예측하기 위한 누설 자속의 변화 부분을 검출하고, 이 변화 부분으로부터 연마 종료 시점을 예측하도록 했기 때문에, 인덕터로부터는, 그 형상에 의해, 연마 초기에는 소정의 도전성막의 표피 효과에 의해 이 소정의 도전성막을 관통하지 않을 정도의 지향성이 없는 자장이 발생함으로써, 막 내에 형성되어 있는 미세한 배선 등까지 강한 자속을 미치지 않고, 또한 와전류의 발생이 억제되어 이 와전류에 의한 줄열 손실을 극소로 억제할 수 있다. 그리고, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 이후에 있어서 이 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속이 생겨, 이 누설 자속의 변화에 따른 와전류의 변화를 기초로 연마 종료점 바로 앞의 상기 와전류의 변화 부분이 검출된다. 따라서, 이 변화 부분으로부터 연마 종료 시점을 정밀도 좋게 예측·검출할 수 있다는 이점이 있다.
청구항 13에 기재된 발명은, 상기 표피 효과에 의한 파형 변화 부분으로부터 연마 종료 시점을 예측하는 방법에 관해서, 상기 파형 변화 부분으로부터 미리 설정한 연마 시간분 연마한 후에 연마 종료로 하였기 때문에, 상기 파형 변화 부분은 잔막량이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 시점에 검출된다. 이 때문에, 이 잔막량과 상기 파형 변화 부분 검출 후에 실행해야할 연마 레이트로부터 상기 파형 변화 부분 검출 후의 소요 연마 시간을 미리 설정할 수 있다. 따라서, 검출된 상기 파형 변화 부분으로부터 미리 설정한 연마 시간분 연마한 후에 연마 종료로 함으로써, 소정의 도전성막을 적정하게 연마 제거할 수 있다는 이점이 있다.
청구항 14에 기재된 발명은, 상기 파형 변화 부분은, 피크의 정점, 변곡점, 변화의 상승률, 상승 변화량, 상승 개시점의 표피 효과 특유의 변화 부분을 검출하므로, 연마 종료 시점을 정밀도 좋게 예측할 수 있다.
청구항 15에 기재된 발명은, 상기 표피 효과에 의한 변화 부분에서 연마 종료 시점까지의 예측 검출 방법에 관하여, 연마 초기부터 상기 파형 변화 부분에 도달한 시간과, 이 파형 변화 부분까지의 연마량으로부터, 그만큼의 연마 레이트를 산출하고, 상기 파형 변화 부분의 막 두께를 상기 연마 레이트로 나눔으로써, 상기 파형 변화 부분에서 연마 종료 시점까지 필요로 하는 나머지 연마 시간을 산출하고, 상기 파형 변화점으로부터 그 산출한 시간 연마한 후에, 연마의 종점으로 하도록 했기 때문에, 이 파형 변화 부분을 검출함으로써, 이 검출까지의 소요 시간과 연마량으로부터, 그 동안의 연마 레이트를 산출할 수 있다. 이 파형 변화 부분 검출 후의 연마 레이트를 이 파형 변화 부분 검출 전의 상기 연마 레이트와 동일하게 하여 파형 변화 부분 검출 후의 연마를 실행하는 경우에는, 이 파형 변화 부분에 있어서의 잔막량인 표피 깊이에 대응한 막 두께를 상기 연마 레이트로 나눔으로써 파형 변화 부분 검출 후의 소요 연마 시간만큼 연마함으로써, 소정의 도전성막을 적정하게 연마 제거할 수 있다는 이점이 있다.
청구항 16에 기재된 발명은, 소정의 도전성막에 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 연마 초기에 있어서 상기 인덕터로 형성된 자속 중 적어도 일부의 자속은 상기 소정의 도전성막의 표피 효과에 의해 이 소정의 도전성막을 관통하지 않을 정도의 지향성이 없는 자장을 발생시키는 인덕터 형상과, 표피 효과에 의해 도전성막을 관통하지 않을 정도의 주파수를 상기 고주파 인덕터형 센서로부터 발진시키고, 연마의 진행에 따라 상기 적어도 일부의 도전성막을 관통하는 자속이 증가하는 과정을 적어도 한 번은 갖고, 상기 인덕터로 형성되는 자속 중 연마의 진행 중에 상기 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속의 변화로 생기는 와전류의 변화를 이 와전류에 의해 상기 인덕터에 발생하는 상호 인덕턴스의 변화로서 모니터하고, 연마 중의 막 두께가 상기 표피 효과에 따른 표피 깊이와 동등 또는 그 부근이 된 경우의 상기 상호 인덕턴스의 변화를 기초로 연마 종료 시점을 예측하기 위한 상호 인덕턴스의 변화 부분을 검출하고, 이 변화 부분으로부터 연마 종료 시점을 예측하도록 했기 때문에, 인덕터로부터는, 그 형상에 의해, 연마 초기에는 소정의 도전성막의 표피 효과에 의해 이 소정의 도전성막을 관통하지 않을 정도의 지향성이 없는 자장이 발생함으로써, 막 내에 형성되어 있는 미세한 배선 등까지 강한 자속을 미치지 않고, 또한 와전류의 발생이 억제되어 이 와전류에 의한 줄열 손실을 극소로 억제할 수 있다. 그리고, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 이후에 있어서 이 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속을 일으키게 하여, 이 누설 자속의 변화에 따른 와전류의 변화에 의해 인덕터에 발생하는 상호 인덕턴스의 변화를 기초로 연마 종료점 바로 앞의 연마 종료 시점을 예측하기 위한 상호 인덕턴스가 검출된다. 따라서, 이 변화 부분으로부터 연마 종료 시점을 정밀도 좋게 예측·검출할 수 있다는 이점이 있다.
청구항 17에 기재된 발명은, 소정의 도전성막에 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 연마 초기에 있어서 상기 인덕터로 형성된 자속 중 적어도 일부의 자속은 상기 소정의 도전성막의 표피 효과에 의해 이 소정의 도전성막을 관통하지 않을 정도의 지향성이 없는 자장을 발생시키는 인덕터 형상과, 표피 효과에 의해 도전성막을 관통하지 않을 정도의 주파수를 상기 고주파 인덕터형 센서로부터 발진시키고, 연마의 진행에 따라 상기 적어도 일부의 도전성막을 관통하는 자속이 증가하는 과정을 적어도 한 번은 갖고, 상기 인덕터로 형성되는 자속 중 연마의 진행 중에 상기 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속의 변화에 기초하는 상기 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 센서 회로계의 인덕턴스의 변화를 이 인덕턴스와 상기 센서 회로계의 고유 용량으로 정해지는 공진 주파수의 변화로서 모니터하고, 연마 중의 막 두께가 상기 표피 효과에 대응하는 막 두께가 된 경우의 상기 공진 주파수의 변화를 기초로 연마 종료 시점을 예측하기 위한 공진 주파수의 변화 부분을 검출하고, 이 변화 부분으로부터 연마 종료 시점을 예측하도록 했기 때문에, 인덕터로부터는, 그 형상에 의해, 연마 초기에는 소정의 도전성막의 표피 효과에 의해 이 소정의 도전성막을 관통하지 않을 정도의 지향성이 없는 자장이 발생함으로써, 막 내에 형성되어 있는 미세한 배선 등까지 강한 자속을 미치지 않고, 또한 와전류의 발생이 억제되어 이 와전류에 의한 줄열 손실을 극소로 억제할 수 있다. 그리고, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 이후에 있어서 이 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속을 일으키게 하여, 이 누설 자속의 변화에 따른 센서 회로계의 인덕턴스의 변화에 의한 고주파 인덕터형 센서로부터 발진되는 공진 주파수의 변화를 기초로 연마 종료점 바로 앞의 연마 종료 시점을 예측하기 위한 공진 주파수의 변화 부분이 검출된다. 따라서, 이 변화 부분으로부터 연마 종료 시점을 정밀도 좋게 예측·검출할 수 있다는 이점이 있다.
청구항 18에 기재된 발명은, 소정의 도전성막에 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 연마 초기에 있어서 상기 인덕터로 형성된 자속 중 적어도 일부의 자속은 상기 소정의 도전성막의 표피 효과에 의해 이 소정의 도전성막을 관통하지 않을 정도의 지향성이 없는 자장을 발생시키는 인덕터 형상과, 표피 효과에 의해 도전성막을 관통하지 않을 정도의 주파수를 상기 고주파 인덕터형 센서로부터 발진시키고, 연마의 진행에 따라 상기 적어도 일부의 도전성막을 관통하는 자속이 증가하는 과정을 적어도 한 번은 갖고, 상기 인덕터로 형성되는 자속 중 연마의 진행 중에 상기 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속의 변화로 생기는 와전류의 변화, 이 와전류의 변화로 인하여 상기 인덕터에 발생하는 상호 인덕턴스의 변화, 또는 그 상호 인덕턴스의 변화에 기초하는 상기 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 센서 회로계의 인덕턴스의 변화에 의한 이 고주파 인덕터형 센서로부터 발진되는 공진 주파수의 변화 중 적어도 어느 하나의 변화를 모니터하고, 연마 중의 막 두께가 상기 표피 효과에 대응하는 막 두께가 된 경우의 상기 각 변화 중 적어도 어느 하나의 변화를 기초로 연마 종료 시점을 예측하기 위한 변화 부분을 검출하고, 이 변화 부분으로부터 연마 종료 시점을 예측하도록 했기 때문에, 인덕터로부터는, 그 형상에 의해, 연마 초기에는 소정의 도전성막의 표피 효과에 의해 이 소정의 도전성막을 관통하지 않을 정도의 지향성이 없는 자장이 발생함으로써, 막 내에 형성되어 있는 미세한 배선 등까지 강한 자속을 미치지 않고, 또한 와전류의 발생이 억제되어 이 와전류에 의한 줄열 손실을 극소로 억제할 수 있다. 그리고, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 이후에 있어서 이 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속을 일으키게 하여, 이 누설 자속의 변화에 따른 와전류의 변화, 상호 인덕턴스의 변화, 또는 고주파 인덕터형 센서로부터 발진되는 공진 주파수의 변화 중 적어도 어느 하나의 변화를 기초로 연마 종료점 바로 앞의 상기 변화 부분이 검출된다. 따라서, 이 변화 부분으로부터 연마 종료 시점을 정밀도 좋게 예측·검출할 수 있다는 이점이 있다.
청구항 19에 기재된 발명은, 연마 중의 상기 소정의 도전성막의 막 두께가 표피 깊이에 대응하는 막 두께가 된 경우의 상기 와전류, 상기 상호 인덕턴스 또는 상기 공진 주파수의 각 변화 중에는, 상기 표피 깊이에 대응하는 막 두께로 생기는 상기 누설 자속의 증가에 의한 와전류의 증가와 연마에 의한 막 두께 체적의 감소에 따른 와전류 형성 영역의 감소의 2가지 현상이 작용함으로써 극대점(피크)이 생기고, 이 극대점(피크)을 기초로 상기 연마 종료 시점을 예측하기 위한 변화 부분을 검출하도록 했기 때문에, 상기 청구항 17에 기재된 발명의 효과에 추가하여, 연마가 더 진행됨에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응하는 막 두께가 된 이후에 있어서의 와전류, 상호 인덕턴스, 또는 공진 주파수의 각 변화 중에는 현저한 극대점(피크)이 생기기 때문에, 이 현저한 극대점(피크)을 기초로 연마 종료 시점을 예측하기 위한 변화 부분을 적확하게 검출할 수 있다. 따라서, 이 변화 부분으로부터 연마 종료 시점을 한층 더 정밀도 좋게 예측·검출할 수 있다는 이점이 있다.
청구항 20에 기재된 발명은, 소정의 도전성막에 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 연마 초기에 있어서 상기 인덕터로 형성된 자속 중 적어도 일부의 자속은 상기 소정의 도전성막의 표피 효과에 의해 이 소정의 도전성막을 관통하지 않을 정도의 주파수를 상기 고주파 인덕터형 센서로부터 발진시키고, 연마의 진행에 따라 상기 적어도 일부의 도전성막을 관통하는 자속이 증가하는 과정을 적어도 연마 중 한 번은 갖고, 상기 인덕터로 형성되는 자속 중 연마의 진행 중에 상기 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속의 변화를 모니터하고, 연마 중의 막 두께가 상기 표피 효과에 대응하는 막 두께가 된 경우의 상기 누설 자속의 변화로부터 연마 종료 시점을 예측하기 위한 누설 자속의 변화 부분을 검출하고, 이 변화 부분을 기초로 그 자리에서 연마 레이트 및 제거해야 할 나머지 막 두께량을 산출하도록 했기 때문에, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 이후에 있어서 이 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속을 일으키게 하여, 이 누설 자속의 변화로부터 연마 종료점 바로 앞의 이 변화 부분이 검출된다. 따라서, 이 변화 부분을 기초로 제거해야 하는 잔막량 및 연마 레이트 등의 각 연마 데이터를 그 자리에서 정밀도 좋게 산출할 수 있어, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되어 있는지를 정확하게 평가할 수 있음과 동시에 누설 자속으로 발생하는 와전류에 의한 줄열 손실을 극소로 억제할 수 있다는 이점이 있다.
청구항 21에 기재된 발명은, 소정의 도전성막에 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 연마 초기에 있어서 상기 인덕터로 형성된 자속 중 적어도 일부의 자속은 상기 소정의 도전성막의 표피 효과에 의해 이 소정의 도전성막을 관통하지 않을 정도의 주파수를 상기 고주파 인덕터형 센서로부터 발진시키고, 연마의 진행에 따라 상기 적어도 일부의 도전성막을 관통하는 자속이 증가하는 과정을 적어도 연마 중 한 번은 갖고, 상기 인덕터로 형성되는 자속 중 연마의 진행 중에 상기 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속의 변화를 이 누설 자속이 만드는 와전류의 변화로서 모니터하고, 연마 중의 막 두께가 상기 표피 효과에 대응하는 막 두께가 된 경우의 상기 와전류의 변화로부터 연마 종료 시점을 예측하기 위한 와전류의 변화 부분을 검출하고, 이 변화 부분을 기초로 그 자리에서 연마 레이트 및 제거해야 할 나머지 막 두께량을 산출하도록 했기 때문에, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 이후에 있어서 이 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속을 일으키게 하여, 이 누설 자속의 변화에 따른 와전류의 변화로부터 연마 종료점 바로 앞의 상기 변화 부분이 검출된다. 따라서, 이 변화 부분을 기초로 제거해야 하는 잔막량 및 연마 레이트 등의 각 연마 데이터를 그 자리에서 정밀도 좋게 산출할 수 있어, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되어 있는지를 정확하게 평가할 수 있다는 이점이 있다.
청구항 22에 기재된 발명은, 소정의 도전성막에 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 연마 초기에 있어서 상기 인덕터로 형성된 자속 중 적어도 일부의 자속은 상기 소정의 도전성막의 표피 효과에 의해 이 소정의 도전성막을 관통하지 않을 정도의 주파수를 상기 고주파 인덕터형 센서로부터 발진시키고, 연마의 진행에 따라 상기 적어도 일부의 도전성막을 관통하는 자속이 증가하는 과정을 적어도 연마 중 한 번은 갖고, 상기 인덕터로 형성되는 자속 중 연마의 진행 중에 상기 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속의 변화로 생기는 와전류의 변화를 이 와전류에 의해 상기 인덕터에 발생하는 상호 인덕턴스의 변화로서 모니터하고, 연마 중의 막 두께가 상기 표피 효과에 대응하는 막 두께가 된 경우의 상기 상호 인덕턴스의 변화로부터 연마 종료 시점을 예측하기 위한 상호 인덕턴스의 변화 부분을 검출하고, 이 변화 부분을 기초로 그 자리에서 연마 레이트 및 제거해야 할 나머지 막 두께량을 산출하도록 했기 때문에, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 이후에 있어서 이 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속을 일으키게 하여, 이 누설 자속의 변화에 따른 와전류의 변화에 의해 인덕터에 발생하는 상호 인덕턴스의 변화로부터 연마 종료점 바로 앞의 상기 변화 부분이 검출된다. 따라서, 이 변화 부분을 기초로 제거해야 하는 잔막량 및 연마 레이트 등의 각 연마 데이터를 그 자리에서 정밀도 좋게 산출할 수 있어, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되어 있는지를 정확하게 평가할 수 있다는 이점이 있다.
청구항 23에 기재된 발명은, 소정의 도전성막에 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 연마 초기에 있어서 상기 인덕터로 형성된 자속 중 적어도 일부의 자속은 상기 소정의 도전성막의 표피 효과에 의해 이 소정의 도전성막을 관통하지 않을 정도의 주파수를 상기 고주파 인덕터형 센서로부터 발진시키고, 연마의 진행에 따라 상기 적어도 일부의 도전성막을 관통하는 자속이 증가하는 과정을 적어도 연마 중 한 번은 갖고, 상기 인덕터로 형성되는 자속 중 연마의 진행 중에 상기 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속의 변화에 기초하는 상기 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 센서 회로계의 인덕턴스의 변화를 이 인덕턴스와 상기 센서 회로계의 고유 용량으로 정해지는 공진 주파수의 변화로서 모니터하고, 연마 중의 막 두께가 상기 표피 효과에 대응하는 막 두께가 된 경우의 상기 공진 주파수의 변화로부터 연마 종료 시점을 예측하기 위한 공진 주파수의 변화 부분을 검출하고, 이 변화 부분을 기초로 그 자리에서 연마 레이트 및 제거해야 할 나머지 막 두께량을 산출하도록 했기 때문에, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 이후에 있어서 이 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속을 일으키게 하여, 이 누설 자속의 변화에 따른 센서 회로계의 인덕턴스의 변화에 의한 고주파 인덕터형 센서로부터 발진되는 공진 주파수의 변화를 기초로 연마 종료점 바로 앞의 상기 변화 부분이 검출된다. 따라서, 이 변화 부분으로부터 제거해야 하는 잔막량 및 연마 레이트 등의 각 연마 데이터를 그 자리에서 정밀도 좋게 산출할 수 있어, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되어 있는지를 정확하게 평가할 수 있다는 이점이 있다.
청구항 24에 기재된 발명은, 연마 중의 상기 소정의 도전성막의 막 두께가 상기 표피 깊이와 동등 또는 그 부근이 된 경우의 상기 와전류, 상기 상호 인덕턴스 또는 상기 공진 주파수의 각 변화 중에는, 상기 표피 효과에 의해 상기 누설 자속의 증가에 의한 와전류의 증가와 연마에 의한 막 두께 체적의 감소에 따른 와전류의 감소의 2가지 현상이 작용함으로써 피크가 생기고, 이 피크를 기초로 상기 막 두께 기준점이 검출되도록 했기 때문에, 상기 청구항 20, 21 또는 22에 기재된 발명의 효과에 추가하여, 연마가 더욱 진행됨에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 이후에 있어서의 와전류, 상호 인덕턴스, 또는 공진 주파수의 각 변화 중에는 현저한 피크가 생기기 때문에, 이 현저한 피크를 기초로 연마 종료 시점을 예측하기 위한 변화 부분을 적확하게 검출할 수 있다. 따라서, 이 변화 부분을 기초로 제거해야 하는 잔막량 및 연마 레이트 등의 각 연마 데이터를 그 자리에서 한층 더 정밀도 좋게 산출할 수 있어, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되어 있는지를 정확하게 평가할 수 있다는 이점이 있다.
청구항 25에 기재된 발명은, 평면 인덕터와 커패시터로 이루어지는 센서 회로계를 구성하는 발진 회로를 구비한 고주파 인덕터형 센서를 갖고, 도전성막을 연마하여, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되었을 때의 연마 종료 시점을 예측하여 검출하는 연마 종료 시점의 예측·검출 장치로서, 청구항 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 또는 18에 기재된 연마 종료 시점의 예측·검출 방법을 실행하도록 했기 때문에, 평면 인덕터와 커패시터로 이루어지는 센서 회로계를 구성하는 발진 회로를 구비한 고주파 인덕터형 센서를 가지는 연마 종료 시점의 예측·검출 장치는, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 이후에 있어서 이 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속을 일으키게 하여, 이 누설 자속의 변화, 누설 자속의 변화로 생기는 와전류의 변화, 이 와전류의 변화에 의해 평면 인덕터에 발생하는 상호 인덕턴스의 변화, 또는 센서 회로계의 인덕턴스의 변화에 의한 고주파 인덕터형 센서로부터 발진되는 공진 주파수의 변화 중 적어도 어느 하나의 변화를 기초로 연마 종료점 바로 앞의 연마 종료 시점을 예측하기 위한 파형 변화 부분을 검출한다. 따라서, 이 파형 변화 부분으로부터 연마 종료 시점을 정밀도 좋게 예측·검출할 수 있음과 동시에 누설 자속으로 발생하는 와전류에 의한 줄열 손실을 극소로 억제할 수 있다는 이점이 있다.
청구항 26에 기재된 발명은, 평면 인덕터와 커패시터로 이루어지는 센서 회로계를 구성하는 발진 회로를 구비한 고주파 인덕터형 센서를 갖고, 도전성막을 연마하여, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되어 있는지를 평가하기 위한 연마 진행 중의 막 두께 변화를 모니터하는 리얼타임 막 두께 모니터 장치로서, 청구항 19, 20, 21, 22 또는 23에 기재된 리얼타임 막 두께 모니터 방법을 실행하도록 했기 때문에, 평면 인덕터와 커패시터로 이루어지는 센서 회로계를 구성하는 발진 회로를 구비한 고주파 인덕터형 센서를 가지는 리얼타임 막 두께 모니터 장치는, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 이후에 있어서 이 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속을 일으키게 하여, 이 누설 자속의 변화, 누설 자속의 변화로 생기는 와전류의 변화, 이 와전류의 변화에 의해 평면 인덕터에 발생하는 상호 인덕턴스의 변화, 또는 센서 회로계의 인덕턴스의 변화에 의한 고주파 인덕터형 센서로부터 발진되는 공진 주파수의 변화 중 적어도 어느 하나의 변화로부터 연마 종료점 바로 앞의 연마 종료 시점을 예측하기 위한 파형 변화 부분을 검출한다. 따라서, 이 파형 변화 부분을 기초로 제거해야 하는 잔막량 및 연마 레이트 등의 각 연마 데이터를 그 자리에서 정밀도 좋게 산출할 수 있어, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되어 있는지를 정확하게 평가할 수 있음과 동시에 누설 자속으로 발생하는 와전류에 의한 줄열 손실을 극소로 억제할 수 있다는 이점이 있다. According to a first aspect of the present invention, an inductor in a high-frequency inductor type sensor is brought close to a predetermined conductive film, a magnetic flux generated in the predetermined conductive film is monitored by a magnetic flux formed by the inductor, The magnetic flux change portion for predicting the end point of polishing based on the change in magnetic flux due to the skin effect determined as a single factor of the material of the predetermined conductive film is detected and the end point of polishing is predicted from this change portion In the initial stage of polishing, the magnetic flux induced in the predetermined conductive film passes through the region of the skin depth substantially parallel to the film plane. As a result, a strong magnetic flux does not reach the fine wiring formed in the film, and the generation of the eddy current is suppressed, and the joule heat loss due to the eddy current can be minimized. After the predetermined conductive film reaches the film thickness corresponding to the skin depth in accordance with the progress of polishing, a leakage magnetic flux passing through the predetermined conductive film is generated, and this leakage magnetic flux induces an eddy current in the predetermined conductive film. This eddy current is gradually increased due to the increase of the leakage magnetic flux as the film thickness is reduced, and the film thickness is further reduced, and the conductive film itself generating the eddy current is reduced, so that it is rapidly reduced. Due to the increase in the eddy current and the rapid decrease thereafter, the inductance of the sensor circuit system is once reduced and then increased. This behavior causes a peak (inflection point) in the waveform of the resonance frequency oscillated from the high-frequency inductor type sensor. This peak (inflexion point) does not fluctuate with respect to various disturbances, and constantly appears at a position corresponding to the remaining film thickness. Therefore, there is an advantage in that it is detected based on the peak (inflection point), and the polishing end point can be accurately predicted and detected from the magnetic flux variation.
The method of detecting the magnetic flux change portion by the skin effect is characterized in that a characteristic change unique to the skin effect such as a peak peak, an inflection point, a rising rate of change, a rising amount of change, , The prediction and detection of the polishing end time is performed very appropriately.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of detecting a magnetic flux change portion by the skin effect, comprising: detecting a change specific to a skin effect such as a waveform peak point, an inflection point, It is done appropriately.
According to the fourth aspect of the present invention, since the high frequency inductor type sensor adjacent to the conductive film is a two-dimensional plane inductor, the magnetic flux formed by the two-dimensional plane inductor does not have directivity by appropriately diverging to a predetermined conductive film , There is no possibility that the conductive film intrudes into the predetermined conductive film till the predetermined conductive film reaches the film thickness corresponding to the skin depth in accordance with the progress of the polishing. In addition, since the magnetic flux can not penetrate into the conductive film due to the skin effect, there is an advantage in that it is possible to effectively prevent the electromigration due to the disconnection due to the short circuit due to the generation of the eddy current in the device wafer or the excessive current .
The invention according to claim 5 is characterized in that the high frequency inductor type sensor near the conductive film has a structure in which a conductive film is attached to the surface of a substrate formed of an insulator so that a conductive film is formed on a substrate of an insulator such as glass, By depositing or applying the material, the sensor can be manufactured easily and inexpensively. Further, by forming a conductive film on a substrate of an insulator and then forming the film by etching or the like, the line width can be made very fine and the sensor itself can be made very small. The advantage of miniaturization of the sensor is that a minute magnetic field can be efficiently generated, and the change behavior near the end point at which the conductive film is removed without penetrating deeply into the conductive film can be detected with high precision have.
The invention according to claim 6 is characterized in that the monitoring of the magnetic flux change induced on the basis of the skin effect of the predetermined conductive film is carried out by measuring the eddy current in the predetermined conductive film and measuring mutual inductance Measurement of the inductance change of the sensor circuit system in the high frequency inductor type sensor by the mutual inductance of the predetermined conductive film or measurement of the inductance change of the sensor circuit system by the resonance frequency of the high frequency inductor type sensor The measurement of the magnetic flux caused by the predetermined conductive film in the invention according to the first aspect of the present invention includes the measurement of the eddy current, the mutual inductance, the sensor circuit system At least one of the inductance of the high-frequency inductor type sensor and the resonance frequency of the high-frequency inductor type sensor By using one variation, there is an advantage that the change portion of the resonance frequency for predicting the polishing end point immediately before the polishing end point can be detected more easily and clearly.
According to a seventh aspect of the present invention, since the oscillator for oscillating the high-frequency inductor type sensor and the frequency counter for monitoring the change in the oscillation (resonance) frequency are arranged close to the high-frequency inductor type sensor, The inductance and the capacitance are prevented from becoming unnecessarily large by forming the distribution constant circuit in the wiring and wiring portion between the oscillator for oscillating the oscillation frequency and the frequency counter and the like so that the change of the magnetic flux due to the progress of the polishing of the conductive film caused in the vicinity of the high frequency inductor type sensor Can be detected with high precision.
The invention according to claim 8 is characterized in that the change of the magnetic flux, the eddy current, the mutual inductance, and the resonance frequency induced on the basis of the skin effect of the predetermined conductive film is changed by the change And a change due to a substantial decrease in the eddy current formation region due to a decrease in the film thickness thereafter. Therefore, when the predetermined conductive film becomes less than or equal to the film thickness corresponding to the skin depth as the polishing progresses, The eddy current, the mutual inductance and the resonance frequency are increased with the increase of the magnetic flux. Thereafter, as the film thickness decreases as the polishing progresses further, the eddy current formation region is substantially reduced, and the eddy current, mutual inductance, and resonance frequency are rapidly reduced. (Inflection point) is generated in the waveform of the eddy current, the mutual inductance and the resonance frequency, and a peak (inflection point) is generated on the basis of this peak (inflection point) after the predetermined conductive film reaches the film thickness corresponding to the skin depth There is an advantage that the change portion can be clearly detected.
According to a ninth aspect of the present invention, an inductor in a high-frequency inductor type sensor is brought close to a predetermined conductive film to increase the magnetic flux passing through the conductive film to be polished as the film thickness is reduced by the polishing process, Wherein the inductor shape and the frequency band in which the inductance is increased are selected so that the magnetic flux change caused by the predetermined conductive film is monitored by the magnetic flux formed by the inductor and the change of the magnetic flux, The magnetic flux change portion for predicting the polishing end point as a basis is detected and the end point of polishing is predicted from the magnetic flux change portion. Therefore, the magnetic flux induced in the predetermined conductive film at the initial stage of polishing is the surface area of the skin depth, And then, as the polishing proceeds, a predetermined conductive film is formed on the surface of the skin After passing through the film thickness corresponding to the depth, a through magnetic flux passing through the conductive film is generated, and the eddy current and the mutual inductance increase with the increase of the through magnetic flux. Thereafter, as the film thickness is further reduced as the polishing progresses, the eddy current formation region is substantially reduced, and eddy current and mutual inductance are rapidly reduced. The magnetic flux change portion is detected from the behavior of these changes, and the polishing end point can be accurately predicted and detected from this change portion.
The invention according to claim 10 is characterized in that the selected frequency band is set to 20 MHz or more when the predetermined conductive film is made of Cu so that when the predetermined conductive film is made of Cu, At the beginning, the thickness of the conductive film becomes smaller than the initial film thickness of the predetermined conductive film and becomes just before the polishing end point as the polishing progresses. Then, the conductive film becomes a film thickness corresponding to the depth of the skin and a leakage magnetic flux penetrating through the predetermined conductive film There is an advantage that it can be caused.
According to an eleventh aspect of the present invention, an inductor in a high-frequency inductor type sensor is brought close to a predetermined conductive film, and at least a part of the magnetic flux in the magnetic flux formed by the inductor at the initial stage of polishing is caused by the skin effect of the predetermined conductive film Wherein at least a part of the magnetic flux passing through the conductive film is increased at least once as the frequency not passing through the predetermined conductive film is oscillated from the high frequency inductor type sensor and the polishing progresses, The change in leakage magnetic flux penetrating through the predetermined conductive film is monitored during the progress of the polishing process and the change in leakage magnetic flux for predicting the polishing end point based on the change in the leakage magnetic flux due to the skin effect is detected , And since the polishing end point is predicted from this changing portion, The leakage magnetic flux passing through the predetermined conductive film is caused to occur after the predetermined conductive film reaches the film thickness corresponding to the skin depth in accordance with the progress of the polishing process, Is detected. Therefore, there is an advantage that the polishing end point can be accurately predicted and detected from the change of the leakage magnetic flux.
According to a twelfth aspect of the present invention, an inductor of a high-frequency inductor type sensor is brought close to a predetermined conductive film, and at least a part of the magnetic flux of the magnetic flux formed by the inductor at the initial stage of polishing is caused by the skin effect of the predetermined conductive film Inductor shape that generates a magnetic field having no directivity enough not to penetrate a predetermined conductive film and a frequency that does not penetrate the conductive film due to the skin effect are oscillated from the high frequency inductor type sensor, Wherein a change in leakage flux passing through the predetermined conductive film during the course of polishing in the magnetic flux formed by the inductor is monitored as a change in an eddy current generated by the leakage magnetic flux at least once during an increase in the magnetic flux passing through the conductive film, The film thickness during polishing is equivalent to the skin depth according to the skin effect Since the change portion of the leakage magnetic flux for predicting the end point of polishing is detected based on the change of the eddy current in the vicinity of the change point and the end point of polishing is predicted from this change portion, A magnetic field having no directivity that does not penetrate the predetermined conductive film due to the skin effect of a predetermined conductive film is generated at the initial stage of polishing so that a strong magnetic flux does not reach a fine wire or the like formed in the film, Generation of the eddy current can be suppressed and the joule heat loss due to the eddy current can be suppressed to a minimum. Then, after the predetermined conductive film reaches the film thickness corresponding to the skin depth in accordance with the progress of the polishing, a leakage magnetic flux penetrating through the predetermined conductive film is generated, and based on the change of the eddy current, The change portion of the eddy current immediately before the end point is detected. Therefore, there is an advantage that the polishing end point can be accurately predicted and detected from this changed portion.
According to the thirteenth aspect of the present invention, since the method for predicting the end point of polishing from the waveform change portion by the skin effect is made to end the polishing after polishing for the preset polishing time from the waveform change portion, Is detected at a time point when the film thickness of the residual film reaches the film thickness corresponding to the skin depth. Therefore, the required polishing time after detection of the waveform change portion can be set in advance from the remaining amount of film and the polishing rate to be executed after detection of the waveform change portion. Therefore, there is an advantage in that a predetermined conductive film can be properly polished and removed by polishing after completion of polishing for a predetermined polishing time from the detected waveform change portion.
The invention according to claim 14 is characterized in that the waveform change part detects a change part peculiar to the skin effect at the apex of the peak, the inflection point, the rate of change of change, the amount of change of the change, and the start point of the change, so that the end point of polishing can be predicted with high precision.
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided a method of predicting a portion from a change portion due to the skin effect to a polishing end point, comprising the steps of: detecting a time from reaching the waveform change portion from the beginning of polishing to an amount of polishing to the waveform change portion; And calculating the remaining polishing time required from the waveform change portion to the polishing end point by dividing the film thickness of the corrugated portion by the polishing rate so as to calculate a remaining polishing time required from the waveform change point to the calculated time Since the end point of polishing is performed after polishing, the polishing rate during the period can be calculated from the time required until the detection and the polishing amount by detecting the waveform change portion. In the case where the polishing rate after detection of the waveform change portion is made equal to the polishing rate before detection of the waveform change portion, polishing after the detection of the waveform change portion is carried out, the film corresponding to the depth of the skin, The thickness is divided by the polishing rate to polish the predetermined polishing time by the required polishing time after the detection of the waveform change portion, thereby making it possible to properly polish and remove the predetermined conductive film.
According to a sixteenth aspect of the invention, an inductor in a high-frequency inductor type sensor is brought close to a predetermined conductive film, and at least a part of the magnetic flux in the magnetic flux formed by the inductor at the initial stage of polishing is subjected to the skin effect The inductor shape generating a magnetic field having no directivity enough not to pass through a predetermined conductive film and a frequency not to penetrate the conductive film due to a skin effect are oscillated from the high frequency inductor type sensor, And a change in eddy current caused by a change in leakage magnetic flux passing through the predetermined conductive film during the course of polishing in the magnetic flux formed by the inductor is detected by the eddy current, As a change in the mutual inductance occurring in the substrate, A change in the mutual inductance for predicting the end point of polishing based on the change in the mutual inductance when the film thickness in the film is equal to or close to the skin depth according to the skin effect is detected, It is possible to form a magnetic field having no directivity not to penetrate the predetermined conductive film due to the skin effect of the predetermined conductive film at the beginning of polishing due to the shape of the inductor, It is possible to suppress the generation of the eddy current and suppress the loss of the diathermy due to the eddy current to a minimum. Then, after the predetermined conductive film reaches the film thickness corresponding to the skin depth in accordance with the progress of the polishing, a leakage magnetic flux penetrating through the predetermined conductive film is caused to occur. By the change of the eddy current according to the change of the leakage magnetic flux, The mutual inductance for predicting the polishing end point immediately before the polishing end point is detected based on the change in mutual inductance occurring in the polishing pad. Therefore, there is an advantage that the polishing end point can be accurately predicted and detected from this changed portion.
According to a seventeenth aspect of the present invention, an inductor of a high-frequency inductor type sensor is brought close to a predetermined conductive film, and at least a part of the magnetic flux of the magnetic flux formed by the inductor at the initial stage of polishing is caused by the skin effect of the predetermined conductive film The inductor shape generating a magnetic field having no directivity enough not to pass through a predetermined conductive film and a frequency not to penetrate the conductive film due to a skin effect are oscillated from the high frequency inductor type sensor, Wherein at least one of the magnetic flux passing through the conductive film of the high-frequency inductor type sensor is increased, and the sensor of the high-frequency inductor type sensor based on the change of the leakage magnetic flux passing through the predetermined conductive film during the progress of polishing among the magnetic fluxes formed by the inductor A change in the inductance of the circuit system is expressed by the inductance and the sensor circuit And a resonance frequency for predicting the end point of polishing based on the change in the resonance frequency when the film thickness during polishing becomes the film thickness corresponding to the skin effect And the polishing end point is predicted from the changed portion. Therefore, the inductor is configured such that, at the initial stage of polishing, the inductor does not penetrate the predetermined conductive film due to the skin effect of the predetermined conductive film By generating a magnetic field having no directivity, a strong magnetic flux does not reach the fine wiring formed in the film, and generation of eddy currents is suppressed, so that the joule heat loss due to this eddy current can be minimized. Then, after the predetermined conductive film reaches the film thickness corresponding to the skin depth in accordance with the progress of the polishing, a leak magnetic flux penetrating through the predetermined conductive film is caused to cause the inductance of the sensor circuit system A change portion of the resonance frequency for predicting the polishing end point immediately before the polishing end point is detected based on the change of the resonance frequency oscillated from the high frequency inductor type sensor due to the change. Therefore, there is an advantage that the polishing end point can be accurately predicted and detected from this changed portion.
The invention according to claim 18 is characterized in that the inductor of the high-frequency inductor type sensor is brought close to a predetermined conductive film so that at least a part of the magnetic flux of the magnetic flux formed by the inductor at the initial stage of polishing is caused by the skin effect of the predetermined conductive film The inductor shape generating a magnetic field having no directivity enough not to pass through a predetermined conductive film and a frequency not to penetrate the conductive film due to a skin effect are oscillated from the high frequency inductor type sensor, And a change in eddy current caused by a change in leakage magnetic flux penetrating through the predetermined conductive film during the course of polishing in the magnetic flux formed by the inductor and a change in the eddy current caused by the change in the eddy current A change in mutual inductance occurring in the inductor, Frequency inductor type sensor based on a change in inductance of the sensor circuit system in the high-frequency inductor type sensor based on a change in inductance, and the change in the resonance frequency caused by the change in the inductance of the high- The change portion for predicting the end point of polishing is detected based on at least any one of the above-described changes when the film thickness corresponding to the skin effect is obtained, and the end point of polishing is predicted from this change portion, Due to the shape of the inductor, a magnetic field having no directivity that does not penetrate the predetermined conductive film due to the skin effect of the predetermined conductive film is generated at the initial stage of polishing, so that a strong magnetic flux And the generation of eddy currents is suppressed, so that the line due to the eddy current It is possible to suppress the loss to a minimum. Then, after the predetermined conductive film reaches the film thickness corresponding to the skin depth in accordance with the progress of the polishing, the leakage magnetic flux passing through the predetermined conductive film is caused to cause the change in the eddy current and the mutual inductance Based on the change of at least one of the resonance frequency of the high frequency inductor type sensor and the change of the resonance frequency generated from the high frequency inductor type sensor. Therefore, there is an advantage that the polishing end point can be accurately predicted and detected from this changed portion.
According to a nineteenth aspect of the present invention, during the change of the eddy current, the mutual inductance, or the resonance frequency when the film thickness of the predetermined conductive film during polishing is equal to the film thickness corresponding to the skin depth, (Peaks) are generated by the two phenomena of the increase of the eddy current caused by the increase of the leakage flux caused by the film thickness and the reduction of the eddy current formation region by the decrease of the film thickness volume by polishing. In addition to the effects of the seventeenth aspect, it is possible to obtain the effect that the predetermined conductive film becomes the film thickness corresponding to the skin depth as the polishing proceeds further There is a remarkable maximum point (peak) during the subsequent change of the eddy current, mutual inductance, or resonance frequency The door, it is possible to detect precisely the change portion for predicting the polishing end point based on the significant maximum point (peak). Therefore, there is an advantage that the polishing end point can be predicted and detected more precisely from this changed portion.
According to a twentieth aspect of the present invention, an inductor of a high-frequency inductor type sensor is brought close to a predetermined conductive film, and at least a part of the magnetic flux of the magnetic flux formed by the inductor at the initial stage of polishing is caused by the skin effect of the predetermined conductive film Wherein a process of oscillating a frequency not passing through a predetermined conductive film from the high frequency inductor type sensor and increasing a magnetic flux passing through the at least a part of the conductive film as polishing proceeds is performed at least during polishing, The change of the leakage magnetic flux passing through the predetermined conductive film during the progress of polishing is monitored and the polishing end time is predicted from the change of the leakage magnetic flux when the film thickness during polishing becomes the film thickness corresponding to the skin effect And detects a change portion of the leakage flux based on the change portion, The polishing rate and the remaining film thickness amount to be removed are calculated. Therefore, after the predetermined conductive film reaches the film thickness corresponding to the skin depth as the polishing progresses, the leakage magnetic flux passing through the predetermined conductive film And this change portion immediately before the polishing end point is detected from the change in the leakage magnetic flux. Therefore, it is possible to accurately calculate each polishing data such as the amount of the remaining film and the polishing rate to be removed on the basis of the changed portion on the spot, thereby accurately evaluating whether or not the predetermined conductive film has been properly removed, There is an advantage that it is possible to suppress the loss of the joule heat due to the eddy current generated by the magnetic flux to a minimum.
According to a twenty-first aspect of the present invention, an inductor of a high-frequency inductor type sensor is brought close to a predetermined conductive film, and at least a part of the magnetic flux of the magnetic flux formed by the inductor at the initial stage of polishing is caused by the skin effect of the predetermined conductive film Wherein a process of oscillating a frequency not passing through a predetermined conductive film from the high frequency inductor type sensor and increasing a magnetic flux passing through the at least a part of the conductive film as polishing proceeds is performed at least during polishing, Wherein a change in leakage magnetic flux penetrating through the predetermined conductive film during the polishing process is monitored as a change in an eddy current generated by the leakage magnetic flux and the eddy current The change portion of the eddy current for predicting the end point of polishing from the change of Since the polishing rate and the remaining film thickness amount to be removed are calculated on the basis of the changed portion, after the predetermined conductive film reaches the film thickness corresponding to the skin depth as the polishing progresses The leakage magnetic flux passing through the predetermined conductive film is caused to occur and the change portion immediately before the end point of polishing is detected from the change of the eddy current according to the change of the leakage magnetic flux. Therefore, it is possible to accurately calculate each polishing data such as the amount of the remaining film and the polishing rate to be removed on the basis of the changed portion on the spot, and it is possible to accurately evaluate whether or not the predetermined conductive film is appropriately removed .
According to a twenty-second aspect of the present invention, an inductor in a high-frequency inductor type sensor is brought close to a predetermined conductive film, and at least a part of the magnetic flux of the magnetic flux formed by the inductor at the initial stage of polishing is caused by the skin effect of the predetermined conductive film Wherein a process of oscillating a frequency not passing through a predetermined conductive film from the high frequency inductor type sensor and increasing a magnetic flux passing through the at least a part of the conductive film as polishing proceeds is performed at least during polishing, The change in the eddy current caused by the change in the leakage magnetic flux passing through the predetermined conductive film during the polishing process is monitored as a change in the mutual inductance generated in the inductor by the eddy current, As a result of the change in mutual inductance in the case where the corresponding film thickness is obtained The change in mutual inductance for predicting the polishing end point is detected and the polishing rate and the remaining film thickness amount to be removed are calculated on the basis of the changed portion, The leakage magnetic flux passing through the predetermined conductive film is caused to occur after the film formation reaches the film thickness corresponding to the depth of the skin and the change of the eddy current caused by the change of the leakage magnetic flux causes a change in mutual inductance occurring in the inductor, The preceding change portion is detected. Therefore, it is possible to accurately calculate each polishing data such as the amount of the remaining film and the polishing rate to be removed on the basis of the changed portion on the spot, and it is possible to accurately evaluate whether or not the predetermined conductive film is appropriately removed .
According to a twenty-third aspect of the present invention, an inductor of a high-frequency inductor type sensor is brought close to a predetermined conductive film, and at least a part of the magnetic flux of the magnetic flux formed by the inductor at the initial stage of polishing is caused by the skin effect of the predetermined conductive film Wherein a process of oscillating a frequency not passing through a predetermined conductive film from the high frequency inductor type sensor and increasing a magnetic flux passing through the at least a part of the conductive film as polishing proceeds is performed at least during polishing, Wherein a change in the inductance of the sensor circuit system in the high frequency inductor type sensor based on a change in leakage magnetic flux passing through the predetermined conductive film in the course of polishing in the magnetic flux is defined by the inductance and the intrinsic capacitance of the sensor circuit system Monitoring as a change in the resonance frequency, A change portion of the resonance frequency for predicting the end point of polishing from the change of the resonance frequency when the film thickness corresponding to the skin effect is obtained is detected and based on this change portion, the polishing rate and the remaining film It is possible to generate a leakage magnetic flux passing through the predetermined conductive film after the predetermined conductive film reaches the film thickness corresponding to the skin depth as the polishing progresses, The change portion immediately before the polishing end point is detected based on a change in the resonance frequency oscillated from the high frequency inductor type sensor due to the change in the inductance of the sensor circuit system. Therefore, each polishing data such as the amount of the remaining film to be removed from the changed portion and the polishing rate can be accurately calculated on the spot, and it is possible to accurately evaluate whether or not the predetermined conductive film is appropriately removed.
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, during the change of the eddy current, the mutual inductance, or the resonance frequency when the film thickness of the predetermined conductive film during polishing is equal to or close to the skin depth, The two phenomena of the increase of the eddy current due to the increase of the leakage magnetic flux and the decrease of the eddy current caused by the decrease of the film thickness volume due to polishing act to generate a peak and the film thickness reference point is detected based on this peak, In addition to the effects of the invention described in Claims 20, 21, or 22, it is possible to reduce the eddy current, mutual inductance, or resonance frequency after the predetermined conductive film reaches the film thickness corresponding to the skin depth, Since a remarkable peak is generated during the change, it is preferable that the change It is possible to detect precisely the part. Therefore, it is possible to more precisely calculate each polishing data such as the amount of remaining film and the polishing rate to be removed on the basis of the changed portion on the spot, and it is possible to accurately evaluate whether or not the predetermined conductive film is appropriately removed .
According to a twenty-fifth aspect of the present invention, there is provided a high-frequency inductor-type sensor including an oscillation circuit constituting a sensor circuit system comprising a planar inductor and a capacitor, wherein the conductive film is polished, and the polishing end point when the predetermined conductive film is appropriately removed Wherein the first and second polishing apparatuses are arranged such that the first and second polishing apparatuses are provided with a polishing end time prediction and detection apparatus for predicting and detecting a polishing end time The method of predicting and detecting the end time of polishing according to the present invention is characterized in that a polishing end time prediction and detection device having a high frequency inductor type sensor having an oscillation circuit constituting a sensor circuit system composed of a planar inductor and a capacitor, A leakage magnetic flux passing through the predetermined conductive film is caused to occur after the predetermined conductive film reaches the film thickness corresponding to the skin depth in accordance with the progress of the polishing and changes in the leakage magnetic flux, At least any one of a change in eddy current caused by a change in the inductance of the sensor circuit, a change in mutual inductance occurring in the planar inductor due to the change in the eddy current, or a change in resonant frequency oscillated from the high frequency inductor type sensor due to a change in inductance of the sensor circuit system And detects a waveform change portion for predicting the polishing end point immediately before the polishing end point based on the change. Therefore, it is possible to predict and detect the end point of polishing from this waveform change portion with high precision, and at the same time, it is possible to suppress the loss of the line heat due to the eddy current generated in the leakage magnetic flux to a minimum.
According to a twenty-sixth aspect of the present invention, there is provided a high-frequency inductor-type sensor having an oscillation circuit that constitutes a sensor circuit system comprising a planar inductor and a capacitor, and a method for polishing a conductive film to evaluate whether or not a predetermined conductive film is appropriately removed Since the real-time film thickness monitoring method according to claim 19, 20, 21, 22 or 23 is carried out as a real-time film thickness monitor device for monitoring the film thickness change during the polishing progress, the sensor circuit system comprising the planar inductor and the capacitor Time in-film thickness monitor device having a high-frequency inductor type sensor having an oscillation circuit constituting the oscillation circuit is configured such that after the predetermined conductive film reaches a film thickness corresponding to the skin depth in accordance with the progress of polishing, So that a change in the leakage magnetic flux and a change in leakage magnetic flux A change in at least one of an eddy current, a change in mutual inductance generated in the planar inductor due to the change in the eddy current, or a change in a resonance frequency generated from the high frequency inductor type sensor due to a change in inductance of the sensor circuit system, And detects a waveform change portion for predicting the polishing end point immediately before the polishing. Therefore, it is possible to precisely calculate each polishing data such as the amount of the remaining film and the polishing rate to be removed based on the waveform change portion on the spot, thereby accurately evaluating whether or not the predetermined conductive film has been properly removed There is an advantage that it is possible to suppress the loss of the joule heat due to the eddy current generated by the leakage magnetic flux to a minimum.
