JPH07135190A - 研磨加工における終点検出方法 - Google Patents
研磨加工における終点検出方法Info
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- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】シリコンウエハ、基板上に形成した層間絶縁膜
と配線、磁気ヘッドの薄膜素子の研磨加工中に、工作物
の加速度をモニタすることにより工作物の厚さを検出す
る、研磨加工における終点検出方法を提供すること。 【構成】加速度モニタを有する工作物の支持体を用いて
工作物の加速度を測定し、工作物の厚さを測定する手順
からなる。 【効果】本発明によれば、インプロセスで工作物の厚さ
を測定することにより、研磨加工における終点を検出す
ることができる。このことにより、回路基板の層間絶縁
膜の研磨加工で配線を研磨することなく層間絶縁膜の平
坦化加工ができ、集積回路の集積度の向上が図れる。
と配線、磁気ヘッドの薄膜素子の研磨加工中に、工作物
の加速度をモニタすることにより工作物の厚さを検出す
る、研磨加工における終点検出方法を提供すること。 【構成】加速度モニタを有する工作物の支持体を用いて
工作物の加速度を測定し、工作物の厚さを測定する手順
からなる。 【効果】本発明によれば、インプロセスで工作物の厚さ
を測定することにより、研磨加工における終点を検出す
ることができる。このことにより、回路基板の層間絶縁
膜の研磨加工で配線を研磨することなく層間絶縁膜の平
坦化加工ができ、集積回路の集積度の向上が図れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコンウエハ、基板
上に形成した層間絶縁膜と配線、磁気ヘッドの薄膜素子
の研磨加工において、インプロセス加工物の加工の終点
を検出する方法に係わり、特に、従来の研磨材と工作物
との間の導電率の変化を測定して研磨加工の終点を検出
する方法では得られなかった加工の終点を検出するのに
好適な工作物の厚さの検出手段をもった測定方法を用い
た終点検出方法に関する。
上に形成した層間絶縁膜と配線、磁気ヘッドの薄膜素子
の研磨加工において、インプロセス加工物の加工の終点
を検出する方法に係わり、特に、従来の研磨材と工作物
との間の導電率の変化を測定して研磨加工の終点を検出
する方法では得られなかった加工の終点を検出するのに
好適な工作物の厚さの検出手段をもった測定方法を用い
た終点検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の終点検出方法では、特開昭６１−
８９４３号公報に記載されたように、研磨布と加工物と
の間の導電率を測定する方式である。この検出方法で
は、たとえばＬＳＩの層間絶縁膜を研磨加工する場合
に、層間絶縁膜をわずかに残して研磨する配慮がなされ
ていないため、任意の配線構造を採用することができな
い。また、任意の導電率の研磨材を使用する配慮がなさ
れていないため、研磨加工における重要な加工条件の一
つである研磨材の種類が制約されるという問題がある。
８９４３号公報に記載されたように、研磨布と加工物と
の間の導電率を測定する方式である。この検出方法で
は、たとえばＬＳＩの層間絶縁膜を研磨加工する場合
に、層間絶縁膜をわずかに残して研磨する配慮がなされ
ていないため、任意の配線構造を採用することができな
い。また、任意の導電率の研磨材を使用する配慮がなさ
れていないため、研磨加工における重要な加工条件の一
つである研磨材の種類が制約されるという問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の研磨布と加工物
との間の導電率を測定する方法では、集積回路の配線の
上に形成された層間絶縁膜を平滑化するために研磨加工
する場合に、層間絶縁膜をわずかに残して研磨する配慮
がなされていないため、層間絶縁膜を残す構造の回路で
は研磨加工の終点検出ができないという問題がある。こ
れに対して本発明では、工作物の厚さをインプロセスで
測定することを目的とした。また、従来の研磨布と加工
物との間の導電率を測定する方法では、金属面の研磨加
工に対する配慮がなされていないため、表面が金属面で
ある構造の回路の研磨加工に対しては、研磨加工の終点
検出ができないという問題がある。これに対して本発明
では、検出手段に電流を用いず、加工物の加速度を検出
する測定方法により、工作物の導電性にかかわらず、研
磨加工の終点検出することを目的とした。
との間の導電率を測定する方法では、集積回路の配線の
上に形成された層間絶縁膜を平滑化するために研磨加工
する場合に、層間絶縁膜をわずかに残して研磨する配慮
がなされていないため、層間絶縁膜を残す構造の回路で
は研磨加工の終点検出ができないという問題がある。こ
れに対して本発明では、工作物の厚さをインプロセスで
測定することを目的とした。また、従来の研磨布と加工
物との間の導電率を測定する方法では、金属面の研磨加
工に対する配慮がなされていないため、表面が金属面で
ある構造の回路の研磨加工に対しては、研磨加工の終点
検出ができないという問題がある。これに対して本発明
では、検出手段に電流を用いず、加工物の加速度を検出
する測定方法により、工作物の導電性にかかわらず、研
磨加工の終点検出することを目的とした。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１に対しては、加
速度センサを固定した保持体により工作物を保持しなが
らす研磨加工中の工作物の加速度をインプロセスで測定
し、研磨加工中の工作物の厚さをインプロセスで測定す
る方法とした。
速度センサを固定した保持体により工作物を保持しなが
らす研磨加工中の工作物の加速度をインプロセスで測定
し、研磨加工中の工作物の厚さをインプロセスで測定す
る方法とした。
【０００５】請求項２に対しては、研磨機の研磨加工中
の工作物の厚さをインプロセスで測定する機構を研磨機
に取付けた。
の工作物の厚さをインプロセスで測定する機構を研磨機
に取付けた。
【０００６】請求項３に対しては、工作物の加速度を測
定する加速度センサを用いてインプロセスで工作物の厚
さをモニタしながら加工する研磨加工方法とした。
定する加速度センサを用いてインプロセスで工作物の厚
さをモニタしながら加工する研磨加工方法とした。
【０００７】請求項４に対しては、インプロセスで厚さ
をモニタする終点検出方法を用いてシリコンウエハ、基
板上に形成した層間絶縁膜と配線、磁気ヘッドの薄膜素
子の研磨加工を行なった。
をモニタする終点検出方法を用いてシリコンウエハ、基
板上に形成した層間絶縁膜と配線、磁気ヘッドの薄膜素
子の研磨加工を行なった。
【０００８】
【作用】シリコンウエハ、基板上に形成した層間絶縁膜
と配線、磁気ヘッドの薄膜素子の研磨加工において、研
磨加工中に加工の終点を検出するのに好適な工作物の厚
さの検出手段を有する測定方法を用いた終点検出方法に
関する。
と配線、磁気ヘッドの薄膜素子の研磨加工において、研
磨加工中に加工の終点を検出するのに好適な工作物の厚
さの検出手段を有する測定方法を用いた終点検出方法に
関する。
【０００９】
【実施例】本発明の実施例を図１ないし図３に示す。ま
ず、全体の構成を述べる。図１は研磨加工における終点
検出方法を示したものである。工作物１の裏面は、回転
運動可能な支持体３に保持されている。工作物１の表面
は、回転運動可能な研磨布２に面しており、工作物１と
研磨布２の間には、研磨材４が介在している。支持体３
には加速度センサ５が保持されており、加速度センサ５
は工作物１の裏面に固定されている。加速度センサ５は
測定器６に接続されている。
ず、全体の構成を述べる。図１は研磨加工における終点
検出方法を示したものである。工作物１の裏面は、回転
運動可能な支持体３に保持されている。工作物１の表面
は、回転運動可能な研磨布２に面しており、工作物１と
研磨布２の間には、研磨材４が介在している。支持体３
には加速度センサ５が保持されており、加速度センサ５
は工作物１の裏面に固定されている。加速度センサ５は
測定器６に接続されている。
【００１０】次に、本発明の一実施例の動作について述
べる。始めに、工作物１を保持体３に固定する。その
後、研磨布２と工作物１の間に研磨材４を介在させ、研
磨布２および支持体３をそれぞれ回転運動させ、さらに
支持体３に研磨荷重を加える。このとき、支持体３に保
持されている加速度センサ５は、工作物１の加速度を検
出する。加速度センサ５に接続した測定器６により、工
作物１の加速度から工作物１の共振振動数ｆを求める。
べる。始めに、工作物１を保持体３に固定する。その
後、研磨布２と工作物１の間に研磨材４を介在させ、研
磨布２および支持体３をそれぞれ回転運動させ、さらに
支持体３に研磨荷重を加える。このとき、支持体３に保
持されている加速度センサ５は、工作物１の加速度を検
出する。加速度センサ５に接続した測定器６により、工
作物１の加速度から工作物１の共振振動数ｆを求める。
【００１１】次に、測定した工作物１の共振振動数ｆか
ら工作物１の厚さｔを求める方法を述べる。工作物１の
共振振動数ｆ、質量ｍ、こわさｋとすると、ｆは次の式
で表わされる。
ら工作物１の厚さｔを求める方法を述べる。工作物１の
共振振動数ｆ、質量ｍ、こわさｋとすると、ｆは次の式
で表わされる。
【００１２】
【数１】
【００１３】縦弾性係数Ｅ、断面２次モーメントＩとす
ると、ｋは次の式で表わされる。
ると、ｋは次の式で表わされる。
【００１４】
【数２】
【００１５】工作物１の幅ｂ、厚さｔとすると、Ｉは次
の式で表わされる。
の式で表わされる。
【００１６】
【数３】
【００１７】密度ρ、長さｌとすると、ｍは次の式で表
わされる。
わされる。
【００１８】
【数４】
【００１９】（数１）、（数２）、（数３）、（数４）
から、ｆは次の式で表わされる。
から、ｆは次の式で表わされる。
【００２０】
【数５】
【００２１】ここで、
【００２２】
【数６】
【００２３】とすると、ｆは次の式で表わされる。
【００２４】
【数７】
【００２５】すなわち、工作物１の共振振動数ｆと工作
物１の厚さｔは図２に示すように比例関係にある。研磨
加工中には工作物１は、支持体３と研磨布２に拘束され
るため、単体の場合と比較してこわさｋが大きくなり、
共振振動数ｆも大きくなる。ここで、研磨加工前の工作
物１の共振振動数をｆ１、加工後の共振振動数をｆ２と
する。工作物１を図３に示すように単体の状態にして共
振振動数ｆを測定した場合の工作物１の加工前後の厚さ
の変化量を△ｔ２とし、図１に示すようにインプロセス
で共振振動数ｆを測定した場合の工作物１の厚さの変化
量△ｔ１は次の式で表わされる。
物１の厚さｔは図２に示すように比例関係にある。研磨
加工中には工作物１は、支持体３と研磨布２に拘束され
るため、単体の場合と比較してこわさｋが大きくなり、
共振振動数ｆも大きくなる。ここで、研磨加工前の工作
物１の共振振動数をｆ１、加工後の共振振動数をｆ２と
する。工作物１を図３に示すように単体の状態にして共
振振動数ｆを測定した場合の工作物１の加工前後の厚さ
の変化量を△ｔ２とし、図１に示すようにインプロセス
で共振振動数ｆを測定した場合の工作物１の厚さの変化
量△ｔ１は次の式で表わされる。
【００２６】
【数８】
【００２７】ｋ”は工作物１に固有の値であり、実験的
に求めておく。以上のように、インプロセスで工作物１
の共振周波数をモニタすることにより、工作物１の加工
量を測定することができるため、インプロセスで研磨加
工の終点を検出することができる。
に求めておく。以上のように、インプロセスで工作物１
の共振周波数をモニタすることにより、工作物１の加工
量を測定することができるため、インプロセスで研磨加
工の終点を検出することができる。
【００２８】図４は、本発明を用いた半導体基板の研磨
加工の実施例の説明図である。（ａ）に示ように、シリ
コンウエハ７の表面に金属配線８を形成し、全面に層間
絶縁膜９を形成したのち、層間絶縁膜９の表面を研磨加
工しながら、インプロセスで半導体基板の厚さをモニタ
ーする。半導体基板の厚さがシリコンウエハ７の厚さと
金属配線８の厚さを合計した厚さに達する手前で研磨加
工を終了し、金属配線８が露出しないようにする。ま
た、（ｂ）のように、シリコンウエハ７の表面に絶縁膜
９を形成し、全面に金属膜１０を形成したのち、金属膜
１０の表面を研磨加工しながら、インプロセスで半導体
基板の厚さをモニターする。半導体基板の厚さがシリコ
ンウエハ７の厚さと絶縁膜８の厚さを合計した厚さに達
した時点で研磨加工を終了する。層間絶縁膜９を研磨停
止材にして研磨加工を行なうと、金属配線１０が層間絶
縁膜よりへこみを生じるという問題があるが、本発明に
よれば、金属配線１０を研磨しすぎることがない。
加工の実施例の説明図である。（ａ）に示ように、シリ
コンウエハ７の表面に金属配線８を形成し、全面に層間
絶縁膜９を形成したのち、層間絶縁膜９の表面を研磨加
工しながら、インプロセスで半導体基板の厚さをモニタ
ーする。半導体基板の厚さがシリコンウエハ７の厚さと
金属配線８の厚さを合計した厚さに達する手前で研磨加
工を終了し、金属配線８が露出しないようにする。ま
た、（ｂ）のように、シリコンウエハ７の表面に絶縁膜
９を形成し、全面に金属膜１０を形成したのち、金属膜
１０の表面を研磨加工しながら、インプロセスで半導体
基板の厚さをモニターする。半導体基板の厚さがシリコ
ンウエハ７の厚さと絶縁膜８の厚さを合計した厚さに達
した時点で研磨加工を終了する。層間絶縁膜９を研磨停
止材にして研磨加工を行なうと、金属配線１０が層間絶
縁膜よりへこみを生じるという問題があるが、本発明に
よれば、金属配線１０を研磨しすぎることがない。
【００２９】（変形例１）図５に示すように、保持体３
に加振器１１を設置し、工作物１を研磨加工しながら、
制御器１２で加振器１１を駆動しすることにより工作物
１を強制振動させながら、工作物１の共振振動数を測定
する。
に加振器１１を設置し、工作物１を研磨加工しながら、
制御器１２で加振器１１を駆動しすることにより工作物
１を強制振動させながら、工作物１の共振振動数を測定
する。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、インプロセスで工作物
の厚さを測定することにより、研磨加工における終点を
検出することができる。このことにより、回路基板の層
間絶縁膜の研磨加工で配線を研磨することなく層間絶縁
膜の平坦化加工ができ、集積回路の高集積化が図れる。
の厚さを測定することにより、研磨加工における終点を
検出することができる。このことにより、回路基板の層
間絶縁膜の研磨加工で配線を研磨することなく層間絶縁
膜の平坦化加工ができ、集積回路の高集積化が図れる。
【図１】本発明の一実施例の説明図である。
【図２】本発明の一実施例の説明図である。
【図３】本発明の一実施例の説明図である。
【図４】本発明を用いた半導体基板の研磨加工の実施例
の説明図である。
の説明図である。
【図５】本発明の変形例を示す図である。
１…工作物、 ２…研磨布、 ３…支持体、 ４…研磨材、 ５…加速度センサ、 ６…測定器、 ７…シリコンウエハ、 ８…配線、 ９…層間絶縁膜。
Claims (4)
- 【請求項１】シリコンウエハ、基板上に形成した層間絶
縁膜と配線、磁気ヘッドの薄膜素子などの研磨加工にお
ける終点検出方法において、工作物の加速度を検出する
センサを有する工作物の支持体を用いて、加工中に工作
物の共振振動数を測定し、この共振振動数から、工作物
の厚さを求めることを特徴とする研磨加工における終点
検出方法。 - 【請求項２】請求項１記載の研磨加工においてインプロ
セスで終点を検出する手段を有することを特徴とする研
磨機。 - 【請求項３】請求項１記載の終点検出方法を用いて工作
物の厚さをインプロセスで測定し、工作物が求める厚さ
になった時点で加工を終了することを特徴とする研磨加
工方法。 - 【請求項４】請求項１記載の終点検出方法を用いて研磨
加工したことを特徴とするシリコンウエハ、基板上に形
成した層間絶縁膜と配線、磁気ヘッドの薄膜素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28087193A JP3324235B2 (ja) | 1993-11-10 | 1993-11-10 | 加工物の研磨方法及びその研磨装置並びにそれを用いた半導体基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28087193A JP3324235B2 (ja) | 1993-11-10 | 1993-11-10 | 加工物の研磨方法及びその研磨装置並びにそれを用いた半導体基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07135190A true JPH07135190A (ja) | 1995-05-23 |
| JP3324235B2 JP3324235B2 (ja) | 2002-09-17 |
Family
ID=17631122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28087193A Expired - Fee Related JP3324235B2 (ja) | 1993-11-10 | 1993-11-10 | 加工物の研磨方法及びその研磨装置並びにそれを用いた半導体基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3324235B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5904609A (en) * | 1995-04-26 | 1999-05-18 | Fujitsu Limited | Polishing apparatus and polishing method |
| US7731568B2 (en) | 2004-03-11 | 2010-06-08 | Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. | Polishing pad and semiconductor device manufacturing method |
| JP2010521660A (ja) * | 2007-03-14 | 2010-06-24 | メトリックス・リミテッド | 測定装置 |
| US7871309B2 (en) | 2004-12-10 | 2011-01-18 | Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. | Polishing pad |
| JP2011514006A (ja) * | 2008-03-11 | 2011-04-28 | メトリックス・リミテッド | 半導体ウェハモニタリング装置および方法 |
| US8845852B2 (en) | 2002-11-27 | 2014-09-30 | Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. | Polishing pad and method of producing semiconductor device |
-
1993
- 1993-11-10 JP JP28087193A patent/JP3324235B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5904609A (en) * | 1995-04-26 | 1999-05-18 | Fujitsu Limited | Polishing apparatus and polishing method |
| US8845852B2 (en) | 2002-11-27 | 2014-09-30 | Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. | Polishing pad and method of producing semiconductor device |
| US7731568B2 (en) | 2004-03-11 | 2010-06-08 | Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. | Polishing pad and semiconductor device manufacturing method |
| US7871309B2 (en) | 2004-12-10 | 2011-01-18 | Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. | Polishing pad |
| JP2010521660A (ja) * | 2007-03-14 | 2010-06-24 | メトリックス・リミテッド | 測定装置 |
| JP2011514006A (ja) * | 2008-03-11 | 2011-04-28 | メトリックス・リミテッド | 半導体ウェハモニタリング装置および方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3324235B2 (ja) | 2002-09-17 |
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