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JPH08240413A - Film thickness measuring device and polishing device - Google Patents

Film thickness measuring device and polishing device

Info

Publication number
JPH08240413A
JPH08240413A JP33696995A JP33696995A JPH08240413A JP H08240413 A JPH08240413 A JP H08240413A JP 33696995 A JP33696995 A JP 33696995A JP 33696995 A JP33696995 A JP 33696995A JP H08240413 A JPH08240413 A JP H08240413A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polishing
film
substrate
light
film thickness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP33696995A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junzo Uchida
順三 内田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP33696995A priority Critical patent/JPH08240413A/en
Publication of JPH08240413A publication Critical patent/JPH08240413A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

PURPOSE: To measure the film thickness formed on a substrate by means of on-machine on a polishing device with high accuracy, to accurately control the film thickness by means of polishing working for enhancing the throughput of the polishing device, and to eliminate the cost loss due to waste wafers. CONSTITUTION: A measuring body terminal 31 is arranged above a semiconductor wafer 1, and white light is thrown on the semiconductor wafer 1 through projecting/receiving optical systems 34, 35 in the measuring body terminal 31, and the interference fringes produced by the reflected light from the semiconductor wafer 1 are detected for measuring the film thickness of the insulation film of the semiconductor wafer 1 by means of an interference spectral film- thickness measuring device 325, and the hours of polishing working are controlled on the basis of this measured value of the film thickness.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ハ表面に平坦化して形成された絶縁膜の膜厚を測定する
膜厚測定装置、及びこの膜厚の測定値を管理して最適な
膜厚にポリシング加工するポリシング装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a film thickness measuring device for measuring the film thickness of an insulating film formed by flattening on the surface of a semiconductor wafer, and an optimum film thickness by managing the measured value of this film thickness. The present invention relates to a polishing device for polishing.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体製造プロセスには、シリコン基板
表面の薄膜の凹凸を平坦化する平坦化プロセスがあり、
この平坦化にはポリシング装置が用いられている。図1
8はかかる平坦化プロセスの工程図である。半導体ウエ
ハ1において、シリコン基板2上には、同図(a) に示す
ように絶縁膜4´及びAlにより形成される金属パター
ン3が形成されている。
2. Description of the Related Art Semiconductor manufacturing processes include a flattening process for flattening unevenness of a thin film on the surface of a silicon substrate.
A polishing device is used for this flattening. FIG.
8 is a process diagram of such a flattening process. In the semiconductor wafer 1, a metal pattern 3 made of an insulating film 4'and Al is formed on a silicon substrate 2 as shown in FIG.

【0003】次に、このシリコン基板2上には、SiO
2 等の絶縁膜4が成膜される。この絶縁膜4は、同図
(b) に示すように成膜によりその表面が凹凸に形成され
ている。
Next, SiO 2 is formed on the silicon substrate 2.
An insulating film 4 such as 2 is formed. This insulating film 4 is
As shown in (b), the surface is formed to be uneven by film formation.

【0004】次に、この絶縁膜4に対してポリシング加
工が行われ、これにより絶縁膜4は、その表面が平坦化
され、同図(c) に示すように所定の膜厚に形成される。
ここで、ポリシング加工に適用されるポリシング装置
は、図19に示すように下部回転テーブル5が設けら
れ、そのテーブル上にクロス6が設けられている。
Next, the insulating film 4 is subjected to polishing processing, whereby the surface of the insulating film 4 is flattened and formed into a predetermined film thickness as shown in FIG. .
Here, the polishing apparatus applied to the polishing process is provided with a lower rotary table 5 as shown in FIG. 19, and a cloth 6 is provided on the table.

【0005】この下部回転テーブル5には、対向して上
部回転テーブル7が設けられている。この上部回転テー
ブル7は、その下部に半導体ウエハ1を真空吸着し、か
つ下部回転テーブル5上のクロス6に押し付けるものと
なっている。
An upper rotary table 7 is provided facing the lower rotary table 5. The upper rotary table 7 vacuum-sucks the semiconductor wafer 1 on the lower part thereof and presses it against the cloth 6 on the lower rotary table 5.

【0006】又、下部回転テーブル5の上方には、研磨
剤ノズル8が配置されている。このような構成であれ
ば、上部回転テーブル7の下部に半導体ウエハ1が真空
吸着され、かつ下部回転テーブル5上のクロス6に押し
付けられる。
Further, an abrasive nozzle 8 is arranged above the lower rotary table 5. With such a configuration, the semiconductor wafer 1 is vacuum-sucked to the lower portion of the upper rotary table 7 and pressed against the cloth 6 on the lower rotary table 5.

【0007】この状態で、下部回転テーブル5と上部回
転テーブル7とが互いに逆方向、すなわち下部回転テー
ブル5が矢印A方向に回転するとともに上部回転テーブ
ル7が矢印B方向に回転する。
In this state, the lower rotary table 5 and the upper rotary table 7 are opposite to each other, that is, the lower rotary table 5 rotates in the arrow A direction and the upper rotary table 7 rotates in the arrow B direction.

【0008】これと共に研磨剤ノズル8からは、研磨剤
Sがクロス6上に供給される。このように各回転テーブ
ル5、7の回転に伴って半導体ウエハ1の絶縁膜4は、
徐々に薄く加工される。
At the same time, the abrasive S is supplied from the abrasive nozzle 8 onto the cloth 6. In this way, the insulating film 4 of the semiconductor wafer 1 is rotated by the rotation of the rotary tables 5 and 7,
It is gradually thinned.

【0009】なお、半導体ウエハ1としては、図20に
示すようにシリコン基板2上に絶縁膜4´及びSiO2
等の絶縁膜パターン4aを形成し、その上層にAl等の
金属膜3aを形成したものがあり、このような半導体ウ
エハ1に対しては金属膜3aに対してポリシング加工が
行われる。
As the semiconductor wafer 1, as shown in FIG. 20, an insulating film 4'and a SiO 2 film are formed on a silicon substrate 2.
There is one in which an insulating film pattern 4a of Al, etc. is formed and a metal film 3a of Al or the like is formed on the insulating film pattern 4a, and for such a semiconductor wafer 1, the metal film 3a is subjected to polishing processing.

【0010】ところで、このようなポリシング加工は、
本来のポリシング加工に先行して、テスト用の半導体ウ
エハ(テストウエハ)を流し、このテストウエハに対す
るポリシングの後、ポリシング装置からテストウエハを
取り出し、バッチ処理によって膜厚を測定し、所定の膜
厚に達しているかを確認してポリシングの加工時間を設
定している。
By the way, such polishing processing is
Prior to the original polishing process, a test semiconductor wafer (test wafer) is flown, the test wafer is polished, the test wafer is taken out from the polishing device, and the film thickness is measured by batch processing to obtain a predetermined film thickness. The processing time for polishing is set by confirming that

【0011】この後、設定されたポリシング加工時間に
従ってポリシング装置を動作させることにより、半導体
ウエハ1の絶縁膜4は、例えば図18(c) に示すように
所定の膜厚に平坦化される。この絶縁膜4は、例えば図
21に示すように金属パターン3と同一の厚さに平坦化
される。又、図20に示す半導体ウエハ1では、金属膜
3aが所定の膜厚に平坦化される。
Thereafter, by operating the polishing apparatus according to the set polishing time, the insulating film 4 of the semiconductor wafer 1 is flattened to a predetermined thickness as shown in FIG. 18 (c), for example. The insulating film 4 is flattened to the same thickness as the metal pattern 3 as shown in FIG. 21, for example. Further, in the semiconductor wafer 1 shown in FIG. 20, the metal film 3a is flattened to a predetermined thickness.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、テスト
により設定されたポリシング加工時間の時間管理により
ポリシング加工を終了するので、クロス6の品質劣化や
ライフでポリシング速度が変動すると、平坦化処理の過
不足が生じ、絶縁膜4を所定の膜厚に形成できなくな
る。
However, since the polishing process is ended by the time management of the polishing process time set by the test, if the polishing speed fluctuates due to the deterioration of the quality of the cloth 6 or the life of the cloth 6, the flattening process becomes excessive or insufficient. Occurs, and the insulating film 4 cannot be formed to have a predetermined film thickness.

【0013】さらに、平坦化処理の過不足が生じること
により、金属パターン3のくぼみ、絶縁膜4上の金属パ
ターン3の残り等により不具合が生じる。又、テストウ
エハを流す必要があるので、このテストウエハによるコ
ストの損失が甚大である。
Further, due to the excess or deficiency of the flattening process, a defect occurs due to the depression of the metal pattern 3, the remaining metal pattern 3 on the insulating film 4, and the like. Further, since it is necessary to flow the test wafer, the cost loss due to the test wafer is great.

【0014】又、膜厚を測定するを工程を改めて設ける
バッチ処理をとる必要があるので、ポリシング装置のス
ループットが低下する。そこで本発明は、基板上に形成
された膜厚を精度高く測定できる膜厚測定装置を提供す
ることを目的とする。
Moreover, since it is necessary to perform a batch process in which a step for measuring the film thickness is newly provided, the throughput of the polishing apparatus is lowered. Therefore, an object of the present invention is to provide a film thickness measuring device capable of accurately measuring the film thickness formed on a substrate.

【0015】又、本発明は、ポリシング装置上オンマシ
ンで基板上に形成された膜厚を精度高く測定できる膜厚
測定装置を提供することを目的とする。又、本発明は、
ポリシング装置上オンマシンで基板上に形成された膜厚
を精度高く測定し、ポリシング加工による膜厚を精度高
く管理してポリシング装置のスループットを向上し、テ
ストウエハによるコスト損失をなくすことができるポリ
シング装置を提供することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a film thickness measuring device capable of accurately measuring the film thickness formed on a substrate on-machine on a polishing device. The present invention also provides
Polishing that can measure the film thickness formed on the substrate with high accuracy on-machine on the polishing device and control the film thickness by polishing process with high accuracy to improve the throughput of the polishing device and eliminate the cost loss due to the test wafer. The purpose is to provide a device.

【0016】又、本発明は、膜に対してポリシング加工
する際に所定の膜厚に形成されたことを精度高く判定で
きるポリシング装置を提供することを目的とする。又、
本発明は、膜に対してポリシング加工する際にその加工
終点を精度高く判定して所定の膜厚に形成できるポリシ
ング装置を提供することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a polishing apparatus capable of accurately determining that a film having a predetermined thickness is formed when polishing the film. or,
An object of the present invention is to provide a polishing apparatus capable of accurately determining the processing end point when polishing processing is performed on a film and forming the film to a predetermined film thickness.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】請求項1によれば、透光
性を有する膜が表面に形成された基板上に光を照射し、
この基板からの反射光により生じる干渉縞を検出して膜
厚を測定する膜厚測定装置において、少なくとも光を上
方から基板上に照射するとともに基板からの反射光を受
光する投受光光学系を内部に設けた測定本体端末を備え
た膜厚測定装置である。
According to a first aspect of the present invention, a substrate having a light-transmitting film formed on its surface is irradiated with light.
In the film thickness measuring device that measures the film thickness by detecting the interference fringes generated by the reflected light from the substrate, at least the light projecting / receiving optical system that irradiates the substrate from above and receives the reflected light from the substrate is incorporated. The film thickness measuring device is provided with a measuring main body terminal provided in the.

【0018】このような膜厚測定装置では、基板の上方
に測定本体端末を配置し、この測定本体端末における投
受光光学系を通して基板上に光を照射し、この基板から
の反射光により生じる干渉縞を検出する。そして、干渉
縞に基づいて膜厚を測定する。
In such a film thickness measuring apparatus, the measuring main body terminal is arranged above the substrate, light is irradiated onto the substrate through the light projecting / receiving optical system in the measuring main body terminal, and the interference caused by the reflected light from the substrate is caused. Detect stripes. Then, the film thickness is measured based on the interference fringes.

【0019】請求項2によれば、請求項1記載のポリシ
ング装置において、測定本体端末は、容器内に、光を基
板上に照射するとともに基板からの反射光を受光する投
受光光学系と、この投受光光学系をXYθ方向に移動さ
せる位置決めテーブルと、投受光光学系を通して映る像
を撮像する撮像装置とを備え、かつ投受光光学系により
臨む部位の容器に観察窓を設けた。
According to a second aspect of the present invention, in the polishing apparatus according to the first aspect, the measurement main body terminal includes a light projecting / receiving optical system for irradiating the substrate with light and receiving reflected light from the substrate. A positioning table for moving the light projecting / receiving optical system in the XYθ directions and an image pickup device for picking up an image reflected through the light projecting / receiving optical system were provided, and an observation window was provided in a container facing the light projecting / receiving optical system.

【0020】このような膜厚測定装置では、測定本体端
末において、投受光光学系を通して映る像を撮像装置に
より撮像し、この像を観察して投受光光学系を位置決め
テーブルによりXYθ方向に移動させて基板に対する位
置決めを行う。そして、この位置決めされたところで観
察窓を通して投受光光学系により光を基板上に照射し、
この基板からの反射光により生じる干渉縞を検出する。
In such a film thickness measuring device, an image taken through the light projecting / receiving optical system is imaged by the imaging device in the measuring main body terminal, and the image is observed and the projecting / receiving optical system is moved in the XYθ directions by the positioning table. Position with respect to the substrate. Then, at this position, the light is projected onto the substrate through the observation window through the projection / reception optical system,
The interference fringes generated by the reflected light from this substrate are detected.

【0021】請求項3によれば、透光性を有する膜が表
面に形成された基板に少なくとも上方から光を照射した
ときの基板からの反射光により生じる干渉縞を検出する
測定本体端末と、この測定本体端末により検出された干
渉縞に基づいて膜厚を求める測定手段と備え、測定本体
端末は、容器内に、光を基板上に照射するとともに基板
からの反射光を受光する投受光光学系、この投受光光学
系をXYθ方向に移動させる位置決めテーブル、及び投
受光光学系を通して映る像を撮像する撮像装置を備え、
かつ投受光光学系により臨む部位の容器に観察窓を設
け、測定手段は、撮像装置により撮像された基板の画像
データに基づいて基板の基準座標に対する差を求め、こ
の差に基づいて位置決めテーブルを駆動する位置決め手
段と、測定本体端末により検出された干渉縞から膜厚を
求める膜厚計とを有する膜厚測定装置である。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a measuring main body terminal for detecting an interference fringe generated by reflected light from a substrate having a light-transmitting film formed on its surface when the substrate is irradiated with light at least from above. The measuring main body terminal is provided with a measuring means for obtaining the film thickness based on the interference fringes detected by the measuring main body terminal, and the measuring main body terminal irradiates the substrate with light and receives the reflected light from the substrate. System, a positioning table for moving the projection / reception optical system in the XYθ directions, and an image pickup device for picking up an image projected through the projection / reception optical system,
In addition, an observation window is provided in the container at the portion facing by the light projecting and receiving optical system, the measuring means obtains a difference from the reference coordinates of the substrate based on the image data of the substrate imaged by the image pickup device, and the positioning table is determined based on this difference. A film thickness measuring device having a driving positioning means and a film thickness meter for obtaining a film thickness from an interference fringe detected by a measuring main body terminal.

【0022】このような膜厚測定装置では、基板の上方
に測定本体端末を配置し、この測定本体端末における投
受光光学系を通して映る像を撮像装置により撮像し、そ
の画像データに基づいて基板の基準座標に対する差を求
め、この差に基づいて投受光光学系を位置決めテーブル
によりXYθ方向に移動させて基板に対する位置決めを
行う。そして、この位置決めされたところで観察窓を通
して投受光光学系により光を基板上に照射し、この基板
からの反射光により生じる干渉縞を検出し、膜厚計によ
って膜厚を求める。
In such a film thickness measuring apparatus, the measuring main body terminal is arranged above the substrate, an image projected through the light projecting and receiving optical system in the measuring main body terminal is imaged by the image pickup device, and the substrate is measured based on the image data. The difference with respect to the reference coordinates is obtained, and based on this difference, the projection / reception optical system is moved in the XYθ directions by the positioning table to perform positioning with respect to the substrate. Then, at this position, the light is projected onto the substrate through the observation window through the observation window, the interference fringes generated by the reflected light from the substrate are detected, and the film thickness is obtained by the film thickness meter.

【0023】請求項4によれば、請求項2又3記載の膜
厚測定装置において、測定本体端末は、封止密閉されて
いる。このような膜厚測定装置では、測定本体端末は封
止密閉されてその内部に投受光光学系等を設けたものと
なる。
According to a fourth aspect, in the film thickness measuring apparatus according to the second or third aspect, the measurement main body terminal is hermetically sealed. In such a film thickness measuring device, the measuring main body terminal is hermetically sealed and provided with a light emitting / receiving optical system and the like inside thereof.

【0024】請求項5によれば、請求項2又3記載の膜
厚測定装置において、観察窓は、投受光光学系からの照
射光の光軸に対して傾斜して設けた。このような膜厚測
定装置では、観察窓は、投受光光学系からの照射光の光
軸に対して傾斜して設け、フレア(迷光)を防止するこ
とができる。
According to a fifth aspect, in the film thickness measuring apparatus according to the second or third aspect, the observation window is provided so as to be inclined with respect to the optical axis of the irradiation light from the light projecting and receiving optical system. In such a film thickness measuring device, the observation window can be provided so as to be inclined with respect to the optical axis of the irradiation light from the light projecting and receiving optical system, and flare (stray light) can be prevented.

【0025】請求項6によれば、基板上に形成された透
光性を有する膜に対してポリシング加工を行って膜を平
坦化し、この後に基板上に光を照射し、この基板からの
反射光により生じる干渉縞を検出して膜厚を測定するポ
リシング装置において、少なくとも光を上方から基板上
に照射するとともに基板からの反射光を受光する投受光
光学系を内部に設けた容器によって構成された測定本体
端末と、膜厚の測定値に基づいてポリシング加工の時間
を制御するポリシング制御手段と備えたポリシング装置
である。
According to the sixth aspect of the present invention, the translucent film formed on the substrate is subjected to polishing processing to flatten the film, after which the substrate is irradiated with light and reflected from the substrate. In a polishing device for measuring interference fringes caused by light to measure a film thickness, it is configured by a container having a light projecting / receiving optical system inside which irradiates at least light onto a substrate from above and receives reflected light from the substrate. The polishing apparatus includes a measurement main body terminal and polishing control means for controlling the polishing processing time based on the measured value of the film thickness.

【0026】このようなポリシング装置では、基板の上
方に測定本体端末を配置し、この測定本体端末における
投受光光学系を通して基板上に光を照射し、この基板か
らの反射光により生じる干渉縞を検出して膜厚を測定
し、この膜厚の測定値に基づいてポリシング加工の時間
を制御する。
In such a polishing apparatus, the measurement main body terminal is arranged above the substrate, light is irradiated onto the substrate through the light projecting and receiving optical system in the measurement main body terminal, and the interference fringes generated by the reflected light from the substrate are generated. The film thickness is detected and the film thickness is measured, and the polishing time is controlled based on the measured value of the film thickness.

【0027】請求項7によれば、基板上に形成された透
光性を有する膜に対してポリシング加工を行って膜を平
坦化し、この後に基板上に光を照射し、この基板からの
反射光により生じる干渉縞を検出して膜厚を測定するポ
リシング装置において、少なくとも基板上に光を上方か
ら照射したときの基板からの反射光により生じる干渉縞
を検出する測定本体端末と、この測定本体端末により検
出された干渉縞に基づいて膜厚を求める測定手段と備
え、測定本体端末は、容器内に、光を基板上に照射する
とともに基板からの反射光を受光する投受光光学系、こ
の投受光光学系をXYθ方向に移動させる位置決めテー
ブル、及び投受光光学系を通して映る像を撮像する撮像
装置を備え、かつ投受光光学系により臨む部位の容器に
観察窓を設け、測定手段は、撮像装置により撮像された
基板の画像データに基づいて基板の基準座標に対する差
を求め、この差に基づいて位置決めテーブルを駆動する
位置決め手段と、測定本体端末により検出された干渉縞
から膜厚を求める膜厚計と、この膜厚計により求められ
た膜厚の測定値に基づいてポリシング加工の時間を制御
するポリシング制御手段とを有したポリシング装置であ
る。
According to the present invention, the light-transmitting film formed on the substrate is polished to flatten the film, and then the substrate is irradiated with light and reflected from the substrate. In a polishing device for measuring interference fringes generated by light to measure a film thickness, a measurement main body terminal for detecting interference fringes generated by reflected light from at least a substrate when light is irradiated onto the substrate from above, and a measurement main body. The measuring main body terminal is provided with a measuring means for obtaining the film thickness based on the interference fringes detected by the terminal, and the measuring main body terminal irradiates light onto the substrate and receives the reflected light from the substrate, A positioning table for moving the light emitting / receiving optical system in the XYθ directions, and an image pickup device for picking up an image reflected through the light emitting / receiving optical system are provided, and an observation window is provided in a container at a portion facing the light emitting / receiving optical system for measurement The stage obtains a difference from the reference coordinates of the substrate on the basis of the image data of the substrate taken by the image pickup device, and based on this difference, the positioning means for driving the positioning table and the film from the interference fringes detected by the measuring main body terminal. A polishing apparatus having a film thickness meter for obtaining a thickness and a polishing control means for controlling a polishing processing time based on a measured value of the film thickness obtained by the film thickness meter.

【0028】このようなポリシング装置では、基板の上
方に測定本体端末を配置し、この測定本体端末における
投受光光学系を通して映る像を撮像装置により撮像し、
その画像データに基づいて基板の基準座標に対する差を
求め、この差に基づいて投受光光学系を位置決めテーブ
ルによりXYθ方向に移動させて基板に対する位置決め
を行う。そして、この位置決めされたところで観察窓を
通して投受光光学系により光を基板上に照射し、この基
板からの反射光により生じる干渉縞を検出し、膜厚計に
よって膜厚を求め、この膜厚の測定値に基づいてポリシ
ング加工の時間を制御する。
In such a polishing apparatus, the measurement main body terminal is arranged above the substrate, and the image projected through the projection / reception optical system of the measurement main body terminal is imaged by the image pickup device,
The difference from the reference coordinates of the substrate is obtained based on the image data, and based on this difference, the projection / reception optical system is moved in the XYθ directions by the positioning table to position the substrate. Then, at this position, the light is projected onto the substrate through the observation window through the observation window, the interference fringes generated by the reflected light from the substrate are detected, and the film thickness is obtained by the film thickness meter. The polishing processing time is controlled based on the measured value.

【0029】請求項8によれば、膜が形成された基板を
第1の回転テーブルと第2の回転テーブルとの間に挟
み、これら第1と第2の回転テーブルのうち少なくとも
一方を回転させて膜をポリシング加工するポリシング装
置において、第1又は第2の回転テーブルの下部回転テ
ーブル側に設けられて膜と接触する電極と、この電極と
膜との間に形成される静電容量を検出する静電容量検出
手段と、この静電容量検出手段により検出された静電容
量の変化に基づいて膜に対するポリシング加工の時間を
制御するポリシング制御手段と、を備えたポリシング装
置である。
According to the eighth aspect, the substrate on which the film is formed is sandwiched between the first rotary table and the second rotary table, and at least one of the first rotary table and the second rotary table is rotated. In a polishing device for polishing a film with a film, an electrode provided on the lower rotary table side of the first or second rotary table and in contact with the film, and a capacitance formed between the electrode and the film are detected. And a polishing control means for controlling the polishing processing time for the film based on the change in the electrostatic capacitance detected by the electrostatic capacitance detection means.

【0030】このようなポリシング装置では、第1又は
第2の回転テーブルのいずれか一方に設けられた電極と
膜との間に形成される静電容量を検出し、この静電容量
の変化に基づいて膜に対するポリシング加工の時間を制
御する。
In such a polishing apparatus, the electrostatic capacitance formed between the electrode and the film provided on either the first or second rotary table is detected, and the change in the electrostatic capacitance is detected. Based on this, the polishing time for the film is controlled.

【0031】請求項9によれば、請求項8記載のポリシ
ング装置において、電極は、第1又は第2の回転テーブ
ルのいずれか一方に埋設された金属板と、この金属板と
膜との間に配置される。
According to a ninth aspect, in the polishing apparatus according to the eighth aspect, the electrode is provided between the metal plate embedded in either one of the first and second rotary tables and the metal plate and the film. Is located in.

【0032】このようなポリシング装置では、金属板か
ら誘電体を介して膜の間の静電容量が検出され、この静
電容量の変化に基づいて膜に対するポリシング加工の時
間を制御する。
In such a polishing apparatus, the capacitance between the films is detected from the metal plate through the dielectric, and the time for polishing the film is controlled based on the change in the capacitance.

【0033】請求項10によれば、請求項8記載のポリ
シング装置において、ポリシング制御手段は、電極と膜
との間に形成される静電容量が所定範囲から急激に変化
したときを膜に対するポリシング加工の終点として判別
する。
According to a tenth aspect, in the polishing apparatus according to the eighth aspect, the polishing control means polishes the film when the electrostatic capacitance formed between the electrode and the film suddenly changes from a predetermined range. Determined as the end point of machining.

【0034】このようなポリシング装置では、膜に対す
るポリシング加工中に、第1又は第2の回転テーブルの
いずれか一方に設けられた電極と膜との間に形成される
静電容量を検出し、この静電容量が急激に変化したとき
を膜に対するポリシング加工の終点として判別し、ポリ
シング加工を終了する。
In such a polishing apparatus, the electrostatic capacitance formed between the electrode and the film provided on either the first or second rotary table is detected during the polishing process for the film, The sudden change in the capacitance is determined as the end point of the polishing process for the film, and the polishing process is completed.

【0035】請求項11によれば、膜が形成された基板
を第1の回転テーブルと第2の回転テーブルとの間に挟
み、これら第1と第2の回転テーブルの少なくとも一方
を回転させて膜をポリシング加工するポリシング装置に
おいて、第1又は第2の回転テーブルのいずれか一方に
設けられて膜に対するポリシング加工の際に発生する音
を検出する音検出手段と、この音検出手段により検出さ
れた音の変化に基づいて膜に対するポリシング加工の時
間を制御するポリシング制御手段と、を備えたポリシン
グ装置である。
According to the eleventh aspect, the substrate on which the film is formed is sandwiched between the first rotary table and the second rotary table, and at least one of the first rotary table and the second rotary table is rotated. In a polishing apparatus for polishing a film, a sound detecting unit which is provided on either one of the first and second rotary tables and detects a sound generated during the polishing process on the film, and a sound detecting unit which detects the sound. And a polishing control means for controlling a polishing processing time for the film based on a change in sound.

【0036】このようなポリシング装置では、膜に対す
るポリシング加工の際に発生する音を検出し、この音の
変化に基づいて膜に対するポリシング加工の時間を制御
する。
In such a polishing apparatus, the sound generated during the polishing process for the film is detected, and the polishing process time for the film is controlled based on the change in the sound.

【0037】請求項12によれば、請求項11記載のポ
リシング装置において、音検出手段は、第1又は第2の
回転テーブルの回転に同期して、膜が横切るときにポリ
シング加工の際に発生する音を取り込む。
According to a twelfth aspect, in the polishing apparatus according to the eleventh aspect, the sound detecting means is generated during the polishing process when the film crosses in synchronization with the rotation of the first or second rotary table. Capture the sound you make.

【0038】このようなポリシング装置では、膜に対す
るポリシング加工の際に発生する音の検出は、膜が横切
るときに取り込んでS/Nを向上する。請求項13によ
れば、請求項11記載のポリシング装置において、ポリ
シング制御手段は、ポリシング加工の際に発生する音の
変化が一定になったときに膜に対するポリシング加工の
終点として判別する。
In such a polishing apparatus, the sound generated during the polishing process for the film is taken in when the film crosses and the S / N is improved. According to the thirteenth aspect, in the polishing apparatus according to the eleventh aspect, the polishing control means determines as the end point of the polishing process for the film when the change in the sound generated during the polishing process becomes constant.

【0039】このようなポリシング装置では、膜に対す
るポリシング加工中に、膜に対するポリシング加工の際
に発生する音を検出し、音の変化率が一定になったとき
に膜に対するポリシング加工の終点として判別し、ポリ
シング加工を終了する。
In such a polishing apparatus, the sound generated during the polishing process for the film is detected during the polishing process for the film, and when the rate of change of the sound becomes constant, it is determined as the end point of the polishing process for the film. Then, the polishing process is completed.

【0040】[0040]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(1) 以下、本発明の第1の実施の形態について図面を参
照して説明する。なお、図18及び図19と同一部分に
は同一符号を付してある。図1は膜厚測定装置を適用し
たポリシング装置の全体構成図である。
(1) Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same parts as those in FIGS. 18 and 19 are designated by the same reference numerals. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a polishing device to which a film thickness measuring device is applied.

【0041】このポリシング装置は、大きく分けてポリ
シング本体装置10、ウエハ移載装置20、及び薄膜測
定装置30から構成されている。ポリシング本体装置1
0は、下部回転テーブル(第1の回転テーブル)5にク
ロス6を設け、この下部回転テーブル5に対向して上部
回転テーブル(第2の回転テーブル)7を設けている。
This polishing apparatus is roughly divided into a polishing main body apparatus 10, a wafer transfer apparatus 20, and a thin film measuring apparatus 30. Polishing main unit 1
In No. 0, the lower rotary table (first rotary table) 5 is provided with a cross 6, and the upper rotary table (second rotary table) 7 is provided so as to face the lower rotary table 5.

【0042】この上部回転テーブル7は、その下部に半
導体ウエハ1を真空吸着し、かつ下部回転テーブル5上
のクロス6に押し付けている。又、下部回転テーブル5
の上方には、研磨剤ノズル8が配置されている。
The upper rotary table 7 vacuum-sucks the semiconductor wafer 1 on its lower portion and presses it against the cloth 6 on the lower rotary table 5. Also, the lower rotary table 5
A polishing agent nozzle 8 is disposed above.

【0043】下部回転テーブル5及び上部回転テーブル
7には、それぞれ駆動源11、12が連結され、これら
駆動源11、12がポリシング制御部13により駆動制
御されるものとなっている。
Drive sources 11 and 12 are connected to the lower rotary table 5 and the upper rotary table 7, respectively, and the drive sources 11 and 12 are drive-controlled by a polishing controller 13.

【0044】ウエハ移載装置20は、ポリシング本体装
置10から半導体ウエハ1を受取り、この半導体ウエハ
10をステージ21に載置して薄膜測定装置30まで搬
送して受け渡し、所定位置にセットする機能を有してい
る。
The wafer transfer device 20 has a function of receiving the semiconductor wafer 1 from the polishing main body device 10, mounting the semiconductor wafer 10 on the stage 21, transporting it to the thin film measuring device 30, delivering it, and setting it at a predetermined position. Have

【0045】薄膜測定装置30は、半導体ウエハ1上に
光、例えば白色光を照射し、この半導体ウエハ1からの
反射光により生じる干渉縞を検出して半導体ウエハ1上
に形成されている絶縁膜4の膜厚を測定する機能を有す
るもので、測定本体端末31及び電装部32から構成さ
れている。
The thin film measuring device 30 irradiates the semiconductor wafer 1 with light, for example, white light, detects interference fringes generated by the reflected light from the semiconductor wafer 1, and detects the insulating film formed on the semiconductor wafer 1. 4 has a function of measuring the film thickness, and is composed of a measurement main body terminal 31 and an electrical equipment section 32.

【0046】図2はこれら測定本体端末31及び測定部
32の具体的な構成図である。測定本体端末31は、封
止密閉された容器つまりボックス33を有し、このボッ
クス33内に、位置決めテーブル34、左側及び右側投
受光光学系35、36、撮像装置としての各テレビジョ
ンカメラ(以下、TVカメラと称する)37、38等を
設け、かつ左側及び右側投受光光学系35、36の各投
受光口の望むボックス33の部分に観察窓39を設けた
構成となっている。
FIG. 2 is a concrete configuration diagram of the measuring main body terminal 31 and the measuring section 32. The measurement main body terminal 31 has a sealed container, that is, a box 33, and a positioning table 34, left and right projection / reception optical systems 35 and 36, and television cameras (hereinafter referred to as image pickup devices) in the box 33. , And TV cameras), and an observation window 39 is provided in a portion of the box 33 desired by each of the left and right projection / reception optical systems 35 and 36.

【0047】この観察窓39は、透光性の材質により形
成されるもので、左側及び右側投受光光学系35、36
から各照射される光の光軸に対して傾斜して設けられて
いる。
The observation window 39 is made of a translucent material, and the left and right projection / reception optical systems 35, 36 are provided.
Are provided so as to be inclined with respect to the optical axis of each light emitted from the.

【0048】図3は測定本体端末31内の構成を模式的
に示している。位置決めテーブル34は、上方からθテ
ーブル300、Xテーブル301、Yテーブル302の
順に一体的に設けられている。
FIG. 3 schematically shows the internal structure of the measuring main body terminal 31. The positioning table 34 is integrally provided in the order of the θ table 300, the X table 301, and the Y table 302 from above.

【0049】このうちYテーブル302の下面には、左
側及び右側投受光光学系35、36が設けられている。
左側投受光光学系35は、鏡筒303の末端側にTVカ
メラ37が設けられ、かつ鏡筒303内の末端側から第
1のビームスプリッタ304、レンズ305、第2のビ
ームスプリッタ306、レンズ307、及びミラー30
8が配置されている。
The left and right projection / reception optical systems 35 and 36 are provided on the lower surface of the Y table 302.
The left projection / reception optical system 35 is provided with the TV camera 37 at the end side of the lens barrel 303, and the first beam splitter 304, the lens 305, the second beam splitter 306, and the lens 307 from the end side in the lens barrel 303. , And the mirror 30
8 are arranged.

【0050】又、鏡筒303における第1のビームスプ
リッタ304の分岐方向には受光ファイバー309が接
続され、又、第2のビームスプリッタ306の分岐方向
には投光ファイバー310が接続されている。なお、こ
の投光ファイバー310内には、レンズ311が配置さ
れている。
Further, a light receiving fiber 309 is connected in the branch direction of the first beam splitter 304 in the lens barrel 303, and a projecting optical fiber 310 is connected in the branch direction of the second beam splitter 306. A lens 311 is arranged in the projection optical fiber 310.

【0051】右側投受光光学系36は、鏡筒312の末
端側にTVカメラ38が設けられ、かつ鏡筒312内の
末端側からレンズ313、第3のビームスプリッタ31
4、レンズ315、及びミラー316が配置されてい
る。
In the right side projection / reception optical system 36, the TV camera 38 is provided at the end side of the lens barrel 312, and the lens 313 and the third beam splitter 31 are arranged from the end side in the lens barrel 312.
4, a lens 315, and a mirror 316 are arranged.

【0052】又、鏡筒312における第3のビームスプ
リッタ314の分岐方向には投光ファイバー317が接
続されている。なお、この投光ファイバー317内に
は、レンズ318が配置されている。
A projection optical fiber 317 is connected to the lens barrel 312 in the direction of branching of the third beam splitter 314. A lens 318 is arranged in the projection optical fiber 317.

【0053】一方、測定部32には、XYθテーブルド
ライバ320、第1及び第2のカメラコントロールユニ
ット321、322が設けられている。第1及び第2の
カメラコントロールユニット321、322は、各投受
光光学系34、35の各TVカメラ37、38を動作制
御し、これらTVカメラ37、38から出力された各画
像信号を画像位置決め装置323に送る機能を有してい
る。
On the other hand, the measuring section 32 is provided with an XYθ table driver 320 and first and second camera control units 321 and 322. The first and second camera control units 321 and 322 control the operations of the TV cameras 37 and 38 of the light projecting and receiving optical systems 34 and 35, respectively, and perform image positioning of the image signals output from the TV cameras 37 and 38. It has a function of sending to the device 323.

【0054】この画像位置決め装置323は、図4(a)
(b)に示すように半導体ウエハ1上に形成された基準パ
ターン、例えば十字マークP1、正方形マークP2の中
心位置が画面の中心位置にくる値を基準位置の座標とし
て予め記憶している。
This image positioning device 323 is shown in FIG.
As shown in (b), the reference pattern formed on the semiconductor wafer 1, for example, the values at which the center positions of the cross mark P1 and the square mark P2 come to the center position of the screen are stored in advance as the coordinates of the reference position.

【0055】この画像位置決め装置323は、各TVカ
メラ37、38からの画像信号における基準パターンの
座標をパターンマッチングの手法により求め、この座標
と予め記憶した基準位置の座標との差を無くす制御信号
をXYθテーブルドライバ320に送出する機能を有し
ている。
The image positioning device 323 obtains the coordinates of the reference pattern in the image signals from the TV cameras 37 and 38 by a pattern matching method, and eliminates the difference between the coordinates and the coordinates of the reference position stored in advance. Is sent to the XYθ table driver 320.

【0056】このXYθテーブルドライバ320は、画
像位置決め装置323からの制御信号に従ってXテーブ
ル300、Yテーブル301及びθテーブル302をそ
れぞれ駆動する機能を有している。
The XYθ table driver 320 has a function of driving the X table 300, the Y table 301 and the θ table 302 in accordance with a control signal from the image positioning device 323.

【0057】光源324は、例えばハロゲンランプが用
いられ、この光源324に、左側及び右側投受光光学系
35、36の各投光ファイバー310、317が接続さ
れている。
As the light source 324, for example, a halogen lamp is used, and the light projecting optical fibers 310 and 317 of the left and right light projecting / receiving optical systems 35 and 36 are connected to the light source 324.

【0058】干渉分光膜厚計325は、受光ファイバー
309が接続され、この受光ファイバー309を通して
受光される干渉縞のピーク位置を検出し、これらピーク
間隔に基づく次式を演算して絶縁膜4の膜厚dを求め機
能を有している。
The interference spectroscopic film thickness meter 325 is connected to the light receiving fiber 309, detects the peak position of the interference fringes received through the light receiving fiber 309, and calculates the following equation based on these peak intervals to calculate the insulating film 4 It has a function of obtaining the film thickness d.

【0059】[0059]

【数1】 [Equation 1]

【0060】ここで、λm は干渉光の波形に現れた1つ
の反射率極大(又は極小)を与える波長であり、λm-l
は波長の増加する方向に数えてl番目の反射率極大(又
は極小)を与える波長である。又、nは絶縁膜4の屈折
率、φは白色光の入射角である。
Here, λ m is the wavelength that gives one maximum (or minimum) reflectance in the waveform of the interference light, and λ ml
Is a wavelength that gives the l-th reflectance maximum (or minimum) in the increasing wavelength direction. Further, n is the refractive index of the insulating film 4, and φ is the incident angle of white light.

【0061】演算制御装置326は、干渉分光膜厚計3
25により求められた膜厚の測定値を取り込み、この膜
厚測定値と膜厚の設計値との差に基づいてポリシング時
間を設定し、このポリシング時間に応じた制御信号をポ
リシング本体装置10のポリシング制御部13に送出す
る機能を有している。
The arithmetic and control unit 326 is the interference spectroscopic film thickness meter 3
25, the measured value of the film thickness obtained by 25 is set, the polishing time is set based on the difference between the measured value of the film thickness and the designed value of the film thickness, and the control signal corresponding to this polishing time is sent to the polishing main body device 10. It has a function of sending to the policing control unit 13.

【0062】又、この演算制御装置326は、画像位置
決め装置323を介してXYθテーブルドライバ320
を制御し、半導体ウエハ1上の膜厚測定ポイントに位置
決めする機能を有している。
The arithmetic and control unit 326 also controls the XYθ table driver 320 via the image positioning unit 323.
And has a function of positioning at a film thickness measurement point on the semiconductor wafer 1.

【0063】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。ポリシング本体装置10は、半導体ウエ
ハ1に対してポリシングを行い、絶縁膜4を平坦化す
る。
Next, the operation of the apparatus configured as described above will be described. The polishing main body device 10 polishes the semiconductor wafer 1 to flatten the insulating film 4.

【0064】この後、ウエハ移載装置20は、ポリシン
グ本体装置10から半導体ウエハ1を受取り、この半導
体ウエハ10をステージ21に載置して薄膜測定装置3
0まで搬送し、薄膜測定装置30の所定位置つまり測定
本体端末31の下方にセットする。この場合、半導体ウ
エハ1は、絶縁膜4を上方にしてセットされる。
After that, the wafer transfer device 20 receives the semiconductor wafer 1 from the polishing main body device 10, mounts the semiconductor wafer 10 on the stage 21, and then the thin film measuring device 3
It is conveyed to 0 and set at a predetermined position of the thin film measurement device 30, that is, below the measurement main body terminal 31. In this case, the semiconductor wafer 1 is set with the insulating film 4 facing upward.

【0065】薄膜測定装置30の光源324が点灯する
と、この光源324から放射された白色光は、各投光フ
ァイバー310、317を通して左側及び右側投受光光
学系35、36に送られる。
When the light source 324 of the thin film measuring apparatus 30 is turned on, the white light emitted from the light source 324 is sent to the left and right light projecting / receiving optical systems 35, 36 through the respective projecting optical fibers 310, 317.

【0066】このうち左側投受光光学系35において、
白色光は、レンズ311、第2のビームスプリッタ30
6、レンズ307及びミラー308を介して出射され、
さらに観察窓39を通して半導体ウエハ1の表面に照射
される。
Of these, in the left projection / reception optical system 35,
The white light is transmitted through the lens 311 and the second beam splitter 30.
6, emitted through the lens 307 and the mirror 308,
Further, the surface of the semiconductor wafer 1 is irradiated through the observation window 39.

【0067】この半導体ウエハ1の表面からの反射光
は、観察窓39を通し、さらにミラー308、レンズ3
07、第2のビームスプリッタ306、レンズ305、
第1のビームスプリッタ304を通してTVカメラ37
に入射する。
The reflected light from the surface of the semiconductor wafer 1 passes through the observation window 39, and further the mirror 308 and the lens 3
07, the second beam splitter 306, the lens 305,
The TV camera 37 through the first beam splitter 304.
Incident on.

【0068】このTVカメラ37は、入射した半導体ウ
エハ1の表面像を撮像し、その画像信号を出力する。
又、右側投受光光学系36において、白色光は、レンズ
318、第2のビームスプリッタ314、レンズ315
及びミラー316を介して出射され、さらに観察窓39
を通して半導体ウエハ1の表面に照射される。
The TV camera 37 captures the incident surface image of the semiconductor wafer 1 and outputs the image signal.
Further, in the right side light projecting / receiving optical system 36, the white light is reflected by the lens 318, the second beam splitter 314, the lens 315.
And the observation window 39.
The surface of the semiconductor wafer 1 is irradiated therethrough.

【0069】この半導体ウエハ1の表面からの反射光
は、観察窓39を通し、さらにミラー316、レンズ3
15、第2のビームスプリッタ314、レンズ313を
通してTVカメラ38に入射する。
The reflected light from the surface of the semiconductor wafer 1 passes through the observation window 39, and further the mirror 316 and the lens 3.
The light enters the TV camera 38 through 15, the second beam splitter 314, and the lens 313.

【0070】このTVカメラ38は、入射した半導体ウ
エハ1の表面像を撮像し、その画像信号を出力する。こ
れらTVカメラ37、38から出力された各画像信号
は、各カメラコントロールユニット321、322を通
して画像位置決め装置323に送られる。
The TV camera 38 picks up the incident surface image of the semiconductor wafer 1 and outputs the image signal. The image signals output from the TV cameras 37 and 38 are sent to the image positioning device 323 through the camera control units 321 and 322.

【0071】ここで、左側のTVカメラ37により撮像
された画像データは、図5(a) に示すように十字マーク
P1が画面中心から右上方にある。又、右側のTVカメ
ラ38により撮像された画像データは、同図(b) に示す
ように正方形マークP2が画面中心から右上方にある。
Here, in the image data picked up by the left TV camera 37, the cross mark P1 is located at the upper right of the screen center, as shown in FIG. 5 (a). In the image data taken by the TV camera 38 on the right side, a square mark P2 is located on the upper right side from the center of the screen as shown in FIG.

【0072】画像位置決め装置323は、これらTVカ
メラ37、38により撮像された十字マークP1、正方
形マークP2の位置座標をパターンマッチングにより求
め、これら十字マークP1、正方形マークP2の位置座
標と予め記憶されている十字マークP1、正方形マーク
P2の各基準位置の座標とを比較し、これら座標の差を
無くす制御信号をXYθテーブルドライバ320に送出
する。
The image positioning device 323 obtains the position coordinates of the cross mark P1 and the square mark P2 imaged by the TV cameras 37 and 38 by pattern matching, and stores them in advance as the position coordinates of the cross mark P1 and the square mark P2. The coordinates of the reference positions of the cross mark P1 and the square mark P2 are compared, and a control signal for eliminating the difference between these coordinates is sent to the XYθ table driver 320.

【0073】このXYθテーブルドライバ320は、画
像位置決め装置323からの制御信号に従ってXテーブ
ル300、Yテーブル301及びθテーブル302をそ
れぞれ駆動することにより、十字マークP1及び正方形
マークP2を、基準位置に一致させる。
The XYθ table driver 320 drives the X table 300, the Y table 301, and the θ table 302 respectively in accordance with the control signal from the image positioning device 323, so that the cross mark P1 and the square mark P2 coincide with the reference position. Let

【0074】この後、演算制御装置326は、画像位置
決め装置323を介してXYθテーブルドライバ320
を制御し、半導体ウエハ1上の膜厚測定ポイントに位置
決めする。
After that, the arithmetic and control unit 326 causes the XYθ table driver 320 via the image positioning unit 323.
Is controlled to position at the film thickness measurement point on the semiconductor wafer 1.

【0075】これにより、光源324から放射された白
色光は、左側投受光光学系35におけるレンズ311、
第2のビームスプリッタ306、レンズ307及びミラ
ー308を介して出射され、さらに観察窓39を通して
半導体ウエハ1の表面の膜厚測定ポイントに照射され
る。
As a result, the white light emitted from the light source 324 is transmitted to the lens 311 in the left projection / reception optical system 35.
The light is emitted through the second beam splitter 306, the lens 307, and the mirror 308, and is further irradiated through the observation window 39 to the film thickness measurement point on the surface of the semiconductor wafer 1.

【0076】この半導体ウエハ1の表面に照射された白
色光は、図6に示すように絶縁膜4の表面と、この絶縁
膜4と金属パターン3との界面とでそれぞれ反射し、こ
れら反射光により干渉が起きる。この干渉光は、図7に
示すような干渉スペクトルを示す。
The white light applied to the surface of the semiconductor wafer 1 is reflected by the surface of the insulating film 4 and the interface between the insulating film 4 and the metal pattern 3 as shown in FIG. Causes interference. This interference light exhibits an interference spectrum as shown in FIG.

【0077】この干渉光は、観察窓39を通し、さらに
左側投受光光学系35のミラー308、レンズ307、
第2のビームスプリッタ306、レンズ305、第1の
ビームスプリッタ304を通して受光ファイバー309
に入射し、この受光ファイバー309内を伝播して干渉
分光膜厚計325に入射する。
The interference light passes through the observation window 39, and further, the mirror 308, the lens 307, and the lens 307 of the left projection / reception optical system 35.
The light receiving fiber 309 passes through the second beam splitter 306, the lens 305, and the first beam splitter 304.
To the interference spectroscopic film thickness meter 325.

【0078】この干渉分光膜厚計325は、干渉縞のピ
ーク位置を検出し、上記式(1) を演算して絶縁膜4の膜
厚dを求める。次に演算制御装置326は、画像位置決
め装置323を介してXYθテーブルドライバ320を
制御し、次の膜厚測定ポイントに位置決めする。これに
より、光源324から放射された白色光は、左側投受光
光学系35を通して次の膜厚測定ポイントに照射され、
この膜厚測定ポイントにおける干渉光が干渉分光膜厚計
325に入射する。
The interference spectral film thickness meter 325 detects the peak position of the interference fringes and calculates the above equation (1) to obtain the film thickness d of the insulating film 4. Next, the arithmetic and control unit 326 controls the XYθ table driver 320 via the image positioning unit 323 to position at the next film thickness measurement point. As a result, the white light emitted from the light source 324 is applied to the next film thickness measurement point through the left light projecting / receiving optical system 35,
The interference light at this film thickness measurement point enters the interference spectral film thickness meter 325.

【0079】この干渉分光膜厚計325は、上記同様に
干渉縞のピーク位置を検出し、これらピーク位置の間隔
から絶縁膜4の膜厚dを求める。これ以降、予め定めら
れた各膜厚測定ポイントにおける膜厚測定が繰り返され
る。
The interference spectroscopic film thickness meter 325 detects the peak positions of the interference fringes in the same manner as above, and obtains the film thickness d of the insulating film 4 from the interval between these peak positions. Thereafter, the film thickness measurement at each predetermined film thickness measurement point is repeated.

【0080】演算制御装置326は、干渉分光膜厚計3
25により求められた膜厚の各測定値を取り込み、これ
ら膜厚測定値と膜厚の設計値との差に基づいてポリシン
グ時間を設定し、このポリシング時間に応じた制御信号
をポリシング本体装置10のポリシング制御部13に送
出する。
The arithmetic and control unit 326 is the interference spectroscopic film thickness meter 3
25, each measured value of the film thickness obtained by 25 is set, the polishing time is set based on the difference between the measured value of the film thickness and the design value of the film thickness, and the control signal corresponding to this polishing time is used as the polishing main body device 10. Is sent to the policing controller 13.

【0081】このポリシング制御部13は、変更設定さ
れたポリシング時間に従って下部回転テーブル5及び上
部回転テーブル7の各駆動源11、12を駆動し、半導
体ウエハ1に対するポリシング処理を行う。
The polishing controller 13 drives the drive sources 11 and 12 of the lower rotary table 5 and the upper rotary table 7 in accordance with the changed and set polishing time to perform the polishing process on the semiconductor wafer 1.

【0082】このように上記第1の実施の形態において
は、測定本体端末31における各投受光光学系35、3
6を通して半導体ウエハ1に白色光を照射し、この半導
体ウエハ1からの反射光により生じる干渉縞を検出し膜
厚dを測定するようにしたので、ポリシング装置のオン
マシンで精度高く絶縁膜4の膜厚dを測定できる。
As described above, in the first embodiment, each of the light projecting / receiving optical systems 35 and 3 in the measurement main body terminal 31 is used.
Since the semiconductor wafer 1 is irradiated with white light through 6 and the interference fringes generated by the reflected light from the semiconductor wafer 1 are detected to measure the film thickness d, the on-machine of the polishing apparatus can accurately measure the insulating film 4. The film thickness d can be measured.

【0083】そのうえ測定本体端末31は、ボックス3
3内に投受光光学系35、36等を設けた構成なので、
ポリシング装置のオンマシンで容易にかつスペースをと
らずに干渉縞を検出して測定部32に送ることができ
る。
In addition, the measurement main body terminal 31 is a box 3
Since the light emitting / receiving optical systems 35, 36, etc. are provided in 3,
The on-machine of the polishing device can easily detect the interference fringes and send them to the measurement unit 32 without taking up space.

【0084】又、測定本体端末31は、位置決めテーブ
ル34により各投受光光学系35、36を位置決めする
ので、半導体ウエハ1が基準位置がずれていても容易に
位置を補正し、その後に各膜厚測定ポイントに位置決め
できる。
Further, since the measuring main body terminal 31 positions each of the light projecting / receiving optical systems 35 and 36 by the positioning table 34, even if the reference position of the semiconductor wafer 1 is deviated, the position is easily corrected, and then each film is moved. Can be positioned at the thickness measurement point.

【0085】又、測定本体端末31は、封止密閉された
ボックス33を用いているので、空気中の使用に限ら
ず、例えば水中での検出も可能である。又、測定本体端
末は、封止密閉されたボックス33を用いているので、
ボックス33内の発塵を外に出すことなく、半導体ウエ
ハ1を汚染しない。
Further, since the measuring main body terminal 31 uses the sealed and sealed box 33, it is possible to detect not only in the air but also in the water, for example. Further, since the measurement main body terminal uses the sealed and sealed box 33,
The semiconductor wafer 1 is not contaminated without generating dust inside the box 33.

【0086】さらに測定本体端末31の観察窓39は、
各投受光光学系35、36から照射される白色光の光軸
に対して傾斜して設けてあるので、フレア(迷光)を防
止できる。
Further, the observation window 39 of the measurement main body terminal 31 is
Since it is provided so as to be inclined with respect to the optical axis of the white light emitted from each of the light projecting / receiving optical systems 35 and 36, flare (stray light) can be prevented.

【0087】さらに、絶縁膜4の膜厚dの測定値に基づ
いてポリシング加工の時間を制御するので、ポリシング
処理のオンラインにおいて絶縁膜4の膜厚を精度高く管
理できるようになり、ポリシング装置のスループットを
向上でき、かつテストウエハのコスト損失をなくすこと
ができる。
Furthermore, since the polishing process time is controlled based on the measured value of the film thickness d of the insulating film 4, the film thickness of the insulating film 4 can be controlled with high accuracy while the polishing process is online. Throughput can be improved and cost loss of the test wafer can be eliminated.

【0088】なお、上記第1の実施の形態は、次の通り
変形してもよい。例えば、膜厚計は、干渉分光膜厚計に
限らず、エリプソメータのような膜厚計でもよい。
The first embodiment may be modified as follows. For example, the film thickness meter is not limited to the interference spectral film thickness meter, and may be a film thickness meter such as an ellipsometer.

【0089】画像位置決め装置323は、パターンマッ
チング法に限らず、パターンの基準位置を求める重心演
算等の他の手法を用いて基準座標に合わせてもよい。膜
厚dの演算は、干渉縞のピーク間隔によらず、干渉によ
る理論波形と実測値による波形との比較から膜厚dを求
めるカーブフィッティングやFFT(Fast Fourier Tra
nsform)のような測定波形の高周波域と低周波域とを分
離する手法等によって求めてもよい。
The image positioning device 323 is not limited to the pattern matching method, and may be adjusted to the reference coordinates by using another method such as a gravity center calculation for obtaining the reference position of the pattern. The film thickness d is calculated by curve fitting or FFT (Fast Fourier Tracing) for obtaining the film thickness d by comparing the theoretical waveform due to interference and the measured waveform, regardless of the peak interval of the interference fringes.
nsform) and the like, for example, a method of separating the high frequency region and the low frequency region of the measurement waveform.

【0090】位置決めテーブル33は、2軸のテーブル
にしてもよい。又、投受光光学系36はなくてもよく、
位置決めテーブル34は2軸のXYテーブルでもよい。
この場合、ウエハ1上にある特定の基準座標位置のパタ
ーンの基準位置を求め、基準座標との差X1、Y1を演
算し、位置決めテーブル34により投受光光学系35を
ウエハ1上の第2の特定の基準座標位置に位置決めし、
パターンの基準位置を求め、基準座標との差x2、y2
を演算する。これらX1、Y1、x2、y2の値に基づ
き、各膜厚測定ポイントへの位置決め位置を演算補正す
る。
The positioning table 33 may be a biaxial table. Also, the light projecting / receiving optical system 36 may be omitted,
The positioning table 34 may be a biaxial XY table.
In this case, the reference position of the pattern of the specific reference coordinate position on the wafer 1 is obtained, the differences X1 and Y1 from the reference coordinates are calculated, and the projection / reception optical system 35 is moved to the second position on the wafer 1 by the positioning table 34. Position at a specific reference coordinate position,
The reference position of the pattern is calculated, and the difference from the reference coordinates x2, y2
Is calculated. Based on these values of X1, Y1, x2, and y2, the positioning position for each film thickness measurement point is calculated and corrected.

【0091】ここで、投受光光学系36はなくてもよ
く、この場合の半導体ウエハ1が基準位置からずれてい
る際の位置の補正方法について説明する。図8に示すよ
うに半導体ウエハ1が角度θ傾いて基準位置からずれて
いるために原点O(0,0)が点O´(a,b)にずれ
てしまったとき、半導体ウエハ1上の各膜厚測定ポイン
トも測定本体端末31に誤って認識されてしまう。
Here, the projection / reception optical system 36 may be omitted, and a method of correcting the position when the semiconductor wafer 1 is displaced from the reference position in this case will be described. As shown in FIG. 8, when the origin O (0,0) is deviated to the point O ′ (a, b) because the semiconductor wafer 1 is tilted by the angle θ and deviated from the reference position, on the semiconductor wafer 1 Each film thickness measurement point is also erroneously recognized by the measurement main body terminal 31.

【0092】このような不具合を解決するため、位置ず
れ前のxy座標軸から位置ずれ後のXY座標軸への変換
を行う。ここで、第1の基準位置である点Aへの位置合
わせを、半導体ウエハ1がずれていないものとして行
う。従って、点Aは位置ずれ後のXY座標軸での(X
1 ,Y1 )となるが、(X1 ,Y1 )に位置合わせをし
ようとしてもxy座標軸での認識しか行っていないので
位置ずれ前のxy座標軸での基準位置点A´(x11,y
11)に位置合わせされてしまう。
In order to solve such a problem, conversion from the xy coordinate axes before the positional displacement to the XY coordinate axes after the positional displacement is performed. Here, the alignment to the point A, which is the first reference position, is performed on the assumption that the semiconductor wafer 1 is not displaced. Therefore, the point A is (X
1, Y 1) and becomes, (X 1, Y 1) reference position points in the xy coordinate axes before positional deviation because only recognize not performed in the xy coordinate axis when attempting aligned A'(x 11, y
11 ) will be aligned.

【0093】又、第2の基準位置である点Bへの位置合
わせも行う。ここでも、点Bは、XY座標軸における
(X2 ,Y2 )となるが、同様にしてxy座標軸での点
B´(x21,y21)に位置合わせされてしまう。
Positioning to the point B which is the second reference position is also performed. In this case as well, the point B is (X 2 , Y 2 ) on the XY coordinate axes, but is similarly aligned with the point B '(x 21 , y 21 ) on the xy coordinate axes.

【0094】なお、数値としては、X1 =x11、Y1
11、X2 =x22、Y2 =y22となっている。ここで、
半導体ウエハ1上に形成された基準パターンの位置(X
1 ,Y1 )及び(X2 ,Y2 )に対応するxy座標軸で
の位置(x12,y12)及び(x22,y22)についてはT
Vカメラ37によって撮像され求められる。
As numerical values, X 1 = x 11 , Y 1 =
y 11 , X 2 = x 22 , and Y 2 = y 22 . here,
Position of the reference pattern formed on the semiconductor wafer 1 (X
T for the positions (x 12 , y 12 ) and (x 22 , y 22 ) on the xy coordinate axes corresponding to 1 , Y 1 ) and (X 2 , Y 2 ).
The image is obtained by the V camera 37 and obtained.

【0095】従って、(X1 ,Y1 )及び(x12
12)、(X2 ,Y2 )及び(x22,y22)を次式に代
入することで未知数であるa、b、θが求められる。な
お、この式は三元一次方程式と考えられるからである。 x=(X+a) cosθ−(Y+b) sinθ …(2) y=(X+a) sinθ+(Y+b) cosθ …(3) これら未知数が求まった式(2)(3)を用いることによって
半導体ウエハ1が傾いてもx、yの値を測定すること
で、これら式(2)(3)からXY座標軸への変換ができ、位
置ずれ補正の結果、半導体ウエハ1上の各膜厚ポイント
に正確に位置決めすることができる。
Therefore, (X 1 , Y 1 ) and (x 12 ,
By substituting y 12 ), (X 2 , Y 2 ) and (x 22 , y 22 ) into the following equation, unknown values a, b and θ can be obtained. This equation is considered to be a ternary linear equation. x = (X + a) cos θ− (Y + b) sin θ (2) y = (X + a) sin θ + (Y + b) cos θ (3) The semiconductor wafer 1 is inclined by using the equations (2) and (3) in which these unknowns are obtained. Even by measuring the values of x and y, it is possible to convert these equations (2) and (3) into XY coordinate axes, and as a result of misregistration correction, accurately position each film thickness point on the semiconductor wafer 1. be able to.

【0096】又、ポリシング本体装置10において、上
部回転テーブル7は回転しなくてもよく、又、下部回転
テーブル5と上部回転テーブル7とは同一方向に回転し
てもよい。 (2) 次に本発明の第2の実施の形態について説明する。
なお、図1と同一部分には同一符号を付してある。
In the polishing main unit 10, the upper rotary table 7 may not rotate, and the lower rotary table 5 and the upper rotary table 7 may rotate in the same direction. (2) Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0097】図9はポリシング装置の構成図である。こ
のポリシング装置は、図20に示すように、シリコン基
板2上に絶縁膜4´及びSiO2 等の絶縁膜パターン4
aを形成し、その上層にAl等の金属膜3aを形成した
半導体ウエハ1に対するポリシング加工を行うもので、
半導体ウエハ1上の絶縁膜4に対するポリシング加工の
終点として判別する機能を有している。
FIG. 9 is a block diagram of the polishing apparatus. As shown in FIG. 20, this polishing apparatus has an insulating film 4 ′ and an insulating film pattern 4 such as SiO 2 on a silicon substrate 2.
a is formed, and a polishing process is performed on the semiconductor wafer 1 on which the metal film 3a such as Al is formed.
It has a function of discriminating as an end point of the polishing process for the insulating film 4 on the semiconductor wafer 1.

【0098】下部回転テーブル5の半径は、上記同様
に、半導体ウエハ1の直径よりも大きく形成され、かつ
半導体ウエハ1は下部回転テーブル5の中心よりも外側
に配置される。
The radius of the lower rotary table 5 is formed larger than the diameter of the semiconductor wafer 1, and the semiconductor wafer 1 is arranged outside the center of the lower rotary table 5, as described above.

【0099】又、上部回転テーブル7の直径は、上記同
様に、半導体ウエハ1の直径よりも幾分大きく設定され
ている。上記下部回転テーブル5には、円盤状の平板電
極40が埋設されている。この平板電極40の埋設位置
は、図10に示すように下部回転テーブル5の中心より
も外側、すなわち上部回転テーブル7の回転中心と平板
電極の中心とが一致するように設けられている。
The diameter of the upper turntable 7 is set to be slightly larger than the diameter of the semiconductor wafer 1 as in the above. A disc-shaped plate electrode 40 is embedded in the lower rotary table 5. As shown in FIG. 10, the embedding position of the plate electrode 40 is provided outside the center of the lower rotary table 5, that is, so that the center of rotation of the upper rotary table 7 and the center of the plate electrode coincide with each other.

【0100】この平板電極40は、半導体ウエハ1の直
径とほぼ同一直径の大きさに形成されたもので、下部回
転テーブル5に埋設された円盤状の金属板41と、この
金属板41の表面上に設けられた円盤状の誘電体42と
から形成されている。
The flat plate electrode 40 is formed to have a diameter substantially the same as the diameter of the semiconductor wafer 1. The disk-shaped metal plate 41 embedded in the lower rotary table 5 and the surface of the metal plate 41. It is formed of a disk-shaped dielectric 42 provided above.

【0101】このうち誘電体42は、誘電率eを有する
とともに厚さdに形成され、その表面がクロス6の表面
と一致するように設けられている。研磨剤ノズル8は、
研磨剤Sをクロス6上に供給するものであり、この研磨
剤Sの誘電率はe1 となっている。
Of these, the dielectric 42 is formed to have a dielectric constant e and a thickness d, and is provided so that the surface thereof coincides with the surface of the cloth 6. The abrasive nozzle 8 is
The abrasive S is supplied onto the cloth 6, and the dielectric constant of the abrasive S is e 1 .

【0102】一方、静電容量検出回路43が下部回転テ
ーブル5に電気的に接続されている。この静電容量検出
回路43は、平板電極40と半導体ウエハ1上の金属膜
3aとの間に形成される静電容量Cを検出し、その静電
容量検出信号cを出力する機能を有している。
On the other hand, the capacitance detection circuit 43 is electrically connected to the lower rotary table 5. The electrostatic capacitance detection circuit 43 has a function of detecting the electrostatic capacitance C formed between the plate electrode 40 and the metal film 3a on the semiconductor wafer 1 and outputting the electrostatic capacitance detection signal c. ing.

【0103】なお、この静電容量検出回路43の出力端
子は、インタフェース(I/F)44を介して演算処理
回路45に接続されている。又、下部回転テーブル5の
駆動源11に対してエンコーダ46が連結されている。
このエンコーダ46は、下部回転テーブル5の回転速度
に応じたパルス信号を出力する機能を有している。この
エンコーダ46の出力端子は、インタフェース47を介
して演算処理回路45に接続されている。
The output terminal of the electrostatic capacitance detection circuit 43 is connected to the arithmetic processing circuit 45 via the interface (I / F) 44. An encoder 46 is connected to the drive source 11 of the lower rotary table 5.
The encoder 46 has a function of outputting a pulse signal according to the rotation speed of the lower rotary table 5. The output terminal of the encoder 46 is connected to the arithmetic processing circuit 45 via the interface 47.

【0104】この演算処理回路45は、エンコーダ46
から出力されたパルス信号を入力して回転する下部回転
テーブル5上の平板電極10の位置を検出し、この平板
電極10が上部回転テーブル7に吸着されている半導体
ウエハ1のの下方に位置したタイミングで、静電容量検
出回路43から出力された静電容量検出信号cを取り込
み、かつ平板電極10と半導体ウエハ1上の金属膜3a
との間に形成される静電容量Cの変化に基づいて金属膜
3aに対するポリシング加工の時間を制御するポリシン
グ制御手段としての機能を有している。
The arithmetic processing circuit 45 includes an encoder 46.
The position of the flat plate electrode 10 on the rotating lower rotary table 5 is detected by inputting the pulse signal output from the flat plate electrode 10, and the flat plate electrode 10 is positioned below the semiconductor wafer 1 attracted to the upper rotary table 7. At a timing, the electrostatic capacitance detection signal c output from the electrostatic capacitance detection circuit 43 is fetched, and the flat plate electrode 10 and the metal film 3a on the semiconductor wafer 1 are taken.
It has a function as a polishing control means for controlling the polishing processing time for the metal film 3a based on the change of the electrostatic capacitance C formed between and.

【0105】この演算処理回路45は、具体的に、平板
電極40の金属板41と金属膜3aとの間に形成される
静電容量Cが所定範囲よりも急激に変化したときを絶縁
膜4に対するポリシング加工の終点として判別し、その
ポリシング加工終点信号gを例えばポリシング制御部1
3に送出する機能を有している。
Specifically, the arithmetic processing circuit 45 operates when the capacitance C formed between the metal plate 41 of the plate electrode 40 and the metal film 3a changes more rapidly than a predetermined range. Is determined as the end point of the polishing processing for the polishing processing, and the polishing processing end point signal g is determined by, for example, the polishing control unit 1.
3 has the function of sending the data.

【0106】ここでの所定範囲とは、金属板41と金属
膜3aとの間でとりうる静電容量の範囲をいう。次に上
記の如く構成された装置の作用について図11に示すポ
リシング加工終点のフローチャートに従って説明する。
The predetermined range here means a range of capacitance that can be set between the metal plate 41 and the metal film 3a. Next, the operation of the apparatus configured as described above will be described with reference to the flowchart of the polishing processing end point shown in FIG.

【0107】ポリシング本体装置10は、ステップ#1
において、半導体ウエハ1に対するポリシング加工が行
われる。すなわち、半導体ウエハ1は、上部回転テーブ
ル7の下部に真空吸着され、かつ下部回転テーブル5上
のクロス6に対して押し付けられる。
The polishing main unit 10 carries out step # 1.
At, the polishing process is performed on the semiconductor wafer 1. That is, the semiconductor wafer 1 is vacuum-sucked on the lower portion of the upper rotary table 7 and pressed against the cloth 6 on the lower rotary table 5.

【0108】この場合、半導体ウエハ1は、上記の如く
図20に示すようにシリコン基板2上に絶縁膜4´及び
SiO2 等の絶縁膜パターン4aを形成し、その上層に
Al等の金属膜3aを形成したものであり、シリコン基
板2側が上部回転テーブル7に吸着され、かつ金属膜3
a側が下部回転テーブル5に接触している。
In this case, the semiconductor wafer 1 has the insulating film 4'and the insulating film pattern 4a such as SiO 2 formed on the silicon substrate 2 as shown in FIG. 3a is formed, the silicon substrate 2 side is adsorbed on the upper rotary table 7, and the metal film 3 is formed.
The a side is in contact with the lower rotary table 5.

【0109】この状態で、下部回転テーブル5と上部回
転テーブル7とが互いに逆方向、すなわち下部回転テー
ブル5が矢印A方向に回転するとともに上部回転テーブ
ル7が矢印B方向に回転する。
In this state, the lower rotary table 5 and the upper rotary table 7 are opposite to each other, that is, the lower rotary table 5 rotates in the arrow A direction and the upper rotary table 7 rotates in the arrow B direction.

【0110】これと共に研磨剤ノズル8からは、研磨剤
Sがクロス6上に供給される。このように半導体ウエハ
1は、クロス6に対して接触、加圧され、かつ上部及び
下部回転テーブル5、7の相互の回転に伴って半導体ウ
エハ1の金属膜3aは、徐々に薄く加工される。
At the same time, the abrasive S is supplied from the abrasive nozzle 8 onto the cloth 6. In this way, the semiconductor wafer 1 is contacted and pressed against the cloth 6, and the metal film 3a of the semiconductor wafer 1 is gradually thinned as the upper and lower rotary tables 5 and 7 rotate with each other. .

【0111】このように下部回転テーブル5が回転して
半導体ウエハ1が平板金属40の真上に配置されたとき
は、図12に示すように、平板電極40の誘電体42と
金属膜3aの凹凸の空隙には、研磨剤Sで満たされてい
る。
When the lower rotary table 5 is thus rotated and the semiconductor wafer 1 is placed right above the flat plate metal 40, as shown in FIG. 12, the dielectric 42 of the flat plate electrode 40 and the metal film 3a are formed. The concave and convex voids are filled with the abrasive S.

【0112】この誘電体42と金属膜3aとの空隙の平
均値は、図13に示すように金属膜3aの凹凸の3次元
的中心線深さd1 に等しい。従って、平板電極40と金
属膜3aとは、厚さdで誘電率eの誘電体42と、厚さ
1 で誘電率e1 の誘電体とを有する平行板コンデンサ
を形成するものとなる。
The average value of the voids between the dielectric 42 and the metal film 3a is equal to the three-dimensional center line depth d 1 of the unevenness of the metal film 3a as shown in FIG. Therefore, the plate electrode 40 and the metal film 3a form a parallel plate capacitor having the dielectric 42 having the thickness d and the dielectric constant e, and the dielectric having the thickness d 1 and the dielectric constant e 1 .

【0113】この平行板コンデンサの静電容量Cは、 C=k・Sa/{(d/e)+(d1 /e1 )} …(4) により表される。ここで、Saは平板電極40の面積、
kは定数である。
The capacitance C of this parallel plate capacitor is represented by C = k · Sa / {(d / e) + (d 1 / e 1 )} (4). Here, Sa is the area of the plate electrode 40,
k is a constant.

【0114】この式(4) を変形すると、 d1 =e1 /C{k・Sa−C・d/e} …(5) となる。When this equation (4) is modified, d 1 = e 1 / C {k · Sa−C · d / e} (5)

【0115】従って、平行板コンデンサの静電容量Cを
測定すれば、金属膜3aの中心線深さd1 が求められ
る。この金属膜3aの中心線深さd1 は、半導体ウエハ
1の金属膜3aがポリシングされるにつれて平坦化さ
れ、徐々に小さくなる。
Therefore, by measuring the electrostatic capacitance C of the parallel plate capacitor, the center line depth d 1 of the metal film 3a can be obtained. The center line depth d 1 of the metal film 3a is flattened and gradually becomes smaller as the metal film 3a of the semiconductor wafer 1 is polished.

【0116】しかるに、金属膜3aに対するポリシング
が行われているとき、静電容量検出回路43は、平板電
極40と金属膜4aとの間に形成される静電容量Cを検
出し、その静電容量検出信号cを出力する。
However, when the metal film 3a is being polished, the electrostatic capacitance detection circuit 43 detects the electrostatic capacitance C formed between the plate electrode 40 and the metal film 4a, and the electrostatic capacitance C is detected. The capacitance detection signal c is output.

【0117】一方、エンコーダ46は、下部回転テーブ
ル5の回転角度に応じたパルス信号を出力する。演算処
理回路45は、エンコーダ46から出力されたパルス信
号を入力して回転する下部回転テーブル5上の平板電極
10の位置を検出し、平板電極40の中心位置が半導体
ウエハ1の中心位置を通過するタイミングで、静電容量
検出回路43から出力された静電容量検出信号cを取り
込む。
On the other hand, the encoder 46 outputs a pulse signal according to the rotation angle of the lower rotary table 5. The arithmetic processing circuit 45 receives the pulse signal output from the encoder 46 and detects the position of the plate electrode 10 on the rotating lower rotary table 5, and the center position of the plate electrode 40 passes the center position of the semiconductor wafer 1. The electrostatic capacitance detection signal c output from the electrostatic capacitance detection circuit 43 is fetched at the timing.

【0118】次に、この演算処理回路45は、静電容量
検出回路43からの静電容量検出信号cを取り込むと、
上記式(5) を演算して金属膜3aの中心線深さd1 を求
める。この金属膜3aの中心線深さd1 が求められるこ
とにより、金属膜3aの平坦度が分かる。
Next, when the arithmetic processing circuit 45 takes in the electrostatic capacitance detection signal c from the electrostatic capacitance detection circuit 43,
The above equation (5) is calculated to obtain the center line depth d 1 of the metal film 3a. By obtaining the center line depth d 1 of the metal film 3a, the flatness of the metal film 3a can be known.

【0119】金属膜3aに対するポリシングが進行し、
図14に示すように金属膜3aが除去され、絶縁膜パタ
ーン4aが露出すると、平板電極40と金属膜3aとか
ら成る平行板コンデンサの金属膜3a側の下層対向電極
の面積が急激に変化することになるので、演算処理回路
45において求められる静電容量C及び金属膜3aの中
心線深さd1 の値が急激に変化する。
Polishing of the metal film 3a proceeds,
As shown in FIG. 14, when the metal film 3a is removed and the insulating film pattern 4a is exposed, the area of the lower counter electrode on the metal film 3a side of the parallel plate capacitor including the flat plate electrode 40 and the metal film 3a changes abruptly. Therefore, the values of the capacitance C and the center line depth d 1 of the metal film 3a, which are obtained in the arithmetic processing circuit 45, change abruptly.

【0120】従って、演算処理回路45は、金属膜3a
の中心線深さd1 の演算値が急激に変化する時点を検出
し、この時点で絶縁膜パターン4aが露出したことを検
知する。
Therefore, the arithmetic processing circuit 45 includes the metal film 3a.
The time when the calculated value of the center line depth d 1 of the above changes abruptly is detected, and it is detected that the insulating film pattern 4a is exposed at this time.

【0121】ここで、演算処理回路45は、絶縁膜パタ
ーン4aが露出し、金属膜3aが所定の平坦度となった
時点で、絶縁膜4に対するポリシング加工の終点として
判別し、そのポリシング加工終点信号gを例えばポリシ
ング制御部13に送出する。
Here, when the insulating film pattern 4a is exposed and the metal film 3a has a predetermined flatness, the arithmetic processing circuit 45 determines as the end point of the polishing process for the insulating film 4, and the polishing process end point. The signal g is sent to the policing controller 13, for example.

【0122】すなわち、演算処理回路45は、ステップ
#2において、金属膜3aの中心線深さd1 の変化量Δ
1 が絶縁膜露出を検知するための判定値Δlよりも大
きいかを判断し、変化量Δd1 が判定値Δlよりも小さ
ければ、金属膜3aが残っていると判断し、かつ変化量
Δd1 が判定値Δlよりも大きければ絶縁膜パターン4
aが露出したと判断する。
That is, the arithmetic processing circuit 45, in step # 2, changes Δ in the center line depth d 1 of the metal film 3a.
It is determined whether d 1 is larger than a judgment value Δl for detecting the exposure of the insulating film. If the change amount Δd 1 is smaller than the judgment value Δl, it is judged that the metal film 3a remains, and the change amount Δd If 1 is larger than the judgment value Δl, insulating film pattern 4
It is determined that a is exposed.

【0123】次に演算処理回路45は、ステップ#3に
おいて、金属膜3aの中心線深さd1 が、金属膜3aの
平坦度の良、不良を判定するための中心線深さd1 の大
きさの判定値L以下になったかを判断し、この判断の結
果、金属膜3aの中心線深さd1 が判定値L以下であれ
ば平坦度良とし、かつ金属膜3aの中心線深さd1 が判
定値L以上であれば平坦度不良と判断し、ステップ#4
に移って一定時間Tだけポリシング加工を継続する。
Next, in step # 3, the arithmetic processing circuit 45 determines that the center line depth d 1 of the metal film 3a is equal to the center line depth d 1 for determining whether the metal film 3a has good flatness. It is determined whether or not the size is less than or equal to the determination value L. As a result of this determination, if the center line depth d 1 of the metal film 3a is less than or equal to the determination value L, the flatness is good and the center line depth of the metal film 3a is good. If the depth d 1 is greater than or equal to the determination value L, it is determined that the flatness is poor, and step # 4
Then, the polishing process is continued for a fixed time T.

【0124】このように上記第2の実施の形態において
は、下部回転テーブル5に設けられた平板電極40と金
属膜3aとの間に形成される静電容量Cを検出し、この
静電容量Cの変化、すなわち静電容量Cが急激に変化し
たときを金属膜3aに対するポリシング加工の終点とし
て判別するようにしたので、金属膜3aに対するポリシ
ング加工中に、絶縁膜パターン4aが露出したときに金
属膜3aの平坦度が最適となったことを判断して金属膜
3aに対するポリシング加工の終点を精度高く検出で
き、金属膜3aに対するポリシング加工を終了できる。
As described above, in the second embodiment, the electrostatic capacitance C formed between the flat plate electrode 40 provided on the lower rotary table 5 and the metal film 3a is detected, and the electrostatic capacitance C is detected. Since the change in C, that is, the sudden change in the capacitance C is determined as the end point of the polishing process for the metal film 3a, when the insulating film pattern 4a is exposed during the polishing process for the metal film 3a. By judging that the flatness of the metal film 3a is optimum, the end point of the polishing process for the metal film 3a can be detected with high accuracy, and the polishing process for the metal film 3a can be completed.

【0125】従って、上記第1の実施の形態におけるポ
リシング本体装置10、ウエハ移載装置20及び薄膜測
定装置30に対して上記第2の実施の形態を付加するこ
とにより、ポリシング装置のオンマシンで精度高く金属
膜3aの膜厚を測定できるとともに金属膜3aに対する
ポリシング加工の終点を精度高く検出できる。
Therefore, by adding the second embodiment to the polishing main body device 10, the wafer transfer device 20, and the thin film measuring device 30 in the first embodiment, the polishing machine can be on-machine. The film thickness of the metal film 3a can be measured with high accuracy, and the end point of the polishing process for the metal film 3a can be detected with high accuracy.

【0126】なお、上記第2の実施の形態は、次の通り
変形してもよい。例えば、上部回転テーブル7は回転し
なくてもよく、又、下部回転テーブル5と上部回転テー
ブル7とは同一方向に回転してもよい。
The second embodiment may be modified as follows. For example, the upper rotary table 7 does not have to rotate, and the lower rotary table 5 and the upper rotary table 7 may rotate in the same direction.

【0127】静電容量Cの測定位置の検出は、上部回転
テーブル7にフォトセンサを取り付けて平板電極40の
位置を検出するようにしてもよい。又、平板電極40
は、半導体ウエハ1の全面をカバーできればよいので、
円盤状の形状に限らず他の形状であってもよい。 (3) 次に本発明の第3の実施の形態について説明する。
なお、図1と同一部分には同一符号を付してある。
To detect the measurement position of the capacitance C, a photo sensor may be attached to the upper rotary table 7 to detect the position of the plate electrode 40. Also, the plate electrode 40
Since it suffices to cover the entire surface of the semiconductor wafer 1,
The shape is not limited to the disk shape, and may be another shape. (3) Next, a third embodiment of the present invention will be described.
The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0128】図15はポリシング装置の構成図である。
このポリシング装置は、図18に示すように、シリコン
基板2上に絶縁膜4´及びSiO2 等の金属パターン3
を形成し、その上層にAl等の絶縁膜4を形成した半導
体ウエハ1に対するポリシング加工を行うもので、半導
体ウエハ1上の絶縁膜4に対するポリシング加工の終点
として判別する機能を有している。
FIG. 15 is a block diagram of the polishing apparatus.
As shown in FIG. 18, this polishing apparatus includes an insulating film 4 ′ and a metal pattern 3 such as SiO 2 on a silicon substrate 2.
Is formed, and polishing processing is performed on the semiconductor wafer 1 on which the insulating film 4 such as Al is formed. The polishing processing has a function of determining the end point of the polishing processing on the insulating film 4 on the semiconductor wafer 1.

【0129】下部回転テーブル5の半径は、上記同様
に、半導体ウエハ1の直径よりも大きく形成され、かつ
半導体ウエハ1は下部回転テーブル5の中心よりも外側
に配置される。
The radius of the lower rotary table 5 is formed larger than the diameter of the semiconductor wafer 1, and the semiconductor wafer 1 is arranged outside the center of the lower rotary table 5, as described above.

【0130】又、上部回転テーブル7の直径は、上記同
様に、半導体ウエハ1の直径よりも幾分大きく設定され
ている。下部回転テーブル5には、AE(アコースティ
ック・エミッション:超音波出力)センサ50がクロス
6の直下で、かつ図16に示すように下部回転テーブル
6のA方向への回転により上部回転テーブル7に吸着さ
れた半導体ウエハ1の中心を通る位置に設けられてい
る。
The diameter of the upper rotary table 7 is set to be slightly larger than the diameter of the semiconductor wafer 1 as in the above. An AE (Acoustic Emission: Ultrasonic Output) sensor 50 is attached to the lower rotary table 5 immediately below the cross 6 and is attracted to the upper rotary table 7 by rotating the lower rotary table 6 in the direction A as shown in FIG. The semiconductor wafer 1 is provided at a position passing through the center of the semiconductor wafer 1.

【0131】このAEセンサ50は、半導体ウエハ1の
絶縁膜4に対するポリシング加工の際に発生する超音波
を検出し、その音検出信号aを出力する機能を有してい
る。このAEセンサ50の出力端子には、プリアンプ5
1、ディスクリミネータ52を介してカウンタ53が接
続されている。
The AE sensor 50 has a function of detecting an ultrasonic wave generated when polishing the insulating film 4 of the semiconductor wafer 1 and outputting a sound detection signal a thereof. The preamplifier 5 is connected to the output terminal of the AE sensor 50.
1. A counter 53 is connected via the discriminator 52.

【0132】このカウンタ53は、AEセンサ50から
出力された音検出信号aをプリアンプ51、ディスクリ
ミネータ52を通して取り込んでカウントする機能を有
している。
The counter 53 has a function of taking in the sound detection signal a output from the AE sensor 50 through the preamplifier 51 and the discriminator 52 and counting it.

【0133】又、下部回転テーブル5の駆動源11に対
してエンコーダ54が連結されている。このエンコーダ
54は、下部回転テーブル5の回転速度に応じたパルス
信号を出力する機能を有している。このエンコーダ54
の出力端子は、インタフェース55を介して演算処理回
路56に接続されている。
The encoder 54 is connected to the drive source 11 of the lower rotary table 5. The encoder 54 has a function of outputting a pulse signal according to the rotation speed of the lower rotary table 5. This encoder 54
The output terminal of is connected to the arithmetic processing circuit 56 via the interface 55.

【0134】この演算処理回路56は、エンコーダ54
から出力されたパルス信号を入力して回転する下部回転
テーブル5上のAEセンサ50の位置を検出し、このA
Eセンサ50が半導体ウエハ1の下方を通過するタイミ
ングで、AEセンサ50から出力された音検出信号aの
カウント値をインタフェース57を介してカウンタ53
から取り込み、かつAEセンサ50により検出されたポ
リシング加工の際に発生する超音波の変化に基づいて絶
縁膜4に対するポリシング加工の時間を制御するポリシ
ング制御手段としての機能を有している。
The arithmetic processing circuit 56 includes an encoder 54
The position of the AE sensor 50 on the lower rotary table 5 which rotates by inputting the pulse signal output from
At the timing when the E sensor 50 passes under the semiconductor wafer 1, the count value of the sound detection signal a output from the AE sensor 50 is counted by the counter 53 via the interface 57.
It has a function as a polishing control unit that controls the time of the polishing process for the insulating film 4 based on the change of the ultrasonic wave that is taken in from the AE sensor 50 and generated by the AE sensor 50 during the polishing process.

【0135】この演算処理回路56は、具体的に、ポリ
シング加工の際に発生する超音波の変化が一定になった
ときに絶縁膜4に対するポリシング加工の終点として判
別し、そのポリシング加工終点信号gを例えばポリシン
グ制御部13に送出する機能を有している。
Specifically, the arithmetic processing circuit 56 determines as the end point of the polishing process for the insulating film 4 when the change of the ultrasonic waves generated during the polishing process becomes constant, and the polishing process end signal g. Is sent to the policing control unit 13, for example.

【0136】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。ポリシング本体装置10は、半導体ウエ
ハ1に対するポリシング加工が行われる。すなわち、半
導体ウエハ1は、上部回転テーブル7の下部に真空吸着
され、かつ下部回転テーブル5上のクロス6に対して押
し付けられる。
Next, the operation of the apparatus configured as described above will be described. The polishing main body device 10 performs a polishing process on the semiconductor wafer 1. That is, the semiconductor wafer 1 is vacuum-sucked on the lower portion of the upper rotary table 7 and pressed against the cloth 6 on the lower rotary table 5.

【0137】この場合、半導体ウエハ1は、シリコン基
板2側が上部回転テーブル7に吸着され、かつ絶縁膜4
側が下部回転テーブル5に接触している。この状態で、
下部回転テーブル5と上部回転テーブル7とが互いに逆
方向、すなわち下部回転テーブル5が矢印A方向に回転
するとともに上部回転テーブル7が矢印B方向に回転す
る。
In this case, in the semiconductor wafer 1, the silicon substrate 2 side is adsorbed on the upper rotary table 7 and the insulating film 4 is formed.
The side is in contact with the lower rotary table 5. In this state,
The lower rotary table 5 and the upper rotary table 7 are opposite to each other, that is, the lower rotary table 5 rotates in the arrow A direction and the upper rotary table 7 rotates in the arrow B direction.

【0138】これと共に研磨剤ノズル8からは、研磨剤
Sがクロス6上に供給される。このように半導体ウエハ
1は、クロス6に対して接触、加圧され、かつ上部及び
下部回転テーブル5、7の相互の回転に伴って半導体ウ
エハ1の絶縁膜4は、徐々に薄く加工される。
At the same time, the abrasive S is supplied from the abrasive nozzle 8 onto the cloth 6. In this way, the semiconductor wafer 1 is contacted and pressed against the cloth 6, and the insulating film 4 of the semiconductor wafer 1 is gradually thinned by the mutual rotation of the upper and lower rotary tables 5, 7. .

【0139】このように絶縁膜4が摩擦、摩耗される
際、超音波が発生する。AEセンサ50は、このような
絶縁膜4に対するポリシング加工の際に発生する超音波
を検出し、その音検出信号aを出力する。
As described above, when the insulating film 4 is rubbed and worn, ultrasonic waves are generated. The AE sensor 50 detects an ultrasonic wave generated during the polishing process on the insulating film 4 and outputs a sound detection signal a thereof.

【0140】この音検出信号aは、プリアンプ51、デ
ィスクリミネータ52を通してカウンタ53に入力し、
ここでカウントされる。一方、エンコーダ54は、下部
回転テーブル5の回転角度に応じたパルス信号を出力す
る。
This sound detection signal a is input to the counter 53 through the preamplifier 51 and the discriminator 52,
Counted here. On the other hand, the encoder 54 outputs a pulse signal according to the rotation angle of the lower rotary table 5.

【0141】演算処理回路56は、エンコーダ54から
出力されたパルス信号を入力して回転する下部回転テー
ブル5上のAEセンサ50の位置を検出し、このAEセ
ンサ50が半導体ウエハ1の下方を横切るタイミング
で、AEセンサ50から出力された音検出信号aのカウ
ント値をカウンタ53から取り込む。
The arithmetic processing circuit 56 receives the pulse signal output from the encoder 54 and detects the position of the AE sensor 50 on the lower rotary table 5 which rotates, and the AE sensor 50 crosses below the semiconductor wafer 1. At a timing, the count value of the sound detection signal a output from the AE sensor 50 is fetched from the counter 53.

【0142】次に演算処理回路56は、音検出信号aの
カウント値を取り込むと、その単位時間のAE計数率を
演算し求める。ここで、AE計数率と研磨時間との関係
は、図17に示すように研磨が進み絶縁膜4が平坦にな
るにつれてAE計数率は減少し、絶縁膜4が平坦になる
と一定の値となる。そして、このAE計数率が一定の値
になるときが研磨時間の終点となる。
Next, the arithmetic processing circuit 56 takes in the count value of the sound detection signal a and calculates and obtains the AE count rate per unit time. Here, as for the relationship between the AE count rate and the polishing time, as shown in FIG. 17, the AE count rate decreases as the polishing progresses and the insulating film 4 becomes flat, and becomes a constant value when the insulating film 4 becomes flat. . The end of the polishing time is when the AE count rate becomes a constant value.

【0143】従って、演算処理回路56は、AE計数率
の変化を例えば微分処理して一定となるときを検出し、
このAE計数率が一定になったときに絶縁膜4に対する
ポリシング加工の終点として判別し、そのポリシング加
工終点信号gを例えばポリシング制御部13に送出す
る。
Therefore, the arithmetic processing circuit 56 detects, for example, when the change of the AE count rate becomes constant by differentiating,
When the AE count rate becomes constant, it is determined as the end point of the polishing process for the insulating film 4, and the polishing process end signal g is sent to the polishing controller 13, for example.

【0144】このように上記第3の実施の形態において
は、絶縁膜4に対するポリシング加工の際に発生する超
音波を検出し、この超音波に基づくAE計数率が一定と
なったときに絶縁膜4に対するポリシング加工の終点と
して判別するようにしたので、絶縁膜4に対するポリシ
ング加工中に、絶縁膜4の平坦度が最適となったことを
判断して絶縁膜4に対するポリシング加工の終点を精度
高く検出でき、絶縁膜4に対するポリシング加工を終了
できる。
As described above, in the third embodiment, the ultrasonic wave generated during the polishing process on the insulating film 4 is detected, and the insulating film is detected when the AE count rate based on the ultrasonic wave becomes constant. Since the end point of the polishing process for the insulating film 4 is determined, the end point of the polishing process for the insulating film 4 is accurately determined by determining that the flatness of the insulating film 4 is optimum during the polishing process for the insulating film 4. It can be detected, and the polishing process for the insulating film 4 can be completed.

【0145】又、AEセンサ50からの音検出信号aの
計数は、AEセンサ50が半導体ウエハ1の下方を横切
るタイミングで行うので、絶縁膜4に対するポリシング
加工の際に発生する超音波の検出のS/Nを向上でき
る。
Further, since the sound detection signal a from the AE sensor 50 is counted at the timing when the AE sensor 50 crosses the lower side of the semiconductor wafer 1, it is possible to detect the ultrasonic waves generated when the insulating film 4 is polished. The S / N can be improved.

【0146】又、上記第1の実施の形態におけるポリシ
ング本体装置10、ウエハ移載装置20及び薄膜測定装
置30に対して上記第3の実施の形態を付加することに
より、ポリシング装置のオンマシンで精度高く絶縁膜4
の膜厚を測定できるとともに絶縁膜4に対するポリシン
グ加工の終点を精度高く検出できる。
Further, by adding the third embodiment to the polishing main body device 10, the wafer transfer device 20, and the thin film measuring device 30 in the first embodiment, the polishing machine can be on-machine. Insulation film 4 with high accuracy
The film thickness can be measured and the end point of the polishing process for the insulating film 4 can be detected with high accuracy.

【0147】なお、上記第3の実施の形態は、次の通り
変形してもよい。例えば、上記第3の実施の形態では、
絶縁膜4に対するポリシング加工に適用した場合につい
て説明したが、図20に示す半導体ウエハ1における金
属膜3aに対するポリシング加工に適用してもよく、一
般のポリシングプロセスに適用してもよい。
The third embodiment may be modified as follows. For example, in the above third embodiment,
Although the case of applying it to the polishing process for the insulating film 4 has been described, it may be applied to the polishing process for the metal film 3a in the semiconductor wafer 1 shown in FIG. 20 or may be applied to a general polishing process.

【0148】又、上部回転テーブル7は回転しなくても
よく、又、下部回転テーブル5と上部回転テーブル7と
は同一方向に回転してもよい。半導体ウエハ1の検出
は、上部回転テーブル7にフォトセンサを取り付けて半
導体ウエハ1の端面を検出するようにしてもよい。
Further, the upper rotary table 7 may not rotate, and the lower rotary table 5 and the upper rotary table 7 may rotate in the same direction. To detect the semiconductor wafer 1, a photosensor may be attached to the upper rotary table 7 to detect the end surface of the semiconductor wafer 1.

【0149】又、AEセンサ50からの音検出信号aの
取り込みは、下部回転テーブル5の回転中に連続的に行
ってもよい。そして、AEセンサ50は、上部回転テー
ブル7に取り付けてもよい。
Further, the sound detection signal a from the AE sensor 50 may be continuously taken in during the rotation of the lower turntable 5. Then, the AE sensor 50 may be attached to the upper rotary table 7.

【0150】さらに、AEセンサ50が半導体ウエハ1
の下方を横切らないときのAEセンサ50の出力をノイ
ズとして取り込み、AEセンサ50が半導体ウエハ1の
下方を横切ったときの音検出信号aからノイズ成分を差
し引くことで、S/Nを向上できる。
Further, the AE sensor 50 is the semiconductor wafer 1
S / N can be improved by capturing the output of the AE sensor 50 when the AE sensor 50 does not cross below the semiconductor wafer 1 as noise and subtracting the noise component from the sound detection signal a when the AE sensor 50 crosses below the semiconductor wafer 1.

【0151】[0151]

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、基
板上に形成された膜厚を精度高く測定できる膜厚測定装
置を提供できる。又、本発明によれば、ポリシング装置
上オンマシンで基板上に形成された膜厚を精度高く測定
できる膜厚測定装置を提供できる。
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a film thickness measuring device capable of accurately measuring the film thickness formed on a substrate. Further, according to the present invention, it is possible to provide a film thickness measuring device capable of accurately measuring the film thickness formed on the substrate on-machine on the polishing device.

【0152】又、本発明によれば、ポリシング装置上オ
ンマシンで基板上に形成された膜厚を精度高く測定し、
ポリシング加工による膜厚を精度高く管理してポリシン
グ装置のスループットを向上し、テストウエハによるコ
スト損失をなくすことができるポリシング装置を提供で
きる。
Further, according to the present invention, the film thickness formed on the substrate is accurately measured by the on-machine on the polishing device,
It is possible to provide a polishing apparatus that can control the film thickness by the polishing process with high accuracy to improve the throughput of the polishing apparatus and eliminate the cost loss due to the test wafer.

【0153】又、本発明によれば、膜に対してポリシン
グ加工する際に所定の膜厚に形成されたことを精度高く
判定できるポリシング装置を提供できる。又、本発明に
よれば、膜に対してポリシング加工する際にその加工終
点を精度高く判定して所定の膜厚に形成できるポリシン
グ装置を提供できる。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a polishing apparatus capable of accurately determining that a film having a predetermined thickness is formed when polishing the film. Further, according to the present invention, it is possible to provide a polishing apparatus capable of accurately determining the processing end point when forming a film on a film and forming the film to a predetermined film thickness.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係わる膜厚測定装置を適用したポリシ
ング装置の第1の実施の形態を示す全体構成図。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a first embodiment of a polishing device to which a film thickness measuring device according to the present invention is applied.

【図2】膜厚測定装置の測定本体端末及び電装部の具体
的な構成図。
FIG. 2 is a specific configuration diagram of a measurement main body terminal and an electrical component section of the film thickness measurement device.

【図3】測定本体端末の具体的な構成図。FIG. 3 is a specific configuration diagram of a measurement main body terminal.

【図4】基準パターンである十字マーク及び正方形マー
クの基準位置を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing reference positions of cross marks and square marks that are reference patterns.

【図5】撮像された十字マーク及び正方形マークの位置
を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing the positions of imaged cross marks and square marks.

【図6】薄膜の干渉を示す図。FIG. 6 is a diagram showing interference of a thin film.

【図7】干渉スペクトルを示す図。FIG. 7 is a diagram showing an interference spectrum.

【図8】半導体ウエハが基準位置からずれた際の位置の
補正方法を説明するための図。
FIG. 8 is a diagram for explaining a method of correcting a position when a semiconductor wafer is displaced from a reference position.

【図9】本発明に係わるポリシング装置の第2の実施の
形態を示す構成図。
FIG. 9 is a configuration diagram showing a second embodiment of a polishing apparatus according to the present invention.

【図10】下部回転テーブル上の平板電極の位置を示す
図。
FIG. 10 is a diagram showing the positions of flat plate electrodes on a lower rotary table.

【図11】ポリシング加工終点のフローチャート。FIG. 11 is a flowchart of a polishing processing end point.

【図12】平板電極の中心上に半導体ウエハの中心が一
致したときの配置図。
FIG. 12 is a layout drawing when the center of the semiconductor wafer is aligned with the center of the plate electrode.

【図13】金属膜の中心線深さを示す図。FIG. 13 is a diagram showing a center line depth of a metal film.

【図14】ポリシング加工の終点を示す図。FIG. 14 is a view showing an end point of polishing processing.

【図15】本発明に係わるポリシング装置の第3の実施
の形態を示す構成図。
FIG. 15 is a configuration diagram showing a third embodiment of a polishing apparatus according to the present invention.

【図16】AEセンサの配置位置を示す図。FIG. 16 is a diagram showing an arrangement position of an AE sensor.

【図17】AE計数率によるポリシング加工の終点を示
す図。
FIG. 17 is a diagram showing an end point of polishing processing by an AE count rate.

【図18】ポリシング装置の構成図。FIG. 18 is a configuration diagram of a polishing device.

【図19】半導体製造プロセスの平坦化プロセスを示す
図。
FIG. 19 is a diagram showing a planarization process of a semiconductor manufacturing process.

【図20】他の半導体ウエハの構造図。FIG. 20 is a structural diagram of another semiconductor wafer.

【図21】ポリシング加工による平坦化の終点を示す
図。
FIG. 21 is a diagram showing an end point of flattening by polishing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体ウエハ、4…絶縁膜、10…ポリシング本体
装置、20…ウエハ移載装置、30…薄膜測定装置、3
1…測定本体端末、32…測定部、33…ボックス、3
4…位置決めテーブル、35…左側投受光光学系、36
…右側投受光光学系、37,38…TVカメラ、39…
観察窓、320…XYθテーブルドライバ、321,3
22…カメラコントロールユニット、323…画像位置
決め装置、324…光源、325…干渉分光膜厚計、3
26…演算制御装置、40…平板電極、41…金属板、
42…誘電体、43…静電容量検出回路、45…演算処
理回路、46…エンコーダ、50…AEセンサ(アコー
スティック・エミッション・センサ)、53…カウン
タ、54…エンコーダ、56…演算処理回路。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor wafer, 4 ... Insulating film, 10 ... Polishing main body apparatus, 20 ... Wafer transfer apparatus, 30 ... Thin film measuring apparatus, 3
1 ... Measuring main body terminal, 32 ... Measuring unit, 33 ... Box, 3
4 ... Positioning table, 35 ... Left side projection / reception optical system, 36
... Right side projection / reception optical system, 37, 38 ... TV camera, 39 ...
Observation window, 320 ... XYθ table driver, 321, 3
22 ... Camera control unit, 323 ... Image positioning device, 324 ... Light source, 325 ... Interferometric film thickness meter, 3
26 ... Arithmetic control device, 40 ... Flat plate electrode, 41 ... Metal plate,
42 ... Dielectric material, 43 ... Capacitance detection circuit, 45 ... Arithmetic processing circuit, 46 ... Encoder, 50 ... AE sensor (acoustic emission sensor), 53 ... Counter, 54 ... Encoder, 56 ... Arithmetic processing circuit.

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 透光性を有する膜が表面に形成された基
板上に光を照射し、この基板からの反射光により生じる
干渉縞を検出して前記膜厚を測定する膜厚測定装置にお
いて、 少なくとも前記光を上方から前記基板上に照射するとと
もに前記基板からの反射光を受光する投受光光学系を内
部に設けた測定本体端末、を備えたことを特徴とする膜
厚測定装置。
1. A film thickness measuring device for measuring the film thickness by irradiating a substrate having a light-transmitting film formed on its surface with light and detecting interference fringes generated by reflected light from the substrate. A film thickness measuring apparatus, comprising: a measuring main body terminal internally provided with a light projecting and receiving optical system for irradiating the substrate with at least the light from above and receiving reflected light from the substrate.
【請求項2】 測定本体端末は、容器内に、光を基板上
に照射するとともに基板からの反射光を受光する投受光
光学系と、この投受光光学系をXYθ方向に移動させる
位置決めテーブルと、前記投受光光学系を通して映る像
を撮像する撮像装置とを備え、 かつ前記投受光光学系により臨む部位の前記容器に観察
窓を設けたことを特徴とする請求項1記載の膜厚測定装
置。
2. The measurement main body terminal includes a light projecting / receiving optical system for irradiating light onto a substrate and receiving reflected light from the substrate, and a positioning table for moving the light projecting / receiving optical system in the XYθ directions. 2. An apparatus for measuring film thickness according to claim 1, further comprising: an image pickup device for picking up an image projected through the light projecting and receiving optical system, and an observation window is provided in the container at a portion facing the light projecting and receiving optical system. .
【請求項3】 透光性を有する膜が表面に形成された基
板に少なくとも上方から光を照射したときの前記基板か
らの反射光により生じる干渉縞を検出する測定本体端末
と、 この測定本体端末により検出された干渉縞に基づいて前
記膜厚を求める測定手段と備え、 前記測定本体端末は、容器内に、光を基板上に照射する
とともに基板からの反射光を受光する投受光光学系、こ
の投受光光学系をXYθ方向に移動させる位置決めテー
ブル、及び前記投受光光学系を通して映る像を撮像する
撮像装置を備え、かつ前記投受光光学系により臨む部位
の前記容器に観察窓を設け、 前記測定手段は、撮像装置により撮像された前記基板の
画像データに基づいて前記基板の基準座標に対する差を
求め、この差に基づいて前記位置決めテーブルを駆動す
る位置決め手段と、前記測定本体端末により検出された
干渉縞から膜厚を求める膜厚計とを有する、ことを特徴
とする膜厚測定装置。
3. A measuring main body terminal for detecting an interference fringe generated by reflected light from a substrate having a light-transmitting film formed on its surface when the substrate is irradiated with light from at least above, and the measuring main body terminal. And a measuring means for determining the film thickness based on the interference fringes detected by, the measurement main body terminal, in the container, projecting and receiving optical system for irradiating light onto the substrate and receiving reflected light from the substrate, A positioning table for moving the projection / reception optical system in the XYθ directions; and an image pickup device for picking up an image projected through the projection / reception optical system, and an observation window is provided in the container at a portion exposed by the projection / reception optical system, The measuring means obtains a difference with respect to the reference coordinates of the substrate based on the image data of the substrate taken by the image pickup device, and the position for driving the positioning table based on the difference. Because means and said and a film thickness meter to determine the thickness from the detected interference fringe by measuring body terminal, the film thickness measuring apparatus according to claim.
【請求項4】 測定本体端末は、封止密閉されているこ
とを特徴とする請求項2又は3記載の膜厚測定装置。
4. The film thickness measuring device according to claim 2, wherein the measurement main body terminal is hermetically sealed.
【請求項5】 観察窓は、投受光光学系からの照射光の
光軸に対して傾斜して設けられたことを特徴とする請求
項2又は3記載の膜厚測定装置。
5. The film thickness measuring device according to claim 2, wherein the observation window is provided so as to be inclined with respect to the optical axis of the irradiation light from the light projecting and receiving optical system.
【請求項6】 基板上に形成された透光性を有する膜に
対してポリシング加工を行って前記膜を平坦化し、この
後に前記基板上に光を照射し、この基板からの反射光に
より生じる干渉縞を検出して前記膜厚を測定するポリシ
ング装置において、 少なくとも前記光を上方から前記基板上に照射するとと
もに前記基板からの反射光を受光する投受光光学系を内
部に設けた容器によって構成された測定本体端末と、 前記膜厚の測定値に基づいて前記ポリシング加工の時間
を制御するポリシング制御手段と、 を具備したことを特徴とするポリシング装置。
6. A light-transmitting film formed on a substrate is subjected to a polishing process to flatten the film, after which the substrate is irradiated with light, and is generated by reflected light from the substrate. In a polishing apparatus for measuring the film thickness by detecting interference fringes, at least the light is radiated onto the substrate from above, and a projection / reception optical system for receiving reflected light from the substrate is provided inside the container. And a polishing control means for controlling the time of the polishing process based on the measured value of the film thickness.
【請求項7】 基板上に形成された透光性を有する膜に
対してポリシング加工を行って前記膜を平坦化し、この
後に前記基板上に光を照射し、この基板からの反射光に
より生じる干渉縞を検出して前記膜厚を測定するポリシ
ング装置において、 少なくとも前記基板上に光を上方から照射したときの前
記基板からの反射光により生じる干渉縞を検出する測定
本体端末と、この測定本体端末により検出された干渉縞
に基づいて前記膜厚を求める測定手段と備え、 前記測定本体端末は、容器内に、光を基板上に照射する
とともに基板からの反射光を受光する投受光光学系、こ
の投受光光学系をXYθ方向に移動させる位置決めテー
ブル、及び前記投受光光学系を通して映る像を撮像する
撮像装置を備え、かつ前記投受光光学系により臨む部位
の前記容器に観察窓を設け、 前記測定手段は、撮像装置により撮像された前記基板の
画像データに基づいて前記基板の基準座標に対する差を
求め、この差に基づいて前記位置決めテーブルを駆動す
る位置決め手段と、前記測定本体端末により検出された
干渉縞から膜厚を求める膜厚計と、この膜厚計により求
められた前記膜厚の測定値に基づいて前記ポリシング加
工の時間を制御するポリシング制御手段とを有する、こ
とを特徴とするポリシング装置。
7. A light-transmitting film formed on a substrate is subjected to a polishing process to flatten the film, after which the substrate is irradiated with light and reflected light from the substrate produces light. In a polishing apparatus for detecting interference fringes to measure the film thickness, at least a measuring main body terminal for detecting interference fringes generated by reflected light from the substrate when the substrate is irradiated with light from above, and a measuring main body. A measuring means for determining the film thickness based on interference fringes detected by a terminal, wherein the measuring main body terminal irradiates light onto a substrate and receives light reflected from the substrate in the container. A positioning table for moving the projection / reception optical system in the XYθ directions, and an image pickup device for picking up an image projected through the projection / reception optical system, An observation window is provided in the container, the measuring means obtains a difference with respect to the reference coordinates of the substrate based on the image data of the substrate imaged by the image pickup device, and a positioning means for driving the positioning table based on the difference. A film thickness meter for obtaining a film thickness from interference fringes detected by the measurement main body terminal, and a polishing control means for controlling the time of the polishing process based on the measured value of the film thickness obtained by the film thickness meter. And a polishing apparatus.
【請求項8】 膜が形成された基板を第1の回転テーブ
ルと第2の回転テーブルとの間に挟み、これら第1又は
第2の回転テーブルのうち少なくとも一方を回転させて
前記膜をポリシング加工するポリシング装置において、 前記第1又は前記第2の回転テーブルの下部回転テーブ
ル側に設けられて前記膜と接触する電極と、 この電極と前記膜との間に形成される静電容量を検出す
る静電容量検出手段と、 この静電容量検出手段により検出された静電容量の変化
に基づいて前記膜に対するポリシング加工の時間を制御
するポリシング制御手段と、を具備したことを特徴とす
るポリシング装置。
8. A substrate on which a film is formed is sandwiched between a first rotary table and a second rotary table, and at least one of the first and second rotary tables is rotated to polish the film. In a polishing device for processing, an electrode provided on the lower rotary table side of the first or second rotary table and in contact with the film, and a capacitance formed between the electrode and the film are detected. And a polishing control means for controlling a polishing processing time for the film based on a change in the capacitance detected by the capacitance detection means. apparatus.
【請求項9】 前記電極は、前記第1又は前記第2の回
転テーブルのいずれか一方に埋設された金属板と、この
金属板と前記膜との間に配置される誘電体とから構成さ
れることを特徴とする請求項8記載のポリシング装置。
9. The electrode is composed of a metal plate embedded in one of the first and second turntables and a dielectric material disposed between the metal plate and the film. 9. The polishing apparatus according to claim 8, wherein the polishing apparatus is a polishing apparatus.
【請求項10】 前記ポリシング制御手段は、電極と前
記膜との間に形成される静電容量が所定範囲から急激に
変化したときを前記膜に対するポリシング加工の終点と
して判別する機能を有することを特徴とする請求項8記
載のポリシング装置。
10. The polishing control means has a function of determining when the capacitance formed between an electrode and the film suddenly changes from a predetermined range as an end point of the polishing process for the film. The polishing apparatus according to claim 8, wherein the polishing apparatus is a polishing apparatus.
【請求項11】 膜が形成された基板を第1の回転テー
ブルと第2の回転テーブルとの間に挟み、これら第1又
は第2の回転テーブルの少なくとも一方を回転させて前
記膜をポリシング加工するポリシング装置において、 前記第1又は前記第2の回転テーブルのいずれか一方に
設けられて前記膜に対するポリシング加工の際に発生す
る音を検出する音検出手段と、 この音検出手段により検出された音の変化に基づいて前
記膜に対するポリシング加工の時間を制御するポリシン
グ制御手段と、を具備したことを特徴とするポリシング
装置。
11. A substrate on which a film is formed is sandwiched between a first rotary table and a second rotary table, and at least one of the first and second rotary tables is rotated to polish the film. In the polishing apparatus, the sound detection means is provided on either the first or the second rotary table and detects a sound generated during the polishing process on the film, and the sound detection means detects the sound. A polishing control means for controlling a polishing processing time for the film based on a change in sound.
【請求項12】 前記音検出手段は、前記第1又は前記
第2の回転テーブルの回転に同期して、前記膜が横切る
ときにポリシング加工の際に発生する音を取り込む機能
を有することを特徴とする請求項11記載のポリシング
装置。
12. The sound detecting means has a function of capturing a sound generated during polishing when the film crosses in synchronization with the rotation of the first or second rotary table. The polishing apparatus according to claim 11.
【請求項13】 前記ポリシング制御手段は、ポリシン
グ加工の際に発生する音の変化率が一定になったときに
前記膜に対するポリシング加工の終点として判別する機
能を有することを特徴とする請求項11記載のポリシン
グ装置。
13. The polishing control means has a function of determining an end point of polishing processing for the film when a rate of change of sound generated during polishing processing becomes constant. The polishing device described.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11262858A (en) * 1997-12-01 1999-09-28 Zygo Corp Workpiece finishing method and device
EP0893203A3 (en) * 1997-05-28 2000-01-12 LAM Research Corporation Method and apparatus for in-situ end-point detection and optimization of a chemical-mechanical polishing process using a linear polisher
US6108091A (en) * 1997-05-28 2000-08-22 Lam Research Corporation Method and apparatus for in-situ monitoring of thickness during chemical-mechanical polishing
US6111634A (en) * 1997-05-28 2000-08-29 Lam Research Corporation Method and apparatus for in-situ monitoring of thickness using a multi-wavelength spectrometer during chemical-mechanical polishing
US6254459B1 (en) 1998-03-10 2001-07-03 Lam Research Corporation Wafer polishing device with movable window
WO2001048800A1 (en) * 1999-12-24 2001-07-05 Ebara Corporation Semiconductor wafer processing apparatus and processing method
EP0967457A3 (en) * 1998-06-26 2003-11-12 Siemens Aktiengesellschaft System and method for optically measuring dielectric thickness in semiconductor devices
US7233400B2 (en) 2004-08-30 2007-06-19 Fujinon Corporation Interferometer for measuring virtual contact surfaces
JP2009180640A (en) * 2008-01-31 2009-08-13 Oki Semiconductor Co Ltd Film thickness measurement method
JP2010016016A (en) * 2008-06-30 2010-01-21 Tokyo Seimitsu Co Ltd Method for detecting polishing end point and polishing apparatus
JP2014017418A (en) * 2012-07-10 2014-01-30 Ebara Corp Polishing method

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6621584B2 (en) 1997-05-28 2003-09-16 Lam Research Corporation Method and apparatus for in-situ monitoring of thickness during chemical-mechanical polishing
EP0893203A3 (en) * 1997-05-28 2000-01-12 LAM Research Corporation Method and apparatus for in-situ end-point detection and optimization of a chemical-mechanical polishing process using a linear polisher
US6108091A (en) * 1997-05-28 2000-08-22 Lam Research Corporation Method and apparatus for in-situ monitoring of thickness during chemical-mechanical polishing
US6111634A (en) * 1997-05-28 2000-08-29 Lam Research Corporation Method and apparatus for in-situ monitoring of thickness using a multi-wavelength spectrometer during chemical-mechanical polishing
US6146248A (en) * 1997-05-28 2000-11-14 Lam Research Corporation Method and apparatus for in-situ end-point detection and optimization of a chemical-mechanical polishing process using a linear polisher
US6261155B1 (en) 1997-05-28 2001-07-17 Lam Research Corporation Method and apparatus for in-situ end-point detection and optimization of a chemical-mechanical polishing process using a linear polisher
JPH11262858A (en) * 1997-12-01 1999-09-28 Zygo Corp Workpiece finishing method and device
US6254459B1 (en) 1998-03-10 2001-07-03 Lam Research Corporation Wafer polishing device with movable window
EP0967457A3 (en) * 1998-06-26 2003-11-12 Siemens Aktiengesellschaft System and method for optically measuring dielectric thickness in semiconductor devices
WO2001048800A1 (en) * 1999-12-24 2001-07-05 Ebara Corporation Semiconductor wafer processing apparatus and processing method
US7233400B2 (en) 2004-08-30 2007-06-19 Fujinon Corporation Interferometer for measuring virtual contact surfaces
CN100360895C (en) * 2004-08-30 2008-01-09 富士能株式会社 Interferometer for measuring virtual contact surfaces
JP2009180640A (en) * 2008-01-31 2009-08-13 Oki Semiconductor Co Ltd Film thickness measurement method
JP2010016016A (en) * 2008-06-30 2010-01-21 Tokyo Seimitsu Co Ltd Method for detecting polishing end point and polishing apparatus
JP2014017418A (en) * 2012-07-10 2014-01-30 Ebara Corp Polishing method

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