Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP4664617B2 - Polishing apparatus and method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP4664617B2 - Polishing apparatus and method - Google Patents

Polishing apparatus and method Download PDF

Info

Publication number
JP4664617B2
JP4664617B2 JP2004131244A JP2004131244A JP4664617B2 JP 4664617 B2 JP4664617 B2 JP 4664617B2 JP 2004131244 A JP2004131244 A JP 2004131244A JP 2004131244 A JP2004131244 A JP 2004131244A JP 4664617 B2 JP4664617 B2 JP 4664617B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polishing
wafer
torque
header
processed
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004131244A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005317621A (en
Inventor
祐介 青木
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.)
Fujitsu Semiconductor Ltd
Original Assignee
Fujitsu Semiconductor Ltd
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 Fujitsu Semiconductor Ltd filed Critical Fujitsu Semiconductor Ltd
Priority to JP2004131244A priority Critical patent/JP4664617B2/en
Publication of JP2005317621A publication Critical patent/JP2005317621A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4664617B2 publication Critical patent/JP4664617B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

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

Description

本発明は、半導体製造技術の分野に関連し、特に、研磨された材料表面の検査方法に関連する。   The present invention relates to the field of semiconductor manufacturing technology, and in particular to a method for inspecting a polished material surface.

この種の技術分野では、装置の高性能化や微細化等の観点から、素子構造の多層化が求められ、次世代LSIでは特にその要請が大きい。このため、製造工程における平坦化技術は特に重要であり、近年では化学的機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)法が注目されている。CMP法は、物理的な(機械的な)研磨と同時に化学的なエッチングを進行させることで、加工歪を小さくすることが可能である。   In this type of technical field, a multilayered element structure is required from the viewpoint of high performance and miniaturization of the device, and the demand is particularly great in the next generation LSI. For this reason, the planarization technique in the manufacturing process is particularly important, and in recent years, a chemical mechanical polishing (CMP) method has attracted attention. The CMP method can reduce processing strain by advancing chemical etching simultaneously with physical (mechanical) polishing.

研磨された基板表面を検査することで、研磨の終点を検出するいくつかの方法がある。例えば、被処理基板にレーザ光を照射してその反射光の強度を利用して検査する方法、研磨体(定盤)の振動変化を検査する方法、研磨体のトルク変化を検査する方法等がある。研磨体のトルク変化を検査し、研磨の終点検出を行なう方法については、例えば特許文献1に開示されている。
特開2003−318140号公報
There are several ways to detect the polishing endpoint by inspecting the polished substrate surface. For example, a method of inspecting a substrate to be processed by irradiating a laser beam and utilizing the intensity of the reflected light, a method of inspecting a vibration change of a polishing body (surface plate), a method of inspecting a torque change of the polishing body, etc. is there. For example, Patent Document 1 discloses a method for inspecting a torque change of a polishing body and detecting a polishing end point.
JP 2003-318140 A

ところで、CMP法による平坦化は機械的な研磨を含むので、被処理基板(ウエハ)と研磨布との間に異物が混入すると、被処理基板表面にキズが付き、不良品が生成される虞がある。そのような異物は、例えば、研磨布表面の状態を適切に調整するコンディショナから、研磨布を切削するためのダイヤモンド粒子が脱落したり、装置の摺動部から金属粉等のゴミが落下したりすることによって生じる可能性がある。   By the way, since planarization by CMP includes mechanical polishing, if foreign matter enters between the substrate to be processed (wafer) and the polishing cloth, the surface of the substrate to be processed may be scratched and a defective product may be generated. There is. Such foreign matters are, for example, diamond particles for cutting the polishing cloth from a conditioner that appropriately adjusts the condition of the surface of the polishing cloth, or metal powder or other dust falling from the sliding part of the device. May occur.

このような被処理基板に付いたキズを検出する従来の方法では、被処理基板が研磨装置から取り出され、キズを発見するための特殊な検出装置を用いる表面検査工程が行なわれていた。連続的な製造工程では、研磨後の被処理基板の表面検査工程を行なっている間に、次の一群の被処理基板に対する研磨工程が行なわれる。このため、表面検査工程で被処理基板にキズが付いていることが検知された時には、後続の多くの被処理基板は既に研磨され、キズが付いてしまっており、多くの損害が生じてしまう問題が起こり得る。この問題は、一度に研磨する基板の枚数が多くなる程、また、基板のサイズが大きくなる程深刻化する。研磨工程と表面検査工程を同時に行なわないようにすることも考えられるが、スループットを犠牲にしてしまうという別の問題が生じる。   In the conventional method for detecting scratches attached to the substrate to be processed, the substrate to be processed is taken out of the polishing apparatus, and a surface inspection process using a special detection device for detecting the scratch is performed. In the continuous manufacturing process, the polishing process for the next group of substrates to be processed is performed while the surface inspection process for the substrates to be processed after polishing is performed. For this reason, when it is detected that the substrate to be processed is scratched in the surface inspection process, many subsequent substrates to be processed are already polished and scratched, resulting in a lot of damage. Problems can arise. This problem becomes more serious as the number of substrates to be polished at a time increases and the size of the substrate increases. Although it may be possible not to perform the polishing step and the surface inspection step at the same time, another problem arises in that the throughput is sacrificed.

上記の研磨の終点検出法では、このような被処理基板に付いたキズを発見することは困難である。従来の研磨の終点検出では、基板表面全体が平坦であるか否かといったマクロな(巨視的な)変化を検出することは可能であるが、ほぼ平坦な基板表面におけるキズの有無のようなミクロな(微視的な)変化を検出することは困難だからである。
本発明は、上記の問題点の少なくとも1つに対処するためになされたものであり、その課題は、研磨された材料表面の異常を早期に発見することが可能な検査方法を提供することである。
With the above polishing end point detection method, it is difficult to find such scratches on the substrate to be processed. In conventional polishing end point detection, it is possible to detect macroscopic (macroscopic) changes such as whether or not the entire substrate surface is flat, but it is possible to detect microscopic changes such as the presence or absence of scratches on a substantially flat substrate surface. This is because it is difficult to detect a (microscopic) change.
The present invention has been made to address at least one of the above-mentioned problems, and the object thereof is to provide an inspection method capable of detecting an abnormality of a polished material surface at an early stage. is there.

本発明による研磨済み材料表面の検査方法は、
被処理材料及び研磨パッドを接触させ、被処理材料又は研磨パッドを回転させる研磨工程と、
被処理材料を研磨パッドから引き離す過程における、被処理材料又は研磨パッドを回転させるトルクを表すトルク信号を調べる検査工程と
を有することを特徴とする。
The method for inspecting the surface of a polished material according to the present invention includes:
A polishing step of contacting the material to be processed and the polishing pad and rotating the material to be processed or the polishing pad; and
And an inspection step of examining a torque signal representing torque for rotating the material to be processed or the polishing pad in the process of separating the material to be processed from the polishing pad.

本発明によれば、研磨された材料表面の異常を早期に発見することが可能になる。   According to the present invention, it is possible to detect an abnormality of the polished material surface at an early stage.

本発明の一態様によれば、被処理材料を研磨パッドから引き離す過程における、被処理材料又は研磨パッドを回転させるトルクを表すトルク信号が調べられ、その調査結果に応じて警報が発せられる。このため、被処理材料を別の検査装置に装着し直すことなしに、研磨面が良好に平坦であるか否かを把握することが可能になる。   According to one aspect of the present invention, a torque signal indicating torque for rotating the material to be processed or the polishing pad in the process of separating the material to be processed from the polishing pad is checked, and an alarm is issued according to the check result. For this reason, it becomes possible to grasp | ascertain whether a grinding | polishing surface is satisfactorily flat, without attaching a to-be-processed material to another test | inspection apparatus.

本発明の一態様によれば、被処理材料を研磨パッドから引き離す過程における前記トルク信号の変化量が閾値を超えない場合に、前記被処理材料の表面に異常があることを示す警報が発せられる。このため、被処理材料の研磨面にキズ等の異常のあることを早期に発見することが可能になる。   According to one aspect of the present invention, an alarm indicating that there is an abnormality on the surface of the material to be processed is issued when the amount of change in the torque signal in the process of separating the material to be processed from the polishing pad does not exceed a threshold value. . For this reason, it becomes possible to discover at an early stage that there is an abnormality such as a scratch on the polished surface of the material to be processed.

本発明の一態様によれば、トルク信号は、移動平均化されたトルクを表す。このため、研磨面の異常等の検出を確実にすることが可能になる。   According to one aspect of the invention, the torque signal represents a moving averaged torque. For this reason, it becomes possible to reliably detect abnormality of the polished surface.

図1は、本発明の一実施例による検査方法を使用することの可能な研磨装置の部分概略図を示す。この研磨装置100は、化学的機械研磨(CMP)を行なうための装置である。説明を簡単にするため、半導体装置用のウエハを研磨する場合を例にとって説明される。しかし、本発明はウエハの研磨に限定されず、何らかの材料を機械的に研磨する用途に広く適用されることが可能である。研磨装置100は、定盤102と、研磨布104と、コンディショナ106と、ヘッダ108と、スラリノズル110を備えたスラリ供給部112とを有する。ヘッダ108は、被処理基板であるウエハ114を保持する。研磨装置100は、定盤102を回転させるモータ116と、トルク分析部118と、コントローラ120とを有する。   FIG. 1 shows a partial schematic view of a polishing apparatus capable of using an inspection method according to an embodiment of the present invention. The polishing apparatus 100 is an apparatus for performing chemical mechanical polishing (CMP). In order to simplify the description, a case where a wafer for a semiconductor device is polished will be described as an example. However, the present invention is not limited to the polishing of a wafer, and can be widely applied to applications in which any material is mechanically polished. The polishing apparatus 100 includes a surface plate 102, a polishing cloth 104, a conditioner 106, a header 108, and a slurry supply unit 112 including a slurry nozzle 110. The header 108 holds a wafer 114 that is a substrate to be processed. The polishing apparatus 100 includes a motor 116 that rotates the surface plate 102, a torque analysis unit 118, and a controller 120.

定盤102は、例えば円板状の形状を有し、モータ116により回転させられる。定盤は、「プラテン(platen)」とも言及される。   The surface plate 102 has a disk shape, for example, and is rotated by a motor 116. The platen is also referred to as “platen”.

研磨布104は、定盤102上に設けられ、定盤102と共に回転する。研磨布104には例えば独立/連続発泡体から成るものや、スウェードタイプのもの等があるが、本発明は特定の研磨布材に限定されない。研磨布は、広く「研磨パッド」とも言及される。   The polishing cloth 104 is provided on the surface plate 102 and rotates together with the surface plate 102. The polishing cloth 104 includes, for example, an independent / continuous foam, a suede type, and the like, but the present invention is not limited to a specific polishing cloth material. Abrasive cloth is also widely referred to as a “polishing pad”.

コンディショナ106は、研磨布104の表面状態を適切に維持するための要素である。例えば、コンディショナ106は、ダイヤモンド粒子をちりばめたディスクを用いて、研磨布104を切削することが可能である。但し、このダイヤモンド粒子が脱落して研磨布104に混入すると、被処理基板表面にキズをつける原因になる虞がある。   The conditioner 106 is an element for appropriately maintaining the surface state of the polishing pad 104. For example, the conditioner 106 can cut the polishing cloth 104 using a disk interspersed with diamond particles. However, if the diamond particles fall off and enter the polishing cloth 104, there is a risk of scratching the surface of the substrate to be processed.

ヘッダ108は、研磨工程の際にウエハ114を保持する。ヘッダ108の詳細については、図2に関連して説明される。ヘッダ108は、不図示の機構によって、矢印113に沿って回転させたり、矢印115,117に沿って水平方向に又は垂直方向に動かすことが可能である。   The header 108 holds the wafer 114 during the polishing process. Details of the header 108 are described in connection with FIG. The header 108 can be rotated along an arrow 113 or moved horizontally or vertically along arrows 115 and 117 by a mechanism (not shown).

スラリ供給部112は、スラリノズル110を通じてスラリ(研磨材)111を研磨布104及びウエハ114の間に流す。本実施例では、液状のスラリが使用されているが、本発明には任意のスラリを使用することが可能である。   The slurry supply unit 112 causes a slurry (abrasive) 111 to flow between the polishing cloth 104 and the wafer 114 through the slurry nozzle 110. In this embodiment, a liquid slurry is used. However, any slurry can be used in the present invention.

モータ116は、定盤102を回転させることが可能である。モータ116は、定盤102を駆動するトルクを表すトルク信号をトルク分析部118に与える。トルク信号は、トルクの値そのものを表す信号でもよいし、トルクの値を定める電圧又は電流でもよい。   The motor 116 can rotate the surface plate 102. The motor 116 gives a torque signal representing the torque for driving the surface plate 102 to the torque analyzer 118. The torque signal may be a signal representing the torque value itself, or may be a voltage or current that determines the torque value.

トルク分析部118は、定盤のトルク信号及び/又はヘッダのトルク信号を受信し、トルク信号の変化を監視する。ヘッダのトルク信号は、ヘッダ108を回転させるトルクを表す信号であり、トルクの値そのものを表す信号でもよいし、トルクの値を定める電圧又は電流でもよい。定盤及びヘッダの双方のトルク信号が、トルク分析部118に与えられても良いし、何れか一方のトルク信号のみが与えられてもよい。トルク分析部118は、トルク信号の変化(分析結果)が、所定の条件に合致する場合は、異常検出信号をコントローラ120に与える。所定の条件は、例えば、トルク信号の変化がある閾値を下回る場合であるが、これに限定されない。これらのトルク信号は、瞬時的なトルクに関する信号であってもよいが、異常検出の確実性を図る観点からは、移動平均化されたトルク信号や、各種フィルタで平準化されたトルク信号等に基づいて分析することが望ましい。   The torque analyzer 118 receives the torque signal of the surface plate and / or the torque signal of the header, and monitors the change of the torque signal. The header torque signal is a signal that represents the torque that rotates the header 108, and may be a signal that represents the torque value itself, or a voltage or current that determines the torque value. The torque signals of both the surface plate and the header may be given to the torque analysis unit 118, or only one of the torque signals may be given. The torque analysis unit 118 gives an abnormality detection signal to the controller 120 when the change (analysis result) of the torque signal matches a predetermined condition. The predetermined condition is, for example, a case where the change of the torque signal is below a certain threshold, but is not limited to this. These torque signals may be instantaneous torque signals. However, from the viewpoint of ensuring the accuracy of abnormality detection, the torque signals are averaged by moving averages and torque signals leveled by various filters. Analysis based on this is desirable.

コントローラ120は、異常検出信号に応じて、モータ116その他の要素の動作を制御する制御信号を出力する。例えば、異常検出信号に応じて、研磨プロセスを中断させる警報を発することが可能である。他の要素には、例えば、ヘッダ108、スラリ供給部112等が含まれる。   The controller 120 outputs a control signal for controlling the operation of the motor 116 and other elements according to the abnormality detection signal. For example, an alarm that interrupts the polishing process can be issued in response to the abnormality detection signal. Other elements include, for example, the header 108, the slurry supply unit 112, and the like.

図2は、ヘッダ108の拡大図を示す。ヘッダ108は、一端の閉じた浅い円筒形状を有する本体部201と、本体部201の円筒状開口部にウエハ114等を狭持する保持部202を有する。保持部202は、本実施例では樹脂から形成されている。保持部202は、「リテーナーリング」とも言及される。ウエハ114の上には、ウエハ114の形状に合わせた円板形状を有するシール206が設けられる。シール206は、本実施例では、薄いゴム膜から形成されている。更に、シール206上には、金属製のウエハサポート204が設けられている。ウエハサポート204は、その周囲にリング状の突起部205を有し、ウエハ114の吸着時にウエハ114との間にいくらかの隙間を形成することが可能である。ほぼ円板状のウエハサポート204は、円板の厚さ方向に貫通する複数の貫通孔(図示せず)を有する。従って、本体部201と、保持部202と、シール206とで空間203が密閉される。ヘッダ108には、空間203の圧力を加圧する又は減圧するための不図示の機構が設けられている。   FIG. 2 shows an enlarged view of the header 108. The header 108 includes a main body 201 having a shallow cylindrical shape with one end closed, and a holding unit 202 that holds the wafer 114 or the like in the cylindrical opening of the main body 201. The holding part 202 is made of resin in this embodiment. The holding part 202 is also referred to as “retainer ring”. On the wafer 114, a seal 206 having a disk shape matching the shape of the wafer 114 is provided. In this embodiment, the seal 206 is formed of a thin rubber film. Further, a metal wafer support 204 is provided on the seal 206. The wafer support 204 has a ring-shaped protrusion 205 around the wafer support 204, and can form some gap with the wafer 114 when the wafer 114 is attracted. The substantially disk-shaped wafer support 204 has a plurality of through holes (not shown) that penetrate in the thickness direction of the disk. Therefore, the space 203 is sealed by the main body 201, the holding part 202, and the seal 206. The header 108 is provided with a mechanism (not shown) for increasing or decreasing the pressure of the space 203.

空間203を減圧すると、シール206がウエハサポート204の貫通孔を通じて吸い寄せられ、貫通孔に合わせて若干窪んだ形状が形成される。このため、シール206とウエハ114との間の隙間も減圧され、ウエハ114もウエハサポート204側に吸い寄せられる。逆に、空間203を加圧すると、シール206及びウエハ114は、ウエハサポート204から遠ざかる向きに移動しようとする。空間203の圧力を調整することに加えて、保持部202のウエハ114(及びウエハサポート204及びシール206)を把持する保持力を調整することで、ウエハ114等の垂直方向(図1の矢印117の方向)の位置を調整することも可能である。   When the space 203 is depressurized, the seal 206 is sucked through the through hole of the wafer support 204, and a slightly depressed shape is formed in accordance with the through hole. For this reason, the gap between the seal 206 and the wafer 114 is also decompressed, and the wafer 114 is also sucked toward the wafer support 204 side. On the other hand, when the space 203 is pressurized, the seal 206 and the wafer 114 try to move away from the wafer support 204. In addition to adjusting the pressure of the space 203, the holding force for holding the wafer 114 (and the wafer support 204 and the seal 206) of the holding unit 202 is adjusted, so that the vertical direction of the wafer 114 and the like (arrow 117 in FIG. 1). It is also possible to adjust the position of the direction.

図3乃至図5は、本発明の一実施例による検査方法を説明するための各工程を示す図(その1乃至3)である。説明の便宜上、図3乃至図5までの全行程にわたって、ヘッダ108及び定盤102(研磨布104)は50〜100回/分にて回転しているものとする。そして、ヘッダ108及び/又は定盤102を回転させるトルクを表すトルク信号は、トルク分析部118(図1参照)に伝送され、監視される。図3は、降着工程を示し、ウエハ114を支持するヘッダ108を研磨布104に降着させる前(上図)及び後(下図)の様子を示す。ヘッダ108は、例えばエアーシリンダによって垂直方向に移動できる。上図に示されるように、降着前には、保持部202は、研磨布104と距離を隔てている。空間203の圧力は減圧され、ウエハ114はウエハサポート204側に吸着されている。図中の矢印302は、空間203が減圧されることで、シール206に働く応力の向きを示す。下図に示されるように降着された後も、空間203の圧力は減圧され、シール206及びウエハ114はウエハサポート204側に吸着されている。この段階では、保持部202は研磨布104に接しているが、ウエハ114は接していない。   FIGS. 3 to 5 are views (Nos. 1 to 3) showing respective steps for explaining the inspection method according to the embodiment of the present invention. For convenience of explanation, it is assumed that the header 108 and the surface plate 102 (polishing cloth 104) are rotated at 50 to 100 times / min throughout the entire process shown in FIGS. Then, a torque signal representing torque for rotating the header 108 and / or the surface plate 102 is transmitted to the torque analysis unit 118 (see FIG. 1) and monitored. FIG. 3 shows an accretion process, and shows a state before (upper figure) and after (lower figure) that the header 108 supporting the wafer 114 is deposited on the polishing pad 104. The header 108 can be moved in the vertical direction by an air cylinder, for example. As shown in the upper diagram, the holding portion 202 is separated from the polishing pad 104 before landing. The pressure in the space 203 is reduced, and the wafer 114 is attracted to the wafer support 204 side. An arrow 302 in the drawing indicates the direction of stress acting on the seal 206 when the space 203 is depressurized. Even after landing as shown in the figure below, the pressure in the space 203 is reduced, and the seal 206 and the wafer 114 are attracted to the wafer support 204 side. At this stage, the holding unit 202 is in contact with the polishing pad 104, but the wafer 114 is not in contact.

図4は、研磨の最中の様子を示す研磨工程を示す。本実施例における研磨工程は、本研磨工程(上図)と後研磨工程(下図)に分けて行なわれる。本研磨工程では、空間203の圧力が比較的高くなるように加圧され、これにより矢印402に示されるような応力がシール206に働く。その結果、ウエハ114が研磨布104に接触し(強く押しつけられ)、ウエハ114の研磨布104との接触面が研磨される。この場合に、スラリ111(図1)が導入される。研磨が進むにつれて、研磨面は平坦化されて行く。研磨の終点は、背景技術の欄で説明したような既存の様々な技法を用いることによって検出されることが可能である。   FIG. 4 shows a polishing process showing a state during the polishing. The polishing process in the present embodiment is performed by dividing it into a main polishing process (upper figure) and a post-polishing process (lower figure). In this polishing step, the pressure in the space 203 is increased so that the stress as shown by the arrow 402 acts on the seal 206. As a result, the wafer 114 comes into contact with the polishing pad 104 (strongly pressed), and the contact surface of the wafer 114 with the polishing pad 104 is polished. In this case, the slurry 111 (FIG. 1) is introduced. As the polishing proceeds, the polished surface is flattened. The end point of polishing can be detected by using various existing techniques as described in the background section.

後研磨工程(下図)では、空間203内の圧力を本研磨工程のときよりも減らす、即ちシール206に働く応力の大きさを、矢印404に示されるように弱める。これにより、ウエハ114と研磨布104との間の摩擦が少なくなり、研磨の進行を遅くする又は実質的に止めることが可能になる。本実施例では、この段階で、スラリ111の供給を中断し、研磨布104に純水を供給する。これにより、ウエハ114の研磨面に残留するスラリ111を洗浄することが可能になる。   In the post-polishing step (below), the pressure in the space 203 is reduced as compared with the main polishing step, that is, the magnitude of the stress acting on the seal 206 is weakened as indicated by an arrow 404. As a result, the friction between the wafer 114 and the polishing pad 104 is reduced, and the progress of polishing can be slowed or substantially stopped. In this embodiment, at this stage, the supply of the slurry 111 is interrupted and pure water is supplied to the polishing pad 104. As a result, the slurry 111 remaining on the polished surface of the wafer 114 can be cleaned.

図5は、吸着及び離脱工程を示し、ヘッダ及びウエハを離脱させる前の吸着工程(上図)及び離脱工程(下図)の様子を示す。上図に示されるように、保持部202が研磨布104に接触している状態で、空間203が減圧され、矢印502に示されるようにシール206に応力が働く。これにより、シール206及びウエハ114がウエハサポート204側に吸着される(吸着工程)。更に、ウエハ114をウエハサポー204側に吸着させたまま、保持部202が研磨布104から引き離される(離脱工程)。   FIG. 5 shows the suction and separation process, and shows the state of the suction process (upper figure) and the separation process (lower figure) before the header and wafer are removed. As shown in the upper diagram, the space 203 is depressurized while the holding portion 202 is in contact with the polishing pad 104, and stress acts on the seal 206 as indicated by an arrow 502. As a result, the seal 206 and the wafer 114 are attracted to the wafer support 204 side (adsorption process). Further, the holding unit 202 is pulled away from the polishing pad 104 while the wafer 114 is attracted to the wafer support 204 side (detachment process).

上述したように、ヘッダ108及び/又は定盤102に関するトルク信号はトルク分析部118(図1)で分析及び監視されている。従って、この離脱の前後におけるヘッダ108及び/又は定盤102のトルク信号も分析及び監視される。仮に、ウエハ114の研磨面にキズがなく、研磨面が非常に高い平坦度になっていたとする。この場合に、ウエハ114と研磨布104は強く密着するので、ウエハ114を研磨布104から引き離す過程で大きな抵抗力を受ける、即ちトルク信号は大きく変化する(トルクが大きくなる)。これに対して、ウエハ114の研磨面にキズがあったとすると、ウエハ114と研磨布104の密着性は弱くなる。このため、ウエハ114を研磨布104から引き離す過程における抵抗力は小さくなり、トルク信号の変化も小さくなる。   As described above, the torque signal related to the header 108 and / or the surface plate 102 is analyzed and monitored by the torque analysis unit 118 (FIG. 1). Therefore, the torque signal of the header 108 and / or the surface plate 102 before and after the separation is also analyzed and monitored. It is assumed that the polished surface of the wafer 114 is not scratched and the polished surface has a very high flatness. In this case, since the wafer 114 and the polishing pad 104 are in close contact with each other, a large resistance is applied in the process of separating the wafer 114 from the polishing pad 104, that is, the torque signal changes greatly (the torque increases). On the other hand, if there is a scratch on the polished surface of the wafer 114, the adhesion between the wafer 114 and the polishing pad 104 is weakened. For this reason, the resistance force in the process of separating the wafer 114 from the polishing pad 104 is reduced, and the change in the torque signal is also reduced.

図6は、一連の研磨工程におけるトルク信号の測定結果を示す図である。この測定では、研磨面が鏡面状に充分に平坦化された複数のウエハに対して、図3乃至図5に説明した工程(横軸)を行ない、その間の定盤のトルク信号(縦軸)を測定したものである。トルク信号は、モータを駆動するための制御信号の電圧(ミリボルト)で表現され、その絶対値が大きい程トルクが大きい。トルク信号は、移動平均化されている。ウエハのサンプル数は全部で11枚であり、各々に対するトルク信号が11本の線で表現されている。サンプルの内2枚(太線のグラフで示される)は研磨された酸化膜に事前にキズが付けられており、他の9枚(細線のグラフで示される)はキズを有していない。   FIG. 6 is a diagram illustrating a measurement result of a torque signal in a series of polishing steps. In this measurement, the process (horizontal axis) described in FIG. 3 to FIG. 5 is performed on a plurality of wafers whose polishing surfaces are sufficiently flattened in a mirror shape, and the torque signal (vertical axis) of the surface plate in the meantime. Is measured. The torque signal is expressed by a voltage (millivolt) of a control signal for driving the motor, and the torque is larger as the absolute value is larger. The torque signal is moving averaged. The total number of wafer samples is 11, and the torque signal for each is represented by 11 lines. Two of the samples (indicated by the thick line graph) have scratched the polished oxide film in advance, and the other nine (indicated by the thin line graph) have no scratch.

降着工程(図3)では、降着前のトルクは小さいが、ヘッダ108が研磨布104に徐々に押しつけられ摩擦が増えるにつれて、トルクが徐々に大きくなっている。本研磨工程(図4上側)では、ウエハ114が研磨布104に比較的強く押しつけられた状態で研磨される。しかし、この実験で使用されているウエハ114の平坦化は実質的に終了しているので、この工程の間のトルクは実質的に変化していない。後研磨工程(図4下側)では、ウエハ114が研磨布104に比較的弱く押しつけられた状態で、研磨面の洗浄等が行なわれる。ウエハ114と研磨布104との間の摩擦が小さくなるので、トルクも小さくなっている。吸着工程(図5上側)ではウエハ114はウエハサポート204側に吸い寄せられ、離脱工程(図5下側)ではウエハ114及びヘッダ108が研磨布104から引き離される。この場合に、研磨面にキズを有していないサンプル(細線のグラフ)では、徐々にトルクが大きくなった後急激にトルクが小さくなっている。これは、上述したように、ウエハ114及び研磨布104の密着性が大きいことに起因する。一方、研磨面にキズを有するサンプル(太線のグラフ)では、吸着工程及び離脱工程でトルクが大きく変化していない。これは、上述したように、ウエハ114及び研磨布104の密着性が小さいことに起因する。   In the landing process (FIG. 3), the torque before landing is small, but as the header 108 is gradually pressed against the polishing pad 104 and the friction increases, the torque gradually increases. In the main polishing step (upper side in FIG. 4), the wafer 114 is polished while being pressed relatively strongly against the polishing pad 104. However, since the planarization of the wafer 114 used in this experiment has been substantially completed, the torque during this process has not changed substantially. In the post-polishing step (the lower side in FIG. 4), the polishing surface is cleaned while the wafer 114 is pressed relatively weakly against the polishing pad 104. Since the friction between the wafer 114 and the polishing pad 104 is reduced, the torque is also reduced. In the adsorption process (upper side in FIG. 5), the wafer 114 is sucked toward the wafer support 204, and in the separation process (lower side in FIG. 5), the wafer 114 and the header 108 are separated from the polishing pad 104. In this case, in the sample (thin line graph) having no scratch on the polished surface, the torque decreases rapidly after the torque gradually increases. As described above, this is due to the high adhesion between the wafer 114 and the polishing pad 104. On the other hand, in the sample (thick line graph) having scratches on the polished surface, the torque is not greatly changed in the adsorption process and the separation process. This is because the adhesion between the wafer 114 and the polishing pad 104 is small as described above.

従って、ウエハ114を研磨布104から引き離す過程におけるトルク信号を監視することで、ウエハ114の研磨面にキズのような異常が有るか否かを検出することが可能になる。例えば、ウエハ114の離脱の前後におけるトルク信号の変化が所定の閾値を上回る程度に大きく変化する場合には研磨面は良好であるが、その変化が閾値を下回る場合には研磨面に何らかの異常があると判定することが可能である。このような閾値は用途に応じて任意に設定される。異常を検出した場合には、異常検出信号がトルク分析部118からコントローラ120に通知され、コントローラ120は、定盤102のモータ116その他の要素に対する制御信号を送ることが可能である。この制御信号に応じて、例えば研磨工程を中断する、研磨されたウエハを回収する等の対策を講じることが可能になる。   Accordingly, by monitoring the torque signal in the process of pulling the wafer 114 away from the polishing pad 104, it is possible to detect whether or not the polishing surface of the wafer 114 has an abnormality such as a scratch. For example, the polishing surface is good when the change in torque signal before and after the separation of the wafer 114 changes so much as to exceed a predetermined threshold, but when the change is below the threshold, there is some abnormality on the polishing surface. It can be determined that there is. Such a threshold value is arbitrarily set according to the application. When an abnormality is detected, an abnormality detection signal is notified from the torque analysis unit 118 to the controller 120, and the controller 120 can send a control signal to the motor 116 and other elements of the surface plate 102. In response to this control signal, for example, it is possible to take measures such as interrupting the polishing process or collecting the polished wafer.

尚、上記の例では、トルク信号の変化が小さかった場合に異常検出信号が発せられているが、本発明はこのような態様に限定されない。ウエハ114を研磨面104から引き離す過程で、研磨面に凹凸がある場合にはトルク信号はさほど変化せず、研磨面が平坦である場合にはトルク信号は大きく変化する。従って、ウエハ114を研磨面104から引き離す過程のトルク信号を監視することで、基板表面が良好な鏡面状態であるか否かを把握することが可能になる。従って、例えば、研磨の終点を検出することも可能である。この場合は、トルク信号が大きく変化した場合には研磨が終了しており、そうでなければ依然として研磨面に凹凸のあることを見出すことが可能になる。   In the above example, the abnormality detection signal is generated when the change in the torque signal is small. However, the present invention is not limited to such an embodiment. In the process of separating the wafer 114 from the polishing surface 104, the torque signal does not change so much when the polishing surface is uneven, and the torque signal changes greatly when the polishing surface is flat. Therefore, by monitoring the torque signal in the process of separating the wafer 114 from the polishing surface 104, it is possible to determine whether or not the substrate surface is in a good mirror state. Therefore, for example, the end point of polishing can be detected. In this case, when the torque signal changes greatly, the polishing is completed, and otherwise, it is possible to find that the polished surface is uneven.

以上に説明したように、本発明の実施例によれば、研磨装置から(ヘッダから)ウエハ114を取り出さずに、又はキズ等を検査する別の装置にウエハ114を装着し直すことなしに、研磨面の異常の有無、研磨面が良好な鏡面状態に有るか否か等を早期に発見することが可能になる。   As described above, according to the embodiment of the present invention, without removing the wafer 114 from the polishing apparatus (from the header) or without remounting the wafer 114 to another apparatus for inspecting scratches or the like. It is possible to detect at an early stage whether or not the polished surface is abnormal and whether or not the polished surface is in a good mirror state.

以下、本発明により教示される手段を例示的に列挙する。   Hereinafter, the means taught by the present invention will be listed as an example.

(付記1)
被処理材料及び研磨パッドを接触させ、被処理材料又は研磨パッドを回転させる研磨工程と、
被処理材料を研磨パッドから引き離す過程における、被処理材料又は研磨パッドを回転させるトルクを表すトルク信号を調べる検査工程と
を有することを特徴とする、研磨された材料表面を検査する方法。
(Appendix 1)
A polishing step of contacting the material to be processed and the polishing pad and rotating the material to be processed or the polishing pad; and
A method for inspecting a surface of a polished material, comprising: an inspection step of examining a torque signal representing torque for rotating the material to be processed or the polishing pad in the process of separating the material to be processed from the polishing pad.

(付記2)
前記検査工程における検査結果に応じて警報が発せられる
ことを特徴とする付記1記載の方法。
(Appendix 2)
The method according to appendix 1, wherein an alarm is issued according to an inspection result in the inspection step.

(付記3)
被処理材料を研磨パッドから引き離す過程における前記トルク信号の変化量に応じて警報が発せられる
ことを特徴とする付記1記載の方法。
(Appendix 3)
The method according to claim 1, wherein an alarm is issued according to a change amount of the torque signal in a process of separating the material to be processed from the polishing pad.

(付記4)
被処理材料を研磨パッドから引き離す過程における前記トルク信号の変化量が閾値を超えない場合に、前記被処理材料の表面に異常があることを示す警報を発する
ことを特徴とする付記1記載の方法。
(Appendix 4)
The method according to claim 1, wherein when the amount of change in the torque signal in the process of separating the material to be processed from the polishing pad does not exceed a threshold value, an alarm indicating that there is an abnormality on the surface of the material to be processed is issued. .

(付記5)
前記トルク信号が、移動平均化されたトルクを表す
ことを特徴とする付記1記載の方法。
(Appendix 5)
The method according to claim 1, wherein the torque signal represents a moving averaged torque.

(付記6)
前記研磨工程及び前記検査工程が、化学的機械研磨装置で行なわれる
ことを特徴とする付記1記載の方法。
(Appendix 6)
The method according to claim 1, wherein the polishing step and the inspection step are performed by a chemical mechanical polishing apparatus.

(付記7)
ウエハヘッダに支持されたウエハを、定盤に設けられた研磨布に接触させる工程と、
ウエハヘッダ又は定盤を回転させる研磨工程と、
ウエハ及び研磨を引き離す離脱工程と
を有し、ウエハヘッダ又は定盤を回転させるトルクを表すトルク信号の前記離脱工程における変化を調べる
ことを特徴とする、ウエハ表面の異常を検出する方法。
(Appendix 7)
Contacting the wafer supported by the wafer header with a polishing cloth provided on the surface plate;
A polishing step of rotating the wafer header or surface plate;
A method for detecting an abnormality of the wafer surface, comprising: a separation step for separating the wafer and the polishing, and examining a change in the separation step of a torque signal representing a torque for rotating the wafer header or the surface plate.

(付記8)
表面に研磨布を配した定盤と、
前記研磨布を切削するコンディショナと、
ウエハを挟持じて該ウェハの裏面に空間を有するヘッダと、
前記空間の圧力を加圧する又は減圧する手段と、
前記ヘッダを前記定盤に対して、降着又は離脱させる手段と、
前記定盤の回転トルク信号及び/又はヘッドの回転トルク信号の変化を監視するトルク分析部と、
前記空間の圧力を減圧して生じる前記トルク信号の変化に応じて、制御信号を生成するコントローラと
を有する研磨装置。
(Appendix 8)
A surface plate with a polishing cloth on the surface;
A conditioner for cutting the polishing cloth;
A header sandwiching the wafer and having a space on the back surface of the wafer;
Means for increasing or decreasing the pressure of the space;
Means for landing or detaching the header with respect to the surface plate;
A torque analyzer for monitoring changes in the rotational torque signal of the surface plate and / or the rotational torque signal of the head;
A polishing apparatus comprising: a controller that generates a control signal in accordance with a change in the torque signal generated by reducing the pressure in the space.

(付記9)
前記コントローラは、前記ヘッドを前記定盤から離脱して生じる前記トルク信号の変化に応じて制御信号を生成することを特徴とする付記8記載の研磨装置。
(Appendix 9)
9. The polishing apparatus according to claim 8, wherein the controller generates a control signal in accordance with a change in the torque signal generated when the head is detached from the surface plate.

本発明による検査方法を使用することの可能な研磨装置の部分概略図を示す。FIG. 2 shows a partial schematic view of a polishing apparatus capable of using the inspection method according to the present invention. ヘッダの拡大図を示す図である。It is a figure which shows the enlarged view of a header. 本発明の一実施例による検査方法を説明するための各工程を示す図(その1)である。It is FIG. (The 1) which shows each process for demonstrating the inspection method by one Example of this invention. 本発明の一実施例による検査方法を説明するための各工程を示す図(その2)である。It is FIG. (The 2) which shows each process for demonstrating the inspection method by one Example of this invention. 本発明の一実施例による検査方法を説明するための各工程を示す図(その3)である。It is FIG. (The 3) which shows each process for demonstrating the inspection method by one Example of this invention. 一連の研磨工程におけるトルク信号の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the torque signal in a series of grinding | polishing processes.

符号の説明Explanation of symbols

100 研磨装置
102 定盤
104 研磨布
106 コンディショナ
108 ヘッダ
110 スラリノズル
111 スラリ
112 スラリ供給部
113,115,117 ヘッダの運動方向
114 ウエハ
116 モータ
118 トルク信号分析部
120 コントローラ
201 本体部
202 保持部
203 空間
204 ウエハサポート
205 突起部
206 シール
302,402,404,502 応力
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Polishing apparatus 102 Surface plate 104 Polishing cloth 106 Conditioner 108 Header 110 Slurry nozzle 111 Slurry 112 Slurry supply part 113,115,117 Movement direction of header 114 Wafer 116 Motor 118 Torque signal analysis part 120 Controller 201 Main part 202 Holding part 203 Space 204 Wafer support 205 Projection 206 Seal 302, 402, 404, 502 Stress

Claims (4)

被処理材料及び研磨パッドを接触させ、被処理材料又は研磨パッドを回転させる研磨工程と、
被処理材料を研磨パッドから引き離す過程における、被処理材料又は研磨パッドを回転させるトルクを表すトルク信号を調べる検査工程と
を有することを特徴とする、研磨された材料表面を検査する方法。
A polishing step of contacting the material to be processed and the polishing pad and rotating the material to be processed or the polishing pad; and
A method for inspecting a surface of a polished material, comprising: an inspection step of examining a torque signal representing torque for rotating the material to be processed or the polishing pad in the process of separating the material to be processed from the polishing pad.
被処理材料を研磨パッドから引き離す過程における前記トルク信号の変化量に応じて警報が発せられる
ことを特徴とする請求項1記載の方法。
The method according to claim 1, wherein an alarm is issued according to a change amount of the torque signal in a process of separating the material to be processed from the polishing pad.
ウエハヘッダに支持されたウエハを、定盤に設けられた研磨布に接触させる工程と、
ウエハヘッダ又は定盤を回転させる研磨工程と、
ウエハ及び研磨を引き離す離脱工程と
を有し、ウエハヘッダ又は定盤を回転させるトルクを表すトルク信号の前記離脱工程における変化を調べる
ことを特徴とする、ウエハ表面の異常を検出する方法。
Contacting the wafer supported by the wafer header with a polishing cloth provided on the surface plate;
A polishing step of rotating the wafer header or surface plate;
A method for detecting an abnormality of the wafer surface, comprising: a separation step of separating the wafer and the polishing cloth , and examining a change in the separation step of a torque signal representing a torque for rotating the wafer header or the surface plate.
表面に研磨布を配した定盤と、
前記研磨布を切削するコンディショナと、
ウエハの裏面に空間を設けてウエハを持するヘッダと
前記空間の圧力を加圧又は減圧する手段と、
前記ヘッダを前記定盤に対して、降着又は離脱させる手段と、
前記定盤の回転トルク信号及び/又はヘッドの回転トルク信号の変化を監視するトルク分析部と、
前記空間の圧力を減圧してウエハを研磨布から引き離す場合における前記トルク信号の変化に応じて、制御信号を生成するコントローラと
を有する研磨装置。
A surface plate with a polishing cloth on the surface;
A conditioner for cutting the polishing cloth;
Means pressure or the pressure of the header and the space of the wafer to hold the depressurizing the backside of the wafer by providing a space,
Means for landing or detaching the header with respect to the surface plate;
A torque analyzer for monitoring changes in the rotational torque signal of the surface plate and / or the rotational torque signal of the head;
A polishing apparatus comprising: a controller that generates a control signal according to a change in the torque signal when the pressure in the space is reduced and the wafer is pulled away from the polishing cloth .
JP2004131244A 2004-04-27 2004-04-27 Polishing apparatus and method Expired - Fee Related JP4664617B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004131244A JP4664617B2 (en) 2004-04-27 2004-04-27 Polishing apparatus and method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004131244A JP4664617B2 (en) 2004-04-27 2004-04-27 Polishing apparatus and method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005317621A JP2005317621A (en) 2005-11-10
JP4664617B2 true JP4664617B2 (en) 2011-04-06

Family

ID=35444751

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004131244A Expired - Fee Related JP4664617B2 (en) 2004-04-27 2004-04-27 Polishing apparatus and method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4664617B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115943016A (en) * 2020-07-14 2023-04-07 应用材料公司 Method for detecting out-of-spec substrate processing events during chemical mechanical polishing

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3466374B2 (en) * 1995-04-26 2003-11-10 富士通株式会社 Polishing apparatus and polishing method
JP4067164B2 (en) * 1998-02-27 2008-03-26 東京エレクトロン株式会社 Polishing method and polishing apparatus
JP2002166353A (en) * 2000-11-29 2002-06-11 Toshiba Mach Co Ltd Automatic abrasive cloth life detection method and surface polishing device
JP2002353179A (en) * 2001-05-24 2002-12-06 Tokyo Seimitsu Co Ltd Wafer-polishing method
JP2003318140A (en) * 2002-04-26 2003-11-07 Applied Materials Inc Polishing method and apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005317621A (en) 2005-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9403254B2 (en) Methods for real-time error detection in CMP processing
US20080031510A1 (en) Method of and apparatus for inspecting wafers in chemical mechanical polishing equipment
CN100490126C (en) Semiconductor wafer and process for producing a semiconductor wafer
KR101145473B1 (en) Epitaxially coated silicon wafer and method for producing epitaxially coated silicon wafer
US6488569B1 (en) Method and apparatus for detecting micro-scratches in semiconductor wafers during polishing process
TW201936320A (en) Method and apparatus of chemical mechanical polishing retaining ring or carrier head with integrated sensor
US10875143B2 (en) Apparatus and methods for chemical mechanical polishing
JP4664617B2 (en) Polishing apparatus and method
JP6739899B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor manufacturing device
JP5691843B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and chemical mechanical polishing apparatus
US20060065290A1 (en) Working surface cleaning system and method
US11279001B2 (en) Method and apparatus for monitoring chemical mechanical polishing process
JP6887016B2 (en) Gettering layer forming apparatus, gettering layer forming method and computer storage medium
CN112207634A (en) Method for detecting bubbles below polishing pad on line
JP2014172161A (en) Substrate crack detection apparatus, polishing apparatus including the same, and substrate crack detection method
KR101767059B1 (en) Chemical mechanical polishing apparatus for substrate
JP2003142442A (en) Semiconductor substrate polishing apparatus
CN223057369U (en) Film layer fragment detection device for wafer edge and chemical mechanical polishing equipment
TW202406676A (en) Apparatus and method for monitoring chemical mechanical polishing process on wafer
JP2003282661A (en) Inspection device for exfoliation of thin film
CN121670508A (en) Detection and cleaning device and method for polishing pad and polishing equipment
KR20050035664A (en) Chemical mechanical polishing apparatus and method for driving thereof
KR20060133311A (en) Chemical mechanical polishing equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070312

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20080728

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100407

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100413

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100604

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20101214

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110107

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140114

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees