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JPH09298176A - Polishing method and polishing apparatus using the same - Google Patents

Polishing method and polishing apparatus using the same

Info

Publication number
JPH09298176A
JPH09298176A JP13961396A JP13961396A JPH09298176A JP H09298176 A JPH09298176 A JP H09298176A JP 13961396 A JP13961396 A JP 13961396A JP 13961396 A JP13961396 A JP 13961396A JP H09298176 A JPH09298176 A JP H09298176A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polishing
film layer
film thickness
detecting
insulating film
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
JP13961396A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaru Chichii
勝 乳井
Minokichi Ban
箕▲吉▼ 伴
Kazuo Takahashi
一雄 高橋
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.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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 Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP13961396A priority Critical patent/JPH09298176A/en
Priority to EP97302916A priority patent/EP0806266A3/en
Priority to US08/848,159 priority patent/US6093081A/en
Priority to KR1019970017694A priority patent/KR100305537B1/en
Publication of JPH09298176A publication Critical patent/JPH09298176A/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)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 化学的機械的研磨で誘電体層を積層したウエ
ハの表面の平坦化を図る際の研磨終了点を適切に判断
し、良好に平坦化された半導体デバイスが得られる研磨
方法及びそれを用いた研磨装置を得ること。 【解決手段】 基板面に設けた膜層の表面をそれよりも
小さな面積の研磨パッドを有する研磨手段で双方を相対
的に駆動させて研磨する研磨方法において、該研磨手段
の一部に設けた検出手段で該膜層の表面情報を求め、該
検出手段からの信号に基づいて制御手段で該膜層の研磨
の続行又は停止を制御していること。
(57) Abstract: A semiconductor device with good planarization is obtained by appropriately determining the polishing end point when planarizing the surface of a wafer on which a dielectric layer is laminated by chemical mechanical polishing. To obtain a polishing method and a polishing apparatus using the same. In a polishing method in which a surface of a film layer provided on a substrate surface is relatively driven by a polishing means having a polishing pad having a smaller area than the surface of the film layer, the polishing method is provided as a part of the polishing means. The detection means obtains surface information of the film layer, and the control means controls continuation or stop of polishing of the film layer based on a signal from the detection means.

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】本発明は半導体デバイスの製
造工程等において、誘電体層等を積層したウエハ等基板
の表面を化学的機械的に研磨して平坦化する際の研磨方
法及びそれを用いた研磨装置に関し、例えばシリコン基
板上に塗布した絶縁膜層(膜層)の研磨工程の研磨終了
点を精度良く検出して、絶縁膜層の膜厚を所定範囲にす
るとともに絶縁膜層の表面形状の平坦化加工を効率的に
行なうことによって高集積度の半導体デバイスを得るリ
ソグラフィー工程において好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polishing method for chemically and mechanically polishing the surface of a substrate such as a wafer on which a dielectric layer or the like is laminated in a semiconductor device manufacturing process or the like, and a method for using the same. With respect to the polishing apparatus described above, for example, the polishing end point of the polishing process of the insulating film layer (film layer) applied on the silicon substrate is accurately detected to bring the film thickness of the insulating film layer into a predetermined range and to reduce the surface of the insulating film layer. It is suitable for a lithography process for obtaining a highly integrated semiconductor device by efficiently performing shape flattening.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化に伴っ
て、回路パターンの微細化とともにデバイス構造の3次
元化が進んでいる。半導体デバイスの高集積化を図るた
めに投影光学系の開口数を大きくするとそれに伴って投
影光学系の焦点深度が浅くなり配線や誘電体を積層した
ウエハ等基板の表面の凹凸を最少限とし、焦点深度の確
保が必要となっている。更に多層化の進展に伴い、表面
の凹凸は配線パターンの成膜を難しくし、局所的にパタ
ーンの細りによる信頼性の低下を招く。このため、配線
や誘電体層を積層したウエハ等基板の表面を研磨して段
差部や凹凸部を取り除いて表面を平坦化し、平坦化した
表面上へフォトレジストを塗布して、投影露光して高解
像力化を図ることが重要になっている。
2. Description of the Related Art In recent years, as semiconductor devices have become highly integrated, circuit patterns have become finer and device structures have become three-dimensional. When the numerical aperture of the projection optical system is increased in order to achieve high integration of the semiconductor device, the depth of focus of the projection optical system becomes shallower accordingly, and the unevenness of the surface of the substrate such as the wafer on which wirings and dielectrics are laminated is minimized, It is necessary to secure the depth of focus. Further, as the number of layers increases, surface irregularities make it difficult to form a wiring pattern, and locally reduce the reliability of the wiring pattern. For this reason, the surface of a substrate such as a wafer on which wirings and dielectric layers are laminated is polished to remove steps and irregularities, the surface is flattened, a photoresist is applied onto the flattened surface, and projection exposure is performed. It is important to achieve high resolution.

【0003】又、シリコン基板上に設ける絶縁膜層を研
磨して、均一な厚さの膜層にすることは層間容量のバラ
ツキや、ビアホールの深さを一定とするための重要な要
件となっている。
Polishing an insulating film layer provided on a silicon substrate into a film layer having a uniform thickness is an important requirement for maintaining a uniform interlayer capacitance and a constant via hole depth. ing.

【0004】従来より配線や誘電体層を積層したウエハ
等基板の表面の凹凸部や段差部を除去して平坦化する平
坦化技術として化学的機械的研磨方法が提案されてい
る。
Conventionally, a chemical mechanical polishing method has been proposed as a flattening technique for flattening by removing irregularities and stepped portions on the surface of a substrate such as a wafer on which wirings and dielectric layers are laminated.

【0005】化学的機械的研磨では、研磨を効率化する
ために、研磨レートや研磨液中のスラリー濃度、研磨面
の温度等を適切に制御する必要がある。この制御に不備
があるとシリコン基板上に設けた絶縁膜が所定の膜厚に
ならず、平坦化できずに前述の焦点深度の確保不可や配
線の信頼性低下を起こしたり、又絶縁膜と電極配線部分
の研磨速度差によるディッシング現象やシンニング現象
が発生したり、ビアホール間のショート等も発生させる
ことになってくる。
In the chemical mechanical polishing, it is necessary to appropriately control a polishing rate, a slurry concentration in a polishing liquid, a temperature of a polished surface, and the like in order to improve polishing efficiency. If this control is inadequate, the insulating film provided on the silicon substrate will not have a predetermined film thickness, and it will not be possible to flatten it, resulting in the inability to secure the depth of focus described above, a decrease in the reliability of the wiring, or an insulating film. A dishing phenomenon and a thinning phenomenon due to a difference in polishing rate of the electrode wiring portion may occur, and a short circuit between via holes may occur.

【0006】この為、誘電体等を積層したウエハ等基板
の表面を研磨して平坦化するとき、研磨終了点を適切に
判断して下層の材料を除去することなく表面を平坦化す
ることが重要となってくる。
Therefore, when the surface of a substrate such as a wafer on which a dielectric material or the like is laminated is polished and planarized, it is possible to properly determine the polishing end point and planarize the surface without removing the material of the lower layer. It becomes important.

【0007】例えば研磨対象となる誘電体等を積層した
ウエハ等基板の表面層の膜厚と表面形状分布をその場で
同時にモニターしながら、表面全面や局所的な平坦化の
レベルを把握し、研磨終了の最適位置を判断する終了点
検出方法が化学的機械的研磨において重要になってい
る。研磨終了点の検出方法としては、例えば研磨量を研
磨時間より求める方法や研磨抵抗の変化を研磨定盤駆動
モーターの電流変化より求める方法等がある。
For example, while simultaneously monitoring the film thickness and surface profile distribution of the surface layer of a substrate such as a wafer on which a dielectric to be polished is laminated, the entire surface of the surface and the level of local planarization are grasped, An end point detection method for determining an optimum polishing end position has become important in chemical mechanical polishing. As a method of detecting the polishing end point, for example, there is a method of obtaining the polishing amount from the polishing time, a method of obtaining the change of the polishing resistance from the current change of the polishing platen drive motor, and the like.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】化学的機械的研磨によ
る誘電体等を積層したウエハ等基板の表面の平坦化にお
ける研磨の終了点の検出方法として研磨量を研磨時間よ
り求める方法は、研磨加工面への押圧力、研磨パッドの
摩耗度、研磨液中のスラリー濃度、研磨加工面の温度等
の条件を一定に制御する必要がある為、終了点を精度よ
く検出するのが難しい。
As a method for detecting the polishing end point in planarizing the surface of a substrate such as a wafer on which a dielectric or the like is laminated by chemical mechanical polishing, the method of determining the polishing amount from the polishing time is the polishing process. It is difficult to accurately detect the end point because it is necessary to control conditions such as the pressing force on the surface, the degree of wear of the polishing pad, the slurry concentration in the polishing liquid, and the temperature of the polishing surface to be constant.

【0009】又、研磨抵抗の変化を研磨定盤駆動モータ
ーの電流変化から検出する方法は、信号波形とノイズを
高精度に分離する必要がある為、終了点を精度よく検出
するのが難しいこと及び研磨加工面の場所的な研磨状況
は、検出できない。
Further, in the method of detecting the change in the polishing resistance from the change in the current of the polishing platen drive motor, it is difficult to accurately detect the end point because it is necessary to separate the signal waveform and the noise with high accuracy. Also, the local polishing condition of the polished surface cannot be detected.

【0010】一方、誘電体等を積層したウエハ等基板の
表面の研磨工程では該表面が投影光学系の焦点深度内に
入るように表面を平坦化することと、表面の絶縁膜層の
厚さが所定範囲内となるようにすることが層間容量のバ
ラツキを防止するとともにビアホールの深さを一定とす
る為に必要となってくる。
On the other hand, in the step of polishing the surface of a substrate such as a wafer on which a dielectric or the like is laminated, the surface is planarized so that the surface is within the depth of focus of the projection optical system, and the thickness of the insulating film layer on the surface. Is required to be within a predetermined range in order to prevent variation in interlayer capacitance and to keep the depth of the via hole constant.

【0011】本発明は誘電体等を積層したウエハ等基板
の表面を化学的機械的研磨により平坦化する際に、該表
面に設けられている絶縁膜層の表面形状と膜厚分布を検
出し、これらの値を用いることによって研磨工程の終了
点を的確に判断することによって半導体プロセスでの表
面を効率良く平坦化し、高集積度の半導体デバイスを製
造するのに好適な研磨方法及びそれを用いた研磨装置の
提供を目的とする。
The present invention detects the surface shape and film thickness distribution of an insulating film layer provided on a surface of a substrate such as a wafer having a dielectric material laminated thereon by chemical mechanical polishing when the surface is flattened. , A polishing method suitable for manufacturing a highly integrated semiconductor device by efficiently flattening the surface in a semiconductor process by accurately judging the end point of the polishing step by using these values, and the use thereof. The purpose of the present invention is to provide a polishing device.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の研磨方法は、 (1-1) 基板面に設けた膜層の表面をそれよりも小さな面
積の研磨パッドを有する研磨手段で双方を相対的に駆動
させて研磨する研磨方法において、該研磨手段の一部に
設けた検出手段で該膜層の表面情報を求め、該検出手段
からの信号に基づいて制御手段で該膜層の研磨の続行又
は停止を制御していることを特徴としている。
According to the polishing method of the present invention, (1-1) the surface of the film layer provided on the substrate surface is relatively driven by a polishing means having a polishing pad having a smaller area than that. In the polishing method in which the polishing is performed, the surface information of the film layer is obtained by the detection means provided in a part of the polishing means, and the control means continues or stops the polishing of the film layer based on the signal from the detection means. It is characterized by controlling.

【0013】特に、 (1-1-1) 前記研磨手段は前記膜層の表面と平行な面内で
移動可能となっており、前記検出手段は該研磨手段の該
面内での位置情報を検出する位置検出手段からの位置情
報を利用して該膜層の表面情報を求めていること。
In particular, (1-1-1) the polishing means is movable in a plane parallel to the surface of the film layer, and the detecting means detects position information of the polishing means in the plane. The surface information of the film layer is obtained by using the position information from the position detecting means for detecting.

【0014】(1-1-2) 前記検出手段は前記膜層の表面か
ら基準面までの距離を検出するとともに該膜層の膜厚を
測定する距離測定手段を有していること。
(1-1-2) The detecting means has a distance measuring means for detecting the distance from the surface of the film layer to the reference plane and for measuring the film thickness of the film layer.

【0015】(1-1-3) 前記検出手段は前記膜層の膜厚を
測定する膜厚測定手段を有していること。
(1-1-3) The detecting means should have a film thickness measuring means for measuring the film thickness of the film layer.

【0016】(1-1-4) 前記制御手段は前記検出手段から
得られた前記膜層の表面形状と膜厚分布が予め設定した
許容範囲内にあるか否かを判定部で判定し、該判定部か
らの信号に基づいて該膜層の研磨の続行又は停止するか
を制御していること。等を特徴としている。
(1-1-4) The control means determines whether or not the surface shape and the film thickness distribution of the film layer obtained from the detection means are within a preset allowable range, Controlling whether polishing of the film layer is continued or stopped based on a signal from the determination unit. And so on.

【0017】本発明の研磨装置は、 (2-1) 基板面に設けた膜層の表面をそれよりも小さな面
積の研磨パッドを有する研磨手段で双方を相対的に駆動
させて研磨する研磨装置において該研磨手段には該膜層
の表面情報を検出する検出手段が固設されていることを
特徴としている。
The polishing apparatus of the present invention is (2-1) a polishing apparatus for polishing the surface of a film layer provided on a substrate surface by relatively driving both by a polishing means having a polishing pad having a smaller area. In the above, the polishing means is fixedly provided with a detection means for detecting surface information of the film layer.

【0018】特に、 (2-1-1) 前記研磨手段は前記膜層の表面と平行な面内で
移動可能となっており、前記検出手段は該研磨手段の該
面内での位置情報を検出する位置検出手段からの位置情
報を利用して該膜層の表面情報を求めていること。
In particular, (2-1-1) the polishing means is movable in a plane parallel to the surface of the film layer, and the detecting means detects position information of the polishing means in the plane. The surface information of the film layer is obtained by using the position information from the position detecting means for detecting.

【0019】(2-1-2) 前記検出手段は前記膜層の表面か
ら基準面までの距離を検出するとともに該膜層の膜厚を
測定する距離測定手段を有していること。
(2-1-2) The detecting means has a distance measuring means for detecting the distance from the surface of the film layer to the reference plane and for measuring the film thickness of the film layer.

【0020】(2-1-3) 前記検出手段は前記膜層の膜厚を
測定する膜厚測定手段を有していること。
(2-1-3) The detecting means should have a film thickness measuring means for measuring the film thickness of the film layer.

【0021】(2-1-4) 前記制御手段は前記検出手段から
得られた前記膜層の表面形状と膜厚分布が予め設定した
許容範囲内にあるか否かを判定部で判定し、該判定部か
らの信号に基づいて該膜層の研磨の続行又は停止するか
を制御していること。等を特徴としている。
(2-1-4) The control means determines by the determination unit whether or not the surface shape and the film thickness distribution of the film layer obtained from the detection means are within a preset allowable range, Controlling whether polishing of the film layer is continued or stopped based on a signal from the determination unit. And so on.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】図1は本発明の実施形態1の要部
概略図である。図1において1は化学的機械的な研磨装
置である。図1では被加工物101の表面を研磨してい
る様子を示している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic view of a main part of a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 is a chemical mechanical polishing device. FIG. 1 shows a state in which the surface of the workpiece 101 is being polished.

【0023】図2は図1の部分研磨工具4の概略図であ
る。部分研磨工具4の内部にはセンサー2が固定保持さ
れている。センサー2は部分研磨工具4内に外部から密
閉して設け、これにより研磨工程におけるスラリーやゴ
ミ等の付着を防止している。センサー2は被加工物10
1の表面情報(表面形状と膜厚分布)を後述する制御手
段103とともに検出している。制御手段103は被加
工物101の表面情報の検出結果に基づいて被加工物1
01の研磨工程の終了点又は続行するか否かを制御して
いる。
FIG. 2 is a schematic view of the partial polishing tool 4 of FIG. The sensor 2 is fixedly held inside the partial polishing tool 4. The sensor 2 is provided in the partial polishing tool 4 so as to be hermetically sealed from the outside, thereby preventing adhesion of slurry, dust or the like in the polishing process. The sensor 2 is the workpiece 10.
The surface information of No. 1 (surface shape and film thickness distribution) is detected together with the control means 103 described later. The control means 103 controls the workpiece 1 based on the detection result of the surface information of the workpiece 101.
The end point of the No. 01 polishing process or whether or not to continue is controlled.

【0024】被加工物101はシリコン基板6上に絶縁
膜層(膜層)5を形成した構成より成っており、基板保
持具7に保持されている。
The workpiece 101 has a structure in which an insulating film layer (film layer) 5 is formed on a silicon substrate 6 and is held by a substrate holder 7.

【0025】本実施形態では部分研磨工具4によってシ
リコン基板6上の絶縁膜層5を部分的に化学的機械的研
磨している。基板保持具7は被加工物101を保持し、
回転軸Cを中心に駆動手段(不図示)により角速度ω1
で回転している。同図では回転軸CをZ軸に、それと直
交する平面をX,Y平面としている。
In this embodiment, the insulating film layer 5 on the silicon substrate 6 is partially chemically mechanically polished by the partial polishing tool 4. The substrate holder 7 holds the workpiece 101,
An angular velocity ω1 around the rotation axis C by a driving means (not shown)
Spinning at. In the figure, the rotation axis C is the Z axis, and the planes orthogonal to the Z axis are the X and Y planes.

【0026】4は部分研磨工具である。部分研磨工具は
研磨パッド(4a1)と該研磨パッド(4a1)を保持
する保持具(4a2)とを有し、回転軸C′を中心に駆
動手段(不図示)により角速度ω2で回転している。同
図では1つの研磨パッド(4a1)によってシリコン基
板6上の絶縁膜層5を部分研磨している場合を示してい
る。尚、部分研磨工具4を複数用いても良い。
Reference numeral 4 is a partial polishing tool. The partial polishing tool has a polishing pad (4a1) and a holder (4a2) for holding the polishing pad (4a1), and is rotated at an angular velocity ω2 about a rotation axis C ′ by a driving means (not shown). . The figure shows the case where the insulating film layer 5 on the silicon substrate 6 is partially polished by one polishing pad (4a1). A plurality of partial polishing tools 4 may be used.

【0027】本実施形態では図3に示すように研磨パッ
ド(4a1)の研磨開口は被加工物101の被研磨面
(絶縁膜層)5よりも小さくなっている。これによって
部分研磨している。部分研磨工具4は図3に示すように
Z軸からX軸方向に距離rの位置にあり、位置1から位
置2へとX軸上を距離pだけ移動可能となっている。2
2はリニアエンコーダであり、部分研磨工具4のX軸方
向の位置情報を検出している。
In this embodiment, as shown in FIG. 3, the polishing opening of the polishing pad (4a1) is smaller than the surface (insulating film layer) 5 of the workpiece 101 to be polished. This partially polishes. As shown in FIG. 3, the partial polishing tool 4 is positioned at a distance r from the Z axis in the X axis direction, and can be moved from the position 1 to the position 2 on the X axis by a distance p. Two
Reference numeral 2 is a linear encoder that detects position information of the partial polishing tool 4 in the X-axis direction.

【0028】21はロータリーエンコーダであり、回転
軸Cの回転情報を検出している。センサー2によりシリ
コン基板6上の絶縁膜層5の表面形状や膜厚分布等の表
面状態を後述する方法によって検査している。
Reference numeral 21 is a rotary encoder, which detects the rotation information of the rotary shaft C. The sensor 2 inspects the surface state of the insulating film layer 5 on the silicon substrate 6 such as the surface shape and the film thickness distribution by a method described later.

【0029】本実施形態において絶縁膜層5の表面を研
磨するときは部分研磨工具4を回転軸C′を中心に回転
させると共に基板保持具7を回転軸Cを中心に回転さ
せ、双方を相対的に駆動させ、又必要に応じて双方のX
方向とY方向の相対的位置を変位させながらノズル(不
図示)から研磨材を含むスラリーを被加工物101面上
に流出させて、絶縁膜層5と研磨パッド(4a1)との
界面に均一に供給している。
In the present embodiment, when polishing the surface of the insulating film layer 5, the partial polishing tool 4 is rotated about the rotation axis C'and the substrate holder 7 is rotated about the rotation axis C, so that they are opposed to each other. Drive both, and if necessary, both X
The slurry containing the abrasive is caused to flow out from the nozzle (not shown) onto the surface of the workpiece 101 while displacing the relative position in the Y-direction and the Y-direction, and is made uniform at the interface between the insulating film layer 5 and the polishing pad (4a1). Is being supplied to.

【0030】このとき絶縁膜層5と部分研磨工具4との
圧力、回転数の比率、及びスラリー供給量を適切に選択
して研磨している。これによってシリコン基板6上に形
成した絶縁膜層5を部分研磨工具4で部分研磨してその
表面の平坦化を図っている。
At this time, polishing is performed by appropriately selecting the pressure between the insulating film layer 5 and the partial polishing tool 4, the rotation speed ratio, and the slurry supply amount. In this way, the insulating film layer 5 formed on the silicon substrate 6 is partially polished by the partial polishing tool 4 to flatten its surface.

【0031】そして予め設定した時間、部分研磨した後
に図2に示すように部分研磨工具4内に設けたセンサー
2で後述する方法により絶縁膜層5の膜厚と表面位置情
報を測定している。
After partial polishing for a preset time, the sensor 2 provided in the partial polishing tool 4 as shown in FIG. 2 measures the film thickness and surface position information of the insulating film layer 5 by a method described later. .

【0032】本実施形態では被加工物101の絶縁膜層
5の表面状態をそれが液体中であっても測定することが
出来、これによってスループットの向上を図っている。
In the present embodiment, the surface condition of the insulating film layer 5 of the work piece 101 can be measured even in the liquid, thereby improving the throughput.

【0033】次いで後述する方法でセンサー2から得ら
れた出力信号に基づいて制御手段103により絶縁膜層
5全体の表面形状及び膜厚分布等の表面状態を求めてい
る。このとき制御手段103は絶縁膜層5の表面上の凹
凸や段差等の表面形状と膜厚分布の双方が予め設定した
範囲内にあるか否かを判定部で判断している。そして双
方が予め設定した範囲内にあるときは研磨の終了点であ
ると判断して研磨工程を停止する。又そうでないときは
再度研磨工程を続行するように制御している。
Then, the control means 103 obtains the surface shape and the surface condition such as the film thickness distribution of the entire insulating film layer 5 based on the output signal obtained from the sensor 2 by the method described later. At this time, the control unit 103 determines in the determination unit whether or not both the surface shape such as unevenness and steps on the surface of the insulating film layer 5 and the film thickness distribution are within the preset range. When both are within the preset range, it is determined that the polishing is at the end point, and the polishing process is stopped. If not, the polishing process is controlled to continue again.

【0034】そして制御手段103は研磨工程中に絶縁
膜層5の表面形状と膜厚分布の双方が予め設定した範囲
に入らないと判断したとき、(例えば研磨しすぎて薄く
なりすぎてしまったとき等)は研磨工程を停止するよう
にしている。このとき被加工物101を不良品と判断し
ている。
Then, when the control means 103 determines that both the surface shape and the film thickness distribution of the insulating film layer 5 do not fall within the preset ranges during the polishing process (for example, too thin and too thin). At the time), the polishing process is stopped. At this time, the workpiece 101 is determined to be defective.

【0035】以上のように本実施形態ではシリコン基板
6の絶縁膜層5を平坦化することによって投影露光する
際に絶縁膜層5の対象となる領域全体が投影光学系の焦
点深度内に入るようにしている。又絶縁膜層5の膜厚が
所定の範囲内となるようにして層間容量のバラツキを防
止すると共にビアホールの深さを統一している。
As described above, in this embodiment, when the projection exposure is performed by flattening the insulating film layer 5 of the silicon substrate 6, the entire target region of the insulating film layer 5 falls within the depth of focus of the projection optical system. I am trying. Further, the film thickness of the insulating film layer 5 is set within a predetermined range to prevent variation in interlayer capacitance and unify the depth of via holes.

【0036】図4は本実施形態のセンサー2の要部概略
図である。センサー2はシリコン基板6上の絶縁膜層5
の膜厚を測定する膜厚測定手段8と絶縁膜層5の表面形
状を求める為に基準面から研磨加工面(絶縁膜層5)ま
での距離を測定する距離測定手段9とを有している。
FIG. 4 is a schematic view of a main part of the sensor 2 of this embodiment. The sensor 2 is an insulating film layer 5 on a silicon substrate 6.
A film thickness measuring means 8 for measuring the film thickness of the insulating film layer 5 and a distance measuring means 9 for measuring the distance from the reference surface to the polished surface (insulating film layer 5) in order to obtain the surface shape of the insulating film layer 5. There is.

【0037】図6は部分研磨工具4をZ軸の下方(ロー
タリーエンコーダ21側)からみたときの概略図であ
る。図6(A)は研磨パッド4a1を基準面を含むプリ
ズム領域以外に設けており、これによって全面研磨をし
ている。図6(B)は研磨パッド4a1を輪帯状とし、
輪帯状研磨をする場合を示している。図6(B)におい
て61は研磨効果のない緩衝部材(スクラブ材)であ
る。
FIG. 6 is a schematic view of the partial polishing tool 4 as viewed from below the Z axis (on the rotary encoder 21 side). In FIG. 6A, the polishing pad 4a1 is provided in a region other than the prism region including the reference surface, and the entire surface is polished by this. In FIG. 6B, the polishing pad 4a1 has a ring shape,
The case where ring-shaped polishing is performed is shown. In FIG. 6B, reference numeral 61 denotes a cushioning member (scrub material) having no polishing effect.

【0038】尚スクラブ材61はスラリー排除のための
純水、または空気の還流が効率よく行えるように閉じら
れた空間を作るための部材材質は、親水性で耐摩耗性の
良いナイロン、ポリビニール発泡体等から成っている。
The scrubbing material 61 is made of pure water for removing slurry or a material for forming a closed space so that air can be efficiently recirculated. The material of the material is hydrophilic and has excellent wear resistance such as nylon or polyvinyl. Made of foam etc.

【0039】本実施形態では目的に応じて図6(A)又
は図6(B)の構成を用いている。
In this embodiment, the configuration shown in FIG. 6A or 6B is used according to the purpose.

【0040】図7(A),(B)は本実施形態において
被加工物101の絶縁膜層5における各位置での膜厚と
表面位置情報を部分研磨工具4内に設けたセンサー2で
測定するときの位置関係を示す説明図である。
In FIGS. 7A and 7B, the film thickness and surface position information at each position in the insulating film layer 5 of the workpiece 101 are measured by the sensor 2 provided in the partial polishing tool 4 in this embodiment. It is explanatory drawing which shows the positional relationship when performing.

【0041】同図(A)では絶縁膜層5の回転位置θを
ロータリーエンコーダ21を用いて駆動制御しながら部
分研磨工具4をX方向の位置rにリニアエンコーダ22
を用いて駆動制御している。そして絶縁膜層5と部分研
磨工具4との位置情報(回転軸Cからの距離rと角度
θ)を記憶し、その位置における絶縁膜層5の表面位置
情報をセンサー2で検出して制御手段103内の記憶部
(不図示)に記憶している。
In FIG. 1A, the rotary position of the insulating film layer 5 is controlled by the rotary encoder 21 while the partial polishing tool 4 is moved to the position r in the X direction by the linear encoder 22.
Is used to control the drive. Then, position information (distance r and angle θ from the rotation axis C) between the insulating film layer 5 and the partial polishing tool 4 is stored, and the surface position information of the insulating film layer 5 at that position is detected by the sensor 2 to control means. It is stored in a storage unit (not shown) in 103.

【0042】次いで同図(B)に示すように部分研磨工
具4をX軸方向に所定量リニアセンサー22を用いて移
動させ、その位置での表面位置情報を同図(A)と同様
に検出して記憶部に記憶している。これを角度θの値を
種々変えて絶縁膜層5の表面全体にわたって表面位置情
報を求め、これより絶縁膜層5全体の膜厚分布と表面形
状を求めている。
Next, as shown in FIG. 6B, the partial polishing tool 4 is moved in the X-axis direction by using a predetermined amount of the linear sensor 22, and the surface position information at that position is detected in the same manner as in FIG. Then, it is stored in the storage unit. By changing the value of the angle θ variously, surface position information is obtained over the entire surface of the insulating film layer 5, and the film thickness distribution and surface shape of the entire insulating film layer 5 are obtained from this.

【0043】図5は図4の一部分の拡大摸式図であり、
センサー2でシリコン基板6上の絶縁膜層5の表面形状
と膜厚を測定するときの光路を示している。
FIG. 5 is an enlarged schematic diagram of a part of FIG.
The optical path when the surface shape and the film thickness of the insulating film layer 5 on the silicon substrate 6 are measured by the sensor 2 is shown.

【0044】次にセンサー2の膜厚測定手段8と距離測
定手段9の構成及びその測定方法について図4,図5を
用いて説明する。まず、距離測定手段9によって絶縁膜
層5の膜厚d(ρ)を求める方法について説明する。
Next, the structure of the film thickness measuring means 8 and the distance measuring means 9 of the sensor 2 and the measuring method thereof will be described with reference to FIGS. 4 and 5. First, a method for obtaining the film thickness d (ρ) of the insulating film layer 5 by the distance measuring means 9 will be described.

【0045】絶縁層膜5の膜厚と基準面(プリズム面)
から研磨加工面(絶縁膜層5の表面)までの距離を算出
する距離測定手段9は、可干渉距離を時間分割で変更で
きる光源(半導体レーザ)17、その光源17から射出
する光束を平行光に変換し、プリズム11を介して測定
対象となる絶縁膜層5の2次元領域ρへ照射するレンズ
18、そしてその2次元領域ρからの反射光束をプリズ
ム11を介して撮像素子20に発散光束として入射させ
るレンズ19を有している。
Thickness of insulating layer film 5 and reference surface (prism surface)
The distance measuring means 9 for calculating the distance from the polishing surface to the polished surface (the surface of the insulating film layer 5) is a light source (semiconductor laser) 17 capable of changing the coherence length by time division, and a light beam emitted from the light source 17 is a parallel light Lens 18 for irradiating the two-dimensional region ρ of the insulating film layer 5 to be measured through the prism 11 and the reflected light flux from the two-dimensional region ρ to the image sensor 20 through the prism 11. It has a lens 19 which is incident as.

【0046】図4において12は純水供給用の給水ノズ
ルであり、被加工面(絶縁膜層)に純水を放出して、そ
こに付着しているスラリーやゴミ等を排除して、被加工
物の表面状態の高精度な検出を容易にしている。13は
純水排水用の排水ノズルである。
In FIG. 4, reference numeral 12 is a water supply nozzle for supplying pure water, which discharges pure water to the surface to be processed (insulating film layer) to remove slurry, dust, etc. adhering thereto, It facilitates highly accurate detection of the surface condition of the workpiece. Reference numeral 13 is a drain nozzle for draining pure water.

【0047】尚、本実施形態において被加工面上に純水
を放出する代わりにエアノズルを用いて空気を放出する
ようにしても良い。
In this embodiment, instead of discharging pure water onto the surface to be processed, an air nozzle may be used to discharge air.

【0048】図5において10は純水層で、研磨パッド
4の表面より数百μm程度低い位置を基準面11a(z
=0)としてプリズム11の平面部を一致させて配置
し、その平面部と絶縁膜層5によって挟まれる層に、給
水ノズル12,排水ノズル13によって純水を循環させ
ることにより生成している。ここで基準面11aは絶縁
膜層5の膜厚よりも十分長い位置となるようにしてい
る。
In FIG. 5, reference numeral 11 denotes a pure water layer, which is located at a position lower than the surface of the polishing pad 4 by several hundreds of μm to the reference surface 11a (z
= 0), the planes of the prisms 11 are arranged so as to coincide with each other, and pure water is circulated in the layers sandwiched by the planes and the insulating film layer 5 by the water supply nozzle 12 and the drainage nozzle 13. Here, the reference surface 11a is set to a position sufficiently longer than the film thickness of the insulating film layer 5.

【0049】可干渉距離を時間分割で変更する手段とし
ての光源17からの光束は発振中心波長λ0 =780n
mのシングルモードの半導体レーザを使用し、測定対象
となる各膜層の厚みに対して十分長い可干渉距離を有し
ている。
The luminous flux from the light source 17 as means for changing the coherence length by time division is the oscillation center wavelength λ 0 = 780 n.
A single mode semiconductor laser of m is used and has a sufficiently long coherence length with respect to the thickness of each film layer to be measured.

【0050】光源17を図示しない高周波重畳回路によ
りレーザ発振閾値を切り込む高周波電流でマルチモード
化し、可干渉距離が10数μm以下程度と短くなるよう
な操作を行なう。このような可干渉距離を短くした光源
からの第1光束で各膜層を照射すると、図5に示すよう
に、プリズム11の平面部と一致する基準面からの反射
光a、純水層10/絶縁膜層5の境界面(絶縁膜層5の
表面)からの反射光b、絶縁膜層5/シリコン基板6の
境界面からの反射光cの3つの反射光が発生する。
The light source 17 is multi-moded by a high-frequency current that cuts the laser oscillation threshold value by a high-frequency superimposing circuit (not shown), and the coherence length is shortened to about 10 μm or less. When each film layer is irradiated with the first light flux from the light source having such a short coherence length, as shown in FIG. 5, the reflected light a from the reference surface that coincides with the flat surface of the prism 11 and the pure water layer 10 are obtained. / Reflected light b from the boundary surface of the insulating film layer 5 (surface of the insulating film layer 5) and reflected light c from the boundary surface of the insulating film layer 5 / silicon substrate 6 are generated.

【0051】光源からの光束の可干渉距離が短い為にこ
れらの3つの反射光a,b,cのうち、光路長差の短い
反射光b,cのみが干渉し、反射光aは他の反射光と干
渉せず直流成分となる。この時の撮像素子17上に形成
される干渉パターンの干渉強度I1 (ρ)は次のように
表わされる。
Since the coherence length of the light beam from the light source is short, among these three reflected lights a, b, c, only the reflected lights b, c with a short optical path difference interfere with each other, and the reflected light a is the other. It does not interfere with the reflected light and becomes a direct current component. The interference intensity I 1 (ρ) of the interference pattern formed on the image pickup device 17 at this time is expressed as follows.

【0052】 I1 (ρ)=ua2+ub2+uc2+2ub uc cos (σb −σc )…(1) ここでkは波数で2n/λである。又σb -σc は、 σb −σc =k×2×n1 ×d(ρ)cos φ1 である。k,n1 ,φ1 は既知であり、(1)式はd
(ρ)、即ち前述した絶縁膜層5の平均した膜厚を変数
として変化することになる。このd(ρ)については、
絶縁膜層5は通常膜厚を管理されてシリコン基板6上に
形成されるものなので、d(ρ)の概略値を予め決める
ことができ、またd(ρ)に基づく干渉強度のデータテ
ーブル等を参考にしながら演算処理によりd(ρ)算出
している。
[0052] I 1 (ρ) = ua 2 + ub 2 + uc 2 + 2ub uc cos (σb -σc) ... (1) where k is the wave number in the 2n / λ. The .sigma.b -Shigumashi is σb -σc = k × 2 × n 1 × d (ρ) cos φ 1. k, n 1 and φ 1 are known, and the equation (1) is d
(Ρ), that is, the average film thickness of the insulating film layer 5 is changed as a variable. For this d (ρ),
Since the insulating film layer 5 is usually formed on the silicon substrate 6 by controlling the film thickness, an approximate value of d (ρ) can be determined in advance, and a data table of interference intensity based on d (ρ), etc. With reference to the above, d (ρ) is calculated by calculation processing.

【0053】一方、本実施形態の膜厚測定手段8は必要
に応じて用いられるものであり、分光反射率測定により
絶縁膜層5の2次元領域ρの平均膜厚d(ρ)を測定し
ており、光源と分光器を含むユニット14,ハーフミラ
ー15,フォトマルチプライア(光電素子)16を有し
ている。ユニット14から波長が連続的に変化する単色
光が射出し、絶縁膜層5の表面と絶縁膜層5/シリコン
基板6の境界面で反射する。このとき反射した2光束は
干渉する。
On the other hand, the film thickness measuring means 8 of this embodiment is used as needed, and the average film thickness d (ρ) of the two-dimensional region ρ of the insulating film layer 5 is measured by the spectral reflectance measurement. It has a unit 14 including a light source and a spectroscope, a half mirror 15, and a photomultiplier (photoelectric element) 16. A monochromatic light whose wavelength continuously changes is emitted from the unit 14 and reflected by the surface of the insulating film layer 5 and the interface between the insulating film layer 5 and the silicon substrate 6. The two light beams reflected at this time interfere with each other.

【0054】本実施形態ではこの2光束による干渉強度
の変化から絶縁膜層5の平均膜厚d(ρ)を求めてい
る。今、干渉強度が最大,最小になるときの波長をλ
1 ,λ2、絶縁膜層5の屈折率をn1 、前述の境界面で
の反射角度をφ1 とすると、2次元領域ρ内の微小領域
xにおける膜厚は、 d(x)=1/[(4n1 cos φ1 )(1/λ2 −1/λ1 )]‥‥(2) と表わされる。ここで2次元領域ρ内で複数箇所を測定
した膜厚の平均をd(ρ)とする。
In this embodiment, the average film thickness d (ρ) of the insulating film layer 5 is obtained from the change in the interference intensity due to the two light beams. Now, let λ be the wavelength when the interference intensity becomes maximum and minimum.
1 , λ 2 , the refractive index of the insulating film layer 5 is n 1 , and the reflection angle at the above-mentioned boundary surface is φ 1 , the film thickness in the minute region x in the two-dimensional region ρ is d (x) = 1. / [(4n 1 cos φ 1 ) (1 / λ 2 −1 / λ 1 )] ... (2) Here, the average of the film thicknesses measured at a plurality of points within the two-dimensional region ρ is d (ρ).

【0055】なおこの場合、純水層10,プリズム11
による干渉信号も発生するが、絶縁膜層5の膜厚が数μ
m程度等に比べてこれらは十分大きな厚みを有するの
で、干渉信号の周波数が非常に高くなり、絶縁膜層5か
らの干渉信号と容易に分離することができる。
In this case, the pure water layer 10 and the prism 11
Interference signal is also generated, but the film thickness of the insulating film layer 5 is several μ.
Since these have a sufficiently large thickness as compared with about m or the like, the frequency of the interference signal becomes very high and can be easily separated from the interference signal from the insulating film layer 5.

【0056】尚、本実施形態において膜厚測定手段8は
前述した距離測定手段9で膜厚を測定すれば、特に設け
なくても良い。
In this embodiment, the film thickness measuring means 8 may be omitted if the distance measuring means 9 measures the film thickness.

【0057】次に本実施形態において距離測定手段9に
より基準面から膜厚表面(研磨加工面)までの距離を求
め、膜層5の表面形状を求める場合について説明する。
Next, a description will be given of a case where the distance measuring means 9 in the present embodiment obtains the distance from the reference surface to the film thickness surface (polished surface) to obtain the surface shape of the film layer 5.

【0058】今、可干渉性光源17として、発振中心波
長λ0 =780nmのシングルモードの半導体レーザか
ら測定対象となる各膜層の厚みに対して十分長い可干渉
距離の第2光束で各膜層を照射する。そうすると図5に
示すようにプリズム11の平面部と一致する基準面から
の反射光a、純水層10/絶縁膜層5の境界面(絶縁膜
層5の表面)からの反射光b、絶縁膜層5/シリコン基
板6の境界面からの反射光cが発生し、これら3つの反
射光は互いに干渉して撮像素子17上に干渉強度I2
(ρ)の干渉パターンを形成する。
Now, as the coherent light source 17, a single mode semiconductor laser having an oscillation center wavelength λ 0 = 780 nm is used to form each film with a second light flux having a coherence length sufficiently long with respect to the thickness of each film layer to be measured. Irradiate the layer. Then, as shown in FIG. 5, the reflected light a from the reference surface that coincides with the flat surface of the prism 11, the reflected light b from the pure water layer 10 / insulating film layer 5 boundary surface (the surface of the insulating film layer 5), the insulation Reflected light c from the interface between the film layer 5 and the silicon substrate 6 is generated, and these three reflected lights interfere with each other and the interference intensity I 2 on the image pickup device 17.
An interference pattern of (ρ) is formed.

【0059】各反射光a,b,cを各々a=ua ei σ a
,b=ub ei σ b ,c=uc ei σ c とすると、その
干渉強度I2 (ρ)は次のように表わされる。
Each reflected light a, b, c is a = ua ei σ a
 , B = ub ei σ b , C = uc ei σ c Then, that
Interference intensity ITwo (Ρ) is expressed as follows.

【0060】 I2 (ρ)=ua2+ub2+uc2+2ua ub cos (σa −σb ) +2ua uc cos (σa −σc ) +2ub uc cos (σb −σc )‥‥(3) この時間分割により得られた2つの干渉強度の差をとる
と(4)式のようになる。
I 2 (ρ) = ua 2 + ub 2 + uc 2 + 2ua ub cos (σa −σb) + 2ua uc cos (σa −σc) + 2ub uc cos (σb −σc) (3) Obtained by this time division. The difference between the two interference intensities is given by equation (4).

【0061】 I2 (ρ)−I1 (ρ)=2ua ub cos (σa −σb ) +2ua uc cos (σa −σc )‥‥(4) ここで純水層10の厚み、即ち基準面と研磨加工面まで
の距離をd(ρ)′、純水層10の屈折率をn0 、前述
の純水層10/絶縁膜層5の境界面での反射角度をφ
0 、プリズム11の材質の屈折率をN、光源14の発振
スペクトルの中心波長をλ、k=2π/λとすると、 σa −σb =k[2n0 d(ρ)′cos φ0 ] また、 σa −σc =k[2n0 d(ρ)′cos φ0 +2n1
(ρ)cos φ1 ] となる。
I 2 (ρ) -I 1 (ρ) = 2ua ub cos (σa −σb) + 2ua uc cos (σa −σc) (4) Here, the thickness of the pure water layer 10, that is, the reference surface and the polishing The distance to the processed surface is d (ρ) ′, the refractive index of the pure water layer 10 is n 0 , and the reflection angle at the pure water layer 10 / insulating film layer 5 boundary surface is φ.
0 , the refractive index of the material of the prism 11 is N, the center wavelength of the oscillation spectrum of the light source 14 is λ, and k = 2π / λ, then σa −σb = k [2n 0 d (ρ) ′ cos φ 0 ] σa−σc = k [2n 0 d (ρ) ′ cos φ 0 + 2n 1 d
(Ρ) cos φ 1 ].

【0062】ここでn0 ,n1 ,φ0 ,φ1 と(3)式
からd(ρ)は既知なので、2つの干渉強度の差を示す
(4)式は、d(ρ)′、即ち前述した基準面と研磨加
工面までの距離を変数として変化することになる。この
d(ρ)′を演算処理により算出することによって研磨
加工面の表面形状を算出している。
Since d (ρ) is known from n 0 , n 1 , φ 0 , φ 1 and the equation (3), the equation (4) showing the difference between the two interference intensities is d (ρ) ′, That is, the distance between the reference surface and the polished surface changes as a variable. The surface shape of the polished surface is calculated by calculating this d (ρ) ′ by arithmetic processing.

【0063】本実施形態ではこのような方法、及び装置
により求められる研磨加工面の膜厚分布と表面形状測定
値を測定毎に記憶部に記憶し、最終的に目標とする膜厚
分布との差分を比較している。この差分が所定の値の範
囲にない場合は、差分値や表面形状測定値より研磨レー
トや研磨液中のスラリー濃度、研磨面の温度、研磨圧力
分布等を適切に補正して平坦化が不適正な部分の研磨が
効率よく促進されるように制御している。
In the present embodiment, the film thickness distribution of the polished surface and the surface profile measurement value obtained by such a method and apparatus are stored in the storage unit for each measurement, and finally the target film thickness distribution is obtained. Comparing the differences. If this difference is not within the predetermined value range, the polishing rate, the slurry concentration in the polishing liquid, the temperature of the polishing surface, the polishing pressure distribution, etc. are appropriately corrected based on the difference value and the surface shape measurement value, and the flattening is unsuccessful. The polishing is controlled so as to efficiently promote the polishing of a proper portion.

【0064】この差分の比較作業を複数回繰り返した
後、この差分が所定の値の範囲になった場合に研磨加工
を終了する。以上説明した化学的機械的研磨による平坦
化加工の終了点検出のフローを図8に示す。
After this difference comparison operation is repeated a plurality of times, when the difference is within a predetermined value range, the polishing process is terminated. FIG. 8 shows a flow of detecting the end point of the planarization processing by the chemical mechanical polishing described above.

【0065】尚本実施形態では、光源の可干渉距離を異
ならせる手段としてシングルモード半導体レーザ17を
高周波重畳回路によりマルチモード化し時間分割するこ
とで前述のI1 (ρ),I2 (ρ)の測定を行うように
しているが、可干渉距離の異なる2つの光源を空間的に
分離して配置し、それぞれに対応する撮像素子を2つ設
けて前述のI1 (ρ),I2 (ρ)の測定を行うように
しても良い。
In this embodiment, as a means for varying the coherence length of the light source, the single mode semiconductor laser 17 is made into a multimode by a high frequency superimposing circuit and is time-divided to obtain the above-mentioned I 1 (ρ) and I 2 (ρ). However, two light sources having different coherence lengths are spatially separated and two image pickup devices corresponding to the respective light sources are provided, and I 1 (ρ) and I 2 ( ρ) may be measured.

【0066】また、基準面と研磨加工面までの距離を測
定する距離測定手段9において照射光束の入射角度を0
°(z軸と平行)にし、絶縁膜層5の膜厚を測定する膜
厚測定手段8と光路を一部共通にする配置にしても良
い。
Further, in the distance measuring means 9 for measuring the distance between the reference surface and the polished surface, the incident angle of the irradiation light beam is set to 0.
The optical path may be partly common to the film thickness measuring means 8 for measuring the film thickness of the insulating film layer 5 at an angle (parallel to the z axis).

【0067】以上は絶縁膜について説明しましたが、半
導体プロセスでの化学的機械的研磨の応用としてコンタ
クトやビアホールでのタングステン成膜後、或は配線成
膜後等の研磨においても金属膜の薄層での膜厚分布,表
面形状,更には金属膜が除去され、絶縁膜での膜厚分
布、表面形状測定による研磨方法及び研磨装置にも適用
可能である。
Although the insulating film has been described above, as a chemical mechanical polishing application in the semiconductor process, the thin metal film can be used even after the tungsten film is formed in the contact or via hole or the wiring film is formed. The film thickness distribution in the layer, the surface shape, and further the metal film are removed, and the method can be applied to the polishing method and the polishing apparatus by measuring the film thickness distribution in the insulating film and the surface shape.

【0068】[0068]

【発明の効果】本発明によれば以上のように、誘電体を
積層したウエハでの表面を化学的機械的研磨により平坦
化する際に、該表面に設けられている絶縁膜層の表面形
状と膜厚分布を検出し、これらの値を用いることによっ
て研磨工程の終了点を的確に判断することによって誘電
体を積層したウエハプロセスでの表面を効率良く平坦化
し、高集積度の半導体デバイスを製造するのに好適な研
磨方法及びそれを用いた研磨装置を達成することができ
る。
As described above, according to the present invention, the surface shape of the insulating film layer provided on the surface of the wafer laminated with the dielectric is flattened by chemical mechanical polishing. And the film thickness distribution are detected, and the end point of the polishing process is accurately determined by using these values to efficiently flatten the surface in the wafer process in which a dielectric is laminated, and to achieve a highly integrated semiconductor device. A polishing method suitable for manufacturing and a polishing apparatus using the same can be achieved.

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

【図1】本発明の実施形態1の要部概略図FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の一部分の要部概略図FIG. 2 is a schematic view of a main part of a part of FIG.

【図3】図1の一部分の概略図FIG. 3 is a schematic view of a portion of FIG.

【図4】本発明に係るセンサーの要部概略図FIG. 4 is a schematic view of a main part of a sensor according to the present invention.

【図5】図4の一部分の拡大説明図FIG. 5 is an enlarged explanatory view of a part of FIG. 4;

【図6】図1の一部分の拡大説明図FIG. 6 is an enlarged explanatory view of a part of FIG.

【図7】本発明の実施形態1の測定方法の説明図FIG. 7 is an explanatory diagram of a measuring method according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の動作のフローチャートFIG. 8 is a flowchart of the operation of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 研磨装置 2 センサー 4 部分研磨工具 4a1 研磨パッド 5 絶縁膜層 6 シリコン基板 7 基板保持具 8 膜厚測定手段 9 距離測定手段 11 プリズム 12 給水ノズル 13 排水ノズル 14 光源部 15 ハーフミラー 21 ロータリーエンコーダ 22 リニアエンコーダ 17 光源 18,19 レンズ 20 撮像素子 1 Polishing Device 2 Sensor 4 Partial Polishing Tool 4a1 Polishing Pad 5 Insulating Film Layer 6 Silicon Substrate 7 Substrate Holding Tool 8 Film Thickness Measuring Means 9 Distance Measuring Means 11 Prism 12 Water Nozzle 13 Drainage Nozzle 14 Light Source 15 Half Mirror 21 Rotary Encoder 22 Linear encoder 17 Light source 18, 19 Lens 20 Image sensor

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板面に設けた膜層の表面をそれよりも
小さな面積の研磨パッドを有する研磨手段で双方を相対
的に駆動させて研磨する研磨方法において、該研磨手段
の一部に設けた検出手段で該膜層の表面情報を求め、該
検出手段からの信号に基づいて制御手段で該膜層の研磨
の続行又は停止を制御していることを特徴とする研磨方
法。
1. A polishing method in which a surface of a film layer provided on a substrate surface is relatively driven by a polishing means having a polishing pad having an area smaller than the surface of the film layer, and the surface is provided as a part of the polishing means. A polishing method, wherein surface information of the film layer is obtained by the detecting means, and continuation or stop of polishing of the film layer is controlled by the control means based on a signal from the detecting means.
【請求項2】 前記研磨手段は前記膜層の表面と平行な
面内で移動可能となっており、前記検出手段は該研磨手
段の該面内での位置情報を検出する位置検出手段からの
位置情報を利用して該膜層の表面情報を求めていること
を特徴とする請求項1の研磨方法。
2. The polishing means is movable in a plane parallel to the surface of the film layer, and the detecting means is a position detecting means for detecting position information of the polishing means in the plane. The polishing method according to claim 1, wherein the surface information of the film layer is obtained by using position information.
【請求項3】 前記検出手段は前記膜層の表面から基準
面までの距離を検出するとともに該膜層の膜厚を測定す
る距離測定手段を有していることを特徴とする請求項1
の研磨方法。
3. The detecting means has a distance measuring means for detecting a distance from a surface of the film layer to a reference surface and for measuring a film thickness of the film layer.
Polishing method.
【請求項4】 前記検出手段は前記膜層の膜厚を測定す
る膜厚測定手段を有していることを特徴とする請求項1
の研磨方法。
4. The detecting means has a film thickness measuring means for measuring the film thickness of the film layer.
Polishing method.
【請求項5】 前記制御手段は前記検出手段から得られ
た前記膜層の表面形状と膜厚分布が予め設定した許容範
囲内にあるか否かを判定部で判定し、該判定部からの信
号に基づいて該膜層の研磨の続行又は停止するかを制御
していることを特徴とする請求項1の研磨方法。
5. The control unit determines by a determination unit whether or not the surface shape and the film thickness distribution of the film layer obtained from the detection unit are within a preset allowable range. The polishing method according to claim 1, wherein whether the polishing of the film layer is continued or stopped is controlled based on a signal.
【請求項6】 基板面に設けた膜層の表面をそれよりも
小さな面積の研磨パッドを有する研磨手段で双方を相対
的に駆動させて研磨する研磨装置において該研磨手段に
は該膜層の表面情報を検出する検出手段が固設されてい
ることを特徴とする研磨装置。
6. A polishing apparatus for polishing the surface of a film layer provided on a substrate surface by relatively driving both with a polishing means having a polishing pad having a smaller area than the surface of the film layer. A polishing apparatus characterized in that detection means for detecting surface information is fixed.
【請求項7】 前記研磨手段は前記膜層の表面と平行な
面内で移動可能となっており、前記検出手段は該研磨手
段の該面内での位置情報を検出する位置検出手段からの
位置情報を利用して該膜層の表面情報を求めていること
を特徴とする請求項6の研磨装置。
7. The polishing means is movable in a plane parallel to the surface of the film layer, and the detecting means is a position detecting means for detecting position information of the polishing means in the plane. 7. The polishing apparatus according to claim 6, wherein surface information of the film layer is obtained by using position information.
【請求項8】 前記検出手段は前記膜層の表面から基準
面までの距離を検出するとともに該膜層の膜厚を測定す
る距離測定手段を有していることを特徴とする請求項6
の研磨装置。
8. The detecting means has a distance measuring means for detecting a distance from a surface of the film layer to a reference plane and for measuring a film thickness of the film layer.
Polishing equipment.
【請求項9】 前記検出手段は前記膜層の膜厚を測定す
る膜厚測定手段を有していることを特徴とする請求項6
の研磨装置。
9. The detection means has a film thickness measuring means for measuring the film thickness of the film layer.
Polishing equipment.
【請求項10】 前記制御手段は前記検出手段から得ら
れた前記膜層の表面形状と膜厚分布が予め設定した許容
範囲内にあるか否かを判定部で判定し、該判定部からの
信号に基づいて該膜層の研磨の続行又は停止するかを制
御していることを特徴とする請求項6の研磨装置。
10. The control unit determines by a determination unit whether or not the surface shape and the film thickness distribution of the film layer obtained from the detection unit are within a preset allowable range, and the control unit determines 7. The polishing apparatus according to claim 6, wherein whether the polishing of the film layer is continued or stopped is controlled based on the signal.
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