JPH0878369A - 研磨の終点検出方法及びその研磨装置 - Google Patents
研磨の終点検出方法及びその研磨装置Info
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- JPH0878369A JPH0878369A JP21283694A JP21283694A JPH0878369A JP H0878369 A JPH0878369 A JP H0878369A JP 21283694 A JP21283694 A JP 21283694A JP 21283694 A JP21283694 A JP 21283694A JP H0878369 A JPH0878369 A JP H0878369A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polishing
- temperature
- face
- substrate
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- Pending
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- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】研磨の終点を高精度に検出し得る研磨の終点検
出方法及びその研磨装置を提供する。 【構成】摩擦係数の異なる材料層を備えた基板を研磨す
るに際し、研磨温度変化を検出し、該研磨温度が所定温
度に達した時点で研磨を自動的に停止する。
出方法及びその研磨装置を提供する。 【構成】摩擦係数の異なる材料層を備えた基板を研磨す
るに際し、研磨温度変化を検出し、該研磨温度が所定温
度に達した時点で研磨を自動的に停止する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置等の電子
材料に適用して好適な研磨の終点検出方法及びその研磨
装置に関する。
材料に適用して好適な研磨の終点検出方法及びその研磨
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置を製造するウェハーとして、
例えば張り合わせ方式のＳＯＩ（Silicon on Insulato
r）ウェハーが知られている。この張り合わせＳＯＩウ
ェハーは、表面にパターンを形成した第１のＳｉ基板
と、第２のＳｉ基板をパターン形成部を介して張り合わ
せたものである。このＳＯＩウェハーを研磨する場合、
パターン内のシリコン（Ｓｉ）の過剰研磨を防止するた
め、全面に絶縁層例えばＳｉＯ2膜が露出した時に研磨
を停止する必要がある。
例えば張り合わせ方式のＳＯＩ（Silicon on Insulato
r）ウェハーが知られている。この張り合わせＳＯＩウ
ェハーは、表面にパターンを形成した第１のＳｉ基板
と、第２のＳｉ基板をパターン形成部を介して張り合わ
せたものである。このＳＯＩウェハーを研磨する場合、
パターン内のシリコン（Ｓｉ）の過剰研磨を防止するた
め、全面に絶縁層例えばＳｉＯ2膜が露出した時に研磨
を停止する必要がある。
【０００３】従来、上述したＳＯＩウェハー等の例えば
ＳｉＯ2からなる研磨ストッパー層を有する基板を研磨
する方法としては、図４に示す研磨装置を用いて研磨を
行っていた。
ＳｉＯ2からなる研磨ストッパー層を有する基板を研磨
する方法としては、図４に示す研磨装置を用いて研磨を
行っていた。
【０００４】図４において、１は研磨装置の基盤となる
回転定盤、２は研磨対象物（被研磨部材）を研磨する研
磨布、３は被研磨部材である研磨基板、４は研磨基板３
を保持するための基板保持具、６は研磨液である。この
ように従来の研磨装置は研磨布２上に配置した所定の研
磨基板３を、回転支持体である回転定盤１で回転させる
一方、研磨基板３を基板保持具４で回転保持して研磨を
行っていた。
回転定盤、２は研磨対象物（被研磨部材）を研磨する研
磨布、３は被研磨部材である研磨基板、４は研磨基板３
を保持するための基板保持具、６は研磨液である。この
ように従来の研磨装置は研磨布２上に配置した所定の研
磨基板３を、回転支持体である回転定盤１で回転させる
一方、研磨基板３を基板保持具４で回転保持して研磨を
行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の研磨
装置を使用した研磨方法では、例えばシリコン層のみの
研磨の終点判定の手段がない。一般には被研磨部材の厚
さと研磨レートから算出される研磨時間設定のみで研磨
を停止するようにしているため、研磨布や研磨液等の経
時変化により研磨レートが一定しない現状では研磨代
（厚さ）のバラツキが生じていた。
装置を使用した研磨方法では、例えばシリコン層のみの
研磨の終点判定の手段がない。一般には被研磨部材の厚
さと研磨レートから算出される研磨時間設定のみで研磨
を停止するようにしているため、研磨布や研磨液等の経
時変化により研磨レートが一定しない現状では研磨代
（厚さ）のバラツキが生じていた。
【０００６】実際には、ストッパー層迄の研磨がなされ
ず途中で研磨を終了させてしまって再研磨が必要となっ
たり、また十分にストッパー層が露出された後も研磨が
なされたためパターン内のＳｉが過剰に研磨されたりし
て、面内均一性が悪い基板となる欠点があった。
ず途中で研磨を終了させてしまって再研磨が必要となっ
たり、また十分にストッパー層が露出された後も研磨が
なされたためパターン内のＳｉが過剰に研磨されたりし
て、面内均一性が悪い基板となる欠点があった。
【０００７】そこで、この発明は研磨の終点を高精度に
検出し得る研磨の終点検出方法及びその研磨装置を提供
することを目的とする。
検出し得る研磨の終点検出方法及びその研磨装置を提供
することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明の請求項１にかかる研磨の終点検出方法にお
いて、摩擦係数の異なる材料層を備えた基板を研磨する
に際し、研磨温度変化を検出し、該研磨温度が所定温度
に達した時点で研磨を自動的に停止することを特徴とす
るものである。
め、本発明の請求項１にかかる研磨の終点検出方法にお
いて、摩擦係数の異なる材料層を備えた基板を研磨する
に際し、研磨温度変化を検出し、該研磨温度が所定温度
に達した時点で研磨を自動的に停止することを特徴とす
るものである。
【０００９】また、本発明の請求項２によれば、請求項
１において、研磨温度が所定温度に達した後、更に、一
定時間経過後に研磨を自動的に停止することを特徴とす
るものである。
１において、研磨温度が所定温度に達した後、更に、一
定時間経過後に研磨を自動的に停止することを特徴とす
るものである。
【００１０】更にまた、上述の課題を解決するため、本
発明の請求項３によれば研磨手段を表面に配置した回転
支持体と、研磨手段上に載置される被研磨部材を回転保
持する被研磨部材回転保持手段を有する研磨装置におい
て、被研磨部材の少なくとも一部またはその近傍に研磨
温度検出手段を設けると共に該研磨温度検出手段で検出
された研磨温度が所定温度に達した時点で研磨を停止す
る制御手段を設けたことを特徴とするものである。
発明の請求項３によれば研磨手段を表面に配置した回転
支持体と、研磨手段上に載置される被研磨部材を回転保
持する被研磨部材回転保持手段を有する研磨装置におい
て、被研磨部材の少なくとも一部またはその近傍に研磨
温度検出手段を設けると共に該研磨温度検出手段で検出
された研磨温度が所定温度に達した時点で研磨を停止す
る制御手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】また、本発明の請求項４によれば、請求項
３において、研磨温度検出手段が熱電対又は赤外線温度
検出器であることを特徴とするものである。
３において、研磨温度検出手段が熱電対又は赤外線温度
検出器であることを特徴とするものである。
【００１２】
【作用】本発明によれば、熱電対で検出する場合の例と
して図２に示した熱電対１１と制御ユニット１４を備え
た研磨装置１０を用いて研磨することにより研磨温度変
化を検出できるため、研磨対象部材の変化を検知するこ
とができ、高精度に研磨終点を自動的に検出することが
できる。
して図２に示した熱電対１１と制御ユニット１４を備え
た研磨装置１０を用いて研磨することにより研磨温度変
化を検出できるため、研磨対象部材の変化を検知するこ
とができ、高精度に研磨終点を自動的に検出することが
できる。
【００１３】また、本発明では研磨温度が所定温度に達
した後、更に一定時間経過した後に研磨を停止するた
め、研磨の終点を確実に検出することが可能となる。
した後、更に一定時間経過した後に研磨を停止するた
め、研磨の終点を確実に検出することが可能となる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図１は本発明に係る研磨の終点検出方法を
説明するための工程図であり、図２はその方法を実施す
るための研磨装置である。図２で示した研磨装置の構成
部分のうち、図４で示した構成部分と同一の構成部分は
同一符号で示し、その詳細は説明を省略した。
に説明する。図１は本発明に係る研磨の終点検出方法を
説明するための工程図であり、図２はその方法を実施す
るための研磨装置である。図２で示した研磨装置の構成
部分のうち、図４で示した構成部分と同一の構成部分は
同一符号で示し、その詳細は説明を省略した。
【００１５】まず本実施例では、図１（ａ）に示すよう
に、５インチのシリコン（Ｓｉ）基板３０の表面をパタ
ーニングした後、その全表面にＣＶＤ法により厚さ０．
５〜１．０μｍの二酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜３１を
形成し、更にその上面にＣＶＤ法により厚さ５μｍ程度
のポリシリコン（Ｐｏｌｙ Ｓｉ）膜３３を形成する。
この時点では、Ｐｏｌｙ Ｓｉ膜３３がＳｉ基板３０上
方に凹凸状に形成されている。
に、５インチのシリコン（Ｓｉ）基板３０の表面をパタ
ーニングした後、その全表面にＣＶＤ法により厚さ０．
５〜１．０μｍの二酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜３１を
形成し、更にその上面にＣＶＤ法により厚さ５μｍ程度
のポリシリコン（Ｐｏｌｙ Ｓｉ）膜３３を形成する。
この時点では、Ｐｏｌｙ Ｓｉ膜３３がＳｉ基板３０上
方に凹凸状に形成されている。
【００１６】続いて、図１（ｂ）に示すように、Ｐｏｌ
ｙ Ｓｉ膜３３の凸部（段差）をポリッシュにより平坦
化し、その平坦化されたＰｏｌｙ Ｓｉ平坦膜３３ａ面
に第２のシリコン（Ｓｉ）基板４０を張り合わせ、張り
合わせＳＯＩウェハーを形成する（図１（ｃ））。
ｙ Ｓｉ膜３３の凸部（段差）をポリッシュにより平坦
化し、その平坦化されたＰｏｌｙ Ｓｉ平坦膜３３ａ面
に第２のシリコン（Ｓｉ）基板４０を張り合わせ、張り
合わせＳＯＩウェハーを形成する（図１（ｃ））。
【００１７】次に、図１（ｄ）に示すように、張り合わ
された基板を上下逆にして張り合わせＳＯＩウェハーを
構成するＳｉＯ2膜３１とＳｉ基板３０及びＰｏｌｙ Ｓ
ｉ平坦膜３３ａのそれぞれ外周側面を面取りし、図１
（ｅ）に示すようにＳｉ基板３０の上面（図１（ａ）で
は下面に対応）を研削機により研削する。この研削では
ＳｉＯ2膜３１上に数μｍの厚さにＳｉ基板３０が残存
するように平坦に行う。
された基板を上下逆にして張り合わせＳＯＩウェハーを
構成するＳｉＯ2膜３１とＳｉ基板３０及びＰｏｌｙ Ｓ
ｉ平坦膜３３ａのそれぞれ外周側面を面取りし、図１
（ｅ）に示すようにＳｉ基板３０の上面（図１（ａ）で
は下面に対応）を研削機により研削する。この研削では
ＳｉＯ2膜３１上に数μｍの厚さにＳｉ基板３０が残存
するように平坦に行う。
【００１８】このようにして得られた図１（ｅ）の状態
のパターンを形成した張り合わせＳＯＩウェハーを、図
２の研磨装置１０に研磨基板３としてセットする。この
時、図１（ｅ）に示された張り合わせＳＯＩ基板のＳｉ
基板３０面が研磨されるように下に向けられる。
のパターンを形成した張り合わせＳＯＩウェハーを、図
２の研磨装置１０に研磨基板３としてセットする。この
時、図１（ｅ）に示された張り合わせＳＯＩ基板のＳｉ
基板３０面が研磨されるように下に向けられる。
【００１９】研磨装置１０は図４に示した従来の研磨装
置の構成に、更に研磨温度を検出する熱電対１１、回転
式接触端子１２、信号ケーブル１３、制御ユニット１４
及び制御信号ケーブル１６等が付加された構成となって
いる。
置の構成に、更に研磨温度を検出する熱電対１１、回転
式接触端子１２、信号ケーブル１３、制御ユニット１４
及び制御信号ケーブル１６等が付加された構成となって
いる。
【００２０】熱電対１１は研磨基板３の裏面または裏面
近傍に配置され、研磨温度を検出し、検出した信号は回
転式接触端子１２により外部へ取り出される。
近傍に配置され、研磨温度を検出し、検出した信号は回
転式接触端子１２により外部へ取り出される。
【００２１】以下、上述した図１（ｅ）の構造の研磨を
説明する。まず、本研磨装置でＳｉ基板３０を所定の回
転数で研磨していく。ＳｉはＳｉＯ2より摩擦係数が大
きいので発生する熱量が大きく、Ｓｉを研磨している時
の方が研磨温度が高くなる。従って、同一研磨条件では
ＳｉＯ2の研磨温度は低くなる。本実施例は、このＳｉ
とＳｉＯ2の研磨温度変化を検出して研磨の終点を検出
する。図１（ｆ）が研磨終点時の状態であり、３０ａは
研磨後のＳｉ基板である。
説明する。まず、本研磨装置でＳｉ基板３０を所定の回
転数で研磨していく。ＳｉはＳｉＯ2より摩擦係数が大
きいので発生する熱量が大きく、Ｓｉを研磨している時
の方が研磨温度が高くなる。従って、同一研磨条件では
ＳｉＯ2の研磨温度は低くなる。本実施例は、このＳｉ
とＳｉＯ2の研磨温度変化を検出して研磨の終点を検出
する。図１（ｆ）が研磨終点時の状態であり、３０ａは
研磨後のＳｉ基板である。
【００２２】Ｓｉ面を研磨し始めると図３に示すよう
に、研磨時間の経過と共に研磨温度はｔ3迄上昇し、そ
の温度で安定する。研磨が進行してＳｉ面からＳｉＯ2
面（ＳｉＯ2膜３１）が露出し始めると研磨温度も低下
し始め、全面がＳｉＯ2面になると研磨温度はｔ1で安定
する。
に、研磨時間の経過と共に研磨温度はｔ3迄上昇し、そ
の温度で安定する。研磨が進行してＳｉ面からＳｉＯ2
面（ＳｉＯ2膜３１）が露出し始めると研磨温度も低下
し始め、全面がＳｉＯ2面になると研磨温度はｔ1で安定
する。
【００２３】信号の検出方法としては、研磨温度がｔ3
からｔ1へ低下する間の温度に設定した温度ｔ2を通過す
る時点迄の研磨時間Ｔ1の信号を検出する。時間Ｔ1はＳ
ＯＩウェハー全面がＳｉ面からＳｉＯ2面に変化する途
中の信号であるため、全面がＳｉＯ2面になるための余
裕時間を考慮した時間Ｔ2で研磨を停止する。Ｔ1からＴ
2迄の時間は研磨する材料に応じて適宜決定される。
からｔ1へ低下する間の温度に設定した温度ｔ2を通過す
る時点迄の研磨時間Ｔ1の信号を検出する。時間Ｔ1はＳ
ＯＩウェハー全面がＳｉ面からＳｉＯ2面に変化する途
中の信号であるため、全面がＳｉＯ2面になるための余
裕時間を考慮した時間Ｔ2で研磨を停止する。Ｔ1からＴ
2迄の時間は研磨する材料に応じて適宜決定される。
【００２４】上述した信号検出のシーケンス動作を図２
と関連させて説明する。
と関連させて説明する。
【００２５】熱電対１１で検出した研磨ウェハーの温度
による電圧信号は、回転式接触端子１２で外部へ導か
れ、ケーブル１３を経由して制御ユニット１４に入る。
制御ユニット１４はある研磨時間を経過した後、急激な
温度変化点ｔ2信号と、その後Ｔ2迄の時間経過で研磨が
停止するように、あらかじめ設定しておく。実際の研磨
では、Ｔ2の時間になると制御ユニット１４のリレーが
動作して、研磨液停止→洗浄水供給→回転停止の各動作
を行うことになる。この検出方法は基本的に研磨材料の
摩擦係数の違いによる研磨温度の変化を利用するもので
あるため、例えば初めにＳｉＯ2を研磨しＳｉ層で止め
たい場合は、本実施例とは反対に温度上昇の変化点を検
出することにより可能となる。従って、研磨温度に違い
の生じる材料であれば、どのような研磨材料でもその界
面で研磨を自動的に停止させることができる。
による電圧信号は、回転式接触端子１２で外部へ導か
れ、ケーブル１３を経由して制御ユニット１４に入る。
制御ユニット１４はある研磨時間を経過した後、急激な
温度変化点ｔ2信号と、その後Ｔ2迄の時間経過で研磨が
停止するように、あらかじめ設定しておく。実際の研磨
では、Ｔ2の時間になると制御ユニット１４のリレーが
動作して、研磨液停止→洗浄水供給→回転停止の各動作
を行うことになる。この検出方法は基本的に研磨材料の
摩擦係数の違いによる研磨温度の変化を利用するもので
あるため、例えば初めにＳｉＯ2を研磨しＳｉ層で止め
たい場合は、本実施例とは反対に温度上昇の変化点を検
出することにより可能となる。従って、研磨温度に違い
の生じる材料であれば、どのような研磨材料でもその界
面で研磨を自動的に停止させることができる。
【００２６】更に、第２の実施例として、赤外線温度検
出器を用いる方法もある。この場合は研磨布２の表面温
度を研磨中に非接触で検出するため、出力信号を直接制
御ユニット１４へ送ることができ回転式接触端子１２は
不用となる。
出器を用いる方法もある。この場合は研磨布２の表面温
度を研磨中に非接触で検出するため、出力信号を直接制
御ユニット１４へ送ることができ回転式接触端子１２は
不用となる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、各
材料の研磨温度を検出することにより研磨対象材を区別
して研磨の終点を検出するようにしたものである。その
ため、研磨残りや過剰研磨のない面内均一性を向上させ
た高精度の研磨終点検出を行うことができる。
材料の研磨温度を検出することにより研磨対象材を区別
して研磨の終点を検出するようにしたものである。その
ため、研磨残りや過剰研磨のない面内均一性を向上させ
た高精度の研磨終点検出を行うことができる。
【００２８】しかも研磨温度、時間等を制御することが
でき、終点検出を自動化することができ、量産化にも対
応し易くなる。
でき、終点検出を自動化することができ、量産化にも対
応し易くなる。
【図１】本発明に係る研磨の終点検出方法の一実施例を
説明するための工程図である。
説明するための工程図である。
【図２】本発明に係る研磨装置の一実施例を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明に係る研磨の終点検出方法を説明するた
めの研磨温度−研磨時間の関係を示す図である。
めの研磨温度−研磨時間の関係を示す図である。
【図４】従来の研磨装置を示す図である。
１ 回転定盤 ２ 研磨布 ３ 研磨基板 ４ 基板保持具 ６ 研磨液 １０ 研磨装置 １１ 熱電対 １２ 回転式接触端子 １３ 信号ケーブル １４ 制御ユニット １６ 制御信号ケーブル ３０ Ｓｉ基板 ３１ ＳｉＯ2膜 ３３ Ｐｏｌｙ Ｓｉ膜 ３３ａ Ｐｏｌｙ Ｓｉ平坦膜 ４０ Ｓｉ基板
Claims (4)
- 【請求項１】 摩擦係数の異なる材料層を備えた基板を
研磨するに際し、研磨温度変化を検出し、該研磨温度が
所定温度に達した時点で研磨を自動的に停止することを
特徴とする研磨の終点検出方法。 - 【請求項２】 上記研磨温度が所定温度に達した後、更
に、一定時間経過後に上記研磨を自動的に停止すること
を特徴とする請求項１記載の研磨の終点検出方法。 - 【請求項３】 研磨手段を表面に配置した回転支持体
と、 上記研磨手段上に載置される被研磨部材を回転保持する
被研磨部材回転保持手段を有する研磨装置において、 上記被研磨部材の少なくとも一部またはその近傍に研磨
温度検出手段を設けると共に該研磨温度検出手段で検出
された研磨温度が所定温度に達した時点で研磨を停止す
る制御手段を設けたことを特徴とする研磨装置。 - 【請求項４】 上記研磨温度検出手段が熱電対又は赤外
線温度検出器であることを特徴とする請求項３記載の研
磨装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21283694A JPH0878369A (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | 研磨の終点検出方法及びその研磨装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21283694A JPH0878369A (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | 研磨の終点検出方法及びその研磨装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0878369A true JPH0878369A (ja) | 1996-03-22 |
Family
ID=16629160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21283694A Pending JPH0878369A (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | 研磨の終点検出方法及びその研磨装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0878369A (ja) |
Cited By (11)
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-
1994
- 1994-09-06 JP JP21283694A patent/JPH0878369A/ja active Pending
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