JP2010120101A - Apparatus and method for polishing work - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はCMP(Chemical Mechanical Polishing)加工等の研磨加工装置及びこの研磨加工装置を用いた研磨加工方法に関する。 The present invention relates to a polishing apparatus such as a CMP (Chemical Mechanical Polishing) process and a polishing method using the polishing apparatus.
磁気ディスク装置に搭載される磁気ヘッドの製造工程においては、ウエハ基板(Al2O3-TiC基板)上に縦横に整列させた配置に多数個の素子が形成される。これらの素子は、磁性層等の金属層と絶縁層とを積層して形成される。この金属層や絶縁層を形成する工程においては、たとえば金属層を所定パターンに形成し、絶縁層によって基板の表面を被覆した後、基板の表面を研磨して、金属層の表面を露出させ、隣接する金属層間には絶縁層が充填された状態にするといった平坦化加工がしばしば行われる。 In the manufacturing process of a magnetic head mounted on a magnetic disk device, a large number of elements are formed in an arrangement aligned vertically and horizontally on a wafer substrate (Al 2 O 3 —TiC substrate). These elements are formed by laminating a metal layer such as a magnetic layer and an insulating layer. In the step of forming the metal layer or the insulating layer, for example, the metal layer is formed in a predetermined pattern, and after covering the surface of the substrate with the insulating layer, the surface of the substrate is polished to expose the surface of the metal layer, A planarization process is often performed in which an insulating layer is filled between adjacent metal layers.
基板の平坦化加工は、金属層や絶縁層の厚さを所定の厚さに形成すること、基板の表面を平坦化することによって、基板の表面に形成するパターンを高精度に形成できるようにするという目的がある。
研磨加工後の金属層等の膜厚を所定の膜厚に制御する場合に、従来は、研磨加工前に研磨対象層の膜厚を測定し、研磨加工時間を予測して研磨加工を行い、研磨加工後に膜厚を測定し、再度、研磨加工を行って所望の厚さになるように加工している。
When controlling the film thickness of the metal layer etc. after the polishing process to a predetermined film thickness, conventionally, the film thickness of the layer to be polished is measured before the polishing process, the polishing process time is predicted, and the polishing process is performed. After the polishing process, the film thickness is measured, and the polishing process is performed again to obtain a desired thickness.
研磨対象層の膜厚を測定しながら研磨時間を設定して所望の膜厚になるように研磨加工する方法は、金属層や絶縁層を多層に積層して形成される製品においては、その都度、平坦化加工を行わなければならないから、作業が非常に煩雑である。また、研磨対象層の研磨面積が大きいような場合には、研磨作業を何回かに分けて行うために、同様に作業が煩雑になっている。
このような研磨作業を効率化する方法としては、研磨加工の終点位置(エンドポイント)を自動的に検知し、終点位置において研磨加工を停止させる方法を利用することが考えられる。しかしながら、研磨加工の終点位置を検知するためのテーブル電流方式、光学方式、渦電流方式といった従来方法では、正確に膜厚を管理して研磨することが困難であり、既存の研磨装置を利用することが難しいという問題があった。
The method of polishing to set the polishing time while measuring the film thickness of the layer to be polished to achieve the desired film thickness is the case for products formed by laminating metal layers and insulating layers in each case. Since the flattening process must be performed, the operation is very complicated. Further, when the polishing area of the polishing target layer is large, the work is similarly complicated because the polishing work is divided into several times.
As a method for improving the efficiency of such polishing work, it is conceivable to use a method of automatically detecting the end point position (end point) of the polishing process and stopping the polishing process at the end point position. However, the conventional methods such as the table current method, the optical method, and the eddy current method for detecting the end point of the polishing process are difficult to accurately control the film thickness and use an existing polishing apparatus. There was a problem that it was difficult.
たとえば、テーブル電流方式では、プラテンを駆動するモータの電流値の変化から終点位置を検知する。この方式では、研磨対象層における研磨部分(たとえば、絶縁層中の金属層の部分)が少ないと、正確に終点位置を検知することができない。光学方式では研磨対象層からの反射光によって終点位置を検知する。したがって、研磨パッドやプラテンに光を通過させる孔をあける必要があり、既存の装置を改変することが困難である。渦電流方式では、研磨対象層の表面に発生する渦電流とセンサコイルのインピーダンスとの共振周波数から膜厚を検知する。この方式は、研磨対象層が金属層からなる場合に有効であり、絶縁層と金属層が混在する場合には使用できない。また、装置が高価になるという問題がある。 For example, in the table current method, the end point position is detected from the change in the current value of the motor that drives the platen. In this method, if the polishing portion in the layer to be polished (for example, the portion of the metal layer in the insulating layer) is small, the end point position cannot be detected accurately. In the optical method, the end point position is detected by reflected light from the layer to be polished. Therefore, it is necessary to make a hole for allowing light to pass through the polishing pad or the platen, and it is difficult to modify the existing apparatus. In the eddy current method, the film thickness is detected from the resonance frequency of the eddy current generated on the surface of the layer to be polished and the impedance of the sensor coil. This method is effective when the layer to be polished is made of a metal layer, and cannot be used when an insulating layer and a metal layer are mixed. In addition, there is a problem that the apparatus becomes expensive.
本発明は、これらの課題を解決すべくなされたものであり、基板上に形成した金属層あるいは絶縁層の膜厚を制御して効率的にかつ正確に研磨作業を行うことができる研磨加工装置及び研磨加工方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve these problems, and a polishing apparatus capable of efficiently and accurately performing a polishing operation by controlling the film thickness of a metal layer or an insulating layer formed on a substrate. It is another object of the present invention to provide a polishing method.
研磨加工装置についての実施形態の一観点によれば、ヘッド本体及びリテーナリングを備える研磨ヘッドと、研磨パッドが設けられた定盤とを備え、前記リテーナリングには、前記研磨パッドに接する第1の電極が設けられ、前記ヘッド本体には、基板の裏面と電気的に導通する第2の電極が設けられ、前記研磨ヘッドにより前記基板を支持して研磨加工する際に、前記第1の電極と前記第2の電極との間における、前記基板上に該基板に電気的に導通して形成された膜厚モニター用の導通部と前記基板を介する導電率を監視し、該導電率の推移に基づいて研磨加工の終点位置を検知し、前記基板上に形成された成膜層の膜厚を制御する制御部が設けられた研磨加工装置が提供される。 According to one aspect of the embodiment of the polishing apparatus, the polishing apparatus includes a polishing head including a head main body and a retainer ring, and a surface plate provided with a polishing pad, and the retainer ring is in contact with the polishing pad. The head body is provided with a second electrode that is electrically connected to the back surface of the substrate. When the polishing head supports and polishes the substrate, the first electrode The conductivity through the substrate and the conduction part for film thickness monitoring formed between the substrate and the second electrode in electrical conduction with the substrate on the substrate, and the transition of the conductivity Is provided with a control unit that detects the end point position of the polishing process based on the above and controls the film thickness of the film formation layer formed on the substrate.
本発明に係る研磨加工装置及び研磨加工方法によれば、研磨ヘッドに設けた第1の電極と第2の電極との間の導電率の推移を監視することによって研磨加工の終点位置を容易にかつ確実に検知することができ、基板に形成した層の膜厚を正確に制御することが可能となり、研磨加工作業の効率化を図ることができる。 According to the polishing processing apparatus and the polishing processing method of the present invention, it is possible to easily determine the end point position of the polishing process by monitoring the transition of the conductivity between the first electrode and the second electrode provided in the polishing head. And it can detect reliably, it becomes possible to control the film thickness of the layer formed in the board | substrate correctly, and it can aim at the efficiency improvement of polishing process.
(第1の実施の形態:加工研磨装置)
図1は、本発明に係る加工研磨装置の第1の実施の形態の構造を示す断面図である。
本実施形態の加工研磨装置は、表面に研磨パッド10が被覆された定盤12と、ワークを研磨パッド10に押圧し、ワークを研磨する研磨ヘッド20とを備える。
定盤12は、水平に回転可能に支持され、駆動機構(不図示)により一方向に回転駆動される。研磨ヘッド20の上面の中央部には回転軸22が立設され、駆動機構25により回転軸22が回転駆動され研磨ヘッド20が回転する。
(First embodiment: processing polishing apparatus)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a first embodiment of a processing and polishing apparatus according to the present invention.
The processing and polishing apparatus of this embodiment includes a
The
研磨ヘッド20は、円板状に形成されたヘッド本体21と、ヘッド本体21の定盤12に対向する面に設けられたリテーナリング23と、リテーナリング23によって囲まれた内側領域に配置されたバッキング材24とを備える。
リテーナリング23はワークの外周をガイドして支持するためのものであり、バッキング材24は緩衝体として取り付けられているものであり、緩衝性をもたせてワークを押圧する作用を有する。バッキング材24には複数のエア孔24aが開口して設けられ、エア孔24aはヘッド本体21に設けられた内部流路を介してエア機構60に連通する。
エア機構60は、内部流路を介してエア孔24aからエア吸引し、バッキング材24にワークをエア吸着する操作と、内部流路を介してエア孔24aからワークにエア圧を作用させてワークをバッキング材24から離反させる作用をなす。
The polishing
The
The
リテーナリング23には、定盤12に対向する下面において開口する電極装着穴23aが設けられ、電極装着穴23aに、ワークを押圧する向きに平行方向に突出入可能に第1の電極26が装着されている。第1の電極26の基部にはスプリング26aが装着され、スプリング26aは第1の電極26を、その端面がリテーナリング23の下面から突出する向きに付勢している。
リテーナリング23には、周方向に所定間隔に複数の第1の電極26が配置されている。第1の電極26は、回転軸22に装着されたロータリージョイント22aを経由した配線により、導電率計30に電気的に接続される。
The
A plurality of
ワークの裏面側に配置されるバッキング材24には、端面をワークの裏面に当接させる第2の電極27が配置されている。第2の電極27の基部にスプリング27aが装着され、第2の電極27は、スプリング27aにより、その端面がバッキング材24の下面(ワークが当接する面)から突出する向きに付勢されている。
第2の電極27は、バッキング材24の平面内に均等配置となるように複数個配置されている。これらの第2の電極27は、ロータリージョイント22aを経由する配線により、導電率計30に電気的に接続される。
On the
A plurality of
導電率計30には、研磨装置の駆動を制御する制御部32が接続されている。制御部32は、ワークを研磨している状態において、第1の電極26と第2の電極27との間の導電率を監視し、導電率の計測値に基づいて研磨ヘッド20によるワークの研磨(研磨時間)を制御する。
The
(ワークの構造)
本実施形態において研磨対象としているワークは、基板40上に所定のパターンに金属層42を形成し、金属層42が形成された基板40の表面を絶縁層44によって被覆したものである。すなわち、絶縁層44によって表面が被覆された基板40の表面を研磨して平坦面とし、金属層42を研磨面上に露出させ、金属層42を所定の膜厚にまで研磨することを目的とする。
研磨対象とするワークはとくに限定されるものではないが、たとえば、磁気ヘッドの製造工程において、Al2O3-TiCからなるウエハ基板上に、各素子の配列にしたがって、磁気ヘッドの構造部分である磁性層、導電層等の金属層を形成したワークを研磨するといった場合に適用できる。
(Work structure)
The workpiece to be polished in the present embodiment is obtained by forming a
The workpiece to be polished is not particularly limited. For example, in the magnetic head manufacturing process, on the wafer substrate made of Al 2 O 3 —TiC, according to the arrangement of each element, the structure of the magnetic head This method can be applied to polishing a work on which a metal layer such as a magnetic layer or a conductive layer is formed.
本実施形態の研磨加工装置を用いて研磨加工を制御する方法は、研磨加工を施した際に研磨面に金属層42の表面が露出したことを第1の電極26と第2の電極27との間における電気的な導通を利用して検知して制御するものである。したがって、基板40上には電気的な導通を検知することができる膜厚モニター用の導通部を基板40に電気的に導通させた状態で形成する必要がある。基板上における研磨状態を検知しやすくするため膜厚モニター用の導通部は、基板上に均等配置に複数個設ける。
また、基板40も導電性を有することが必要である。膜厚モニター用の導通部を介して検知する電気的導通は、基板40と膜厚モニター用の導通部を介してなされるからである。なお、磁気ヘッドの製造に用いられるAl2O3-TiC基板は導電性を有している。
The method of controlling the polishing process using the polishing apparatus of the present embodiment is based on the fact that the surface of the
The
膜厚モニター用の導通部は、基板に形成する製品部分とは別に形成してもよいし、基板に形成する製品部分において、基板に電気的に導通して形成される導通パターンをモニターとして利用することもできる。
磁気ヘッドの製造工程においては、基板40に金属層を形成する場合に、層間に絶縁層を介在させて金属層を積層する工程がしばしばある。この場合に、層間に絶縁層が介在して基板40とが電気的に導通しない状態となる金属層(図1の金属層42b)は、膜厚モニター用の導通パターンとして利用することはできない。これに対して、基板40に常に電気的に導通させて形成する金属層、たとえば、図1の金属層42のような形態の導通パターンについては、ワークの研磨量を検知する金属層として利用することができる。
The conductive part for film thickness monitoring may be formed separately from the product part formed on the substrate, or a conductive pattern formed by electrical conduction to the substrate in the product part formed on the substrate is used as a monitor. You can also
In the manufacturing process of a magnetic head, when forming a metal layer on the
磁気ヘッドの製造工程においては、磁気ヘッドが静電気によって損傷しないように、素子と基板40とを電気的に接続するためのシャント抵抗を形成する。このシャント抵抗は金属層を形成する成膜工程ごとに、基板40と電気的に接続されるように導体部が厚さ方向に連結された状態になるように形成される。したがって、磁気ヘッドの製造工程であれば、このシャント抵抗をモニター用の導通パターンとして利用することができる。シャント抵抗は各素子ごとに形成されるから、ウエハ基板の平面領域の全域にわたって均等に研磨量の検知ができるという利点もある。
In the manufacturing process of the magnetic head, a shunt resistor for electrically connecting the element and the
磁気ヘッドの製造工程、あるいは磁気ヘッド以外の製品の製造工程において、基板40と電気的に導通される金属層が工程上には存在しないような場合には、膜厚モニター用の導通部(図1の金属層43)を、別に形成すればよい。膜厚モニター用の導通部43は、膜厚を制御しようとする金属層42と同時に形成してもよいし、別工程によって形成してもよい。膜厚モニター用の導通部43と金属層42とが同一材料でなければならないこともない。
膜厚モニター用の導通部43と膜厚を制御する金属層42とは、あらかじめ高さ位置関係(膜厚)を把握しておいて研磨加工の制御を行う。なお、膜厚を制御する対象は、金属層に限るものではなく、膜厚モニター用の導通部43を利用して膜厚を制御する方法は、たとえば金属層の上に成膜されている絶縁層の厚さを制御するといった場合にも適用される。
In the manufacturing process of the magnetic head or the manufacturing process of the product other than the magnetic head, when there is no metal layer electrically connected to the
The
図1に示すワークは、金属層42、膜厚モニター用の導通部43による電気的な導通状態をわかりやすく示すために、基板40上に柱状に金属層42と導通部43を形成し、絶縁層44によってこれらを被覆した状態を示す。絶縁層444は、隣接する金属層42、導通部43の間を充填するとともに、金属層42及び導通部43が形成された位置では、山形に膨出している。たとえば、磁気ヘッドの製造工程においては、金属層を形成した後に、絶縁材としてアルミナあるいはシリカをスパッタリングして金属層を被覆する工程がしばしばある。その場合は、ワークは図のような形態となる。
The work shown in FIG. 1 is formed by forming a
(研磨加工方法)
図1は、研磨ヘッド20に研磨対象である基板40を支持し、基板40を研磨パッド10に押圧して基板40を研磨開始した状態を示す。
エア機構60を駆動して基板40の裏面をバッキング材24に吸着し、リテーナリング23によって基板40の外周をガイドして、基板40を研磨ヘッド20に支持する。
研磨パッド10に研磨用のスラリー50を供給して、定盤12及び研磨ヘッド20を回転駆動して基板40を研磨する。
(Polishing method)
FIG. 1 shows a state in which the
The
The polishing
研磨が進むとともに、膜厚モニター用の導通部43を被覆している絶縁層44の膨出部分が徐々に研磨され、基板40の表面の絶縁層44が平坦化されていく。
図2は、基板40の研磨が進み、基板40の表面が平坦面に加工され、表面の研磨面に膜厚モニター用の導通部43の端面が露出した状態を示す。
膜厚モニター用の導通部43の端面が露出すると、第1の電極26と第2の電極27との間が、基板40及び膜厚モニター用の導通部43を介して電気的に導通する状態になる。本実施例では、第1の電極26と膜厚モニター用の導通部43との間の電気的導通は、スラリー50の電気的導通性によってなされる。
なお、図2においては、金属層42の端面も研磨面に露出している状態を示す。この場合は、金属層42を介しても第1の電極26と第2の電極27が電気的に導通する状態になる。
As the polishing progresses, the bulge portion of the insulating
FIG. 2 shows a state in which the polishing of the
When the end face of the
FIG. 2 shows a state in which the end surface of the
図2においては、膜厚モニター用の導通部43によって第1の電極26と第2の電極27とが電気的に導通することを、破線によって示している。
研磨加工の際に、膜厚モニター用の導通部43がはじめに導通し、次いで金属層42が導通する場合には、このような導通状態となる。
第1の電極26と第2の電極27との電気的導通は、導電率計30によって検知され、制御部32によって導電率が監視される。
In FIG. 2, the broken line indicates that the
In the polishing process, when the conducting
The electrical continuity between the
なお、膜厚モニター用の導通部43と第1の電極26との電気的な導通は、導電性を有するスラリー50を用いる他に、導電性を有する研磨パッド10を使用して検知する方法も可能である。研磨パッド10が導電性を備えていれば、膜厚モニター用の導通部43の端面が研磨面において露出すれば、研磨パッド10を介して第1の電極26と膜厚モニター用の導通部43が電気的に導通する。研磨パッド10に導電性を付与するには、パッド材にカーボン等の導電性材を含有させるようにすればよい。
Note that the electrical continuity between the
図5は、基板40の表面研磨を進めていった際に、導電率計30によって検知される導電率が変化する様子を示す。
同図のA点が研磨を開始した時点であり、膜厚モニター用の導通部43は絶縁層44によって被覆されているから、第1の電極26と第2の電極26とは電気的に絶縁され、導電率は低い状態にある。
B点は、導電率が上昇開始する時点、すなわち、膜厚モニター用の導通部43の端面が露出開始した時点を示す。基板40上に形成されている膜厚モニター用の導通部43は研磨の進み方によって基板上の位置により露出するタイミングが若干ずれるから、徐々に導電率が上昇し、導電率が変化しなくなった時点(図のC点)が膜厚モニター用の導通部43の端面が完全に露出した状態、すなわち終点位置に相当する。
FIG. 5 shows how the conductivity detected by the
The point A in the figure is the time when polishing is started, and the
Point B indicates the time when the conductivity starts to increase, that is, the time when the end face of the
研磨加工においては、膜厚モニター用の導通部43が露出した終点位置を検知したところで研磨加工を終了するという制御を行う場合もあるが、一般的には、膜厚モニター用の導通部43が露出した状態を検出してから、一定時間研磨加工を行って研磨を終了する。図のD点が、研磨完了時を示す。
In the polishing process, there is a case where control is performed to end the polishing process when the end point position where the
終点位置を検知してから一定時間研磨を行って研磨を終了する場合は、終点位置から、どの程度研磨を進めることによって、所望の膜厚に金属層42が仕上がるかをあらかじめ測定しておき、その測定結果に基づいて制御する。膜厚を制御しようとしている金属層42と、膜厚モニター用の導通部43とでは、研磨する面積が異なっている場合や、材質が異なっている場合があり得る。したがって、制御部32によって研磨時間を制御する場合には、個々の金属層の特性を考慮して、研磨時間を制御するようにする。
When polishing is completed for a certain period of time after detecting the end point position, it is measured in advance how much the
このように、金属層42を狙いとする膜厚に仕上げるためには、事前に膜厚を測定する等によって、膜厚モニター用の導通部43との研磨の進行度合いの相違を把握しておくといった準備が必要である。しかしがら、このような準備をしておけば、本実施形態のように、第1の電極26と第2の電極27との間の導電率を監視しながら研磨を進める方法によって、ばらつきなく正確に狙いとする膜厚に金属層を加工することができ、研磨作業の効率を大幅に向上させることができる。
Thus, in order to finish the
(第2の実施の形態)
図3、4は、本発明に係る研磨加工装置の第2の実施の形態の構造と、研磨加工装置を用いてワークを加工研磨している状態の断面図である。
本実施形態においては、第1の実施の形態におけるバッキング材24にかえてメンブレンタイプの緩衝体29を備え、緩衝体29を平面状に形成した第2の電極28によって支持した構造としている。緩衝体29を介して基板40と第2の電極28とを電気的に導通させるため、緩衝体29に導電材を含有させるか、緩衝体29の表面に導電体をコーティングして緩衝体29に導電性を付与する。
(Second Embodiment)
3 and 4 are cross-sectional views of the structure of the second embodiment of the polishing apparatus according to the present invention and a state in which the workpiece is processed and polished using the polishing apparatus.
In this embodiment, instead of the
図3、4において、第2の電極28及び緩衝体29以外の構成部分は第1の実施の形態における研磨加工装置と同様である。
本実施形態においても、研磨ヘッド20により基板40を支持して研磨加工を進めて、膜厚モニター用の導通部43の端面が絶縁層44から露出した時点を第1の電極26と第2の電極27との間が電気的に導通することから検知される。本実施形態では、第1の電極26と第2の電極27との導通は、スラリー50、膜厚モニター用の導通部43、基板40、緩衝体29を介してなされる。
3 and 4, the components other than the
Also in the present embodiment, the polishing process is performed while the
第1の実施の形態において説明したように、本実施の形態においても、制御部32により導電率計30によって検知される導電率を監視しながら研磨加工を進め、図5に示すように、膜厚モニター用の導通部43端面が露出完了した時点(終点位置)から一定時間、研磨を行う方法によって、金属層42を所望の膜厚に仕上げることができる。
As described in the first embodiment, also in this embodiment, the polishing process proceeds while monitoring the conductivity detected by the
本発明に係る研磨加工装置においては、研磨ヘッド20に第1の電極26と第2の電極27、28を設置して、研磨加工の終点位置を検知するから、研磨ヘッド20を改変することは容易であり、既存の研磨加工装置を利用することが可能である。
また、上述した実施形態においては、第1の電極26についてはスプリング26aにより第1の電極26を研磨パッド10に弾性的に付勢するように配置したことによって、第1の電極26を確実に研磨パッド10に接触させることができ、導電率の変化を確実に検出することができる。また、第2の電極27についてもスプリング27aによって基板40の裏面に確実に接触し、第2の電極28も緩衝体29を介することによって基板40と第2の電極27とが確実に電気的に導通される。
In the polishing apparatus according to the present invention, the
Further, in the above-described embodiment, the
なお、第1の実施の形態及び第2の実施の形態は標準的な研磨加工装置の例を示したものであり、上記例とは異なる形態の研磨加工装置においても、研磨ヘッドに第1の電極及び第2の電極を取り付ける構造として、上述した方法によって研磨加工を制御することができる。
なお、上記実施形態においては、磁気ヘッドの製造工程における研磨加工に利用する例について説明したが、本発明方法は、磁気ヘッドの製造以外の一般的な研磨加工においても同様に適用することができる。また、膜厚を制御する対象は金属層に限られるものではなく、絶縁層についてその膜厚を制御するといった場合にももちろん適用することができる。
The first embodiment and the second embodiment show an example of a standard polishing apparatus, and even in a polishing apparatus having a form different from the above-described example, the first embodiment is applied to the polishing head. As a structure for attaching the electrode and the second electrode, polishing can be controlled by the above-described method.
In the above embodiment, the example used for the polishing process in the manufacturing process of the magnetic head has been described. However, the method of the present invention can be similarly applied to general polishing processes other than the manufacturing of the magnetic head. . In addition, the object of controlling the film thickness is not limited to the metal layer, and can be applied to the case where the film thickness of the insulating layer is controlled.
(付記1) ヘッド本体及びリテーナリングを備える研磨ヘッドと、研磨パッドが設けられた定盤とを備え、前記リテーナリングには、前記研磨パッドに接する第1の電極が設けられ、前記ヘッド本体には、基板の裏面と電気的に導通する第2の電極が設けられ、前記研磨ヘッドにより前記基板を支持して研磨加工する際に、前記第1の電極と前記第2の電極との間における、前記基板上に該基板に電気的に導通して形成された膜厚モニター用の導通部と前記基板を介する導電率を監視し、該導電率の推移に基づいて研磨加工の終点位置を検知し、前記基板上に形成された成膜層の膜厚を制御する制御部が設けられていることを特徴とする研磨加工装置。
(付記2) 前記第1の電極は、前記リテーナリングに設けられた電極装着穴に、前記研磨パッドに向けて突出する向きに付勢して取り付けられていることを特徴とする付記1記載の研磨加工装置。
(付記3) 前記第2の電極は、前記基板の裏面に端面が当接する向きに付勢して取り付けられていることを特徴とする付記1または2記載の研磨加工装置。
(付記4) 前記ヘッド本体には、前記基板の裏面が当接する位置に緩衝体が取り付けられ、該緩衝体は導電性が付与されて前記第2の電極と前記基板の裏面とが電気的に導通していること特徴とする付記1〜3のいずれか一項記載の研磨加工装置。
(付記5) 前記研磨パッドは導電性を備えることを特徴とする付記1〜4のいずれか一項記載の研磨加工装置。
(付記6) ヘッド本体及びリテーナリングを備える研磨ヘッドと、研磨パッドが設けられた定盤とを備えた研磨加工装置を使用し、研磨加工の終点位置を検知して基板上に形成された成膜層を加工する研磨加工方法であって、前記研磨ヘッドのリテーナリングには、前記研磨パッドに接する第1の電極を設けるとともに、前記ヘッド本体には、前記基板の裏面と電気的に導通する第2の電極を設け、前記研磨パッドに導電性を備えるスラリーを供給し、または導電性を備える研磨パッドを使用し、前記研磨ヘッドにより前記基板を支持して研磨加工する際に、前記第1の電極と前記第2の電極との間における、前記基板上に該基板に電気的に導通して形成された膜厚モニター用の導通部と前記基板を介する導電率を監視し、該導電率の推移に基づいて研磨加工の終点位置を検知し、前記成膜層の膜厚を制御することを特徴とする研磨加工方法。
(付記7) 前記膜厚モニター用の導通部として、基板に電気的に導通して形成された製品に用いられる導通パターンを利用することを特徴とする付記6記載の研磨加工方法。
(付記8) 前記基板は、基板に形成された金属層及び前記膜厚モニター用の導通部が絶縁層によって被覆されて形成され、前記第1の電極と前記第2の電極との間における導電率の変化から、前記膜厚モニター用の導通部が研磨面に露出した時点を検知して前記金属層の膜厚を制御することを特徴とする付記6または7記載の研磨加工方法。
(付記9) 前記膜厚モニター用の導通部が研磨面に露出した時点から一定時間経過した時点を研磨加工の終点位置と設定して前記金属層の膜厚を制御することを特徴とする付記8記載の研磨加工方法。
(Supplementary Note 1) A polishing head including a head main body and a retainer ring, and a surface plate provided with a polishing pad are provided. The retainer ring is provided with a first electrode in contact with the polishing pad. Is provided with a second electrode that is electrically connected to the back surface of the substrate, and the polishing head supports the substrate and polishes the substrate between the first electrode and the second electrode. The conductivity through the substrate and the conductive portion for film thickness monitoring formed on the substrate in electrical conduction with the substrate are monitored, and the end point of the polishing process is detected based on the transition of the conductivity. A polishing apparatus characterized by comprising a controller for controlling the film thickness of the film formation layer formed on the substrate.
(Additional remark 2) The said 1st electrode is urged | attached and attached to the electrode mounting hole provided in the said retainer ring in the direction which protrudes toward the said polishing pad, The additional remark 1 characterized by the above-mentioned. Polishing equipment.
(Additional remark 3) The said 2nd electrode is urged | attached and attached to the direction which an end surface contact | abuts to the back surface of the said board | substrate, The polishing processing apparatus of Additional remark 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
(Supplementary Note 4) A buffer is attached to the head main body at a position where the back surface of the substrate contacts, and the buffer body is provided with conductivity so that the second electrode and the back surface of the substrate are electrically connected. The polishing apparatus according to any one of appendices 1 to 3, wherein the polishing apparatus is conductive.
(Additional remark 5) The said polishing pad is provided with electroconductivity, The polishing apparatus as described in any one of Additional remark 1-4 characterized by the above-mentioned.
(Supplementary note 6) A polishing apparatus provided with a polishing head having a head body and a retainer ring and a surface plate provided with a polishing pad is used to detect the end point position of the polishing process and to form the polishing head on the substrate. A polishing method for processing a film layer, wherein the retainer ring of the polishing head is provided with a first electrode in contact with the polishing pad, and the head body is electrically connected to the back surface of the substrate. When the second electrode is provided, a slurry having conductivity is supplied to the polishing pad, or a polishing pad having conductivity is used, and the substrate is supported by the polishing head and polished, the first electrode is used. The conductivity through the substrate and the conduction part for film thickness monitoring formed between the electrode and the second electrode in electrical conduction with the substrate on the substrate is monitored, and the conductivity In the transition A polishing method characterized by detecting the end point position of polishing processing based on the control and controlling the film thickness of the film-forming layer.
(Supplementary note 7) The polishing method according to supplementary note 6, wherein a conduction pattern used for a product formed by electrical conduction to a substrate is used as the conduction part for film thickness monitoring.
(Supplementary Note 8) The substrate is formed by covering the metal layer formed on the substrate and the conductive portion for film thickness monitoring with an insulating layer, and conducting between the first electrode and the second electrode. 8. The polishing method according to appendix 6 or 7, wherein the film thickness of the metal layer is controlled by detecting when the conductive portion for film thickness monitoring is exposed to the polishing surface from the change in rate.
(Supplementary Note 9) The film thickness of the metal layer is controlled by setting a time point when a predetermined time has elapsed from the time when the conductive portion for film thickness monitoring is exposed to the polishing surface as a polishing end point position. 8. The polishing method according to 8.
10 研磨パッド
12 定盤
20 研磨ヘッド
21 ヘッド本体
22 回転軸
22a ロータリージョイント
23 リテーナリング
24 バッキング材
25 駆動機構
26 第1の電極
26a スプリング
27 第2の電極
27a スプリング
29 緩衝体
30 導電率計
32 制御部
40 基板
42 金属層
43 膜厚モニター用の導通部
44 絶縁層
50 スラリー
60 エア機構
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記リテーナリングには、前記研磨パッドに接する第1の電極が設けられ、
前記ヘッド本体には、基板の裏面と電気的に導通する第2の電極が設けられ、
前記研磨ヘッドにより前記基板を支持して研磨加工する際に、前記第1の電極と前記第2の電極との間における、前記基板上に該基板に電気的に導通して形成された膜厚モニター用の導通部と前記基板を介する導電率を監視し、該導電率の推移に基づいて研磨加工の終点位置を検知し、前記基板上に形成された成膜層の膜厚を制御する制御部が設けられていることを特徴とする研磨加工装置。 A polishing head having a head body and a retainer ring, and a surface plate provided with a polishing pad,
The retainer ring is provided with a first electrode in contact with the polishing pad,
The head body is provided with a second electrode that is electrically connected to the back surface of the substrate,
The film thickness formed between the first electrode and the second electrode in electrical conduction with the substrate between the first electrode and the second electrode when the substrate is supported by the polishing head for polishing. Control for monitoring the conductivity through the conductive part for monitoring and the substrate, detecting the end point of the polishing process based on the transition of the conductivity, and controlling the film thickness of the film formation layer formed on the substrate A polishing apparatus characterized in that a portion is provided.
前記研磨ヘッドのリテーナリングには、前記研磨パッドに接する第1の電極を設けるとともに、前記ヘッド本体には、前記基板の裏面と電気的に導通する第2の電極を設け、
前記研磨パッドに導電性を備えるスラリーを供給し、または導電性を備える研磨パッドを使用し、
前記研磨ヘッドにより前記基板を支持して研磨加工する際に、前記第1の電極と前記第2の電極との間における、前記基板上に該基板に電気的に導通して形成された膜厚モニター用の導通部と前記基板を介する導電率を監視し、該導電率の推移に基づいて研磨加工の終点位置を検知し、前記成膜層の膜厚を制御することを特徴とする研磨加工方法。 Using a polishing machine equipped with a polishing head equipped with a head body and retainer ring, and a surface plate provided with a polishing pad, the deposition layer formed on the substrate is processed by detecting the end point of the polishing process. A polishing method for
The retainer ring of the polishing head is provided with a first electrode that contacts the polishing pad, and the head body is provided with a second electrode that is electrically connected to the back surface of the substrate,
Supplying a slurry with conductivity to the polishing pad, or using a polishing pad with conductivity;
The film thickness formed between the first electrode and the second electrode in electrical conduction with the substrate between the first electrode and the second electrode when the substrate is supported by the polishing head for polishing. A polishing process characterized in that the conductivity through the conductive part for monitoring and the substrate is monitored, the end point position of the polishing process is detected based on the transition of the conductivity, and the film thickness of the film forming layer is controlled. Method.
前記第1の電極と前記第2の電極との間における導電率の変化から、前記膜厚モニター用の導通部が研磨面に露出した時点を検知して前記金属層の膜厚を制御することを特徴とする請求項4または5記載の研磨加工方法。 The substrate is formed by covering the metal layer formed on the substrate and the conductive portion for film thickness monitoring with an insulating layer,
Controlling the film thickness of the metal layer by detecting when the conductive part for film thickness monitoring is exposed to the polished surface from the change in conductivity between the first electrode and the second electrode. The polishing method according to claim 4 or 5, wherein:
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CN105345652A (en) * | 2015-10-14 | 2016-02-24 | 上海华力微电子有限公司 | Fixing ring with abrasion remaining thickness capable of being detected in real time |
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2008
- 2008-11-18 JP JP2008294534A patent/JP2010120101A/en not_active Withdrawn
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