【手続補正書】
【提出日】平成16年1月20日(2004.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】研磨方法および研磨装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨定盤を回転させる研磨定盤回転駆動機構および研磨台を回転させる研磨台回転駆動機構の少なくとも一方の印加される電力値及び回転数をトルクとして測定し、
被研磨物の研磨開始時点からのトルク積分値を演算し、
このトルク積分値に基づいて研磨の進行状況をモニタすることを特徴とする研磨方法。
【請求項２】
被研磨物に係る基準トルク積分値を予め演算し、
研磨定盤を回転させる研磨定盤回転駆動機構および研磨台を回転させる研磨台回転駆動機構の少なくとも一方のトルクを測定し、
被研磨物の研磨開始時点からのトルク積分値を演算し、
このトルク積分値及び前記基準トルク積分値より研磨進行度を演算し、
この研磨進行度に基づいて研磨の進行状況をモニタすることを特徴とする研磨方法。
【請求項３】
前記研磨進行度が所要値に達したか否かを判定し、
前記研磨進行度が所要値に達した場合、研磨を終了することを特徴とする請求項２に記載の研磨方法。
【請求項４】
研磨の後に仕上げ研磨を行う研磨方法において、
研磨定盤を回転させる研磨定盤回転駆動機構および研磨台を回転させる研磨台回転駆動機構の少なくとも一方のトルクを測定し、
被研磨物の研磨開始時点からのトルク積分値を演算し、
このトルク積分値に基づいて仕上げ研磨の開始を判定することを特徴とする研磨方法。
【請求項５】
研磨に係る仕上げ開始進行度を予め決定し、
被研磨物に係る基準トルク積分値を予め演算し、
前記トルク積分値及び前記基準トルク積分値より研磨進行度を演算し、
この研磨進行度が前記仕上げ開始進行度に達したか否かを判定し、
前記研磨進行度が前記仕上げ開始進行度に達した場合、仕上げ研磨を開始する請求項４に記載の研磨方法。
【請求項６】
研磨定盤と、
この研磨定盤を回転させる研磨定盤回転駆動機構と、
研磨台と、
この研磨台を回転させる研磨台回転駆動機構と、
前記研磨定盤回転駆動機構および前記研磨台回転駆動機構の少なくとも一方の印加される電力値および回転数をトルクとして測定するトルク測定機構と、
被研磨物の研磨開始時点からのトルク積分値を演算する演算部と、
このトルク積分値に基づいて研磨の進行状況をモニタする研磨進行状況モニタ部とを備えたことを特徴とする研磨装置。
【請求項７】
研磨定盤と、
この研磨定盤を回転させる研磨定盤回転駆動機構と、
研磨台と、
この研磨台を回転させる研磨台回転駆動機構と、
前記研磨定盤回転駆動機構および前記研磨台回転駆動機構の少なくとも一方のトルクを測定するトルク測定機構と、
被研磨物の研磨開始時点からのトルク積分値し、このトルク積分値および予め入力してある基準トルク積分値より研磨進行度を演算する演算部と、
この研磨進行度に基づいて研磨の進行状況をモニタする研磨進行状況モニタ部とを備えたことを特徴とする研磨装置。
【請求項８】
前記研磨進行度が所要値に達したか否かを判定する判定部を更に備え、
前記研磨進行状況モニタ部は、前記研磨進行度が所要値へ達したことを前記判定部が判定した場合、研磨終了を判定することを特徴とする請求項７に記載の研磨装置。
【請求項９】
研磨の後に仕上げ研磨を行う研磨装置において、
研磨定盤と、
この研磨定盤を回転させる研磨定盤回転駆動機構と、
研磨台と、
この研磨台を回転させる研磨台回転駆動機構と、
前記研磨定盤回転駆動機構および前記研磨台回転駆動機構の少なくとも一方のトルクを測定するトルク測定機構と、
被研磨物の研磨開始時点からのトルク積分値を演算する演算部と、
このトルク積分値に基づいて仕上げ研磨の開始を判定する研磨進行状況モニタ部とを備えたことを特徴とする研磨装置。
【請求項１０】
前記演算部は、演算したトルク積分値および予め入力された基準トルク積分値より研磨進行度を演算する手段を備え、
この研磨進行度が予め入力された仕上げ開始進行度に達したか否かを判定する判定部を更に備え、
前記研磨進行状況モニタ部は、前記研磨進行度が前記仕上げ開始進行度に達したことを前記判定部が判定した場合、仕上げ研磨の開始を判定することを特徴とする請求項９に記載の研磨装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子、磁性素子、光学素子などの薄膜素子の製造工程において、平板基板上に形成された薄膜の表面平坦化などに用いられる研磨方法および研磨装置に関し、特にＬＳＩ等の半導体素子の製造工程においてシリコンウエハに形成された薄膜の表面平坦化に用いられる研磨方法および研磨装置に関する。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の研磨方法は、研磨定盤を回転させる研磨定盤回転駆動機構および研磨台を回転させる研磨台回転駆動機構の少なくとも一方の印加される電力値及び回転数をトルクとして測定し、被研磨物の研磨開始時点からのトルク積分値を演算し、このトルク積分値に基づいて研磨の進行状況をモニタすることを特徴としている。
また、本発明の研磨方法は、被研磨物に係る基準トルク積分値を予め演算し、研磨定盤を回転させる研磨定盤回転駆動機構および研磨台を回転させる研磨台回転駆動機構の少なくとも一方のトルクを測定し、被研磨物の研磨開始時点からのトルク積分値を演算し、このトルク積分値及び前記基準トルク積分値より研磨進行度を演算し、この研磨進行度に基づいて研磨の進行状況をモニタすることを特徴としている。
さらに、本発明の研磨方法は、前記研磨進行度が所要値に達したか否かを判定し、前記研磨進行度が所要値に達した場合、研磨を終了することを特徴としている。
また、本発明の研磨方法は、研磨の後に仕上げ研磨を行う研磨方法において、研磨定盤を回転させる研磨定盤回転駆動機構および研磨台を回転させる研磨台回転駆動機構の少なくとも一方のトルクを測定し、被研磨物の研磨開始時点からのトルク積分値を演算し、このトルク積分値に基づいて仕上げ研磨の開始を判定することを特徴としている。
さらに、本発明の研磨方法は、研磨に係る仕上げ開始進行度を予め決定し、被研磨物に係る基準トルク積分値を予め演算し、前記トルク積分値及び前記基準トルク積分値より研磨進行度を演算し、この研磨進行度が前記仕上げ開始進行度に達したか否かを判定し、前記研磨進行度が前記仕上げ開始進行度に達した場合、仕上げ研磨を開始することを特徴としている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の研磨装置は、研磨定盤と、この研磨定盤を回転させる研磨定盤回転駆動機構と、研磨台と、この研磨台を回転させる研磨台回転駆動機構と、前記研磨定盤回転駆動機構および前記研磨台回転駆動機構の少なくとも一方の印加される電力値および回転数をトルクとして測定するトルク測定機構と、被研磨物の研磨開始時点からのトルク積分値を演算する演算部と、このトルク積分値に基づいて研磨の進行状況をモニタする研磨進行状況モニタ部とを備えたことを特徴としている。
また、本発明の研磨装置は、研磨定盤と、この研磨定盤を回転させる研磨定盤回転駆動機構と、研磨台と、この研磨台を回転させる研磨台回転駆動機構と、前記研磨定盤回転駆動機構および前記研磨台回転駆動機構の少なくとも一方のトルクを測定するトルク測定機構と、被研磨物の研磨開始時点からのトルク積分値し、このトルク積分値および予め入力してある基準トルク積分値より研磨進行度を演算する演算部と、この研磨進行度に基づいて研磨の進行状況をモニタする研磨進行状況モニタ部とを備えたことを特徴としている。
さらに、本発明の研磨装置は、前記研磨進行度が所要値に達したか否かを判定する判定部を更に備え、前記研磨進行状況モニタ部は、前記研磨進行度が所要値へ達したことを前記判定部が判定した場合、研磨終了を判定することを特徴としている。
また、本発明の研磨装置は、研磨の後に仕上げ研磨を行う研磨装置において、研磨定盤と、この研磨定盤を回転させる研磨定盤回転駆動機構と、研磨台と、この研磨台を回転させる研磨台回転駆動機構と、前記研磨定盤回転駆動機構および前記研磨台回転駆動機構の少なくとも一方のトルクを測定するトルク測定機構と、被研磨物の研磨開始時点からのトルク積分値を演算する演算部と、このトルク積分値に基づいて仕上げ研磨の開始を判定する研磨進行状況モニタ部とを備えたことを特徴としている。
さらに、本発明の研磨装置は、前記演算部は、演算したトルク積分値および予め入力された基準トルク積分値より研磨進行度を演算する手段を備え、この研磨進行度が予め入力された仕上げ開始進行度に達したか否かを判定する判定部を更に備え、前記研磨進行状況モニタ部は、前記研磨進行度が前記仕上げ開始進行度に達したことを前記判定部が判定した場合、仕上げ研磨の開始を判定することを特徴としている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
すなわち、本発明では、研磨開始時点からのトルク積分値を演算し、トルク積分値に基づいて研磨の進行状況をモニタするので、時々刻々研磨量を定量的に把握できる。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
また、本発明では、このトルク積分値に基づいて研磨終点を判定する。その結果、ウエハ表面に形成された表面の凹凸の平坦化のような、下地材料が露出しない状態を研磨終了とする研磨工程、すなわち研磨終了時に研磨する膜質が同一の研磨においても精度良く研磨終点検出を行うことができ、ウエハを再現性良く研磨できる。


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
研磨進行状況モニタ部９は、研磨進行度演算部９ａと終点判定部９ｂとを備えている。


【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
Ｐr＝（Ｓt／Ｓ0）×１００（％） ・・・（２）
終点判定部９ｂにおいては、この研磨進行度Ｐr などに基づいて研磨終点や仕上げ研磨の開始が判定される。なお、研磨終点の判定には、研磨進行度Ｐr が例えば１００（％）となった時点を研磨終点と判定することにすれば良く、また仕上げ研磨の開始の判定には、研磨進行度Ｐr が例えば９０（％）といった所定値となった時点を仕上げ研磨の開始時間と判定するなどとすれば良い。


【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
（第１の例）図２は、本発明の研磨方法の第１の例を示すフローチャートである。この例は、ウエハ表面に形成された薄膜を目標量研磨して薄膜の表面の凹凸を平坦化するものである。


【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
この研磨方法によれば、再現性良く、ウエハ表面に形成された薄膜を目標量研磨して薄膜の表面の凹凸を平坦化できる。また、仕上げ研磨を正確にまた容易に組み込むことができるので、研磨のウエハ面内均一性を向上させることができる。


【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
図４は、ウエハを研磨したときのトルクの測定結果の一例を示す図である。シリコン酸化膜研磨中は、顕著なトルク変化はなく、シリコン酸化膜が研磨除去され下地のシリコンが露出した時点でトルクは大きく増大する。すなわち、所定量だけシリコン酸化膜を研磨して表面の凹凸を平坦化する場合に、トルク波形の変化で終点を判定することは困難である。なお、図４中にトルク積分値Ｓt の１例を斜線部分で示す。


【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
【発明の効果】
上述したように、本発明の研磨方法および研磨装置は、ウエハ表面に形成された表面の凹凸の平坦化のような、下地材料が露出しない状態を研磨終了とする研磨工程や最後に仕上げ研磨を行う研磨工程においても、研磨の進行状況をモニタして研磨の終点や仕上げ研磨開始を適切に判定することができるので、ウエハを再現性良く研磨することができる。