DE102007060729A1

DE102007060729A1 - Waferpolieraufzeichnungsverfahren und Vorrichtung

Info

Publication number: DE102007060729A1
Application number: DE102007060729A
Authority: DE
Inventors: Takashi Mitaka Fujita; Toshiyuki Mitaka Yokoyama; Keita Mitaka Kitade
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2007-12-17
Publication date: 2008-10-30
Also published as: JP2008251659A; TW200839863A; US8173037B2; US20080242197A1; KR20080088386A; JP5219395B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet ein Waferpolieraufzeichnungsverfahren und eine Vorrichtung zur Detektierung des Endpunkts der Polierung eines leitenden Films mit hoher Präzision bereitzustellen, wobei die Variation der Filmdicke des leitenden Films ohne nachteiligen Einfluss von Poliermasse oder Ähnlichem aufgezeichnet wird, nachdem die Filmdicke des leitenden Films auf eine sehr schmale Filmdicke abgenommen hat, die von der Skin-Tiefe definiert ist. Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung ein Waferpolieraufzeichnungsverfahren bereit, bei dem ein Hochfrequenzübertragungspfad in einem Abschnitt bereitgestellt wird, der dem leitenden Film auf der Oberfläche des Wafers zugewandt ist, wobei der Zustand der Polierung und Entfernung des leitenden Films evaluiert wird und zwar auf der Basis wenigstens von übertragenen elektromagnetischen Wellen, die durch den Hochfrequenzübertragungspfad führen oder von reflektierten elektromagnetischen Wellen, die ohne durch den Hochfrequenzübertragungspfad zu führen, reflektiert werden, wobei der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films und der Punkt, der mit dem Endpunkt und der Polierung des leitenden Films äquivalent ist, detektiert wird.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wafer Polier Aufzeichnungsverfahren und eine diesbezügliche Vorrichtung und insbesondere auf ein Wafer Polier Aufzeichnungsverfahren und eine diesbezügliche Vorrichtung, die hochpräzise den Endpunkt der Polierung eines auf einem Wafer ausgebildeten leitenden Films aufzeichnen kann und zwar beim chemisch mechanischen Polierverfahren (CMP) oder ähnlichen Verfahren.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Beispielsweise wird ein Oxidfilm auf der Oberfläche eines Halbleiterwafers ausgebildet und der Oxidfilm wird mittels litographischen oder Ätzverfahren derart behandelt, daß ein ein Kerbenmuster ausgebildet wird, das einem Muster von Leitungsbahnen entspricht. Ein leitender Film aus Kupfer Cu oder ähnlichem wird darauf ausgebildet, um das Muster zu füllen. Der überschüssige Teil des leitenden Films wird darauf mittels CMP entfernt, um das Leitungsmuster auszubilden, was aus dem Stand der Technik bekannt ist. Weitere Ausbildung etwa des Leitungsmusters muß der Endpunkt der Polierung sehr genau detektiert werden und die Polierung entsprechend präziser beendet werden, wenn eine geeignete Dicke des überschüssigen leitenden Films entfernt wird.
Aus dem Stand der Technik sind Waferpolierverfahren und Litographieverfahren bekannt. Bei einem herkömmlichen Polierverfahren wird eine Walze rotiert an der ein Polierfilm befestigt ist und es wird Poliermasse auf das Polierfeld zugeführt. Beim Zuführen der Poliermasse wird ein Wafer, der von einer Waferhalteplatte gehalten wird, von der Waferhalteplatte rotiert und gegen das Polierfeld gepreßt. Auf diese Weise wird der Wafer in einer derartigen Poliervorrichtung poliert. Insbesondere erstreckt sich eine Kerbe von einem Punkt in der Nähe des Mittelpunkts zu einem Punkt in der Nähe des äußeren Randbereichs und ist auf der oberen Oberfläche der Walze ausgebildet, und ein durchgehendes Loch, das sich nach unten konisch erweitert, ist im wesentlichen im Zentrum der longitudinalen Richtung der Kerbe ausgebildet. Ein transparentes Fensterelement zum Schutz vor Poliermassenverlust ist in der Kerbenseite des durchgehenden Lochs vorgesehen.
Ein Fühler ist auf der unteren Oberflächenseite der Walze vorgesehen. Licht wird auf die polierte Oberfläche des Wafers zugewandt dem Rotierpfad des transparenten Fensterelements emittiert, und der Fühler empfängt das Licht, das von der polierten Oberfläche des Wafers reflektiert wird. Ein Ende des Fühlers ist mit einem optischen Kabel verbunden und das andere Ende teilt sich in zwei Enden, die mit einer Spektralreflektormeter-Vorrichtung verbunden sind und mit einer Lichtmessquelle verbunden sind. Licht wird von der Lichtmessquelle auf die polierte Oberfläche des Wafer emittiert, und das reflektierte Licht wird in die Spektralreflektormetter-Vorrichtung eingeführt. Der spektrale Reflektionsfaktor mit einer Filmdicke wird zuvor berechnet, und es wird die Zeit detektiert, wenn die verbleibende Schicht eine vorbestimmte Filmdicke hat, wenn der gemessene spektrale Reflektionsfaktor den berechneten Wert erreicht (siehe japanische Patentanmeldung Offenlegungsschrift ( JP-A Nr. 7-52032 als Beispiel).
Es gibt noch weitere bekannte Techniken, wie die folgenden Techniken (a) bis (c).

(a) Ultraschallwellen einer vorbestimmten Oszillationsfrequenz werden pulsartig in vorbestimmten Zyklen ausgestrahlt, und die Änderung der Filmdicke wird auf der Basis der Wellen gemessen, die von der Oberfläche des Wafers reflektiert werden und die von den Interferenzwellen mit den von der Bodenoberfläche des Wafers reflektierten Wellen reflektiert werden. Auf diese Weise wird der Endpunkt des Polierverfahrens detektiert (siehe beispielsweise JP-A-8-210833 ).
(b) Es werden elektromagnetische Wellen zu dem verbrauchten Polierwirkstoff zugeführt, und die Resonanzfrequenz und die Resonanzspannung, die von den Wellen erzeugt werden, werden gemessen. Auf der Basis der Messergebnisse wird der Endpunkt des chemisch mechanischen Polierverfahrens detektiert (siehe beispielsweise JP-A-2002-317826 ).
(c) Der Druck, der auf jeden Substratbereich ausgeübt wird wird auf der Basis der Messinformation der Filmdicke des Substrats einer Filmdickenmessvorrichtung eingestellt. Die Filmdickenmessvorrichtung umfaßt einen Sensor, der Überstrom, Optik, Temperatur, Drehstrom, Mikrowellen oder ähnliches verwendet. Ein Mikrowellensensor dient jedoch als Filmdickenmessvorrichtung, der die Filmdicke eines Cu-Films oder eines Grenzfilms als leitenden Film auf einem Substrat, wie beispielsweise ein Halbleitersubstrat mißt, oder es wird die Filmdicke beispielsweise eines Oxidfilms als isolierendem Film unter Verwendung eines Reflektionssignals von lediglich Mikrowellen oder einer Kombination von geeigneten Signalen gemessen (siehe beispielsweise JP-A-2005-11977 ).

Bei dem in der JP-A-7-52032 offenbarten Technik wird das Licht, das von der polierten Oberfläche des Wafers reflektiert wird, der gegen das Polierfeld gedrückt wird, in eine Spektralreflektormeter-Vorrichtung eingeführt, und der Endpunkt der Polierung wird auf der Basis des spektralen Reflektionsfaktors detektiert. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil von reflektiertem Streulicht aufgrund der Poliermasse. Dies führt dazu, daß das Signal/Noise-Verhältnis gering ist, und es ist schwierig den Endpunkt jedes Polierverfahrens präzise zu bestimmen.
Bei dem in der JP-A-8-210833 offenbarten Stand der Technik wird ein Hochfrequenzoszillator bereitgestellt, wobei dieser Hochfrequenzoszillator jedoch ein Hochfrequenzsignal in einen Ultraschallvibrator einspeist. Aus diesem Grunde hat auch dieser Hochfrequenzoszillator nichts mit der vorliegenden Erfindung zur Detektierung des Zustands vor und nach der Entfernung eines leitenden Films von einem Wafer unter Verwendung der Eigenschaften der Übertragung und Reflektion von hochfrequenten elektromagnetischen Wellen bezüglich des Wafers mit dem leitenden Film zu tun.
Bei dem in der JP-A-2002-317826 offenbarten herkömmlichen Technik wird elektromagnetische Strahlung verwendet, wobei jedoch hier im Vergleich zur vorliegenden Erfindung ebenfalls das vorstehend Gesagte gilt.
Bei dem in der JP-A-2005-11977 offenbarten Verfahren werden die Filmdicke eines leitenden Films auf einem Substrat und die Filmdicke eines leitenden Films unter Verwendung von Mikrowellen oder ähnlichem gemessen. Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich jedoch von dieser herkömmlichen Technik, die in JP-A-2005-11977 offenbart ist, wie folgt. Bei der in der JP-A-2005-11977 offenbarten Technik wird eine Filmdicke eines leitenden Films nicht gemessen oder kann nicht präzise gemessen werden. Stattdessen wird der offensichtliche Unterschied zwischen der Wellenform, die beobachtet wird wenn ein leitender Film existiert, und der Wellenform, wenn der leitende Film entfernt wird, verwendet. Wenn demzufolge der Endpunkt auf die Zeit eingestellt wird, wenn der leitende Film entfernt ist, dann wird der Endpunkt detektiert. Obwohl die Verwendung von Mikrowellen offenbart ist, erwähnt die JP-A-2005-11977 nicht eine spezifische Mikrowellenfrequenz. Es ist daher nicht klar, ob die Charakteristika von Mikrowellen verwendet werden, und es wird nicht offenbart welche Merkmale gegenüber den elektromagnetischen Wellen mit allgemeinem Licht verwendet werden, und welche Art und Struktur der Messung verwendet wird. Außerdem ist die „Reflektion von Mikrowellen" nicht klar definiert. Beispielsweise ist die Tatsache nicht offenbart, daß die Übertragung und Reflektionszustände sich ändern wenn die charakteristische Impedanz von der Existenz eines leitenden Films auf dem Wafer variiert wird und zwar bei der Bildung einer Hochfrequenzübertragungsleitung der übertragenen Mikrowellen. Als ein Beispiel wird eine Mikrostreifenleitung bereitgestellt, die als Hochfrequenzübertragungsleitung dient und sich entlang einem Wafer erstreckt, was in der vorliegenden Erfindung offenbart ist. In der Beschreibung wird definiert, dass elektromagnetische Wellen, die durch die Mikrostreifenleitung führen als übertragene elektromagnetische Wellen verwendet werden, und elektromagnetische Wellen, die aufgrund von Impedanzversatz ohne Eintritt in die Hochfrequenzübertragungsleitung reflektiert werden als reflektierte elektromagnetische Wellen verwendet werden. Bei einem weiteren Verfahren wird eine Übertragungsantenne und eine Empfangsantenne bereitgestellt und eine Auswertung auf der Basis der Signalintensitäten der beiden Antennen durchgeführt. Keines dieser Verfahren ist jedoch in der JP-A-2005-11977 offenbart. Aus diesem Grunde können die in der JP-A-2005-11977 offenbarten Mikrowellen als elektromagnetische Wellen mit allgemeinem Licht betrachtet werden. Außerdem muß erfindungsgemäß eine Filmdicke, die eine Skin-Tiefe übersteigt nicht gemessen werden, und die Zustände vor und nach der Entfernung des leitenden Films auf einem Wafer werden hochpräzise detektiert, und zwar auf der Basis der großen Differenz zwischen den Übertragungscharakteristika und den Reflektionscharakteristika von elektromagnetischen Wellen zwischen einem leitenden Film und einem nichtleitenden Film. Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich demnach beträchtlich von den herkömmlichen Techniken im Aufbau, Verfahren und Wirkung.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die vorstehend genannten technischen Nachteile zu lösen, und den Endpunkt der Polierung eines leitenden Films hochpräzise und akkurat durch Aufzeichnung der Variation der Filmdicke des leitenden Films zu detektieren, und zwar ohne nachteilhaften Einfluß von Poliermasse oder ähnlichem nachdem die Filmdicke des leitenden Films eine äußert schmale Filmdicke angenommen hat, die von der Skin-Tiefe bestimmt ist.
Die vorliegende Erfindung wurde vorgeschlagen, um die vorstehend genanne Aufgabe zu lösen. Nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Waferpolieraufzeichnungsverfahren bereitgestellt, das in einer Vorrichtung verwendet wird, die ein Abflachungsverfahren durchführt, während ein leitender Film auf einer Oberfläche eines Wafers poliert und entfernt wird, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt: Ausbildung eines Hochfrequenzübertragungspfads in einem Abschnitt gegenüber der Oberfläche des Wafers; Ermittlung eines Polierentfernzustands des leitenden Films auf der Basis wenigstens einer der Wellen der übertragenen elektromagnetischen Welle, die durch den Hochfrequenzübertragungspfad führt oder der reflektierten elektromagnetischen Wellen, die ohne durch den Hochfrequenzübertragungspfad zu führen reflektiert werden; und Detektion eines Endpunkts der Polierentfernung und eines Punkts, der dem Endpunkt der Polierentfernung entspricht.
Wenn hierbei ein Wafer mit einem leitenden Film nicht in der gegenüberliegenden Position des Hochfrequenzübertragungspfads existiert und wenn elektromagnetische Wellen des Frequenzbands, das mit der charakteristischen Impedanz des Hochfrequenzübertragungspfads übereinstimmt, dem Hochfrequenzübertragungspfad zugeführt werden, dann führen die meisten elektromagnetischen Wellen als übertragene elektromagnetische Wellen durch den Hochfrequenzübertragungspfad, und es gibt wenig reflektierte elektromagnetische Wellen, die ohne durch den Übertragungspfad zu führen reflektiert werden.
Wenn auf der anderen Seite der leitende Film auf der Oberfläche des Wafers in der Nähe der gegenüberliegenden Position des Hochfrequenzübertragungspfads angeordnet ist, dann wird die Impedanz der durch den Übertragungspfad übertragenen elektromagnetischen Wellen eine Impedanz, die der gesamten charakteristischen Impedanz des Hochfrequenzübertragungspfads und des leitenden Films entspricht, und das Frequenzband, das möglicherweise übereinstimmt, wird verändert. Demzufolge werden die meisten der elektromagnetischen Wellen in dem Frequenzband, das nur mit der charakteristischen Impedanz des Hochfrequenzübertragungspfads übereinstimmt, reflektiert ohne durch den Hochfrequenzübertragungspfad zu führen. Einige der elektromagnetischen Wellen führen als Oberflächenstrom durch die äußerste Schicht des leitenden Films in dem Bereich der Skin-Tiefe der mit der Frequenz der elektromagnetischen Wellen korrespondiert.
Bei der Polierung des leitenden Films mit fortschreitender Abflachung des leitenden Films variieren die Übertragungscharakteristika und Reflektionscharakteristika der elektromagnetischen Wellen stark mit der Veränderung der Filmdicke nachdem die Filmdicke des leitenden Films abnimmt und eine äußerst schmale Filmdicke erreicht, die von der Skin-Tiefe definiert ist. Demzufolge werden auf der Basis wenigstens einer Änderung der Änderung der übertragenen elektromagnetischen Wellen und der Änderung der reflektierten elektromagnetischen Wellen der Endpunkt der Polierung und der Entfernung des leitenden Films und der Punkt, der mit dem Endpunkt der Polierung und der Entfernung des leitenden Films äquivalent ist, detektiert.
Nach einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Waferpolieraufzeichnungsverfahren bereitgestellt, das in einer Vorrichtung verwendet wird, die eine Abflachung beim Polieren und Entfernen eines leitenden Films auf einer Oberfläche eines Wafers durchführt, wobei das Verfahren die nachfolgenden Schritte umfaßt: Ausbildung eines Hochfrequenzübertragungspfads in einem Bereich, der der Oberfläche des Wafers zugewandt ist; Anordnung einer ersten Elektrode als Eingangsanschluß des Hochfrequenzübertragungspfads und einer zweiten Elektrode als Ausgangsanschluß des Hochfrequenzübertragungspfads; Messung einer der nachfolgenden S-Parameter, nämlich S₁₁ als Reflektionskoeffizient an der ersten Elektroden und S₂₁ als Übertragungskoeffizient an der zweiten Elektrode aus der Sicht der ersten Elektrode; Evaluierung der Polierung und des Zustands der Entfernung des leitenden Films auf der Basis wenigstens eines der Parameter S₁₁ und S₂₁; und Detektion eines Endpunkts der Polierung und Entfernung des leitenden Films und eines Punkts, der mit dem Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films äquivalent ist.
Hierbei variieren bei fortschreitender Polierung des leitenden Films der Reflektionskoeffizient S₁₁ und der Übertragungskoeffizient S₂₁ stark mit der Änderung der Filmdicke, nachdem die Filmdicke des leitenden Films auf eine sehr schmale Filmdicke abgenommen hat, die von der Skin-Tiefe definiert ist. Demzufolge werden S₁₁ und S₂₁ gemessen und der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films und der Punkt, der mit dem Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films äquivalent ist werden auf der Basis wenigstens einer Änderung der Änderung von S₁₁ und S₂₁ bestimmt.
Nach einer dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Waferpolieraufzeichnungsverfahren bereitgestellt, das in einer Vorrichtung verwendet wird, die eine Abflachung bei der Polierung und Entfernung eines leitenden Films auf einer Oberfläche eines Wafers durchführt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Ausbildung eines Hochfrequenzübertragungspfads in einem Bereich, der der Oberfläche des Wafers zugewandt ist; Messung von Kennzahlen mit einem Übertragungskoeffizienten, einem Reflektionskoeffizienten, einer dielektrischen Konstante und einem Abnahmekoeffizienten bezüglich dem Hochfrequenzübertragungspfad; Evaluierung eines Zustands der Polierung und Entfernung des leitenden Films auf der Basis wenigstens einer der Kennzahlen des Übertragungskoeffizients, Reflektionskoeffizients, der dielektrischen Konstante und des Abnahmekoeffizients; und Detektierung eines Endpunkts der Polierung und Entfernung des leitenden Films und eines Punkts, der mit dem Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films äquivalent ist.
Wenn hierbei eine Vielschichtverbundstruktur oder ähnliches auf dem Wafer ausgebildet ist, werden auf der Oberfläche des Wafers normalerweise ein leitender Film und ein isolierender Film aus anderen Materialien gestapelt, und der zu polierende und zu entfernende leitende Film wird auf den gestapelten Film angeordnet. Bei der fortschreitenden Polierung des leitenden Films bei einer derartigen Vielschichtstruktur variieren die Dielektrizitätskonstante des gestapelten Films und der Abnahmekoeffizient, der die Abnahme der Dielektrizität enthält, mit der Änderung der Filmdicke nachdem die Filmdicke des leitenden Films auf eine sehr schmale Filmdicke abgenommen hat, die von der Skin-Tiefe definiert ist. Demzufolge werden die Dielektrizitätskonstante und der Abnahmekoeffizient ebenso wie der Übertragungskoeffizient und der Reflektionskoeffizient gemessen, und der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films und der Punkt, der mit dem Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films äquivalent ist auf der Basis wenigstens einer Änderung der Änderungen des Übertragungskoeffizents, des Reflektionskoeffizents, der Dielektrizitätskonstante und des Abnahmekoeffizents detektiert.
Nach einer vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Waferpolieraufzeichnungsverfahren bereitgestellt, wobei ein Frequenzband von elektromagnetischen Wellen, das in den Hochfrequenzübertragungspfad eingespeist wird ein Mikrowellenband ist.
Hierbei ist die Skin-Tiefe bei der der Oberflächenstrom durch den leitenden Film fließt in dem Frequenzband des Mikrowellenbands äußerst schmal. Der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films und der Punkt, der mit dem Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films äquivalent ist, werden hierbei detektiert, und zwar auf der Basis der Änderungen der Kennziffern, wie der Änderung des Übertragungskoeffizients aufgrund der Änderung der Filmdicke nachdem die Filmdicke des leitenden Films auf eine sehr schmale Filmdicke abgenommen hat, die von der Skin-Tiefe definiert ist.
Nach einer fünften Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Waferpolieraufzeichnungsverfahren bereitgestellt, wobei die elektromagnetischen Wellen, die in den Hochfrequenzübertragungspfad eingespeist werden kontinuierlich innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs variiert werden, und ein Übertragungskoeffizient der übertragenen elektromagnetischen Wellen und ein Reflektionskoeffizient der reflektierten elektromagnetischen Wellen werden in dem vorbestimmten Hochfrequenzbereich gemessen.
Bei fortschreitender Polierung des leitenden Films variiert hierbei die gesamte charakteristische Impedanz des Hochfrequenzübertragungspfads und des leitenden Films mit der Änderung der Filmdicke, nachdem die Filmdicke des leitenden Films auf eine sehr schmale Filmdicke abgenommen hat, die von der Skin-Tiefe definiert ist. Aufgrund des Impedanzversatzes, der durch die Variation der charakteristischen Impedanz verursacht wird, variieren der Übertragungskoeffizient und der Reflektionskoeffizient in einem spezifischen Frequenzbereich innerhalb des vorbestimmten Frequenzbereiches stark mit der Änderung der Filmdicke. Daher werden zur Detektierung des Endpunkts der Polierung und Entfernung des leitenden Films die Änderungen des Übertragungskoeffizients und des Reflektionskoeffizients in dem spezifischen Frequenzbereich gemessen und verwendet.
Nach einer sechsten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird das Waferpolieraufzeichnungsverfahren bereitgestellt, wobei der Hochfrequenzübertragungspfad als Mikrostreifenleitung ausgebildet ist.
Hierbei besitzt der Hochfrequenzübertragungspfad mit einer Mikrostreifenleitung eine feste charakteristische Impedanz. Demzufolge können die Änderungen der Kennziffern der Übertragungscharakteristika und der Reflektionscharakteristika der elektromagnetischen Wellen stabil gemessen werden.
Nach einer siebten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird das Waferpolierverfahren bereitgestellt, wobei die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens eine Vorrichtung zum chemisch mechanischen Polieren ist, und die Mikrostreifenleitung unter einem oberen Oberflächenabschnitt einer Walze der chemisch mechanischen Poliervorrichtung angeordnet ist.
Hierbei ist die Mikrostreifenleitung in dem oberen Oberflächenabschnitt der Walze eingebettet, der der Oberfläche des Wafers zugewandt ist, der poliert wird, und von dem ein leitender Film entfernt wird. Demzufolge können die Kennziffern der Übertragungscharakteristika und ähnliche Kennziffern der elektromagnetischen Wellen präzise bestimmt werden, ohne das Verfahren der Polierung und Entfernung des leitenden Films zu behindern.
Nach einer achten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird das Waferpolierverfahren bereitgestellt, wobei ein kurz geschlossener Zustand, und ein offener Zustand und ein übereinstimmender Zustand von Eingangs- und Ausgangsanschlüssen des Hochfrequenzübertragungspfads von einem Messsystem eingestellt werden, und zuvor eine Kalibrierung durchgeführt wird, und der Übertragungskoeffizient und der Reflektionskoeffizient werden nach der Kalibrierung auf dem Hochfrequenzübertragungspfad gemessen.
Hierbei wird der Korrekturkoeffizient, der zum Zeitpunkt der Kalibrierung verwendet wird von dem Messsystem zu den gemessenen Werten, nämlich zu dem Übertragungskoeffizient und ähnlichen Werten, die auf dem Hochfrequenzübertragungspfad gemessen werden, addiert. Auf diese Weise können die Änderungen der Kennziffern, wie die Änderung des Übertragungskoeffizients präzise gemessen werden.
Nach einer neunten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird das Waferpolieraufzeichnungsverfahren bereitgestellt, wobei der Hochfrequenzübertragungspfad zwischen einer Übertragungsantenne, die mit einem Sender verbunden ist, und einer Empfangsantenne, die mit einem Empfänger verbunden ist, ausgebildet ist.
Hierbei variiert die charakteristische Impedanz des Hochfrequenzübertragungspfads, der zwischen einer Sendeantenne und einer Empfangsantenne ausgebildet ist, stark mit der Abnahme der Filmdicke, nachdem die Polierung des leitenden Films fortschreitet und nachdem die Filmdicke des leitenden Films auf eine sehr schmale Filmdicke abgenommen hat, die von der Skin-Tiefe definiert ist. Auf der Basis dieser Änderung wird der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films und der Punkt, der mit dem Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films äquivalent ist, detektiert.
Nach einer zehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung wir das Waferpolieraufzeichnungsverfahren bereitgestellt, wobei Profile des Übertragungskoeffizients und des Reflektionskoeffizients in einem vorbestimmten Frequenzbereich aufgezeichnet werden, und der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films und der Punkt, der mit dem Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films äquivalent ist, werden detektiert wenn einer der Koeffizienten des Übertragungskoeffizients und des Reflektionskoeffizients einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt.
Zur Detektierung des Endpunkts der Polierung und Entfernung des leitenden Films auf der Basis der Änderungen des Übertragungskoeffizients und des Reflektionskoeffizients, die in dem spezifischen Frequenzbereich innerhalb des vorbestimmten Frequenzbereichs gemessen werden, werden hierbei die Änderungsprofile des Übertragungskoeffizients und ähnlicher Kennzahlen in dem spezifischen Frequenzbereich aufgezeichnet. Der Punkt an dem ein Messwert des Übertragungskoeffizients und ähnlicher Kennzahlen einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt wird als Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films detektiert.
Nach einer elften Ausführung der vorliegenden Erfindung wird das Waferpolieraufzeichnungsverfahren bereitgestellt, wobei der Übertragungskoeffizient und der Reflektionskoeffizient an zwei vorbestimmten Frequenzen gemessen werden, und der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films und der Punkt, der mit dem Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Punkts äquivalent ist, werden detektiert, wenn wenigstens ein Wert der gemessenen Werte des Übertragungskoeffizients und des Reflektionskoeffizients eine vorbestimmte Referenzbedingung übersteigt.
Nach einer zwölften Ausführung der vorliegenden Erfindung wird das Waferpolieraufzeichnungsverfahren bereitgestellt, wobei Profile des Übertragungskoeffizienten und des Reflektionskoeffizienten in dem vorbestimmten Frequenzbereich aufgezeichnet werden und der Endpunkt der Polierug und Entfernung des leitenden Films und der Punkt, der mit dem Endpunkt der Polierung und der Entfernung des leitenden Films äquivalent ist werden detektiert, wenn wenigstens einer der Koeffizienten des Übertragungskoeffizients und des Reflektionskoeffizients einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt.
Um hierbei den Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films auf der Basis der Änderungen des Übertragungskoeffizients und des Reflektionskoeffizients zu detektieren, die in dem spezifschen Frequenzbereich innerhalb des vorbestimmten Frequenzbereichs gemessen werden, können hinreichende Änderungen des Übertragungskoeffizients und ähnlichen Koeffizienten zur Detektierung des Endpunkts der Polierung und Entfernung des leitenden Films erzielt werden, und zwar an vorbestimmten zwei Frequenzen innerhalb des vorbestimmten Frequenzbereichs.
Nach einer zwölften Ausführung der vorliegenden Erfindung wird das Waferpolieraufzeichnungsverfahren bereitgestellt, wobei eine Wechselrate des Übertragungskoeffizients und eine Wechselrate des Reflektionskoeffizients beide bezüglich vorbestimmten Referenzbedingungen an vorbestimmten zwei Frequenzen gemessen werden, und der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films und der Punkt der mit dem Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films äquivalent ist, werden aufgezeichnet, wenn wenigstens eine der gemessenen Änderungsraten der Änderungen des Übertragungskoeffizients und des Reflektionskoeffizients eine vorbestimmte Referenz-Änderungsrate übersteigt.
Um hierbei den Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films auf der Basis der Änderungen des Übertragungskoeffizients und des Reflektionskoeffizients zu detektieren, die an den zwei Frequenzen innerhalb des spezifischen Frequenzbereichs in dem vorbestimmten Frequenzbereich gemessen werden, kann der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films auch detektiert werden, wenn der Punkt an dem die Änderungsrate des Übertragungskoeffizients oder ähnlicher Koeffizienten bezüglich der vorbestimmten Referenzbedingungen die vorbestimmte Referenz-Änderungsrate übersteigt.
Nach einer dreizehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird eine Waferpolieraufzeichnungsvorrichtung bereitgestellt, die in einer Vorrichtung verwendet wird, die eine Abflachung durchführt, wobei ein leitender Fim auf der Oberfläche eines Wafers poliert und entfernt wird, wobei die Vorrichtung derart aufgebaut ist, daß ein Hochfrequenzübertragungspfad in einem Abschnitt ausgebildet ist, der der Oberfläche des Wafers zugewandt ist, und ein Zustand der Polierung und Entfernung des leitenden Films wird evaluiert und zwar auf der Basis wenigstens von übertragenen elektromagnetischen Wellen, die durch den Hochfrequenzübertragungspfad führen oder von reflektierten elektromagnetischen Wellen, die reflektiert werden ohne durch den Hochfrequenzübertragungspfad zu führen, und hierbei wird ein Endpunkt der Polierung und Entfernung eines leitenden Films und ein Punkt, der mit dem Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films äquivalent, ist detektiert.
Hierbei variieren die Übertragungscharakteristika und die Reflektionscharakteristika der elektromagnetischen Wellen stark mit der Veränderung der Filmdicke nachdem die Filmdicke des leitenden Films auf eine äußerst schmale Filmdicke abgenommen hat, die von der Skin-Tiefe definiert ist. Demzufolge werden auf der Basis von wenigstens einer der Änderungen der Änderung der übertragenen elektromagnetischen Wellen und der Änderung der reflektierten elektromagnetischen Wellen der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films und der Punkt, der mit dem Endpunkt und der Polierung und Entfernung des leitenden Films äquivalent ist, detektiert.
Nach einer vierzehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird die Wafer Polieraufzeichnungsvorrichtung bereitgestellt, wobei ein Frequenzband von elektromagnetischen Wellen, die in dem Hochfrequenzübertragungspfad eingespeist werden, ein Mikrowellenband ist.
Hierbei ist die Skin-Tiefe bei der der Oberflächenstrom durch den leitenden Film fließt äußert dünn in dem Frequenzband des Mikrowellenbands. Der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films wird detektiert auf der Basis der Änderungen von Kennzahlen, wie dem Übertragungskoeffizienten, der von der Veränderung der Filmdicke beeinflußt wird, nachdem die Filmdicke des leitenden Films auf eine äußert schmale Filmdicke abgenommen hat, die von der Skin-Tiefe definiert ist.
Nach einer fünfzehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird die Wafer Polieraufzeichnungsvorrichtung bereitgestellt, wobei der Hochfrequenzübertragungspfad als Mikrostreifenleitung ausgebildet ist.
Hierbei wird der Hochfrequenzübertragungspfad als Mikrostreifenleitung ausgebildet, die eine spezifische charakteristische Impedanz aufweist. Demzufolge können die Änderungen der Kennzahlen der Übertragungscharakteristika und der Reflektionscharakteristika von elektromagnetischen Wellen stabil gemessen werden.
Nach einer sechzehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird die Waferpolieraufzeichnungsvorrichtung bereitgestellt, wobei die Vorrichtung zur Behandlung des Wafers eine chemisch mechanische Poliervorrichtung ist, und die Mikrostreifenleitung in einem oberen Oberflächenabschnitt einer Walze der chemisch mechanischen Poliervorrichtung eingebettet ist.
Hierbei ist die Mikrostreifenleitung in dem oberen Oberflächenabschnitt der Walze eingebettet, die der Oberfläche des Wafers zugewandt ist, der poliert und von dem der leitende Film entfernt wird. Demzufolge können die Kennzahlen der Übertragungscharakteristika und ähnliche Kennzahlen von elektromagnetischen Wellen präzise bestimmt werden, ohne das Verfahren zur Polierung und Entfernung des leitenden Films zu behindern.
Nach einer siebzehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird die Waferpolieraufzeichnungsvorrichtung bereitgestellt, wobei die Mikrostreifenleitung als Streifenleiter ausgebildet ist, der auf einer Grundebene über ein dielektrisches Material gestützt ist, und der Streifenleiter parallel zur Grundebene angeordnet ist.
Auf diese Weise kann die Mikrostreifenleitung einfach und schmal ausgebildet werden. Die schmal ausgebildeten Mikrostreifenleitung kann außerdem einfach in den oberen Oberflächenabschnitt der Walze eingebettet werden.
Nach einer achtzehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird die Wafer Polieraufzeichnungsvorrichtung bereitgestellt, wobei ein dielektrisches Material in der Mikrostreifenleitung Teflon (eingetragene Marke), Epoxy oder Bakelit ist.
Hierbei kann die charakteristische Impedanz der Mikrostreifenleitung auf einfache Weise bestimmt werden und der Hochfrequenzverlust kann auf einen geringen Betrag reduziert werden.
Nach einer neunzehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird die Waferpolieraufzeichnungsvorrichtung bereitgestellt, wobei der Hochfrequenzübertragungspfad mit einem Hohlraumresonator versehen ist.
Hierbei wird das Volumen oder ähnliches des Hohlraums des Hohlraumresonators, der den Hochfrequenzübertragungspfad beliebig eingestellt, um die Resonanzfrequenz zu verändern, und die gesamte charakteristische Impedanz des Hohlraumresonators und des Filmzustands des leitenden Films kann merklich verringert werden. Demzufolge können beim Fortschreiten der Polierung des leitenden Films der Übertragungskoeffizient, der Reflektionskoeffizient und der Abnahmekoeffizient stark mit der Änderung der Filmdicke variieren nachdem die Filmdicke des leitenden Films auf eine äußert schmale Filmdicke abgenommen hat, die von der Skin-Tiefe definiert ist. Auf der Basis der Änderungen dieser Koeffizienten wird der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films und der Punkt, der mit dem Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films äquivalent ist, detektiert.
Nach einer zwanzigsten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird die Waferpolieraufzeichnungsvorrichtung bereitgestellt, wobei der Hohlraumresonator derart ausgebildet ist, daß eine Resonanzfrequenz verändert werden kann, indem entweder das Volumen oder die Ausbildung oder beide des Hohlraums verändert werden.
Hierbei wird wenigstens entweder das Volumen oder die Ausbildung des Hohlraums des Hohlraumresonators eingestellt, so daß die Resonanzfrequenz auf einfache Weise variiert werden kann.
Nach einer einundzwanzigsten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird die Waferpolieraufzeichnungsvorrichtung bereitgestellt, wobei eine obere Oberfläche des Hohlraumresonators mit einem nichtleitenden Material bedeckt ist.
Hierbei ist die obere Oberfläche des Hohlraumresonators mit einem nicht leitenden Element bedeckt, so daß die obere Oberfläche des Hohlraumresonators für die elektromagnetischen Wellen offen ist. Wenn kein Wafer da ist, auf dem ein leitender Film ausgebildet ist, dann dringen die elektromagnetischen Wellen in den Hohlraumresonator ein und werden durch den Hohlraumresonator übertragen und gestreut. Nur bei Anwesenheit eines Wafers mit einem auf ihm ausgebildeten leitenden Film wird der Filmzustand des leitenden Films aufgezeichnet.
Nach einer zweiundzwanzigsten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird die Waferpolieraufzeichnungsvorrichtung bereitgestellt, wobei der Hochfrequenzübertragungspfad zwischen einer Sendeantenne, die mit einem Sender verbunden ist, und einer Empfangsantenne, die mit einem Empfänger verbunden ist, angeordnet ist.
Hierbei variiert die charakteristische Impedanz des Hochfrequenzübertragungspfads, der zwischen einer Sendeantenne und einer Empfangsantenne angeordnet ist mit der Änderung der Filmdicke, und zwar bei fortschreitender Polierung des leitenden Films, und zwar insbesondere wenn die Filmdicke des leitenden Films auf eine äußerst schmale Filmdicke abgenommen hat, die von der Skin-Tiefe definiert ist. Auf der Basis dieser Änderung werden der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films und der Punkt, der mit dem Endpunkt und der Polierung und Entfernung des leitenden Films äquivalent ist, detektiert.
Nach der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Waferpolieraufzeichnungsverfahren bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfaßt: Ausbildung eines Hochfrequenzübertragungspfads an einer Position, die der Oberfläche des Wafers zugewandt ist; Evaluierung des Zustands der Polierung und der Entfernung des leitenden Films auf der Basis wenigstens der übertragenen elektromagnetischen Wellen, die durch den Hochfrequenzübertragungspfad führen oder der reflektierten elektromagnetischen Wellen, die ohne durch den Hochfrequenzübertragungspfad zu führen, reflektiert werden; und Detektierung des Endpunkts der Polierung und Entfernung des leitenden Films und des Punkts, der mit dem Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films äquivalent ist. Dieses Waferpolieraufzeichnungsverfahren hat den Vorteil, daß die Übertragungscharakteristika und die Reflektionscharakteristika von elektromagnetischen Wellen stark mit der Änderung der Filmdicke variieren, nachdem die Polierung des leitenden Films fortschreitet und die Filmdicke des leitenden Films auf eine äußerst schmale Filmdicke abgenommen hat, die von der Skin-Tiefe definiert ist, wobei demzufolge der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films hochpräzise und akkurat detektiert werden kann und zwar auf der Basis von wenigstens einer Änderung der Änderung der übertragenen elektromagnetischen Wellen und der reflektierten elektromagnetischen Wellen.
Nach der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Wafer Polier Aufzeichnungsverfahren bereitgestellt, das die nachfolgenden Schritte umfaßt: Ausbildung eines Hochfrequenzübertragungspfads an einer Position, die der Oberfläche des Wafers zugewandt ist; Anordnung einer ersten Elektrode an dem Eingangsanschluß des Hochfrequenzübertragungspfads, und einer zweiten Elektrode an dem Ausgangsanschluß des Hochfrequenzübertragungspfads; Messung eines Parameters der nachfolgenden S-Parameter nämlich S₁₁ als Reflektionskoeffizient an der ersten Elektrode und S₂₁ als Übertragungskoeffizient an der zweiten Elektrode aus Sicht der ersten Elektrode; Evaluierung des Zustands der Polierung und der Entfernung des leitenden Films auf der Basis von wenigstens einem Parameter der Parameter S₁₁ und S₂₁; und Detektierung des Endpunkts der Polierung und Entfernung des leitenden Films und des Punkts, der mit dem Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films äquivalent ist. Dieses Waferpolieraufzeichnungsverfahren hat den Vorteil, daß der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films hochpräzise und akkurat auf der Basis von wenigstens einer Änderung der Parameterwerte von S₁₁ und S₂₁ detektiert werden kann, da beim Fortschreiten der Polierung des leitenden Films die Parameter S₁₁ und S₂₁ stark mit der Änderung der Filmdicke variieren nachdem die Filmdicke des leitenden Films auf eine äußerst schmale Filmdicke abgenommen hat, die von der Skin-Tiefe definiert ist.
Nach der dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Waferpolieraufzeichnungsverfahren bereitgestellt, das die nachfolgenden Schritte umfaßt: Ausbildung eines Hochfrequenzübertragungspfads an einer Position, die der Oberfläche des Wafers zugewandt ist; Messung von Kennzahlen, wie dem Übertragungskoeffizient, dem Reflektionskoeffizient, der dielektrischen Konstante, und dem Abnahmekoeffizient bezüglich dem Hochfrequenzübertragungspfad; Evaluierung des Zustands der Polierung und der Entfernung des leitenden Films auf der Basis von wenigstens einer Kennzahl der nachfolgenden Kennzahlen nämlich dem Übertragungskoeffizient, dem Reflektionskoeffizient, der dieelektrischen Konstante und dem Abnahmekoeffizient; und Detektierung des Endpunkts der Polierung und Entfernung des leitenden Films und des Punkts, der mit dem Endpunkt und der Polierung und Entfernung des leitenden Films identisch ist. Dieses Waferpolieraufzeichnungsverfahren hat den Vorteil, daß die dielektrische Konstante und der Abnahmekoeffizient, der die dielektrische Abnahme enthält, mit der Änderung der Filmdicke variieren nachdem die Polierung des leitenden Films fortgeschritten ist, und eine Filmdicke des leitenden Films auf eine äußerst schmale Filmdicke abgenommen hat, die von der Skin-Tiefe definiert ist, wobei demzufolge der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films hoch rpäzise und akkurat detektiert werden kann und zwar auf der Basis wenigstens einer Änderung der Änderung der Kennzahl des Übertragungskoeffizienten, des Reflektionskoeffizienten, der dielektrischen Konstante und des Abnahmekoeffizienten.
Nach der vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird eine Wafer Polieraufzeichnungsvorrichtung bereitgestellt, bei der das Frequenzband der elektromagnetischen Wellen, die in den Hochfrequenzübertragungspfad eingespeist werden, ein Mikrowellenband ist. Dieses Wafer Polier Aufzeichnungsverfahren hat den Vorteil, daß da die Skin-Tiefe äußerst schmal in dem Frequenzband des •Mikrowellenbands ist, der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films hochpräzise und akkurat detektiert werden kann, und zwar auf der Basis der Änderungen der Kennzahlen wie des Übertragungskoeffizienten verursacht durch die Änderung der Filmdicke nachdem die Filmdicke des leitenden Films auf eine äußert schmale Filmdicke abgenommen hat, die von der Skin-Tiefe definiert ist.
Nach der fünften Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Waferpolieraufzeichnungsverfahren bereitgestellt, bei dem die elektromagnetischen Wellen, die in dem Hochfrequenzübertragungspfad eingespeist werden kontinuierlich innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs variiert werden, und wobei ein Übertragungskoeffizient, der den übertragenen elektromagnetischen Wellen entspricht, und ein Reflektionskoeffizient, der den reflektierten elektromagnetischen Wellen entspricht, in dem vorbestimmten Frequenzbereich gemessen werden. Dieses Waferpolieraufzeichnungsverfahren hat den Vorteil, daß die Kennzahl, wie der Übertragungskoeffizient stark mit der Änderung der Filmdicke in einem spezifischen Frequenzbereich innerhalb des vorbestimmten Frequenzbereichs variieren nachdem die Filmdicke des leitenden Films auf eine äußerst schmale Filmdicke abgenommen hat, die von der Skin-Tiefe definiert ist, wobei demzufolge der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films hochpräzise detektiert werden kann und zwar auf der Basis der Änderungen der Kennzahlen wie der Änderung des Übertragungskoeffizienten, der in dem spezifischen Frequenzbereich gemessen wird.
Nach der sechsten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Waferpolieraufzeichnungsverfahren bereitgestellt, bei dem der Hochfrequenzübertragungspfad aus einer Mikrostreifenleitung ausgebildet ist. Dieses Waferpolieraufzeichnungsverfahren hat den Vorteil, daß Änderungen der Kennzahl der Übertragungscharakteristika oder ähnliches der elektromagnetischen Wellen stabil gemessen werden kann.
Nach der siebten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Waferpolieraufzeichnungsverfahren bereitgestellt, bei dem die Wafer Polier Vorrichtung eine chemisch mechanische Poliervorrichtung ist, und wobei die Mikrostreifenleitung in den oberen Oberflächenabschnitt der Walze der chemisch mechanischen Poliervorrichtung eingebettet ist. Dieses Waferpolieraufzeichnungsverfahren hat den Vorteil, daß die Kennzahlen der Übertragungscharakteristika und ähnliche Kennzahlen der elektromagnetischen Wellen präzise bestimmt werden können ohne das Verfahren der Polierung und Entfernung des leitenden Films zu behindern.
Nach der achten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Waferpolieraufzeichnungsverfahren bereitgestellt, bei dem ein kurz geschlossener Zustand, ein offener Zustand und ein übereinstimmender Zustand (matched state) von Eingangs- und Ausgangsanschlüssen des Hochfrequenzübertragungspfads von einem Messsystem eingestellt werden und zuvor eine Kalibrierung durchgeführt wird, wobei der Übertragungskoeffizient und der Reflektionskoeffizient auf dem Hochfrequenzübertragungspfad nach der Kalibrierung gemessen werden. Dieses Waferpolieraufzeichnungsverfahren hat den Vorteil, daß die Änderungen der Kennzahlen, sowie die Änderung des Übertragungskoeffizienten und die Änderung des Reflektionskoeffizienten präzise gemessen werden können.
Nach der neunten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Waferpolieraufzeichnungsverfahren bereitgestellt, bei dem der Hochfrequenzübertragungspfad zwischen einer Übertragungsantenne, die mit einem Sender verbunden ist, und einer Empfangsantenne, die mit einem Empfänger verbunden ist, ausgebildet ist. Dieses Waferpolieraufzeichnungsverfahren hat den Vorteil, daß die Änderungen des Übertragungskoeffizienten und des Reflektionskoeffizienten von elektromagnetischen Wellen und ähnlichem von der charakteristischen Impedanz des Hochfrequenzübertragungspfads verursacht werden, die mit der Änderung der Filmdicke variiert nachdem die Polierung des leitenden Films fortschreitet und die Filmdicke des leitenden Films auf eine äußerst schmale Filmdicke abgenommen hat, die von der Skin-Tiefe definiert ist, wobei demzufolge der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films hochpräzise detektiert werden kann und zwar auf der Basis der Variation der genannten Koeffizienten.
Nach der zehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Wafer Polier Aufzeichnungsverfahren bereitgestellt, bei dem die Profile des Übertragungskoeffizienten und des Reflektionskoeffizienten in dem vorbestimmten Frequenzbereich aufgezeichnet werden, und wobei der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Fims und der Punkt, der mit dem Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films äquivalent ist, detektiert werden wenn wenigstens ein Koeffizient des Übertragungskoeffizienten und des Reflektionskoeffizienten einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Dieses Wafer Polier Aufzeichnungsverfahren hat den Vorteil, daß da die Variation der Profile des Übertragungskoeffizienten und ähnlichen Koeffizienten gemessen und aufgezeichnet werden der Punkt an dem die gemessenen Werte des Übertragungskoeffizienten und ähnliche Koeffizienten einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet als Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films hochpräzise bestimmt werden kann. Der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films sehr genau bestimmt werden kann.
Nach der elften Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Waferpolieraufzeichnungsverfahren bereitgestellt, bei dem der Übertragungskoeffizient und der Reflektionskoeffizient bei vorbestimmten zwei Frequenzen gemessen werden, und der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films und der Punkt, der mit dem Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films äquivalent ist detektiert werden, wenn wenigstens einer der gemessenen Werte des Übertragungskoeffizienten und des Reflektionskoeffizienten eine vorbestimmte Referenzbedingung übersteigt. Dieses Waferpolieraufzeichnungsverfahren hat den Vorteil, daß der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films einfach mit hoher Präzision detektiert werden kann und zwar auf der Basis der Kennzeichen wie dem Übertragungskoeffizienten und ähnlichen Koeffizienten, die an vorbestimmten zwei Frequenzen gemessen werden.
Nach der zwölften Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Wafer Polier Aufzeichnungsverfahren bereitgestellt, bei dem die Änderungsrate des Übertragungskoeffizienten und die Änderungsrate des Reflektionskoeffizienten beide bezüglich zu vorbestimmten Referenzbedingungen an vorbestimmten zwei Frequenzen gemessen werden, und wobei der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films und der Punkt, der mit dem Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films äquivalent ist, detektiert werden, wenn wenigstens eine der gemessenen Raten der Änderungen der Änderung des Übertragungskoeffizienten und der Änderung des Reflektionskoeffizienten eine vorbestimmte Referenz-Änderungsrate übersteigt. Dieses Wafer Polier Aufzeichnungsverfahren hat den Vorteil, daß zur Detektierung des Endpunkts der Polierung und Entfernung des leitenden Films Kennzahlen wie der Übertragungskoeffizient verwendet werden und an vorbestimmten zwei Frequenzen gemessen werden, wobei der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films auch mit hoher Präzision detektiert werden kann wenn der Endpunkt an dem die Änderungsrate des Übertragungskoeffizienten oder ähnlichen Koeffizienten bezüglich der vorbestimmten Referenzbedingung eine vorbestimmte Referenz-Änderungsrate übersteigt.
Nach der dreizehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Waferpolieraufzeichnungsverfahren zur Verwendung mit einer Vorrichtung bereitgestellt, die eine Abflachung beim Polieren und Entfernen eines leitenden Films auf der Oberfläche eines Wafers durchführt. Dieses Waferpolieraufzeichnungsverfahren umfaßt einen Hochfrequenzübertragungspfad, der an einer Position bereitgestellt ist, die der Oberfläche eines Wafers zugewandt ist, und der Zustand der Polierung und Entfernung des leitenden Films wird evaluiert auf der Basis wenigstens von übertragenen elektromagnetischen Wellen, die durch den Hochfrequenzübertragungspfad führen oder auf der Basis von reflektierten elektromagnetischen Wellen, die ohne durch den Hochfrequenzübertragungspfad zu führen reflektiert werden, wobei der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films und der Endpunkt, der mit dem Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films äquivalent ist, detektiert werden. Diese Waferpolieraufzeichnungsvorrichtenhat den Vorteil, daß die Übertragungscharakteristika und Reflektionscharakteristika der elektromagnetischen Wellen stark mit der Änderung der Filmdicke variieren, nachdem die Polierung des leitenden Films fortschreitet und die Filmdicke des leitenden Films auf eine äußerst schmale Filmdicke abgenommen hat, die von der Skin-Tiefe definiert ist, und daher demzufolge der Enpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films hochpräzise und akkurat detektiert werden kann und zwar auf der Basis wenigstens einer Änderung der Änderung der übertragenen elektromagnetischen Wellen und der Änderung der reflektierten elektromagnetischen Wellen.
Nach der vierzehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird eine Wafer Polieraufzeichnungsvorrichtung bereitgestellt, bei der das Frequenzband der elektromagnetischen Wellen, die in dem Hochfrequenzübertragungspfad eingespeist werden, ein Mikrowellenband ist. Diese Waferpolieaufzeichnungsvorrichtung hat den Vorteil, daß die Skin-Tiefe in dem Frequenzband des Mikrowellenbands äußerst dünn ist, wobei demzufolge der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films hochpräzise und akkurat detektiert werden kann und zwar auf der Basis der Änderungen von Kennzahlen, wie dem Übertragungskoeffizienten, die von der Änderung der Filmdicke erzeugt werden, nachdem die Filmdicke des leitenden Films auf eine äußerst schmale Filmdicke abgenommen hat, die von der Skin-Tiefe definiert ist.
Nach einer fünfzehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird eine Wafer Polieraufzeichnungsvorrichtung bereitgestellt, bei der der Hochfrequenzübertragungspfad als Mikrostreifenleitung ausgebildet ist. Dieses Wafer Polier Aufzeichnungsverfahren hat den Vorteil, daß die Variationen der Kennzahlen wie etwa die Übertragungscharakteristika von elektromagnetischen Wellen stabil gemessen werden kann.
Nach der sechzehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird eine Wafer Polieraufzeichnungsvorrichtung bereitgestellt, bei der die Vorrichtung zur Polierung des Wafers eine chemisch mechanische Poliervorrichtung ist, und wobei die Mikrostreifenleitung in dem oberen Oberflächenabschnitt der Walze der chemisch mechanischen Poliervorrichtung eingebettet ist. Diese Waferpolieraufzeichnungsvorrichtung hat den Vorteil, daß die Kennzahlen der Übertragungscharakteristika und ähnliche Kennzahlen der elektromagnetischen Wellen präzise bestimmt werden kann, ohne daß das Verfahren und Fortschreiten der Polierung und Entfernung des leitenden Films behindert wird.
Nach der siebzehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird eine Wafer Polieraufzeichnungsvorrichtung bereitgestellt, bei der die Mikrostreifenleitung mit einem Streifenleiter ausgebildet ist, der auf eine Grundebene über ein dielektrisches Material gestützt ist, und wobei der Streifenleiter parallel zur Grundebene angeordnet ist. Diese Wafer Polieraufzeichnungsvorrichtung hat den Vorteil, daß die Mikrostreifenleitung einfach ausgebildet werden kann und schmal gehalten werden kann, und wobei die schmal ausgebildete Mikrostreifenleitung einfach in die obere Oberfläche der Walze eingebettet werden kann.
Nach der achtzehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird eine Wafer Polieraufzeichnungsvorrichtung bereitgestellt, bei der das dielektrische Material in der Mikrostreifenleitung Teflon (eingetragene Marke) ist, Epoxy-Kunstharz, oder Bakelit ist. Die Waferpolieraufzeichnungsvorrichtung hat den Vorteil, daß die charakteristische Impedanz der Mikrostreifenleitung einfach bestimmt werden kann und der Hochfrequenzverlust auf einen schmalen Betrag reduziert werden kann.
Nach der neunzehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird eine Wafer Polieraufzeichnungsvorrichtung bereitgestellt, bei der der Hochfrequenzübertragungspfad mit einem Hohlraumresonator ausgebildet ist. Bei dieser Wafer Polieraufzeichnungsvorrichtung kann der Übertragungskoeffizient, der Reflektionskoeffizient und der Abnahmekoeffizient stark mit der Änderung der Filmdicke variieren nachdem die Polierung des leitenden Films fortschreitet und die Filmdicke des leitenden Films auf einen äußert schmalen Filmdickenbetrag abnimmt, der von der Skin-Tiefe definiert ist. Diese Wafer Polieraufzeichnungsvorrichtung hat demzufolge den Vorteil, daß der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films hochpräzise und akkurat detektiert werden kann, und zwar auf der Basis der Änderungen der genannten Koeffizienten.
Nach der zwanzigsten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird eine Wafer Polieraufzeichnungsvorrichtung bereitgestellt, bei der der Hohlraumresonator derart ausgebildet ist, daß die Resonanzfrequenz mittels Änderung seines Volumens oder seiner Gestalt oder Ausbildung des Hohlraums verändert werden kann. Diese Wafer Polieraufzeichnungsvorrichtung hat den Vorteil, daß die Resonanzfrequenz des Hohlraumresonators beliebig eingestellt werden kann, wobei demzufolge der Übertragungskoeffizient, der Reflektionskoeffizient und der Abnahmekoeffizient stark mit der Abnahme der Filmdicke variiert nachdem die Polierung des leitenden Films fortschreitet und die Filmdicke des leitenden Films auf eine äußerst schmale Filmdicke abnimmt, die von der Skin-Tiefe vorgegeben ist.
Nach der einundzwanzigsten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird eine Wafer Polieraufzeichnungsvorrichtung bereitgestellt, bei der die obere Oberfläche des Hohlraumresonators mit einem nichtleitenden Material bedeckt ist. Diese Wafer Polieraufzeichnungsvorrichtung hat den Vorteil, daß nur bei einem Wafer mit einem auf ihm ausgebildeten leitenden Film der Filmzustand des leitenden Films präzise aufgezeichnet wird, wobei die Änderungen der benötigten Koeffizienten, wie die Änderung des Übertragungskoeffizienten und die Änderung des Reflektionskoeffizienten der elektromagnetischen Wellen bestimmt werden können.
Nach der zweiundzwanzigsten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird eine Wafer Polieraufzeichnungsvorrichtung bereitgestellt, bei der der Hochfrequenzübertragungspfad zwischen einer Sendeantenne, die mit einem Sender verbunden ist, und einer Empfangsantenne, die mit einem Empfänger verbunden ist, bereitgestellt ist. Bei dieser Wafer Polieraufzeichnungsvorrichtung werden die Änderungen der Koeffizienten, wie die Änderung des Übertragungskoeffizienten und die Änderung des Reflektionskoeffizienten der elektromagnetischen Wellen von der charakteristischen Impedanz des Hochfrequenzübertragungspfads verursacht, die sich mit der Filmdicke ändert, wobei bei fortschreitender Polierung des leitenden Films und wenn die Filmdicke des leitenden Films auf eine äußerst schmale Filmdicke abnimmt, die von der Skin-Tiefe vorgegeben ist. Diese Wafer Polieraufzeichnungsvorrichtung hat demzufolge den Vorteil, daß der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films präzise bestimmt werden kann und zwar auf der Basis der Änderungen der genannten Koeffizienten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer chemisch mechanischen Poliervorrichtung mit einer in ihr angeordneten Mikrostreifenleitung;
2 zeigt eine schematische Darstellung der Anordnung der Verbindung zwischen der Mikrostreifenleitung, die in dem oberen Oberflächenabschnitt der Walze angeordnet ist und einem Netzwerkanalysator;
3A zeigt ein Blockdiagramm einer schematischen Darstellung des Netzwerkanalysators;
3B zeigt ein Messmodell der S-Parameter;
4A zeigt ein Beispiel von charakteristischen Änderungen eines Übertragungskoeffizienten und eines Reflektionskoeffizienten bei Variation einer Frequenz in einem Mikrowellenband in einem Wafer mit einem leitenden Film, wenn der Wafer mit einem Cu-Film beschichtet ist;
4B zeigt ein Beispiel der charakteristischen Änderungen des Übertragungskoeffizienten und des Reflektionskoeffizienten bei Variation der Frequenz im Mikrowellenband in dem Wafer mit dem leitenden Film, wenn der Wafer mit einem Ta-Film oder ähnlichem ausgebildet ist;
4C zeigt die charakteristischen Variationen des Übertragungskoeffizienten und des Reflektionskoeffizienten bei Variation der Frequenz im Mikrowellenband bei dem Wafer mit dem leitenden Film in dem Fall der Anwesenheit und Abwesenheit eines Wafers;
5A zeigt ein Beispiel eines Verfahrens bei dem der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films auf der Basis der Variation des Übertragungskoeffizienten detektiert wird;
5B zeigt ein Beispiel eines Verfahrens bei dem der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films auf der Basis der Variation des Reflektionskoeffizienten detektiert wird;
6 zeigt ein Beispiel der Variation des Reflektionskoeffizienten in Abhängigkeit der Frequenz in dem Oxidfilm;
7 zeigt einen Teilquerschnitt der Seitenansicht eines Aufbaus, bei der ein Hohlraumresonator als Ausführung des Hochfrequenzübertragungspfads in der Walze angeordnet ist; und
8 zeigt einen Teilquerschnitt in Seitenansicht eines Aufbaus bei dem ein Sender, eine Sendeantenne, ein Empfänger und eine Empfangsantenne als weiteres Ausführungsbeispiel eines Hochfrequenzübertragungspfads in der Walze angeordnet sind.
BESCHREIBUNG DER VORTEILHAFTEN AUSFÜHRUNGEN
Zur Lösung der Aufgabe dem Endpunkt der Polierung eines leitenden Films hochpräzise und akkurat mittels Aufzeichnung der Variation der Filmdicke des leitenden Films zu detektieren und zwar ohne nachteilhaften Einfluß von Poliermasse oder ähnlichem nachdem die Filmdicke des leitenden Films auf eine sehr schmale Filmdicke abnimmt, die von der Skin-Tiefe vorgegeben ist, wird ein Wafer Polier Aufzeichnungsverfahren bereitgestellt, das mit einer Vorrichtung verwendet wird, die eine Abflachung beim Polieren und Entfernen des leitenden Films auf der Oberfläche eines Wafers ausführt. Die Aufgabe wird mit dem Verfahren gelöst, daß die nachfolgenden Schritte umfaßt: Ausbildung eines Hochfrequenzübertragungspfads aus einer Mikrostreifenleitung in einem Abschnitt der der Oberfläche des Wafers zugewandt ist, Evaluierung des Zustands der Polierung und der Entfernung des leitenden Films auf der Basis von wenigstens der übertragenen elektromagnetischen Wellen, die durch den Hochfrequenzübertragungspfad führen oder der reflektierten elektromagnetischen Wellen, die ohne durch den Hochfrequenzübertragungspfad zu führen reflektiert werden, und Detektierung des Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films und des Punkts, der äquivalent zu dem Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films ist.
Erste Ausführung
Nachfolgend wird eine vorteilhafte Ausführung der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer chemisch mechanischen Poliervorrichtung mit einer Mikrostreifenleitung. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Verbindung zwischen der Mikrostreifenleitung, die an dem oberen Oberflächenabschnitt der Walze angeordnet ist und einem Netzwerkanalysator.
Zunächst wird das Wafer Polier Aufzeichnungsverfahren und eine Anordnung der Vorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei beispielhaft eine chemisch mechanische Poliervorrichtung als Poliervorrichtung verwendet wird. 1 zeigt eine chemisch mechanische Poliervorrichtung 1, die hauptsächlich eine Walze 2 und einen Polierkopf 3 umfasst.
Die Walze 2 ist scheibenförmig ausgebildet. Eine Rotationsachse 4 ist mit dem Zentrum der Bodenoberfläche der Walze 2 verbunden und die Walze 2 rotiert in Richtung des Pfeiles A wenn ein Motor 5 sie antreibt. Ein Polierfeld 6 ist an der oberen Oberfläche der Walze 2 angeordnet und Poliermasse aus einem Polierwirkstoff und einem chemischen Wirkstoff wird aus einer nicht gezeigten Düse auf das Polierfeld 6 aufgebracht. Der Polierkopf 3 ist scheibenförmig ausgebildet.
Eine Rotationsachse 7 ist mit dem Zentrum der oberen Oberfläche des Polierkopfes 3 verbunden und der Polierkopf 3 rotiert in die Richtung des Pfeiles B und wird von einem nicht gezeigten Motor angetrieben.
Bei der chemisch mechanischen Poliervorrichtung saugt der Polierkopf 3 einen Wafer an und hält ihn fest, wobei auf dem Wafer ein leitender Film ausgebildet ist. Der Wafer wird dann auf die Walze 2 von einer nicht gezeigten Transportmechanik transportiert. Der Wafer wird auf die Walze 2 derart aufgesetzt, daß der leitende Film in Kontakt mit dem Polierfeld 6 ist. Ein nicht gezeigter Luftsack ist in dem Polierkopf 3 vorgesehen und wird dann mit Luft gefüllt und aufgeblasen. Der leitende Film auf der Oberfläche des Wafers wird gegen das Polierfeld 6 durch den Druck des Luftsacks gedruckt.
In diesem Zustand wird die Walze in Richtung des Pfeils A von 1 gedreht, wobei der Polierkopf 3 in Richtung des Pfeils B von 1 gedreht wird. Daraufhin wird Poliermasse aus einer nicht dargestellten Düse auf das rotierende Polierfeld 6 zugeführt, so daß der auf der Oberfläche des Wafers ausgebildete leitende Film poliert wird.
2 zeigt die chemisch mechanische Poliervorrichtung 1, eine Mikrostreifenleitung 9 zur Bereitstellung eines Hochfrequenzübertragungspfads, die in einem Abschnitt der oberen Oberfläche der Walze 2 eingebettet ist, der dem leitenden Film 8 auf der Oberfläche des Wafers W zugewandt ist, der von dem Polierkopf 3 gehalten wird. Die Mikrostreifenleitung 9 hat eine Länge, die dem Durchmesser des Wafers W entspricht. Mittels der Mikrostreifenleitung 9 ist ein Hochfrequenzübertragungspfad ausgebildet, und die Mikrostreifenleitung 9 ist in dem oberen Oberflächenabschnitt der Walze 2 eingebettet. Durch diese Anordnung wird die Polierung und Entfernung des leitenden Films 8 nicht behindert, wobei die Kennzahl der Übertragungscharakteristika oder ähnliche Kennzahlen von elektromagnetischen Wellen präzise bestimmt werden können.
Die Mikrostreifenleitung 9 kann in dem Oberflächenabschnitt des Körpers der Walze 2 auf der Rückseite des Polierfelds 6 eingebettet sein, das dem leitenden Film 8 auf der Oberfläche des Wafers W zugewandt ist. Wenn jedoch in das Polierfeld 6 eine Öffnung mit einer Größe und Ausbildung geschnitten ist, die der Kontur der Mikrostreifenleitung 9 entspricht, dann ist die Mikrostreifenleitung 9 in der Öffnung wie in 2 dargestellt eingebettet, wodurch die Mikrostreifenleitung 9 näher an dem leitenden Film 8 angeordnet werden kann und die Kennzahlen mit größerer Genauigkeit erhalten werden können.
Die Mikrostreifenleitung 9 ist als Streifenleiter ausgebildet, der von einer nicht dargestellten Grundebene über ein dielektrisches Material sowie Teflon (eingetragene Marke), Epoxy Kunstharz oder Bakelit gehalten wird. Der Streifenleiter ist parallel zu der Grundebene angeordnet. Mit dieser Anordnung kann die Mikrostreifenleitung 9 einfach und klein ausgebildet werden und auf einfache Weise in den oberen Oberflächenabschnitt der Walze 2 eingebettet werden. Außerdem wird die charakteristische Impedanz des Hochfrequenzübertragungspfads bestimmt, und die Änderungen der Kennzahlen der Übertragungscharakteristika, der Reflektionscharakteristika und ähnliche Charakteristika der elektromagnetischen Wellen können präzise gemessen werden.
Ein Eingangsanschluß 9a und ein Ausgangsanschluß 9b sind an der Mikrostreifenleitung 9 vorgesehen. Eine erste Elektrode 10a verbunden mit dem Eingangsanschluß 9a ist an einem Ort an dem oberen Abschnitt der Walze 2 vorgesehen. Der Ort korrespondiert mit dem Eingangsanschluß 9a der Mikrostreifenleitung 9. Eine zweite Elektrode 10b verbunden mit dem Ausgangsanschluß 9b ist an einem Ort des oberen Abschnitts der Walze 2 eingesetzt. Der Ort korrespondiert mit dem Ausgangsanschluß 9b.
Die erste Elektrode 10a ist mit einem Anschluß P1 eines Netzwerkanalysators 12 verbunden, der ein Messsystem bereitstellt, und zwar über ein coaxiales Kabel 11a und über nicht dargestellte Rotationsverbindungsmittel wie beispielsweise einem Gleitring. Die zweite Elektrode 10b ist mit einem Anschluß P2 des Netzwerkanalysators 12 über ein coaxiales Kabel 11b ebenfalls über die gleichen nicht dargestellten Rotationsverbindungsmittel verbunden.
Der Netzwerkanalysator 12 kann beispielsweise ein Vektornetzwerkanalysator (Modell Nr. 3724G von Anritsu Corporation) sein. Der Netzwerkanalysator 12 hat die Funktionen eines Spezialzweck-Zentralprozessors und kann die Übertragungscharakteristika und Reflektionscharakteristika von elektromagnetischen Wellen und die Elektrizitätskonstanten und Abnahmekoeffizienten von Messproben messen.
Die reflektierten elektromagnetischen Wellen unter den elektromagnetischen Wellen, die von dem Anschluß P1 des Netzwerkanalysators 12 ausgesendet werden, die ohne durch die Mikrostreifenleitung 9 zu führen reflektiert werden werden von der ersten Elektrode 10a reflektiert und gelangen in den Anschluß P1. Zwischenzeitlich gelangen die übertragenen elektromagnetischen Wellen, die durch die Mikrostreifenleitung 9 führen, von der zweiten Elektrode 10b in den Anschluß P2.
Daran anschließend wird die Wirkung der Wafer Polieraufzeichnungsvorrichtung mit der oben angegebenen Ausbildung beschrieben und das Wafer Polier Aufzeichnungsverfahren wird beschrieben mittels „Skin-Tiefe", „Kennzahlmessung durch Erhalt von S-Parametern" (index measurement by obtaining S-Parameter); und Polierendpunktdetektion durch Aufzeichnung der Variation von Kennzahlprofilen (polish end point detection by monitoring index variation Profile).
Skin-Tiefe
Die Wirkungsweisen der Ausführung der vorliegenden Erfindung basieren auf dem Skin-Effekt der in einem Leiter von Hochfrequenzwellen erzeugt wird. Wenn im allgemeinen Hochfrequenzwellen wie Mikrowellen in einen Leiter eintreten werden die Hochfrequenzwellen von dem Leiter reflektiert. Ein Teil des Stroms fließt jedoch durch einen Teil in der Nähe der äußersten Schicht des Leiters. Dieser Effekt wird als „Skin-Effekt" bezeichnet. Die Tiefe die für den Fluß nach dem Skin-Effekt benötigt wird schwächt sich mit 1/e (e = 2.718) ab und wird als Skin-Tiefe „skin depth" bezeichnet. Die Skin-Tiefe δ wird durch die folgende Gleichung (1) bestimmt:
wobei ω gleich 2πf ist, und μ eine magnetische Übertragungsrate und δ für die elektrische Leitfähigkeit steht.
Nach Gleichung (1) wird die Skin-Tiefe δ schmäler wenn die Frequenz f der Hochfrequenzwellen höher wird.
Tabelle 1 zeigt die Beziehung zwischen der Frequenz f und der Skin-Tiefe δ für einen Fall bei dem der Leiter aus Kupfer (Cu) ist und die Beziehung zwischen der Frequenz f und der Skin-Tiefe δ in einem Fall bei dem der Leiter aus Aluminium (Al) ist. Tabelle 1

Frequenz Skin-Tiefe (mm)

Cu Al

100 Hz 6.6 8.4

1 kHz 2.1 2.7

10 kHz 0.66 0.84

100 kHz 0.209 0.27

1 MHz 0.066 0.084

10 MHz 0.021 0.027

100 MHz 0.066 0.0084

1 GHz 0.0021 0.0027
In einem Fall, in dem die zu evaluierende Filmdicke gleich oder größer der Skin-Tiefe δ ist, die klar an der zu evaluierenden Frequenz und der Leitfähigkeit und Übertragungsrate des leitenden Films definiert ist, treten die elektromagnetischen Wellen prinzipiell nicht tiefer als die Skin-Tiefe δ in den Leiter ein, und es werden daher die meisten der elektromagnetischen Wellen reflektiert. Auf der anderen Seite wird im Fall von Niedrigfrequenzwellen die Skin-Tiefe δ sehr groß und daher treten in diesem Fall die meisten der elektromagnetischen Wellen in den Leiter ein. Bei der Entfernung des leitenden Films sollte eine hochpräzise Messung durchgeführt werden, indem die Signalwellenformen nahe dem Endpunkt des Verfahrens weit variieren, und die Skin-Tiefe δ sollte sehr klein gemacht werden, was für den Fall eines Cu-Films gilt, der mittels CMP behandelt wird. Wenn die Frequenz 100 MHz oder mehr beträgt oder vorzugsweise 1 GHz oder mehr beträgt, dann wird die Skin-Tiefe δ einige Mikrometer und der Endpunkt der Detektion kann mit hoher Präzision bestimmt werden.
Das Waferpolieraufzeichnungsverfahren nach dieser Ausführung der vorliegenden Erfindung evaluiert den Zustand der Übertragung und Reflektion von elektromagnetischen Wellen in der Nähe der Filmdicke oder bei einer Filmdichte, die geringer als die Filmdicke des leitenden Films ist, die von der Skin-Tiefe δ bestimmt ist.
Kennzahlenmessung mittels S-Parametern (Index Measurement by Obtaining S-Parameters)
3A und 3B zeigen schematische Darstellungen des Netzwerkanalysators. 3A ist ein Blockdiagramm und 3B zeigt das Messmodell der S-Parameter. Ein Eingangsanschluss a1 in einem Messmodell 13 von 3b ist equivalent mit der ersten Elektrode 10a von 2 und ein Eingangsanschluss b1 ist equivalent zu dem Anschluss P1 des Netzwerkanalysators 12. Ein Ausgangsanschluss b2 in dem Messmodell 13 ist equivalent mit der zweiten Elektrode 10b von 2, und ein Ausgangsanschluss a2 ist equivalent mit dem Anschluss P2 des Netzwerkanalysators 12.
Der Reflektionskoeffizient bezüglich der reflektierten elektromagnetischen Wellen wird mit einem Eingangsanschluss Reflektionskoeffizienten S₁₁ der S-Parameter gemessen und der Übertragungskoeffizient bezüglich den übertragenen elektromagnetischen Wellen wird mit einem Vorwärtsübertragungskoeffizienten S₂₁ der S-Parameter gemessen. Die folgenden Verfahren (a) (b) und (c) werden in dem Netzwerkanalysator 12 durchgeführt, um die Mikrostreifenleitung neu zu kalibrieren.

(a) Ein Widerstand von 50 Ω repräsentiert die charakteristische Impedanz der Mikrostreifenleitung 9 und wird zwischen den Anschluss P1 des Netzwerkanalysators 12 und dem Grundniveau eingesetzt, und der gleiche Widerstand von 50 Ω wird zwischen den Anschluss P2 und das Grundniveau eingesetzt, so dass eine übereinstimmende Bedingung bereitgestellt ist. Bei dieser übereinstimmenden Bedingung wird der S-Parameter der Mikrostreifenleitung 9 gemessen und ein Korrekturkoeffizient wird von dem Netzwerkanalysator 12 bestimmt.
(b) Der Widerstand von 50 Ω, der auf beide Anschlüsse P1 und P2 angewendet ist, wird entfernt, und die beiden Anschlüsse werden miteinander verbunden, so dass eine Kurzschlussbedingung bereitgestellt ist. Bei dieser Kurzschlussbedingung werden die S-Parameter der Mikrostreifenleitung 9 gemessen und ein Korrekturkoeffizient wird von dem Netzwerkanalysator 12 bestimmt.
(c) Der Widerstand von 50 Ω wird von beiden Anschlüsse P₁ und P₂ entfernt, und die beiden Anschlüsse werden voneinander getrennt, so dass ein offener Zustand bereitgestellt ist. In diesem geöffneten Zustand wird der S-Parameter der Mikrostreifenleitung 9 gemessen, und ein Korrekturkoeffizient wird von dem Netzwerkanalysator 12 ermittelt.

Die Korrekturkoeffizienten, die mit den obigen Verfahren (a), (b) und (c) erhalten werden, werden in dem Netzwerkanalysator 12 gespeichert, und die Kalibrierung der Mikrostreifenleitung 9 mittels dem Netzwerkanalysator 12 ist beendet.
Nach der Kalibrierung werden die Korrekturkoeffizienten, die bei der Kalibrierung des Netzwerkanalysators 12 erhalten wurden, auf die von dem Netzwerkanalysator 12 gemessenen S-Parameter angewendet, so dass Änderungen der Kennzahlen, wie der Reflektionskoeffizient S₁₁ und der Übertragungskoeffizient S₂₁ und ähnliche Kennzahlen akurat gemessen werden können.
Polierendpunktdetektierung mittels Aufzeichnung der Variation von Kennzahlprofilen (Polish End Point Detection by Monitoring Index Variation)
4A bis 4C zeigen Beispiele von charakteristischen Variationen des Übertragungskoeffizienten S₂₁ und des Reflektionskoeffizienten S₁₁ bei einer Frequenz im Mikrowellenbandbereich von 0.1 bis 3 GHz, die kontinuierlich variiert wird bei einem Referenzmuster-Wafer mit einem Cu-Film, einem Ta-Film, einem SiO₂-Film und einem Si-Substrat. Insbesondere zeigt 4A die charakteristischen Variationen, die beobachtet werden bei einem Cu-Film als oberste Schicht. 4B Zeigt die charakteristischen Variationen, die bei dem Ta-Film oder ähnlichen Filmen beobachtet werden, nachdem der Cu-Film entfernt ist. 4C zeigt die charakteristischen Variationen in einem Fall, in dem der Wafer in der gegenüberliegenden Position der Mikrostreifenleitung existiert und in einem Fall, in dem der Wafer nicht in der gegenüberliegenden Position der Mikrostreifenleitung existiert.
In dem Fall, in dem der Cu-Film oder ähnliche Filme auf den Oberflächenabschnitt des Wafers W nicht in der gegenüberliegenden Position der Mikrostreifenleitung 9 existiert, stimmen die elektromagnetischen Wellen mit ihrer Frequenz mit der charakteristischen Impedanz der Mikrostreifenleitung 9 überein und werden in die Mikrostreifenleitung 9 eingespeist, der Übertragungskoeffizient, der von dem Netzwerkanalysator 12 gemessen wird, wird nahezu 0 dB in dem vorbestimmten Frequenzbereich von 0.1 bis 3 GHz, und die meisten der elektromagnetischen Wellen führen als übertragene elektromagnetische Wellen durch die Mikrostreifenleitung 9, was in 4C mit „Übertragung ohne Wafer" („transmission without Wafer”) gekennzeichnet ist. Demzufolge wird der Reflektionskoeffizient nahezu –65 dB und die reflektierten elektromagnetischen Wellen, die ohne durch die Mikrostreifenleitung 9 zu führen reflektiert werden, existieren kaum, was in 4C mit „Reflektion ohne Wafer" („reflection without Wafer”) gekennzeichnet ist.
Auf der anderen Seite in einem Fall, indem der Cu-Film oder ähnliche Filme auf dem Oberflächenabschnitt des Wafers W gegenüber der Mikrostreifenleitung 9 angeordnet ist, wird die Impedanz des Übertragungspfads gleich der gemeinsamen charakteristischen Impedanz der Mikrostreifenleitung 9 und des leitenden Cu-Films oder ähnlichen Filmen, und das in Übereinstimmung zu bringende Frequenzband ist verändert. Demzufolge weisen die meisten der elektromagnetischen Wellen in dem Frequenzband das nur mit der charakteristischen Impedanz der Mikrostreifenleitung 9 übereinstimmt, einen Reflektionskoeffizienten von ungefähr –7 dB auf, und werden reflektiert ohne durch die Mikrostreifenleitung 9 zu führen, was in 4A mit „Reflektion mit Cu-Film" („reflection with Cu film") gekennzeichnet ist. Einige der elektromagnetischen Wellen führen als Öberflächenstrom durch die äußerste Schicht des Cu-Films im Bereich der Skin-Tiefe δ, die mit der Frequenz der elektromagnetischen Wellen korrespondiert. In 4A ist mit „Übertragung mit Cu-Film" („transmission with Cu film") die Variation des Übertragungskoeffizienten aufgrund des Öberflächenstroms gekennzeichnet.
In 4A ist außerdem mit der „Reflektion nach Cu-Film-Entfernung" („reflection alter Cu film removal") und „Übertragung nach Cu-Film-Entfernung" („transmission after Cu film removal") jeweils die Variation des Reflektionskoeffizienten und des Übertragungskoeffizienten gekennzeichnet, nachdem der Cu-Film poliert ist, so dass er eine äußert schmale Filmdicke hat, die von der Skin-Tiefe δ vorgegeben ist und der Cu-Film mit der äußerst schmalen δ wird weiter mittels Polierung entfernt.
Die Variation des Reflektionskoeffizienten nach der Cu-Film-Entfernung wird in 4A mit „Reflektion nach Cu-Film-Entfernung" („reflection after Cu film removal") gekennzeichnet und stimmt im wesentlichen mit der Variation des Reflektionskoeffizienten des Ta-Films (unter dem Cu-Film) überein, was in 4B mit „Reflektion mit Ta-Film" („reflection with Ta film") gekennzeichnet ist.
Die Variation des Übertragungskoeffizienten nach der Cu-Film-Entfernung ist in 4A mit „Übertragung nach Cu-Film-Entfernung" („transmission after Cu film removal") gekennzeichnet und stimmt in 4A im wesentlichen mit der Variation des Ta-Films (unter dem Cu-Film) überein, was in 4B mit „Übertragung mit Ta-Film" („transmission with Ta film") gekennzeichnet ist.
4A und 4B zeigen die Charakteristika von „Reflektion mit Cu-Film" und die Charakteristika von „Reflektion nach Cu-Film-Entfernung", die den Charakteristika von „Reflektion mit Ta-Film" entsprechen, und die eine große Variation in einem spezifischen Frequenzbereich in der Nähe von 2 bis 2.8 GHz in dem vorbestimmten Frequenzbereich von 0.1 bis 3 GHz aufweisen. Ebenso weisen die Charakteristika von „Übertragung mit Cu-Film” und die Charakteristika von „Übertragung nach Cu-Film-Entfernung", die den Charakteristika von „Übertragung mit Ta-Film" entsprechen, eine große Variation in dem spezifischen Frequenzbereich in der Nähe von 2 bis 2.8 GHz auf.
Unter Berücksichtigung des vorstehend gesagten werden in dem vorbestimmten Frequenzbereich die Variation der Profile des Reflektionskoeffizient oder des Übertragungskoeffizienten gemessen und aufgezeichnet, und der Punkt, an dem wenigstens ein Koeffizient der Koeffizienten Reflektionskoeffizienten und Übertragungskoeffizient in dem spezifischen Frequenzbereich mit insbesondere großen Variationen gemessen wird und einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, dann wird dies als Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films und als Punkt, der mit dem Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films equivalent ist, detektiert. Bei den charakteristischen Variationen von 4A werden die Charakteristika von „Übertragung nach Cu-Film-Entfernung" aufgezeichnet, und der Punkt, bei dem der Übertragungskoeffizient weniger als beispielsweise –4 dB wird, wird bei einer Frequenz in der Nähe von 2.1 GHz als Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films detektiert.
Die Bedingungen von Tabelle 2 sind Beispiele von bevorzugten Polierbedingungen zur Polierung und Entfernung des Cu-Films.
Tabelle 2

Poliermasse: CM7501/CM7552, von JSR Corporation
Additive: APS 4 wt%-APS, von ADEKA Corporation
Wafer: 300 mm
Waferdruck: 3 psi
Haltedruck: 3 psi
Walzenrotationsgeschwindigkeit: 90 rpm
Waferrotationsgeschwindigkeit: 90 rpm
Poliermassen-Flussrate: 300 cc/min
Polierfeld: geschäumtes Polyurethan (IC1400-XYGoove) von Nitta Haas Incorporated
Polierzeit: ungefähr 1 Minute, angehalten wenn der Endpunkt detektiert ist
Pad dressing: dresser (4-inch disk, #100)
Dressingverfahren: Intervall-Dressing, 1 Minute

Für die Variationen des Übertragungskoeffizienten und des Reflektionskoeffizienten gemessen an zwei Frequenzen beispielsweise bei 2.2 GHz und 2.6 GHz innerhalb des spezifischen Frequenzbereichs von 2 bis 2.8 GHz in 4A bei 2.2 GHz, wird der Reflektionskoeffizient, der von den Charakteristika von „Reflektion mit Cu-Film" gekennzeichnet ist, ungefähr –3 dB, während der Reflektionskoeffizient, der von den Charakteristika „Reflektion nach Cu-Film-Entfernung" gekennzeichnet ist, sehr niedrig ist und ungefähr –9 dB ist. Der Übertragungskoeffizient, der mit den Charakteristika von „Übertragung mit Cu-Film" gekennzeichnet ist, ist ungefähr –7.2 dB, während der Übertragungskoeffizient, der mit „Übertragung nach Cu-Film-Entfernung" gekennzeichnet ist, so hoch ist wie beispielsweise –4 dB.
Bei 2.6 GHz ist der Reflektionskoeffizient, der von den Charakteristika von „Reflektion mit Cu-Film" gekennzeichnet ist, ungefähr –5 dB, während der Reflektionskoeffizient, der von den Charakteristika „Reflektion nach Cu-Film-Entfernung" gekennzeichnet ist, sehr niedrig ist und ungefähr –15 dB ist. Außerdem ist bei 2.6 GHz der Übertragungskoeffizient, der Charakteristika von „Übertragung mit Cu-Film" gekennzeichnet ist, ungefähr –8 dB, während der Übertragungskoeffizient, der von den Charakteristika „Übertragung nach Cu-Film-Entfernung" gekennzeichnet ist, so hoch wie ungefähr –5.6 dB ist.
Auf diese Weise ist es möglich, an zwei spezifischen Frequenzen innerhalb des vorbestimmten Frequenzbereichs Reflektionskoeffizientenänderungen und Übertragungskoeffizientenänderungen zu erhalten, die hinreichend sind, den Endpunkt jeder Polierung und Entfernung des leitenden Films zu detektieren. Demzufolge werden der Transmissionskoeffizient und der Reflektionskoeffizient bei spezifischen Frequenzen gemessen, und der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films und der Punkt, der mit dem Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films equivalent ist, kann auch detektiert werden, wenn wenigstens einer der gemessenen Koeffizienten, nämlich der Übertragungskoeffizient und der Reflektionskoeffizient einen vorbestimmten Referenzabweichungswert übersteigt.
Außerdem werden bei den beiden spezifischen Frequenzen die Änderungsrate des Übertragungskoeffizienten und die Änderungsrate des Reflektionskoeffizienten bezüglich vorbestimmter Referenzbedingungen gemessen, und der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films und der Punkt, der mit dem Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films equivalent ist, kann auch detektiert werden, wenn wenigstens eine der gemessenen Änderungsraten der Änderungsrate des Übertragungskoeffizienten und der gemessenen Änderungsrate des Reflektionskoeffizienten eine vorbestimmte Referenz-Änderungsrate übersteigt.
Mit dem vorstehend beschriebenen Waferpolieraufzeichnungsverfahren wird der Übertragungskoeffizient und der Reflektionskoeffizient des Übertragungspfads unter Verwendung der Mikrostreifenleitung 9 als Kennzahl zur Detektierung des Endpunkts jeder Polierung und Entfernung des leitenden Films detektiert. Bei dem Wafer W mit einem leitenden Film und isolierenden Filmen, die auf eine Si-Substrat gestapelt sind, wie vorstehend beschrieben ist, nämlich mit einem Cu-Film, einem Ta-Film, einem SiO₂-Film und einem Si-Substrat, variiert die Elektrizitätskonstante des Vielschichtfilms ebenso wie die Variationen des Übertragungskoeffizienten und des Reflektionskoeffizienten mit der Variation der Filmdicke nachdem die Dicke des leitenden Films, der ein Cu-Film sein kann, auf eine äußerst dünne Filmdicke beim fortschreitenden Polieren abgenommen hat, die von der Skin-Tiefe δ vorgegeben ist. Außerdem variiert der Abnahmekoeffizient, der die Dielektrische Abnahme enthält.
Demzufolge werden die Dielektrische Konstante und der Abnahmekoeffizient ebenso wie der Übertragungskoeffizient und der Reflektionskoeffizient von dem Netzwerkanalysator 12 gemessen, und der Endpunkt jeder Polierung und Entfernung des leitenden Films kann detektiert werden, wobei wenigstens eine Variation der Variationen des Übertragungskoeffizienten, des Reflektionskoeffizienten, der dielektrischen Konstante und des Abnahmekoeffizienten als Kennzahl verwendet wird.
Mit dem Verfahren zur Detektierung des Endpunkts einer Polierung und Entfernung eines leitenden Films auf der Basis der Übertragung und Reflektion von elektromagnetischen Wellen kann erfindungsgemäß nach dieser Ausführung der vorliegenden Erfindung der Endpunkt einer Polierung und Entfernung eines leitenden Films auch bei einem Wafer W mit einem regulären Oxidfilm detektiert werden, da die charakteristische Impedanz mit der Variation der Filmdicke des Oxidfilms leicht variiert. 5A zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Detektierung eines Endpunkts aus der Variation des Übertragungskoeffizienten. 5B zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Detektierung eines Endpunkts aus der Variation des Reflektionskoeffizienten. In beiden Fällen kann ein Grenzwert für den Zeitpunkt, wenn der Cu-Film entfernt ist, und ein Grenzwert für den Zeitpunkt, wenn der Ta-Film entfernt ist, eingestellt werden, und zwar zuvor und in Übereinstimmung mit den Verhältnissen zwischen den Filmbedingungen auf dem Wafer W, wobei Kennzahlen wie der Übertragungskoeffizient und der Reflektionskoeffizient verwendet werden. Bei fortschreitender Polierung kann der Endpunkt der Entfernung des Cu-Films detektiert werden, wenn einer der Grenzwerte erreicht ist. Auf ähnliche Weise kann ein Grenzwert für den Abnahmekoeffizienten aus dem Übertragungskoeffizienten und dem Reflektionskoeffizienten bestimmt werden und hierüber der Endpunkt der Polierung detektiert werden.
Der Endpunkt kann auf einen Punkt eingestellt werden, wo der Cu-Film oder der Ta-Film vollständig entfernt ist.
In einem Fall, in dem charakteristische Änderungen der Wellenform des Übertragungskoeffizienten und Reflektionskoeffizienten und ähnlichen Koeffizienten vor einem Punkt in der Nähe des Endpunkts auftreten, kann der Endpunkt zuvor aus den charakteristischen Änderungen der Wellenformen detektiert werden, wobei die verbleibende Polierzeit empirisch berechnet werden kann. Die Polierung kann dann bis zu dem Endpunkt fortgeführt werden, und zwar unter Verwendung des Signals vor dem Endpunkt und der zusätzlichen Polierung.
Beispiele von zahlreichen anderen Verfahren zur Detektierung des Endpunkts umfassen: ein Verfahren, bei dem ein Endpunkt der Variation einer Wellenform detektiert wird, wobei der detektierte Endpunkt als Endpunkt der Polierung und Entfernung eingestellt wird; ein Verfahren, bei dem ein Endpunkt einer Variation einer Wellenform detektiert wird, wobei der Endpunkt der Polierung und Entfernung eingestellt wird, wenn eine vorbestimmte Zeit nach dem detektierten Endpunkt verstrichen ist; ein Verfahren, bei dem eine Inklination einer Wellenformänderung (Differentialkoeffizient) aufgezeichnet wird, wobei der Punkt, bei dem ein vorbestimmter Differentialkoeffizient detektiert wird, als Endpunkt eingestellt wird; und ein Verfahren, bei dem ein vorbestimmter Differentialkoeffizient detektiert wird, wobei der Endpunkt eingestellt wird, wenn eine vorbestimmte Zeit seit der Detektion des vorbestimmten Differentialkoeffizienten verstrichen ist.
Mit einem dieser Verfahren kann der Endpunkt der Polierung nicht präzise bestimmt werden. Die genannten Verfahren können jedoch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Detektierung des Endpunkts verwendet werden, da ein spezifischer Polierzustand vor dem Endpunkt detektiert wird und der Endpunkt vorherbestimmt wird auf der Basis des detektiertem Polierzustands. Wie bereits an dem Beispiel eines Cu Films erwähnt, wurde festgestellt, dass die Übertragungs- und Reflexionscharakteristik, die mit der Dicke eines Oxidfilms variieren, wie vorstehend beschrieben erzielt werden könnten. 6 zeigt die Beziehung zwischen Reflektionskoeffizient und Frequenz, wobei der Reflektionskoeffizient mit der Dicke eines Oxidfilms variiert. Unter Verwendung der Variation des Reflexionskoeffizienten kann der Endpunkt in Übereinstimmung mit der Filmdicke des Oxidfilms wie in dem Fall eines Cu Films bestimmt werden. Insbesondere wird zuvor eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Filmdicke und dem Reflexionskoeffizienten bei einer bestimmten Frequenz erzeugt, und dann wird ein Grenzwert an einer vorbestimmten wünschenswerten Filmdicke eingestellt. Wenn der Grenzwert erreicht ist, wird der Endpunkt detektiert und die Polierung wird beendet. Dieses Verfahren entspricht dem Verfahren, das in den vorstehend beschriebenen Fällen eines Cu Films verwendet wird, weshalb hier auf eine weitere Beschreibung des Verfahrens verzichtet wird.

Die in Tabelle 3 gezeigten Bedingungen können als bevorzugte Standardbedingungen zur Polierung eines Oxidfilms auf einem Wafer W verwendet werden. Tabelle 3

Poliermasse: SS12 von Cabot Corporation	Wafer: 300 mm
Wafer Druck: 4 psi	Walzen Rotationsgeschwindigkeit: 80 rpm
Haltedruck: 2 psi	Wafer Rotationsgeschwindigkeit: 80 rpm
Poliermassenflussrate: 300 cc/min
Polierfeld: geschäumtes Polyerurethan (IC1400-XYGoove) von Nitta Haas Incorporated
Polierzeit: ungefähr 1 min. Angehalten, wenn der Endpunkt detektiert ist
Pad dressing: Dresser (4–inch Disk, #100)
Dressing Verfahren: in-situ dressing

Wie vorstehend beschrieben variieren bei dem Waferpolieraufzeichnungsverfahren und der Vorrichtung in Übereinstimmung mit dieser Ausführung der vorliegenden Erfindung der Übertragungskoeffizient und der Reflexionskoeffizient des Übertragungspfads mit der Mikrostreifenleitung 9 stark mit der Variation der Filmdicke des leitenden Films 8, nachdem die Filmdicke des leitenden Films 8 auf eine äußerst dünne Filmdicke abgenommen hat, die von der Skintiefe δ vorgegeben ist, und zwar, wenn der leitende Film 8 poliert wird. Außerdem variieren die Dielektrizitätskonstante und der Abnahmekoeffizient, der die Abnahme der Dielektrizität enthält. Demzufolge kann auf der Basis der Variation (Änderung) wenigstens einer der Kennzahlen des Übertragungskoeffizienten, des Reflexionskoeffizienten, der Dielektrizitätskonstante und des Abnahmekoeffizienten der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films 8 mit hoher Präzision und akkurat detektiert werden, ohne nachteiligen Einfluss von Poliermasse oder Ähnlichem, was bei der Polierung verwendet wird.
Die Skin-Tiefe δ wird im Frequenzband des Mikrowellenbands äußerst schmal. Demzufolge kann auf der Basis der Variationen der Kennzahlen, wie der Kennzahl des Übertragungskoeffizienten, der mit der Variation der Filmdicke variiert, nachdem die Filmdicke äußerst schmal geworden ist und so dünn wie die Skintiefe δ geworden ist, der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films 8 mit höherer Präzision und Akkuratheit detektiert werden.
Da der Hochfrequenzübertragungspfad mit einer Mikrostreifenleitung 9 ausgebildet ist, können die Variationen der Kennzahlen der Übertragungscharakteristika und ähnliche Charakteristika der elektromagnetischen Wellen stabil gemessen werden.
Da die Mikrostreifenleitung 9 in dem oberen Oberflächenabschnitt der Walze 2 der chemisch-mechanischen Poliervorrichtung 1 eingebettet ist, können Variationen (Änderungen) der Kennzahlen der Übertragungscharakteristika und ähnlicher Charakteristika der elektromagnetischen Wellen zuverlässig erzielt werden und zwar ohne nachteilhaften Einfluss auf die Polierung und Entfernung des leitenden Films 8.
Der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films 8 wird auf der Basis der Kennzahlen wie die Kennzahl des Übertragungskoeffizienten an vorbestimmten zwei Frequenzen in dem Mikrowellenband gemessen. Demzufolge kann der Endpunkt der Polierung und Entfernung einfach und hoch präzise detektiert werden.
Nachfolgend werden weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Hochfrequenzpfads beschrieben. 7 zeigt einen Hochfrequenzübertragungspfad mit einem Hohlraumresonator 14, wobei der Hohlraumresonator 14 in die Walze 2 eingebracht ist. In dem Hohlraumresonator 14 hat ein Hohlraumabschnitt 14a eine zylindrische Form und die untere Oberfläche des Hohlraumsabschnitts 14a ist der obere Oberflächenabschnitt eines Kolbens 15.
Mit der Bewegung des Kolbens 15 nach oben und unten wird das Volumen des Hohlraumabschnitts 14a verändert, wodurch die Resonanzfrequenz des Hohlraumresonaten 14 entsprechend verändert werden kann. Bei der Veränderung der Resonanzfrequenz des Hohlraumresonaten 14 wird die gesamte charakteristische Impedanz des Hohlraumresonaten 14 und des Filmzustands auf den Wafer W verändert. Hierbei ist die charakteristische Impedanz vorzugsweise derart eingestellt, dass der Übertragungskoeffizient, der Reflexionskoeffizient oder der Abnahmekoeffizient der elektromagnetischen Wellen merklich an dem Endpunkt oder in der Nähe des Endpunkts der Polierung variiert.
Die obere Oberfläche des Hohlraumabschnitts 14a ist mit einem Nichtleiter 16 aus Quarz oder Teflon (eingetragene Marke) bedeckt. Der Nichtleiter 16 dient als obere Oberfläche des Hohlraumabschnitts 14a und ist offen für elektromagnetische Wellen, die durch die obere Oberfläche führen, wenn kein Wafer W vorhanden ist. Wenn auf der Oberfläche des Wafers W kein leitender Film vorhanden ist, ist die obere Oberfläche des Hohlraumresonates 14 offen, so dass elektromagnetische Wellen durch den Wafer W strahlen. Wenn ein Reflektor spezifischer elektromagnetischer Wellen für die Rückseite des Wafers W bereitgestellt ist und elektromagnetische Wellen durch den Wafer W divergieren, sollte der Sende- und Übertragungszustand klar gemacht sein.
Ein erster Verbindungsabschnitt 17a zur Leitung elektromagnetischer Wellen von außen in den Hohlraumabschnitt 14a ist unter dem Hohlraumresonator 14 vorgesehen, und ein zweiter Verbindungsabschnitt 17b zur Führung elektromagnetischer Wellen von dem Hohlraumabschnitt 14a nach außen, ist jeweils an einem unteren und oberen Teil des Hohlraumresonaten 14 vorgesehen.
Der erste Verbindungsabschnitt 17a ist mit dem Anschluss P1 des Netzwerkanalysators 12 über das coaxiale Kabel 11a und ein Rotationsverbindungsmittel, wie ein nichtgezeigter Schleifring verbunden. Der zweite Verbindungsabschnitt 17b ist mit dem Anschluss P2 des Netzwerkanalysators 12 über das coaxiale Kabel 11b und über die gleichen nichtgezeigten Rotationsverbindungsmittel wie oben beschrieben verbunden.
Elektromagnetische Wellen werden dann von dem Netzwerkanalysator 12 in den Resonator 14 über das coaxiale Kabel 11a und den ersten Verbindungsabschnitt 17a eingeführt. Die eingeführten elektromagnetischen Wellen werden temporär in dem Hohlraumresonator 14 gespeichert und verstärkt, so dass sie später auf den leitenden Film auf dem Wafer W einwirken. Hierbei kann eine höhere Empfindlichkeit erzielt werden, wenn ein geeignetes Loch in dem Polierfeld 6 ausgebildet ist oder ein Nichtleiter 16 aus Quarz oder ähnlichem Material in der Nähe des Wafers W angeordnet ist.
Mit dem Impedanzübereinstimmungszustand auf der Basis der charakteristischen Impedanz, die von dem Zustand des leitenden Films 8 auf der Oberfläche des Wafers W und dem Hohlraumresonator 14 ausgebildet wird, werden ein Teil der in dem Hohlraumresonator 14 eingeführten elektromagnetischen Wellen als übertragene elektromagnetische Wellen von dem zweiten Verbindungsabschnitt 17b zu dem Anschluss P2 des Netzwerkanalysators geführt und dann aufgezeichnet. Die elektromagnetischen Wellen, die nicht übertragen werden, werden als reflektierte elektromagnetische Wellen über den ersten Verbindungsabschnitt 17a zu dem Anschluss P1 des Netzwerkanalysators 12 zugeführt und dann aufgezeichnet.
Wenn der Netzwerkanalysator 12 verwendet wird, ist es möglich den Parameter S₁₁ als reflektierte elektromagnetische Wellen aufzuzeichnen und den Parameter S₂₁ als übertragene elektromagnetische Wellen aufzuzeichnen, wie vorstehend beschrieben ist. Ohne den Netzwerkanalysator 12 können übertragene und reflektierte elektromagnetische Wellen an Ausgängen aufgezeichnet werden, wobei die Frequenz der elektromagnetischen Wellen feststeht.
8 zeigt einen Hochfrequenzübertragungspfad, der zwischen einer Sendeantenne 19, die mit einem Sender 18 verbunden ist, und einer Empfangsantenne 21, die mit einem Empfänger 20 verbunden ist, ausgebildet ist, wobei die Sendeantenne 19, die mit dem Sender 18 verbunden ist und die Empfangsantenne 21, die mit dem Empfänger 20 verbunden ist, in der Walze 2 angeordnet sind. Eine isolierende Metallplatte 22 mit einem T-artigen Abschnitt ist außerdem zwischen der Sendeantenne 19 und der Empfangsantenne 21 vorgesehen, so dass der Hochfrequenzübertragungspfad sich entlang der Oberfläche des Wafers W erstreckt und effizient zwischen der isolierenden Metallplatte 22 und dem Wafer W ausgebildet ist.
Mit dem Zustand des leitenden Films 8 auf der Oberfläche des Wafers W variiert die charakteristische Impedanz des Hochfrequenzübertragungspfads, und die Signalintensität auf der Seite des Empfängers 20 variiert stark. Auf der Basis dieser Variation werden der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films 8 und der Punkt, der mit dem Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films 8 äquivalent ist, aufgezeichnet.
Es sei erwähnt, dass die vorstehenden Ausführungen der vorliegenden Erfindung auf zahlreiche Weise abgewandelt und modifiziert werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen und dass die vorliegenden Erfindung selbstverständlich derartige Änderungen und Modifikationen umfasst.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 7-52032 [0004]
- JP 8-210833 A [0005, 0007]
- JP 2002-317826 A [0005, 0008]
- JP 2005-11977 A [0005, 0009, 0009, 0009, 0009, 0009, 0009]
- JP 7-52032 A [0006]

Claims

Waferpolieraufzeichnungsverfahren zur Verwendung in einer Vorrichtung, die einer Abflachung beim Polieren und Entfernen eines leitenden Films von der Oberfläche eines Wafers ausführt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Ausbildung eines Hochfrequenzübertragungspfads in einem Bereich, der der Oberfläche des Wafers zugewandt ist; Evaluierung eines Zustands der Polierung und Entfernung des leitenden Films auf der Basis wenigstens der übertragenen elektromagnetischen Wellen, die durch den Hochfrequenzübertragungspfad führen oder der reflektierten elektromagnetischen Wellen, die ohne durch den Hochfrequenzübertragungspfad zu führen, reflektiert werden; und Detektierung eines Endpunkts der Polierung und Entfernung des leitenden Films und eines Punkts, der dem Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films äquivalent ist.
Waferpolieraufzeichnungsverfahren zur Verwendung in einer Vorrichtung, die eine Abflachung beim Polieren und Entfernen eines leitenden Films von einer Oberfläche eines Wafers durchführt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Ausbildung eines Hochfrequenzübertragungspfads in einem Abschnitt, der der Oberfläche des Wafers zugewandt ist; Anordnung einer ersten Elektrode als Eingangsanschluss des Hochfrequenzübertragungspfads und einer zweiten Elektrode als Ausgangsanschluss des Hochfrequenzübertragungspfads; Messung eines Parameters der S-Parameter S₁₁ und S₂₁, wobei S₁₁ ein Reflexionskoeffizient der ersten Elektrode ist und S₂₇ ein Übertragungskoeffizient einer zweiten Elektrode aus der Sicht der ersten Elektrode ist; Evaluierung eines Zustands der Polierung und Entfernung des leitenden Films auf der Basis wenigstens eines Parameters der Parameter S₁₁ und S₂₁; Detektierung eines Endpunkts der Polierung und Entfernung des leitenden Films und eines Punkts, der mit dem Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films äquivalent ist.
Waferpolieraufzeichnungsverfahren zur Verwendung mit einer Vorrichtung zur Abflachung beim Polieren und Entfernen eines leitenden Films von der Oberfläche eines Wafers, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Ausbildung eines Hochfrequenzübertragungspfad in einem Bereich, der der Oberfläche des Wafers zugewandt ist; Messung von Kennzahlen mit einem Übertragungskoeffizienten, einem Reflexionskoeffizienten, einer Dielektrizitätskonstante und mit einem Abnahmekoeffizienten bezüglich dem Hochfrequenzübertragungspfad; Evaluierung eines Zustands der Polierung und Entfernung des leitenden Films auf der Basis wenigstens eines Parameters des Übertragungskoeffizienten, des Reflexionskoeffizienten, der dielektrischen Konstante und des Abnahmekoeffizienten; und Detektierung eines Endpunkts der Polierung und der Entfernung des leitenden Films und eines Punkts, der äquivalent zu dem Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films ist.
Waferpolieraufzeichnungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Frequenzband von elektromagnetischen Wellen, das in den Hochfrequenzübertragungspfad eingespeist wird, ein Mikrowellenband ist.
Waferpolieraufzeichnungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: elektromagnetische Wellen, die in den Hochfrequenzübertragungspfad eingespeist werden, kontinuierlich innerhalb einem vorbestimmten Frequenzbereich variiert werden; ein Übertragungskoeffizient, der mit den übertragenen elektromagnetischen Wellen übereinstimmt und ein Reflexionskoeffizient, der mit den reflektierten elektromagnetischen Wellen übereinstimmt, werden in dem vorbestimmten Frequenzbereich gemessen.
Waferpolieraufzeichnungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Hochfrequenzübertragungspfad aus einer Mikrostreifenlinie ausgebildet ist.
Waferpolieraufzeichnungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei: die Vorrichtung zur Polierung des Wafers ist eine chemisch-mechanische Poliervorrichtung; die Mikrostreifenlinie ist in einem oberen Oberflächenabschnitt einer Walze der chemisch-mechanischen Poliervorrichtung eingebettet.
Waferpolieraufzeichnungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei: ein Kurzschlusszustand, ein geöffneter Zustand und ein übereinstimmender Zustand von Eingangs- und Ausgangsanschlüssen des Hochfrequenzübertragungspfads von einem Messsystem eingestellt werden, und eine Vor-Kalibrierung durchgeführt wird; und Übertragungskoeffizient und Reflektionskoeffizient werden nach der Kalibrierung auf dem Hochfrequenzübertragungspfad vermessen.
Waferpolieraufzeichnungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Hochfrequenzübertragungspfad zwischen einer Sendeantenne, die mit einem Sender verbunden ist und einer Empfangsantenne, die mit einem Empfänger verbunden ist, ausgebildet ist.
Waferpolieraufzeichnungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei: Profile des Übertragungskoeffizienten und des Reflexionskoeffizienten in dem vorbestimmten Frequenzbereich aufgezeichnet werden; und der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films und der Endpunkt, der mit dem Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films äquivalent ist, werden detektiert, wenn wenigstens ein Koeffizient der Koeffizienten des Übertragungskoeffizienten und des Reflektionskoeffizienten einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt.
Waferpolieraufzeichnungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei: der Übertragungskoeffizient und der Reflektionskoeffizient werden an vorbestimmten zwei Frequenzen gemessen; und der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films und der Punkt, der mit dem Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films äquivalent ist, werden detektiert, wenn wenigstens einer der gemessenen Werte für den Übertragungskoeffizienten und den Reflektionskoeffizienten eine vorbestimmte Referenzbedingung übersteigt.
Waferpolieraufzeichnungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei: eine Änderungsrate des Übertragungskoeffizienten und eine Änderungsrate des Reflektionskoeffizienten bezüglich vorbestimmter Referenzbedingungen werden bei vorbestimmten zwei Frequenzen gemessen; und der Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films und der Punkt, der mit dem Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films äquivalent ist, werden detektiert, wenn wenigstens eine gemessene Veränderungsrate des Übertragungskoeffizienten und des Reflektionskoeffizienten eine vorbestimmte Referenz-/Änderungsrate übersteigt.
Waferpolieraufzeichnungsvorrichtung zur Verwendung in einer Vorrichtung zum Abflachen beim Polieren und Entfernen eines leitenden Films von der Oberfläche eines Wafers, wobei die Waferpolieraufzeichnungsvorrichtung umfasst einen Hochfrequenzübertragungspfad, der in einem Abschnitt ausgebildet ist, der der Oberfläche des Wafers zugewandt ist, ein Zustand der Polierung und Entfernung des leitenden Films wird evaluiert und zwar auf der Basis von wenigstens übertragenen elektromagnetischen Wellen, die durch den Hochfrequenzübertragungspfad führen, oder von reflektierten elektromagnetischen Wellen, die ohne durch den Hochfrequenzübertragungspfad zu führen, reflektiert werden und ein Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films und einen Punkt, der mit dem Endpunkt der Polierung und Entfernung des leitenden Films äquivalent ist, wird detektiert.
Waferpolieraufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei ein Frequenzband von elektromagnetischen Wellen, das in dem Hochfrequenzübertragungspfad eingespeist wird, ein Mikrowellenband ist.
Waferpolieraufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, wobei der Hochfrequenzübertragungspfad als Mikrostreifenleitung ausgebildet ist.
Waferpolieraufzeichnungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei: die Vorrichtung zur Abflachung des Wafers ist eine chemisch-mechanische Poliervorrichtung; und die Mikrostreifenleitung ist in einem oberen Oberflächenabschnitt der Walze der chemisch-mechanischen Poliervorrichtung eingebettet.
Waferpolieraufzeichnungsverfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die Mikrostreifenleitung aus einem Streifenleiter ausgebildet ist, der auf einer Grundebene mittels einem dielektrischem Material gestützt ist, und wobei der Streifenleiter parallel zu der Grundebene angeordnet ist.
Waferpolieraufzeichnungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei ein dielektrisches Material in der Mikrostreifenleitung aus Teflon, Epoxykunstharz oder Bakelit besteht.
Waferpolieraufzeichnungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 14, wobei der Hochfrequenzübertragungspfad mit einem Hohlraumresonator ausgebildet ist.
Waferpolieraufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 19, wobei der Hohlraumresonator derart ausgebildet ist, dass eine Resonanzfrequenz verändert werden kann, indem wenigstens entweder das Volumen oder die Gestalt seines Hohlraums verändert wird.
Waferpolieraufzeichnungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 19 oder 20, wobei eine obere Front des Hohlraumresonators mit einem nichtleitendem Material bedeckt ist.
Waferpolieraufzeichnungsverfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei der Hochfrequenzübertragungspfad zwischen einer Sendeantenne, die mit einem Sender verbunden ist und einer Empfangsantenne, die mit einem Empfänger verbunden ist, ausgebildet ist.