DE69625984T2

DE69625984T2 - Verfahren und Gerät zur Ermittlung des Endes eines Polierverfahrens

Info

Publication number: DE69625984T2
Application number: DE69625984T
Authority: DE
Inventors: Tamami Yamato-shi Takahashi; Fumihiko Yokohama-shi Sakata; Norio Fujisawa-shi Kimura; Masako Yokohama-shi Kodera; Atsushi Fujisawa-shi Shigeta
Original assignee: Ebara Corp; Toshiba Corp
Current assignee: Ebara Corp; Toshiba Corp
Priority date: 1995-11-02
Filing date: 1996-10-31
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2016-11-01
Also published as: KR100453378B1; JP3649493B2; KR970030437A; EP0771611B1; DE69625984D1; JPH09131663A; US5830041A; EP0771611A1

Description

Gebiet der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für das Bestimmen eines Endpunkts in einem Polierverfahren und insbesondere auf ein Verfahren für das Bestimmen eines ebenen Endpunkts auf einem Werkstück wie zum Beispiel einem Halbleiterwafer in einem Polierverfahren für das Polieren des Werkstücks auf eine flache Spiegelendbearbeitung.
Beschreibung der verwandten Technik:
Der in letzter Zeit schnelle Vorschritt in der Integration von Halbleitervorrichtungen erfordert immer kleinere Verdrahtungsmuster bzw. Beschaltungspläne oder Verbindungen und auch schmalere Räume zwischen den Verbindungen, die die aktiven Bereiche verbinden. Eine der vorhandenen Verfahren für das Bilden solcher Verbindungen ist die Fotolithographie. Obwohl der Fotolithographievorgang Verbindungen bilden kann die höchstens 0,5 μm breit sind, hat es zur Bedingung, dass die Oberflächen, auf welchen die Abbildungen der Muster durch eine Schrittvorrichtung fokussiert werden sollen, so flach wie möglich sind, weil die Tiefe des Fokus des optischen Systems relativ klein ist.
Daher ist es notwendig, die Oberflächen der Halbleiterwafer für die Fotolithographie zu ebnen. Eine übliche Methode für das Ebnen der Oberflächen der Halbleiterwafer ist es sie mit einer Poliervorrichtung zu polieren.
Herkömmlicherweise hat eine Poliervorrichtung einen Drehtisch und einen oberen Ring, die sich mit entsprechenden unabhängigen Geschwindigkeiten drehen. Ein Poliertuch ist an der Oberseite des Drehtisches angebracht. Ein Halbleiterwafer, der poliert werden soll, wird auf das Poliertuch gelegt und zwischen den oberen Ring und den Drehtisch geklemmt. Eine Abriebslösung, welche Abriebskörner enthält, wird auf das Poliertuch gegeben und von dem Poliertuch eingesogen. Während des Poliervorgangs, übt der obere Ring ei nen bestimmten Druck auf den Drehtisch aus, und die Oberfläche des Halbleiterwafer, die gegen das Poliertuch gedrückt wird, wird daher auf eine flache Spiegelendbearbeitung poliert, während der obere Ring und der Drehtisch rotieren.
Nachdem der Halbleiterwafer, der eine unebene oder unregelmäßige Oberfläche hat, zu einer flachen Oberfläche poliert wird, sollte der Poliervorgang bei einer erwünschten zeitlichen Steuerung angehalten werden, dass heißt bei einer erwünschten Oberflächenhöhe des Halbleiterwafer. Jedoch kann die zeitliche Steuerung bezüglich des Endes des Poliervorgangs nicht so einfach festgelegt werden, aus den folgenden Gründen:

(1) In der oben beschriebenen Poliervorrichtung wird die polierte Oberfläche nicht nach außen freigelegt, da die gesamte Oberfläche der Halbleiterwafer, die poliert werden soll, sich im Schleifkontakt mit dem Poliertuch befindet.
(2) Der Halbleiterwafer ist während des Poliervorgangs von der ihm zugeführten Abriebslösung benässt.
(3) Die Poliertechnik der letzten Zeit erfordert ein Oberflächenfinish in der Größenordnung von Angstrom (Å), aber es stehen nur sehr eingeschränkte Techniken für das genaue Messen dieses hohen Levels an Oberflächenfinish zur Verfügung.
(4) Ein erforderlicher Endpunkt auf dem Halbleiterwafer hängt von der Art des Halbleiterwafer ab.

Daher gibt es eine Nachfrage nach Techniken, die einen Endpunkt auf einem Halbleiterwafer in einem Poliervorgang genau bestimmen können.
Die Aufmerksamkeit gilt GB-A-2,275,130 , welche eine Vorrichtung und ein Verfahren offenbart für das Planarisieren einer Isolationsschicht, die auf einer Halbleiterunterlage geformt wird, wobei Antriebswellen der Poliervorrichtung mit Sensoren ausgestattet werden, um die Verformung der Wellen zu messen. Diese Verformung wird als ein Maßstab für die Reibung zwischen einem Wafer und einer Polierplatte benutzt. Ein Verhältnis der Reibungskräfte bei verschiedenen Zeiten wird genutzt um zu bestimmen, wann das Polieren beendet werden sollte. Dieses Verhältnis wird in einer arithmetischen Einheit berechnet und es kann auch genutzt werden um anzuzeigen, wann eine neue Polierplatte benötigt wird.
US-A-5,069,002 bezieht sich auf eine Vorrichtung für das Ermitteln eines flachen Endpunkts auf einem Halbleiterwafer während der mechanischen Planarisierung des Wafer. Der flache Endpunkt wird durch das Abtasten einer Veränderung der Reibung zwischen dem Wafer und einer Polieroberfläche ermittelt. Diese Veränderung der Reibung kann erzeugt werden, wenn zum Beispiel eine Oxidschicht des Wafer entfernt wird und ein härteres Material mit der Polieroberfläche in Berührung kommt. In einer bevorzugten Form wird die Veränderung der Reibung ermittelt, indem der Wafer und die Polieroberfläche mit elektrischen Motoren gedreht werden und indem die Änderung des Stroms in einem oder in beiden Motoren gemessen wird. Diese Stromänderung kann dann genutzt werden um ein Signal zu erzeugen, um die Steuermittel für das Anpassen oder das Beenden des Vorgangs zu betreiben.
US-A-5,036,015 offenbart ein ähnliches Verfahren und eine Vorrichtung hierzu.
US-A-5,308,438 bezieht sich auch auf eine Vorrichtung und ein Verfahren, die einen Endpunkt ermitteln, für chemisches/ mechanisches Polieren.
Zusammenfassung der Erfindung:
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren für das Ermitteln eines Endpunkt in einem Poliervorgang, für das Polieren eines Werkstücks wie zum Beispiel einem Halbleiterwafer mit einer unebenen Oberfläche auf eine flache Spiegelendbearbeitung vorzusehen, welches einen Endpunkt auf dem Werkstück bei einer erwünschten zeitlichen Steuerung oder Punkt ermitteln kann.
Die Erfindung ist definiert im Anspruch 1. Die abhängigen Ansprüche 2 bis 6 beziehen sich auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, kann aufgrund dessen, dass die Zeit, in der das Werkstück mit einer unebenen oder unregelmäßigen Oberfläche zu einer flachen Oberfläche poliert wird, ermittelt werden kann, und zwar basierend auf einer Veränderung der Reibungskraft zwischen dem Werkstück und der Polierplatte, ein Endpunkt auf dem Werkstück während des Polierens in Echtzeit ermittelt werden. Da eine bestimmte Dauer der Polierzeit von einer Bezugszeit an festgesetzt wird, in der das Werkstück mit einer unebenen Oberfläche zu einer flachen Oberfläche poliert wird, kann der Endpunkt auf dem Werkstück an einem erwünschten Punkt bestimmt werden, und daher kann dieses Verfahren die Forderung nach dem Bestimmen von verschiedenen Endpunkten erfüllen.
Da eine Veränderung der Reibungskraft durch die Änderung des Stroms des Antriebsmotors für eine Polierplatte oder eine Haltevorrichtung wie dem oberen Ring ermittelt werden kann, kann eine geringe Veränderung der Reibungskraft ermittelt werden. Da des weiteren die Polierzeit von der Zeit, wenn eine unebene Oberfläche des Werkstückes in eine flache Oberfläche geändert wird, in Folge korrigiert werden kann, und zwar basierend auf den Daten, die aus den vorhergehenden Polierdurchgängen gewonnen wurden, ist es möglich einer Änderung einer Polierrate mit der Zeit zu entsprechen.
Die oben genannten und weitere Ziele, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich werden, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gesehen wird, die die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Hilfe von Bespielen erläutern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
1 ist eine schematische Vorderansicht, die eine Poliervorrichtung mit einem Gerät zur Ermittlung eines Endpunktes zeigt;
2A ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Halbleiterwafer vor und nach einem Poliervorgang zeigt;
2B ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die ein anderes Beispiel eines Halbleiterwafer vor und nach einem Poliervorgang zeigt; und
3 ist eine graphische Darstellung, die eine Veränderung der Reibungskraft zwischen einem Halbleiterwafer und einem Poliertuch während des Poliervorganges zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele: Ein Verfahren für das Bestimmen eines Endpunktes in einem Poliervorgang gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, wird unten mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine schematische Vorderansicht, die eine Poliervorrichtung zeigt, die ein Gerät zur Ermittlung eines Endpunktes besitzt. Die Poliervorrichtung weist einen Drehtisch 1 auf, ein Poliertuch 2, welches an einer Unterseite des Drehtisches 1 angebracht ist, und einen oberen Ring 4, um einen Halbleiterwafer 3 zu halten und den Halbleiterwafer 3 gegen das Poliertuch 2 zu drücken. Das Poliertuch 2 ist Bestandteil einer Polierplatte, die den Halbleiterwafer 3 berührt. Der Drehtisch 1 kann, wie es durch den Pfeil A gezeigt ist, um seine eigene Achse gedreht werden, durch den ersten Motor 6, der mit dem Drehtisch 1 verbunden ist. Der obere Ring 4 ist mit einem zweiten Motor 7 und auch einem Hebe-/ und Senkzylinder (nicht gezeigt) verbunden. Der obere Ring 4 ist in der Vertikalen beweglich, und kann, wie es durch die Pfeile B und C gezeigt ist, um seine eigene Achse durch den zweiten Motor 7 und den Hebe-/ und Senkzylinder gedreht werden.
Die Poliervorrichtung enthält des weiteren einen ersten Motorstromdetektor 8, der mit dem ersten Motor 6 verbunden ist, welcher den Drehtisch 1 dreht, und einen zweiten Motorstromdetektor 9, der mit dem zweiten Motor 7 verbunden ist, der den oberen Ring 4 dreht, und eine Vorrichtung für die Signalverarbeitung 10, die mit dem ersten und zweiten Stromdetektor 8 und 9 verbunden ist, für das Bestimmen eines Endpunkts in einem Poliervorgang. Die Vorrichtung für die Signalverarbeitung 10 ist mit einer Steuerung 11 verbunden, welche den gesamten Arbeitsvorgang der Poliervorrichtung steuert.
Der obere Ring 4, der einen Halbleiterwafer 3 hält, mit einer Oberfläche, die nach unten gerichtet poliert werden soll, drückt den Halbleiterwafer 3 gegen das Poliertuch 2 mit einem erwünschten Druck. Der Halbleiterwafer 3 ist an einer unteren Oberfläche des oberen Rings 4 unter einem Vakuum oder ähnlichem befestigt. Ein Leitring 12 ist auf der äußeren Umfangskante der unteren Oberfläche des oberen Rings 4 montiert, um zu vermeiden, dass der Halbleiterwafer 3 sich von dem oberen Ring 4 löst. Eine Abriebslösungszufuhrdüse 5 ist über dem Drehtisch 1 gelagert, um die Abriebslösung auf das Poliertuch 2, das an dem Drehtisch 1 befestigt ist, zuzuführen.
Die Arbeitsweise der Poliervorrichtung wird im Folgenden beschrieben: Der Halbleiterwafer 3 wird auf der unteren Oberfläche des oberen Rings 4 gehalten, und gegen das Poliertuch 2 auf der oberen Oberfläche des Drehtisches 1 gedrückt. Der Drehtisch 1 und der obere Ring 4 werden entsprechend zueinander gedreht, um dadurch die untere Oberfläche des Halbleiterwafer 3 in Schleifkontakt mit dem Poliertuch 2 zu bringen. Zu dieser Zeit liefert die Abriebslösungszufuhrdüse 5 die Abriebslösung auf das Poliertuch 2. Die untere Oberfläche des Halbleiterwafer 3 wird nun poliert durch eine Kombination von einem mechanischen Poliervorgang der Abriebskörner in der Abriebslösung und einem chemischen Poliervorgang einer chemischen Lösung, wie zu Beispiel einer alkalischen Lösung in der Abriebslösung.
2A ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Halbleiterwafer vor und nach einem Poliervorgang zeigt. Wie in 2A gezeigt ist, weist der Halbleiterwafer 3 ein Siliziumsubstrat (Si) 3a auf, metallische Beschaltungspläne 3b, die auf das Siliziumsubstrat 3a geformt werden, und eine Isolationsschicht 3c, die aus Siliziumdioxid (SiO₂) hergestellt ist, und die die metallischen Beschaltungspläne 3b und das Siliziumsubstrat 3a bedeckt. Das Siliziumsubstrat 3a hat eine flache Oberfläche, aber die Bildung der metallischen Beschaltungspläne 3b macht die Oberfläche des Siliziumsubstrats 3a uneben. Daher hat die Isolationsschicht 3c, die auf den metallischen Beschaltungsplänen 3b und dem Siliziumträger 3a geformt wird, eine unebene obere Oberfläche.
Die höhere Integration in Halbleiterbauteile in der letzten Zeit erfordert kleinere Beschaltungspläne und mehrere Multilayer, und daher eine immer mehr geebnete Endbearbeitung des Halbleiterwafer. Um die höhere Integration zu ermöglichen, wird ein ultravioletter Strahl mit einer kürzeren Wellenlänge, wie zum Beispiel ein G-Strahl oder ein I-Strahl, in der Fotolithographie benutzt. Wenn das Licht mit der kürzeren Wellenlänge in der Fotolithographie benutzt wird, ist ein zulässiger Höhenunterschied auf der Oberfläche des Halbleiterwafer klein, weil die Tiefe des Fokus des optischen Systems relativ klein ist. Daher ist ein hoher Grad an Flachheit des Halbleiterwafer am Brennpunkt des ultravioletten Strahls erforderlich.
Wie oben beschrieben ist eine übliche Methode für das Ebnen einer unebenen Oberflächen der Halbleiterwafer, sie mit einer Poliervorrichtung zu polieren. In einem Poliervorgang ist es nach einer bestimmten Polierzeitdauer erforderlich, dass der Poliervorgang nach einer erwünschten Zeitdauer angehalten wird. Mit anderen Worten ist es wünschenswert, dass der Poliervorgang beendet wird, bei einer erwünschten Oberflächenhöhe des Halbleiterwafer, nach einer bestimmten Polierzeitdauer. In manchen Fällen muss die Isolationsschicht 3c, die eine bestimmte Dicke hat, auf den metallischen Beschaltungsplänen 3b gelassen werden, wie es in 2A gezeigt wird. In dem oberen Teil der 2A wird der Halbleiterwafer 3 vor dem Poliervorgang dargestellt, und in dem unteren Teil der 2A wird der Halbleiterwafer 3 nach dem Poliervorgang dargestellt. In dem Fall wenn nach dem Poliervorgang eine andere Schicht, wie zum Beispiel eine metallische Schicht, auf der Isolationsschicht 3c geformt wird, wird die Isolationsschicht 3c zwischenschichtiger Isolator genannt. In dem Fall wenn die Isolationsschicht 3c im Übermaß poliert wird, werden die metallischen Beschaltungspläne 3b freigelegt werden. Daher muss der Poliervorgang beendet werden, damit die Isolationsschicht 3c mit einer bestimmten Dicke auf den metallischen Beschaltungsplänen 3b belassen wird, welche ein zwischenschichtiger Isolator sein soll.
Als nächstes wird ein Verfahren beschrieben, das die vorherigen Forderungen erfüllt.
3 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Stromwert des erstem Motors 6 und der Polierzeit während eines Poliervorgangs zeigt. Der erste Motor 6 dreht den Drehtisch 1. Der Stromwert des ersten Motors 6 wird bestimmt und verarbeitet in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Signalverarbeitung des Motorstromdetektors 8, um damit den in 3 gezeigten Stromwert zu erhalten. In 3 stellt die horizontale Achse die Polierzeit dar, und die vertikale Achse stellt den Stromwert des ersten Motors 6 dar.
Zu einer Zeit T₀ wird der Poliervorgang des Halbleiterwafer 3 gestartet. Eine Reibungskraft zwischen dem Halbleiterwafer 3 und dem Poliertuch 2 sinkt während der Poliervorgang fortschreitet. Zu einer Zeit T₁ wird die Reibungskraft relativ stabil. Das geschieht weil der Halbleiterwafer 3, der eine unebene Oberfläche hat, zu einer flachen Oberfläche poliert wird. Basierend auf einer Veränderung der Reibungskraft, wird die Zeit T₁ als Bezugszeit gesehen, in der die unebene Oberfläche zu einer flachen Oberfläche poliert wird. Zu dieser Zeit verschwindet der Höhenunterschied auf der Oberfläche des Halbleiterwafer 3, und die Oberfläche des Halbleiterwafer 3, welche poliert wird, wird von dem höchsten Punkt A zu dem aller niedrigsten Punkt B in 2A verla gert. Der zwischenschichtige Isolator 3c kann erhalten werden durch das fortdauernde Polieren des Halbleiterwafer 3 für eine bestimmte Zeitdauer von der Zeit T₁ an bis die Schicht unterhalb des allerniedrigsten Punktes B nach Außen freigelegt wird. Die Polierzeit von der Zeit T₁ kann erhalten werden, indem eine erwünschte Menge an Material, das von dem Halbleiterwafer entfernt wird, nachdem die flache Oberfläche erreicht ist, durch eine geschätzte Polierrate geteilt wird. In diesem Fall hat man die geschätzte Polierrate von der Poliermenge erhalten, dass heißt, die Menge an Material, das von dem Halbleiterwafer entfernt wurde, und der vorherigen Polierzeit des Halbleiterwafer. Um genauer zu sein, wird die geschätzte Polierrate bestimmt, basierend auf einer Poliermenge und einer Polierzeit von mindestens einem Halbleiterwafer, der poliert worden ist, kurz bevor der Halbleiter poliert wurde, der ein Ziel zur Bestimmung des Endpunktes ist. Der Endpunkt in dem Poliervorgang wird bestimmt, um zu ermöglichen, dass die Zwischenschicht erhalten bleibt, durch das Festsetzen der Polierzeit in der oben erläuterten Weise. In einem Beispiel der 3 wird die Zeit T_E innerhalb der Zeit S₂, zwischen der Zeit T₁ und der Zeit T₂, als ein Endpunkt in dem Poliervorgang bestimmt.
Der elektrische Strom des ersten Motors 6 wird durch den ersten Motorstromdetektor 8 ermittelt, und das ermittelte elektrische Stromsignal wird zu dem Signalverarbeitungsgerät 10 geschickt. In dem Signalverarbeitungsgerät 10 wird das elektrische Stromsignal verarbeitet, um das Rauschen zu beseitigen, und des weiteren um die Bezugszeit zu bestimmen, in der die unebene Oberfläche zu einer flachen Oberfläche poliert wird, und die Polierzeit von der Bezugszeit wird errechnet, basierend auf der Polierrate, die in das Signalverarbeitungsgerät 10 eingegeben wurde. Das Signalverarbeitungsgerät 10 sendet ein Endpunksignal zu der Steuerung 11 aus, wenn die errechnete Polierzeit verstrichen ist, und die Steuerung 11 hält den Poliervorgang der Poliervorrichtung an.
Die Reibungskraft zwischen dem Halbleiterwafer 3 und dem Poliertuch 2, das an dem Drehtisch 1 befestigt ist, dient als Reibungsdrehmoment gegen den Drehtisch 1. Das bedeutet, dass eine Veränderung in einer Reibungskraft als eine Veränderung des Drehmoments, das auf den Drehtisch 1 ausgeübt wird, gemessen werden kann. Wenn der Drehtisch von einem elektrischen Motor gedreht wird, wird eine Veränderung des Drehmoments indirekt als eine Veränderung des elektrischen Stroms des elektrischen Motors gemessen.
In der oberen Beschreibung, obwohl der elektrische Strom des ersten Motors 6, der den Drehtisch 1 dreht, für das Bestimmen eines Endpunktes in dem Poliervorgang benutzt wird, kann der elektrische Strom des zweiten Motors 7, der den oberen Ring 4 dreht, auch für das Bestimmen eines Endpunktes in dem Poliervorgang genutzt werden. In diesem Fall wird der elektrische Strom des zweiten Motors 7 durch den zweiten Motorstromdetektor 9 ermittelt, und wird durch das Signalverarbeitungsgerät 10 verarbeitet.
Wiederum in Bezug zu 3, werden nach der Zeit T₂ die metallischen Beschaltungspläne 3b (siehe 2A) nach außen freigelegt, und eine Veränderung der Reibungskraft wird während dem Polierbetrieb größer, wie in 3 gezeigt. In 3 entspricht die Zeit S₁ der Zeit, während welcher die unebene Oberfläche poliert wird, die Zeit S₂ entspricht der Zeit, während welcher die flache Oberfläche poliert wird, und die Zeit S₃ entspricht der Zeit, während welcher die Schicht poliert wird, die ein anderes Material enthält, und jede dieser entspricht den jeweiligen Dicken S₁, S₂, S₃ des Halbleiterwafer, in 2A.
Es ist bekannt, dass sich die Polierrate im Allgemeinen aufgrund des Altersverschleißes des Poliertuches und anderen unbekannten Faktoren verändert. Wenn die Polierrate auf einen konstanten Wert festgesetzt wird, bei der Bestimmung der Polierzeit von der Bezugszeit, wenn eine unebene Oberfläche zu einer flachen Oberfläche poliert wird, wird die Poliermenge unausreichend oder übermäßig sein, weil die Polierrate nicht mit beachtet wird. Um solch ein unausreichendes oder übermäßiges Polieren zu vermeiden, kann die Poliermenge des Halbleiterwafer gemessen werden, um die Polierrate zu korrigieren, wie es erforderlich ist. Die Poliermenge erhält man als den Unterschied zwischen der Dicke der Schicht vor und nach dem Polieren. Da die Polierrate eines jeden Halbleiterwafer normalerweise schwankt, kann eine durchschnittliche Polierrate von einer Vielzahl von Halbleitenrwafer errechnet werden, die poliert worden sind, kurz bevor der Halbleiterwafer poliert wird, der ein Ziel für das Bestimmen eines Endpunktes ist. Um die Polierrate automatisch zu korrigieren, kann die Poliervorrichtung des weiteren ein Messgerät für das Messen der Dicke der polierten Schicht enthalten. Das Messgerät kann mit dem Signalverarbeitungsgerät 10 verbunden sein.
Obwohl in der oberen Beschreibung der Poliervorgang beendet wird, um die Zwischenschicht zu erhalten, kann der Halbleiterwafer poliert werden, bis eine untere Schicht unterhalb einer oberen Schicht nach außen freigelegt wird, wie in 2B gezeigt ist. In dem oberen Teil der 2B ist der Halbleiterwafer vor dem Poliervorgang dargestellt, und in dem unteren Teil der 2B ist der Halbleiterwafer nach dem Poliervorgang dargestellt. Wie in 2B gezeigt, weist ein Halbleiterwafer 3 ein Siliziumsubstrat 3a, eine Isolationsschicht 3c, die aus Siliziumdioxid (SiO₂) auf das Siliziumsubstrat 3a geformt wird, und eine Metallschicht 3d auf, die auf der Isolationsschicht 3c geformt wird. Die Isolationsschicht 3c wird teilweise entfernt, um durch Ätzen Rillen zu erhalten. Wenn der Halbleiterwafer bis auf eine obere Oberfläche der Isolationsschicht 3c poliert wird, bleibt die Metallschicht 3d nur in den Rillen bestehen, die durch das Ätzen der Isolationsschicht 3c erhalten wurden.
In diesem Fall wird ebenso die Zeit, in der eine unebene Oberfläche der Metallschicht 3d zu einer flachen Oberfläche poliert wird, bestimmt durch das Beobachten des Stroms von einem der ersten und zweiten Motoren 6 und 7, und die bestimmte Zeit wird als Bezugszeit genommen. Die Zeit, in der eine bestimmte Zeitdauer von der Bezugszeit an verstrichen ist, wird als ein Endpunkt in dem Poliervorgang bestimmt. Die Polierzeit, während welcher die Polieroberfläche die Isolationsschicht 3c erreicht, wird basierend auf der Polierrate errechnet, die schon im Voraus erfahren wurde.
Gemäß des Verfahrens für das Bestimmen eines Endpunktes in einem Poliervorgang der vorliegenden Erfindung, weil eine Bezugszeit für das Festsetzen einer bestimmten Polierzeitdauer die Zeit ist, in der eine unebene Oberfläche zu einer flachen Oberfläche poliert wird, ist es möglich den Bedarf für das Bestimmen verschiedener Endpunkte zu erfüllen, inklusive zum Beispiel eines Endpunkts für das Erhalten der Zwischenschicht und eines Endpunktes für die Zeit, in der die Polieroberfläche die Schicht erreicht, die ein anderes Material enthält.
Die Reibungskraft zu der Zeit, in der eine unebene Oberfläche poliert wird, unterscheidet sich von der Zeit, in der eine flache Oberfläche poliert wird, aufgrund des Unterschiedes der Reibungskoeffizienten zwischen ihnen. Die Reibungskraft wird als das Produkt des Reibungskoeffizienten zwischen dem Werkstück und dem Poliertuch, und der Druckkraft, durch welche das Werkstück gegen das Poliertuch gedrückt wird, dargestellt. Der Reibungskoeffizient hängt von den Materialen des Werkstückes und des Poliertuchs ab, und den Oberflächenbedingungen des Werkstückes und des Poliertuchs. Auch wenn das Werkstück aus dem gleichen Material gemacht ist, hat das Werkstück mit einer rauen Oberfläche einen größeren Reibungskoeffizienten als das Werkstück mit einer feinen Oberfläche. Das grundlegende Konzept der vorliegenden Erfindung nutzt eine Veränderung in dem Reibungskoeffizienten, der auftritt, wenn eine unebene oder unregelmäßige Oberfläche des Werkstücks in eine flache Oberfläche geändert wird, oder wenn eine raue Oberfläche des Werkstücks in eine flache Spiegeloberfläche geändert wird.
Wie es aus der oberen Beschreibung ersichtlich ist, weist die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile auf:

(1) Da der Zustand der Polieroberfläche des Werkstücks auf Echtzeitbasis, basierend auf der Reibungskraft zwischen dem Werkstück und der Polierplatte, ermittelt werden kann, kann der Endpunkt bestimmt werden, während das Polieren durchgeführt wird.
(2) Da ein Endpunkt auf dem Werkstück zu einer zeitlichen Steuerung festgesetzt werden kann, kann dieses Verfahren einen Bedarf für das Bestimmen verschiedener Endpunkte decken, abhängig von der Art des Werkstückes.
(3) Da eine Veränderung der Reibungskraft durch eine Stromänderung eines Antriebsmotors für eine Polierplatte oder ein Haltemittel, wie zum Beispiel einem oberen Ring, ermittelt werden kann, kann eine kleine Veränderung der Reibungskraft ermittelt werden.
(4) Da die Polierzeit von der Zeit, in der eine unebene Oberfläche des Werkstückes in eine flache Oberfläche geändert wird, in Folge korrigiert werden kann, basierend auf den Daten, die aus den vorhergehenden Poliervorgängen erhalten wurden, ist es möglich der zeitlichen Veränderung der Polierrate zu entsprechen.

In den Ausführungsbeispielen, obwohl die Polierzeit von der Bezugszeit zu dem Endpunkt auf eine bestimmte Zeitdauer festgelegt wird, kann diese bestimmte Zeitdauer in dem Bereich von im Grunde genommen null Sekunden bis zu mehreren Minuten liegen.
Obwohl ein bestimmtes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Detail gezeigt und erklärt worden ist, sollte aber zu verstehen sein, dass verschiedene Änderungen gemacht werden können ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Bestimmen eines Endpunktes eines Prozesses des Polierens eines Werkstücks mit einer nicht-ebenen Oberfläche, wobei das Verfahren folgendes aufweist: Pressen der erwähnten unebenen Oberfläche gegen eine Polierplatte während das Werkstück und die Platte bezüglich einander bewegt werden, wodurch die Oberfläche poliert wird; Detektieren einer Reibungskraft zwischen der erwähnten Oberfläche und der Platte; gekennzeichnet durch: Bestimmen einer Bezugszeit als einer Zeit einer Änderung der detektierten Reibungskraft repräsentativ für die auf eine flache Oberfläche polierte unebene Oberfläche; und Bestimmen des Endpunktes als eine bestimmte Zeitperiode fortgesetzten Polierens nach der erwähnten Bezugszeit.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Änderung in der erwähnten Reibungskraft durch eine Änderung des Stromes eines Antriebsmotors für die Polierplatte oder eines Haltegliedes zum Halten des Werkstückes detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erwähnte bestimmte Periode der Polierzeit variabel ist und bestimmt wird basierend auf einer Poliergröße und einer Polierzeit von mindestens einem Werkstück, das zuvor poliert wurde.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die erwähnte bestimmte Periode der Polierzeit bestimmt wird basierend auf einer Poliergröße und einer Polierzeit von mindestens einem Werkstück, welches unmittelbar vor dem Werkstück poliert wurde, welches der Gegenstand oder das Objekt der Bestimmung des erwähnten Endpunktes ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die bestimmte Periode der Polierzeit bestimmt wird basierend auf einem Durchschnitt der Polierraten oder-geschwindigkeiten von einer Vielzahl von Werkstücken, die unmittelbar vor dem Werkstück poliert wurden, welches ein Objekt oder der Gegenstand der Bestimmung des erwähnten Endpunktes ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Werkstück aus einem Substrat aufgebaut ist und mindestens einer auf dem Substrat abgeschiedenen Schicht, und wobei die erwähnte Poliergröße die Poliergröße der abgeschiedenen Oberflächenschicht ist.