JP2001223192A - 研磨状況モニタ方法及びその装置、研磨装置、半導体デバイス製造方法、並びに半導体デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研磨体に透明窓を設けずに、研磨状況を精度
良くモニタする。 【解決手段】 ウエハ２は研磨体７の下側に配置され、
ウエハ２の上面が研磨される。測定光学系１０は、プロ
ーブ光をウエハ２における研磨体７から露出した部分に
照射し、その反射光を受光する。信号処理部１１は、受
光した反射光の光量に基づいてウエハ２の研磨状況をモ
ニタする。ウエハ２の研磨中及びそのモニタ中に、ウエ
ハ２の研磨による前記反射光の所定の変化が捕らえられ
る程度の高速で、ウエハ２を回転させる。高速でウエハ
２を回転させると、測定光路中に介在する研磨剤４の厚
さが薄くなるとともに、研磨剤４表面の波立ちが少なく
なり、研磨剤４の影響が低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＵＬＳＩな
どの半導体デバイスを製造する方法において、半導体デ
バイスの平坦化研磨に用いるのに好適な研磨状況モニタ
方法及びその装置、研磨装置、半導体デバイス製造方
法、並びに半導体デバイスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の高集積化、微細化に伴
って、半導体製造プロセスの工程は、増加し複雑になっ
てきている。これに伴い、半導体デバイスの表面は、必
ずしも平坦ではなくなってきている。半導体デバイスの
表面に於ける段差の存在は、配線の段切れ、局所的な抵
抗の増大等を招き、断線や電気容量の低下をもたらす。
また、絶縁膜では耐電圧劣化やリークの発生にもつなが
る。

【０００３】一方、半導体集積回路の高集積化、微細化
に伴って、光リソグラフィに用いられる半導体露光装置
の光源波長は、短くなり、半導体露光装置の投影レンズ
の開口数、いわゆるNAは、大きくなってきている。これ
により、半導体露光装置の投影レンズの焦点深度は、実
質的に浅くなってきている。焦点深度が浅くなることに
対応するためには、今まで以上に半導体デバイスの表面
の平坦化が要求されている。

【０００４】このような半導体デバイス表面を平坦化す
る方法としては、化学的機械的研磨（Chemical Mechani
cal Polishing又はChemical Mechanical Planarizatio
n、以下ではＣＭＰと称す）技術が注目されている。Ｃ
ＭＰは、物理的研磨に化学的な作用（研磨剤、溶液によ
る溶かし出し）を併用してウエハの表面凹凸を除いてい
く工程であり、グローバル平坦化技術の最有力な候補と
なっている。具体的には、酸、アルカリなどの研磨物の
可溶性溶媒中に、研磨粒（シリカ、アルミナ、酸化セリ
ウムなどが一般的）を分散させたスラリーと呼ばれる研
磨剤を用い、適当な研磨布でウエハ表面を加圧して相対
運動により摩擦することで研磨を進行させる。ウエハ全
面において、加圧と相対運動速度を一様とすることで面
内を一様に研磨することが可能になる。

【０００５】この工程は、従来の半導体プロセスとのマ
ッチングの点などでも未だに多くの課題を残している
が、一般的な要求課題の大きなものとして、研磨工程を
行いながらの（in-situの）研磨状況のモニタ（研磨量
又は研磨終了点の検出等）がある。これは、工程効率化
のためにも要請が大きい。

【０００６】最近では、光学測定、すなわち、分光によ
らない反射光測定や分光反射測定による研磨状況のモニ
タ（in-situ終点判定及びin-situ膜厚計測など）が有効
とされている（特許第２５６１８１２号公報、特開平１
１−３３９０１号公報等）。これらの光学測定による研
磨状況モニタでは、ＣＭＰにおいて、研磨対象物である
ウエハに、研磨パッド等の研磨体に設けた透明窓を介し
てプローブ光を照射し、ウエハにて反射され前記透明窓
を介して受光した反射光に基づいて、その反射率の変化
や分光反射率の変化により研磨量又は研磨終了点を研磨
中に検知する。そして、これらの従来の光学測定による
研磨状況モニタでは、研磨体に設けた透明窓を介してプ
ローブ光を照射するので、測定光路中に介在する研磨剤
の厚さは比較的薄くて一定となる。したがって、プロー
ブ光とその反射光は研磨剤を通過する際に研磨剤の散乱
や分光特性等の影響を受けるものの、その影響は少な
く、比較的精度良く研磨状況をモニタすることができ
る。

【０００７】なお、半導体素子が形成されたウェハ研磨
面からの反射光は、デバイス（積層薄膜）の各層、各部
分からの光波の重ね合わせと見ることができ、分光反射
率の波形は、研磨している層（最上層）の膜厚により変
化する。この変化は、安定しており（再現性があり）、
かつ膜厚の不均一、表面・界面の凹凸等の影響を受けに
くい。よって、前記分光反射測定による研磨状況のモニ
タを行えば、これらのノイズ要因にかかわらず、ウェハ
厚さ、研磨量又は研磨終了点を正確に検知することがで
きる。なお、研磨量は、ウェハの初期厚さと測定された
ウェハ厚さから間接的に測定される。

【０００８】ところで、従来のＣＭＰ装置では、ウエハ
が研磨パッドの上側に配置されてウエハの下面が研磨面
とされ、研磨パッドはウエハより大きいものであった。
このため、装置全体としてフットプリントが大きかっ
た。そこで、フットプリントを小さくするために、ウエ
ハが研磨パッドの下側に配置されてウエハの上面が研磨
面とされ、ウエハと同じ大きさかあるいはそれより小さ
い研磨パッドを用いるＣＭＰ装置が、使われ始めてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の光学測定に
よる研磨状況モニタでは、研磨パッドに透明窓を設けて
おく必要があるため、研磨パッドが高価なものとなり、
しかも、研磨パッドは比較的頻繁に交換しなければなら
ないことから、研磨工程に要するコストが増大してい
た。

【００１０】そこで、本発明者らは、前述したようなフ
ットプリントの小さいＣＭＰ装置において、研磨中にウ
エハの一部が常時又は一時的に研磨パッドから露出する
ことに着目し、この露出部分にプローブ光を照射しその
反射光に基づいて研磨状況をモニタすることを想起する
に至った。この場合、研磨パッドに透明窓を設ける必要
がなく、研磨パッドのコストひいては研磨工程に要する
コストの低減を図ることができる。

【００１１】しかしながら、従来の光学測定による研磨
状況モニタを、単にプローブ光の照射位置をウエハの露
出部分に変えて適用しただけでは、研磨状況を精度良く
モニタできないかあるいは実際上モニタすることが不可
能となることが判明した。すなわち、ウエハが研磨パッ
ドの下側に配置されるＣＭＰ装置において、研磨中、ウ
エハにおける研磨パッドから露出する部分は研磨剤によ
って覆われているが、当該露出部分は研磨パッドから露
出していることから、露出部分上の研磨剤の厚さは、前
述した従来の研磨状況モニタにおける透明窓の箇所に介
在する研磨剤の厚さに比べてはるかに厚い。その上、露
出部分上の研磨剤の厚さは常に変化し、場合によっては
研磨剤表面が波立つこともある。したがって、従来の光
学測定による研磨状況モニタを、単にプローブ光の照射
位置をウエハの露出部分に変えて適用しただけでは、ウ
エハの露出部分上に存在する研磨剤の内部での散乱（研
磨剤中の研磨粒による散乱）や研磨剤の表面での波立ち
による散乱等の影響によって、測定光学系が受光する反
射光の光量が大きく低下するとともにその光量が変動し
てしまう。その結果、モニタ信号のＳ／Ｎが低下した
り、最悪の場合、信号取得が不能になってしまい、研磨
状況を精度良くモニタできないかあるいは実際上研磨状
況をモニタすることが不可能となる。特に、分光反射測
定による研磨状況モニタを行う場合、本来原理的に優れ
たモニタ方法であるにもかかわらず、反射光における各
波長ごとの光量をモニタ信号として利用するので、各波
長ごとの光量がそもそも大きくないことや研磨剤の分光
特性の影響が大きいことから、Ｓ／Ｎの低下が著しくな
り、信号取得が不能になり易い。

【００１２】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、透明窓を設けた研磨体を用いる必要がなく研
磨工程のコストダウンを図ることができるにもかかわら
ず、研磨状況を精度良くモニタすることができる、研磨
状況モニタ方法及びその装置、並びにこれを用いた研磨
装置を提供することを目的とする。

【００１３】また、本発明は、研磨工程のコストダウン
を図るとともに研磨状況を精度良くモニタすることによ
って工程効率化を図り、それにより従来の半導体デバイ
ス製造方法に比べて低コストで半導体デバイスを製造す
ることができる半導体デバイス製造方法、及び低コスト
の半導体デバイスを提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第１の態様による研磨状況モニタ方法は、
研磨体と該研磨体の下側に配置された研磨対象物との間
に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨体と前記研磨対
象物との間に荷重を加え、かつ相対移動させることによ
り、前記研磨対象物を研磨する研磨状況を、その研磨中
にモニタする研磨状況モニタ方法であって、プローブ光
を前記研磨対象物における前記研磨体から露出した部分
に照射し、前記研磨対象物にて反射された反射光に基づ
いて前記研磨状況をモニタするものである。そして、こ
のモニタにおいて、前記研磨対象物の研磨による前記反
射光の所定の変化が捕らえられる程度の高速で、前記研
磨対象物を回転させる。前記所定の変化としては、反射
率の変化や分光反射率の変化などを挙げることができ
る。

【００１５】従来、ＣＭＰ装置では、研磨パッド等の研
磨体とウエハ等の研磨対象物とを相対移動させるため
に、一般的に、研磨体及び研磨対象物をそれぞれ回転さ
せるとともにそれらのうちの一方を揺動させているが、
これらの回転速度や揺動速度は研磨レート及び研磨の均
一性のみを考慮して設定されていた。このため、研磨対
象物が研磨体の下側に配置されたＣＭＰ装置、特に、装
置のフットプリントを小さくするべく研磨対象物と同じ
大きさかあるいはそれより小さい研磨体を用いるＣＭＰ
装置では、研磨対象物の回転速度は比較的低いものであ
った。したがって、このようなＣＭＰ装置において、従
来の光学測定による研磨状況モニタを、単にプローブ光
の照射位置を研磨対象物の露出部分に変えて適用しただ
けでは、前述したように、研磨状況を精度良くモニタで
きないかあるいは実際上モニタすることが不可能とな
る。

【００１６】これに対し、研磨対象物が研磨体の下側に
配置されたＣＭＰ装置において、研磨対象物の回転速度
を高くすると、研磨状況を精度良くモニタすることがで
きることが判明した。すなわち、研磨対象物の回転速度
を高くすると、研磨対象物における研磨体から露出した
部分（露出部分）上の研磨剤に加わる遠心力が増すため
に、露出部分上の研磨剤の厚さが薄くなり、また研磨剤
が薄くなることで研磨剤表面の波立ちが小さくなる。し
たがって、研磨対象物の露出部分に照射されたプローブ
光の研磨対象物からの反射光の光量の低下や変動が小さ
くなり、モニタ信号のＳ／Ｎが向上し、分光特性を用い
ない反射測定による研磨状況モニタを行う場合のみなら
ず、分光反射測定による研磨状況モニタを行う場合であ
っても、研磨状況を精度良くモニタすることができる。

【００１７】前記第１の態様は、本発明者らによるこの
ような新たな知見に基づいてなされたものであり、研磨
対象物が研磨体の下側に配置されたＣＭＰ装置におい
て、研磨対象物の研磨による反射光の所定の変化が捕ら
えられる程度の高速で研磨対象物を回転させるので、研
磨状況を精度良くモニタすることができる。また、前記
第１の態様では、研磨対象物の露出部分にプローブ光を
照射しているので、研磨体に透明窓を設ける必要がな
く、研磨体のコストひいては研磨工程に要するコストの
低減を図ることができる。

【００１８】なお、前記第１の態様において、研磨対象
物の研磨による反射光の所定の変化が捕らえられる程度
の高速で研磨対象物を回転させる代わりに、研磨対象物
の露出部分上の研磨剤を介して戻ってくる反射光の所定
波長又は所定波長域（全波長域でもよい）の光量の、プ
ローブ光の当該所定波長又は当該所定波長域の光量に対
する比が所定値以上（例えば、１０％以上、２０％以
上、３０％以上又は４０％以上など）になるように研磨
対象物を高速で回転させてもよく、この場合であって
も、前記第１の態様と同様に、研磨状況を精度良くモニ
タすることができる。

【００１９】本発明の第２の態様による研磨状況モニタ
方法は、研磨体と該研磨体の下側に配置された研磨対象
物との間に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨体と前
記研磨対象物との間に荷重を加え、かつ相対移動させる
ことにより、前記研磨対象物を研磨する研磨状況を、そ
の研磨中にモニタする研磨状況モニタ方法であって、プ
ローブ光を前記研磨対象物における前記研磨体から露出
した部分に照射し、前記研磨対象物にて反射された反射
光に基づいて前記研磨状況をモニタするものである。そ
して、このモニタにおいて、研磨中に前記研磨対象物の
研磨が十分に進行していない状態において、前記研磨対
象物を回転させつつ前記反射光の光量あるいは前記反射
光の所定波長又は所定波長域（全波長域でもよい）の光
量を検出し、検出された光量に基づいて当該光量が所定
光量以上となる前記研磨対象物の回転速度を求め、求め
た回転速度で前記研磨対象物の回転を継続させる。

【００２０】この第２の態様によれば、基本的に前記第
１の態様と同様の原理により同様の利点が得られるが、
検出された光量に基づいて研磨対象物の回転速度を設定
しているので、一層確実に、研磨状況を精度良くモニタ
することができる。なお、前記第２の態様を具体的に実
現する場合には、例えば、検出された光量が予め定めた
光量となるように研磨対象物の回転速度を制御（フィー
ドバック制御）し、検出された光量が予め定めた光量と
なった後には、その回転速度を維持するように制御すれ
ばよい。

【００２１】本発明の第３の態様による研磨状況モニタ
方法は、研磨体と該研磨体の下側に配置された研磨対象
物との間に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨体と前
記研磨対象物との間に荷重を加え、かつ相対移動させる
ことにより、前記研磨対象物を研磨する研磨状況を、そ
の研磨中にモニタする研磨状況モニタ方法であって、プ
ローブ光を前記研磨対象物における前記研磨体から露出
した部分に照射し、前記研磨対象物にて反射された反射
光に基づいて前記研磨状況をモニタするものである。そ
して、このモニタにおいて、前記研磨対象物における前
記プローブ光が照射される位置付近に、所定の流体を吹
き付ける。前記流体としては、研磨剤より散乱等の少な
いものが用いることが好ましく、例えば、空気や不活性
ガスなどの気体や、水などの液体を用いることができ
る。

【００２２】この第３の態様によれば、プローブ光の照
射位置付近に流体を吹き付けるので、測定光路中に介在
しようとした研磨剤の少なくとも一部が当該流体で置換
されることになる。したがって、前記流体として研磨剤
より散乱等の少ないものを用いれば、研磨対象物の露出
部分に照射されたプローブ光の研磨対象物からの反射光
の光量の低下や変動が小さくなり、モニタ信号のＳ／Ｎ
が向上し、研磨状況を精度良くモニタすることができ
る。なお、例えば前記流体として空気等の気体を用いた
場合には、測定光路中に介在する研磨剤の厚さが薄くな
るかほとんどなくなることになる。また、前記第３の態
様では、研磨対象物の露出部分にプローブ光を照射して
いるので、研磨体に透明窓を設ける必要がなく、研磨体
のコストひいては研磨工程に要するコストの低減を図る
ことができる。

【００２３】本発明の第４の態様による研磨状況モニタ
方法は、研磨体と該研磨体の下側に配置された研磨対象
物との間に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨体と前
記研磨対象物との間に荷重を加え、かつ相対移動させる
ことにより、前記研磨対象物を研磨する研磨状況を、そ
の研磨中にモニタする研磨状況モニタ方法であって、プ
ローブ光を前記研磨対象物における前記研磨体から露出
した部分に照射し、前記研磨対象物にて反射された反射
光に基づいて前記研磨状況をモニタするものである。そ
して、このモニタにおいて、前記プローブ光を照射する
とともに前記反射光を受光する測定光学系の最先端の光
学部材を、前記研磨対象物の前記露出した部分上の前記
研磨剤に対して実質的に液浸状態となるように、前記研
磨対象物の前記露出した部分の表面近傍に位置させる。
前記最先端の光学部材は、例えば、レンズ等であっても
よいし、平板状の透明部材などの窓部材であってもよ
い。

【００２４】この第４の態様によれば、測定光学系の最
先端の光学部材が研磨対象物の露出部分上の研磨剤に対
して実質的に液浸状態となるように露出部分の表面近傍
に位置させるので、測定光路中に介在する研磨剤の厚さ
が、強制的に、最先端の光学部材と研磨対象物の表面と
の間隔にまで薄くなり、しかもその厚さは変動しなくな
る。したがって、研磨対象物の露出部分に照射されたプ
ローブ光の研磨対象物からの反射光の光量の低下が小さ
くなるとともに反射光の光量の変動がなくなり、モニタ
信号のＳ／Ｎが向上し、研磨状況を精度良くモニタする
ことができる。また、前記第４の態様では、研磨対象物
の露出部分にプローブ光を照射しているので、研磨体に
透明窓を設ける必要がなく、研磨体のコストひいては研
磨工程に要するコストの低減を図ることができる。

【００２５】本発明の第５の態様による研磨状況モニタ
方法は、前記第４の態様において、前記測定光学系が、
前記研磨剤が前記最先端の光学部材の内側に浸入しない
ようにシールするシール構造を有するものである。

【００２６】前記第４の態様において研磨剤が最先端の
光学部材の内側に浸入すると、浸入した研磨剤が測定光
路中に介在してしまうため、この第５の態様のように、
測定光学系はシール構造を有することが好ましい。

【００２７】本発明の第６の態様による研磨状況モニタ
方法は、前記第４又は第５の態様において、前記最先端
の光学部材が、前記研磨対象物の研磨面に対してその略
々法線方向に相対的に移動可能であるものである。

【００２８】前記第４又は第５の態様において最先端の
光学部材と研磨対象物との前記法線方向の位置関係を変
えることができなければ、研磨対象物の脱着時に研磨対
象物が最先端の光学部材に衝突する事故が起き易くな
る。これに対し、前記第６の態様のように最先端の光学
部材と研磨対象物とを相対的に移動可能にしておくと、
このような事故を防止することができ、好ましい。ま
た、前記第６の態様のように最先端の光学部材と研磨対
象物とを相対的に移動可能にしておくと、最先端の光学
部材と研磨対象物との間の間隔を検出部で検出し、その
検出信号に基づいて最先端の光学部材と研磨対象物と間
の間隔を一定に保つように両者の位置を相対的にアクチ
ュエータにて移動させれば、研磨対象物の研磨が進行し
ても測定光路中に介在する研磨剤の厚さを一定に保つこ
とができ、これにより、研磨状況をより精度良くモニタ
することができる。

【００２９】本発明の第７の態様による研磨状況モニタ
装置は、前記第１乃至第６のいずれかの態様による研磨
状況モニタ方法を用いて、前記研磨対象物の研磨状況を
モニタするものである。この第７の態様によれば、前記
第１乃至第６の態様と同様に、透明窓を設けた研磨体を
用いる必要がなく研磨工程のコストダウンを図ることが
できるにもかかわらず、研磨状況を精度良くモニタする
ことができる。

【００３０】本発明の第８の態様による研磨装置は、研
磨体と、該研磨体の下側に研磨対象物を保持する保持部
とを備え、前記研磨体と前記研磨対象物との間に研磨剤
を介在させた状態で、前記研磨体と前記研磨対象物との
間に荷重を加え、かつ相対移動させることにより、前記
研磨対象物を研磨する研磨装置において、前記第７の態
様による研磨状況モニタ装置を備えたものである。この
第８の態様によれば、第７の態様による研磨状況モニタ
装置を備えているので、研磨工程のコストダウンを図る
ことができるとともに、研磨状況を精度良くモニタする
ことができることから、研磨工程の工程効率化を図るこ
とができる。

【００３１】本発明の第９の態様による半導体デバイス
製造方法は、前記第８の態様による研磨装置を用いて半
導体ウエハの表面を平坦化する工程を有するものであ
る。この第９の態様によれば、研磨工程のコストダウン
を図るとともに研磨状況を精度良くモニタすることによ
って工程効率化を図り、それにより従来の半導体デバイ
ス製造方法に比べて低コストで半導体デバイスを製造す
ることができる。

【００３２】本発明の第１０の態様による半導体デバイ
スは、前記第９の態様による半導体デバイス製造方法に
より製造されるものである。この第１０の態様によれ
ば、低コストの半導体デバイスを提供することができ
る。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明による研磨状況モニ
タ方法及びその装置、研磨装置、半導体デバイス製造方
法、並びに半導体デバイスについて、図面を参照して説
明する。

【００３４】［第１の実施の形態］

【００３５】図１は、本発明の第１の実施の形態による
研磨装置（又は平坦化装置）を模式的に示す概略構成図
である。図２は、この研磨装置の測定光学系１０の一例
を示す概略構成図である。図３は、この研磨装置の研磨
状況モニタ装置による終点検出例と比較例を模式的に示
す概念図である。

【００３６】この研磨装置は、研磨部材１と、該研磨部
材１の下側に研磨対象物としてのプロセスウエハ２を保
持する研磨対象物保持部３（以下、ウエハホルダと称
す）と、ウエハ２上に研磨剤（スラリー）４を供給する
研磨剤供給部５とを備えている。

【００３７】研磨部材１は、研磨定盤６の下面に研磨体
（研磨パッド）７を設置したものであり、図示しない機
構によって、図１中の矢印で示すように、回転、上下動
及び左右に揺動（往復動）できるようになっている。研
磨体７としては、例えば、シート状の発泡ポリウレタ
ン、あるいは表面に溝構造を有した無発泡樹脂などを用
いることができる。

【００３８】ウエハ２は、ウエハホルダ３上に保持さ
れ、ウエハ２の上面が研磨面となっている。ウエハホル
ダ３は、アクチュエータとして電動モータを用いた図示
しない機構によって、図１中の矢印で示すように、回転
できるようになっている。

【００３９】本実施の形態では、研磨部材１の径がウエ
ハ２の径より小さくされ、装置全体のフットプリントが
小さくなっている。もっとも、本発明では、研磨部材１
の径はウエハ２の径と同じかそれより大きくてもよい。
これらの場合であっても、研磨中の研磨部材１の揺動に
より、ウエハ２の一部を一時的に研磨部材１から露出さ
せることができる。

【００４０】ここで、この研磨装置によるウエハ２の研
磨について説明する。研磨部材１は、回転しながら揺動
して、ウエハホルダ３上のウエハ２の上面に所定の圧力
で押し付けられる。ウエハホルダ３を回転させてウエハ
２も回転させ、ウエハ２と研磨部材１との間で相対運動
を行わせる。この状態で、研磨剤４が研磨剤供給部５か
らウエハ２上に供給され、研磨剤４はウエハ２上で拡散
し、研磨部材１とウエハ２の相対運動に伴って研磨体７
とウエハ２との間に入り込み、ウエハ２の研磨面を研磨
する。すなわち、研磨部材１とウエハ２の相対運動によ
る機械的研磨と、研磨剤４の化学的作用が相乗的に作用
して良好な研磨が行われる。

【００４１】また、この研磨装置は、図１に示すよう
に、研磨状況モニタ装置を構成する測定光学系１０、パ
ーソナルコンピュータ等からなる信号処理部１１、及び
モニタ結果を表示するＣＲＴ等の表示部１２も備えてい
る。

【００４２】測定光学系１０は、ウエハ２の研磨面（上
面）における研磨部材１から露出した部分（以下、露出
部分という）にプローブ光を照射し、ウエハ４の研磨面
にて反射された反射光を受光センサで受光し反射光に関
する検出信号を得る。この検出信号が、モニタ信号とし
て、信号処理部１１に取り込まれる。信号処理部１１
は、前記検出信号に基づいて、研磨状況をモニタする処
理を行う。例えば、信号処理部１１は、表示部１２に研
磨状況を表示させたり、研磨終了点の判定を行い、研磨
終了点を検知したときに研磨動作を終了させる指令を当
該研磨装置の制御部に発したりする。

【００４３】ここで、測定光学系１０の一具体例につい
て、図２を参照して説明する。図２において、光源２０
からの光は、ビームスプリッタ２１を通過してウエハ２
の露出部分にプローブ光として照射される。その反射光
は、ビームスプリッタ２１にて反射された後、受光セン
サ２２により受光され、受光センサ２２から反射光の光
量（強度）（ひいては、反射率）を示す検出信号が得ら
れる。例えば、今、半導体デバイス製造プロセスにおけ
る金属電極層の埋め込み過程を考えると、ウエハ２全面
に形成されていた金属層が研磨により除去され下地のバ
リア層が露出していくため、研磨が進行すると、金属層
表面からの反射光は小さくなっていく。余分な金属層が
除去されると金属電極層の面積は変化しなくなるため、
反射光の強度も変化しなくなる。このような反射光の光
量の変化をモニタすることで、ウエハの研磨終点の検出
を行うことができる。また、図２に示すような測定光学
系は、このような金属層研磨プロセスにおける終点検出
のみならず、例えば、素子分離（Shallow Trench Isola
tion）や層間絶縁膜の平坦化プロセスの終点検出にも利
用することができる。

【００４４】本実施の形態では、以上説明した研磨中
（すなわち、モニタ中）に、ウエハ２の研磨による前記
反射光の所定の変化が捕らえられる程度の高速で、ウエ
ハ２（すなわち、ウエハホルダ３）を回転させる。この
所定の変化は、測定光学系１０として図２に示すものを
用いた場合には、前述したような、研磨の進行によるウ
エハ２からの反射光の光量の変化（すなわち、反射率の
変化）である。

【００４５】換言すれば、本実施の形態では、測定光学
系１０による測定光路中に介在する研磨剤４による影響
を低減するために、ウエハ２の回転速度を上げて十分に
高速でウエハ２を回転させる。すなわち、ウエハ２の回
転速度は、使用する研磨剤４の種類、濃度、流量等によ
り変わる可能性があるが、測定位置（ウエハ２の研磨面
における測定光学系１０からのプローブ光の照射位置）
付近で、研磨剤４の表面が波立たず、かつ研磨剤４の厚
さが反射光を測定できる程度に薄くなるように、高速で
ウエハ２を回転させる。

【００４６】ウエハ２が回転していると、ウエハ２上に
滴下された研磨剤４は、回転による遠心力により、ウエ
ハ２上でウエハ２の回転中心から外側に拡がっていく。
このときウエハ２の回転速度が低いと、測定位置付近に
おいても研磨剤４の厚さは厚くなり、また回転による振
動により研磨剤４の表面が波打った状態となる。このた
め、測定光学系１０からのプローブ光は、研磨剤４中の
研磨砥粒で散乱されたり、また波立った研磨剤４表面の
表面反射により所定位置外へ反射され、受光センサ２２
で測定されるべき真のウエハ２表面からの反射光はほと
んど計測されない。図３中の破線は、ウエハ２を低速で
回転させて、ウエハ２の研磨を行いながら、前述した研
磨状況モニタ装置で反射率をモニタする際の様子を示し
ている。図３に示すように、ウエハ２の回転速度が低い
と、反射率の変化は現れない。なお、図３では、前述し
た金属層研磨プロセスを想定している。

【００４７】一方、本実施の形態のようにウエハ２を高
速で回転させると、ウエハ２上に滴下された研磨剤４に
加わる遠心力が増すために、ウエハ２上の測定位置付近
で研磨剤４の厚さは薄くなり、また研磨剤４が薄くなる
ことで研磨剤４表面の波立ちは小さくなる。研磨剤４中
での散乱は、プローブ光が通過する距離に比例し、ウエ
ハ２で反射されて戻る場合には研磨剤４の厚さの２倍の
距離をプローブ光が通過する。このため、例えば研磨剤
４の厚さが１／２になると、プローブ光が研磨剤４中を
通過する距離は１／２となり、研磨剤４中での散乱光量
は１／２に低減されることになる。これにより、研磨剤
４による散乱の影響は小さくなり、本来のウエハ２から
の反射光が測定され、例えば、図３中に実線で示すよう
に研磨による反射率の変化が測定される。図３におい
て、Ｒ_Ｍはウエハ２の金属層で反射した時の反射率で、
Ｒ_Ｂは金属層が研磨され下地層で反射した時の反射率で
ある。金属配線層の研磨においては、余分な金属層が研
磨され金属配線層の面積が変化しなくなると、反射率も
変化しなくなるため、図３に示すように反射率がＲ_Ｂに
なった所を終点として決定することができる。

【００４８】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、ウエハ２を高速で回転させるので、ウエハ２の露出
部分上の研磨剤４の影響が低減される。したがって、ウ
エハ２の露出部分に照射されたプローブ光のウエハ２か
らの反射光の光量の低下や変動が小さくなり、モニタ信
号のＳ／Ｎが向上し、研磨状況を精度良くモニタするこ
とができる。また、本実施の形態では、ウエハ２の露出
部分にプローブ光を照射しているので、研磨体７に透明
窓を設ける必要がなく、研磨体７のコストひいては研磨
工程に要するコストの低減を図ることができる。

【００４９】［第２の実施の形態］

【００５０】図４は、本発明の第２の実施の形態におい
て用いる測定光学系１０を示す概略構成図である。図４
において、図１及び図２中の要素と同一又は対応する要
素には同一符号を付している。

【００５１】本実施の形態は、前記第１の実施の形態に
おいて、図１中の測定光学系１０として、図２に示す測
定光学系１０に代えて図４に示す測定光学系１０を用
い、これに伴い、信号処理部１１の具体的な処理内容を
変更したものである。他の点については、本実施の形態
は前記第１の実施の形態と同じであるので、その重複す
る説明は省略する。

【００５２】図４において、３１は、多波長成分を持つ
白色光源で、例えば、キセノンランプやハロゲンランプ
を使用することができる。光源３１からの光は、レンズ
３２により平行光束に変換され、スリット３３を通った
後、レンズ３４によりビームスプリッタ３５に集光され
る。ビームスプリッタ３５を通過した光は、レンズ３６
により再び平行光束とされ、ウエハ２の研磨面における
露出部分にプローブ光として照射される。

【００５３】その反射光（正反射光（０次光））は、再
びレンズ３６を通してビームスプリッタ３５に集光され
る。ビームスプリッタ３５において、反射光は９０°方
向を変えられ、レンズ３７により平行光束とされる。そ
して、反射鏡３８で反射され、レンズ３９で遮光板４０
のピンホール４０ａ上に集光される。そして、遮光板４
０により散乱光、回折光等のノイズ成分が除去され、ピ
ンホール４０ａを通過した光（正反射光（０次光））
は、レンズ４１を介して回折格子４２に投射され、分光
される。分光された光は、受光センサとしてのリニアセ
ンサ４３に入射し、分光強度（波長ごとの強度、すなわ
ち、スペクトル）が測定される。

【００５４】本実施の形態では、プローブ光のウエハ２
へ照射されるスポットの大きさ（本例では径）ｄは、ウ
エハ２のデバイスの最小構造より十分大きくなるように
設定されている。研磨対象物であるウエハ２には小さな
個別素子の集合体である多数の周期構造が存在し、ウエ
ハ２は微細に見れば一様でない。よって、照射されるプ
ローブ光のスポット径ｄが小さいときは、反射光は、こ
の微細構造の影響を受け、照射位置によって変化し、こ
れがノイズとなる可能性がある。しかしながら、照射す
るプローブ光のスポット径ｄをウェハのデバイスの最小
構造より十分大きなものとすることにより、反射光は、
プローブ光の照射位置に関係なく一定となり、安定した
信号が得られる。

【００５５】なお、デバイスパターンが存在するウエハ
２からの反射光について考えると、正反射光以外に光量
的に無視できない回折スポットが多数存在する。この回
折スポットはパターンのピッチ（微細構造周期）ｄ’お
よび光の波長λに応じて、下記の数１で示される回折角
度θにｎ次の回折スポットが生じる。

【００５６】

【数１】ｄ’ｓｉｎθ＝ｎλ

【００５７】このため、回折光は正反射光と異なる角度
θを持つため、正反射光とは異なる角度でレンズ３９に
入射し、レンズ３９の焦点（遮光板４０のピンホール４
０ａ）とは異なる場所に屈折される。このため、ノイズ
成分となる回折光は、遮光板４０により遮光され、リニ
アセンサ４３には入射しない。したがって、リニアセン
サ４３は、ウエハ２からの反射光の正反射成分のみを検
出し、１次光以上の回折光を検出しない。

【００５８】本実施の形態では、信号処理部１１は、リ
ニアセンサ４３から得られた分光強度に基づいて、ウエ
ハ２の研磨状況のモニタ結果を演算し、その結果を表示
部に表示したり、研磨終了点の判定を行い、研磨終了点
を検知したときに研磨動作を終了させる指令を当該研磨
装置の制御部に発したりする。例えば、分光強度（分光
反射率に相当）の波形の極大及び極小の位置（波長）か
ら、研磨している層（最上層）の膜厚を演算し、当該膜
厚をモニタ結果として表示部１２に表示させ、当該膜厚
が所期の膜厚に達したか否かによって研磨終了点を検出
する。また、例えば、ウエハ２の初期厚さと、研磨して
いる層（最上層）の膜厚とから、研磨量を求め、これを
モニタ結果として表示部１２に表示させる。したがっ
て、本実施の形態によれば、例えば、ウエハ２の最上に
ＳｉＯ_２からなる層間絶縁膜が形成されている場合、こ
の層間絶縁膜を研磨して平坦化するプロセスをモニタす
ることができる。もっとも、分光強度からモニタ結果を
求める演算手法や研磨終了点を検知する手法は、前述し
た例に限定されるものではない。

【００５９】本実施の形態においても、前記第１の実施
の形態と同様に、研磨中（すなわち、モニタ中）に、ウ
エハ２の研磨によるウエハ２からの反射光の所定の変化
が捕らえられる程度の高速で、ウエハ２（すなわち、ウ
エハホルダ３）を回転させる。本実施の形態では、この
所定の変化は、研磨の進行による分光反射率の波形の変
化である。

【００６０】前記第１の実施の形態では分光によらない
反射光測定により研磨状況をモニタするのに対し、本実
施の形態では分光反射測定により研磨状況をモニタする
が、本実施の形態でも、ウエハ２を高速で回転させるの
で、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。

【００６１】［第３の実施の形態］

【００６２】図５は、本発明の第３の実施の形態による
研磨装置を模式的に示す概略構成図である。図５におい
て、図１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号
を付し、その重複する説明は省略する。

【００６３】本実施の形態が前記第１の実施の形態と異
なる所は、前記第１の実施の形態では、研磨中（すなわ
ち、モニタ中）にウエハ２を予め定めた高速の回転速度
で回転させるのに対し、本実施の形態では、検出された
ウエハ２からの反射光の光量に基づいてウエハ２の回転
速度を設定する点である。

【００６４】すなわち、本実施の形態では、信号処理部
１１は、研磨開始当初においては、ウエハ２を最初にあ
る回転速度で回転させ、その後得られたウエハ２からの
反射光の光量（強度）を示す信号（又はデータ）に基づ
いて、反射光の光量が予め定めた光量（目標光量）とな
るようにウエハホルダ３の回転速度を制御する制御信号
を駆動回路４１（図１では省略）に与える。駆動回路４
１は、信号処理部１１からの制御信号に応じた回転速度
で、ウエハホルダ３を回転させる電動モータ４２（図１
では省略）を駆動する。これにより、フィードバック制
御が実現される。そして、信号処理部１１は、反射光の
光量が予め定めた光量となると、フィードバック制御を
停止し、反射光の光量が予め定めた光量になったときの
回転速度を維持するように、制御信号を駆動回路４１に
与える。

【００６５】本実施の形態によれば、目標光量を適切に
定めておくことによって、ウエハ２の研磨による反射光
の所定の変化が捕らえられる程度の高速で、ウエハ２が
回転されることとなる。したがって、本実施の形態によ
れば、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。
のみならず、本実施の形態によれば、検出された光量に
基づいてウエハ２の回転速度を設定しているので、一層
確実に、研磨状況を精度良くモニタすることができる。

【００６６】なお、本実施の形態において、測定光学系
１０として、図２に示す測定光学系に代えて、例えば、
図４に示す測定光学系を用いてもよい。この場合、信号
処理部１１は、フィードバック制御時に、例えば、ウエ
ハ２からの反射光の所定の波長の光量又は所定波長域の
光量が目標値となるように制御信号を駆動回路４１に与
えればよい。

【００６７】［第４の実施の形態］

【００６８】図６は、本発明の第４の実施の形態による
研磨装置を模式的に示す概略構成図である。図６におい
て、図１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号
を付し、その重複する説明は省略する。

【００６９】本実施の形態が前記第１の実施の形態と異
なる所は、ウエハ２の回転速度は必ずしも高速である必
要がない（勿論、高速でもよい）点と、測定光学系１０
からプローブ光がウエハ２上に照射される位置付近に空
気を吹き付ける空気供給部５０が追加され、研磨中（す
なわち、モニタ中）に、空気供給部５０から前記位置付
近に空気が所定圧力で吹き付けられる点のみである。

【００７０】本実施の形態によれば、ウエハ２の回転速
度が低速であっても、空気供給部５０からの空気によっ
て、測定光路中に介在する研磨剤４の厚さが薄くなるか
ほとんどなくなることになる。したがって、本実施の形
態によれば、前記第１の実施の形態と同様の利点が得ら
れる。

【００７１】プローブ光の照射位置に空気を吹き付ける
代わりに、研磨剤４より散乱等の少ない他の流体（例え
ば、不活性ガスなどの気体や水などの液体）を吹き付け
てもよい。この場合にも、本実施の形態と同様の利点が
得られる。

【００７２】［第５の実施の形態］

【００７３】図７は、本発明の第５の実施の形態による
研磨装置の要部を模式的に示す概略拡大図である。図７
において、図１中の要素と同一又は対応する要素には同
一符号を付し、その重複する説明は省略する。

【００７４】本実施の形態が前記第１の実施の形態と異
なる所は、以下に説明する点のみである。本実施の形態
では、ウエハ２の回転速度は必ずしも高速である必要が
ない（勿論、高速でもよい）。また、測定光学系１０
は、その先端部（ウエハ２側の端部）に筒体６０を有
し、最先端の光学部材として該筒体６０の先端に透明な
平行平板からなる窓部材６１を有している。窓部材６１
には、反射防止膜をコーティングしておくことが好まし
い。窓部材６１は、リング状の固定部材６２によって筒
体６０に固定され、これにより、研磨剤４が窓部材６１
の内側に浸入しないようにシールされている。必要に応
じて、Ｏリングを用いたり、シリコン等のシール剤を用
いてシールしてもよい。研磨剤４が窓部材６１の内側に
浸入しないようにシールするシール構造は、このような
構造に限定されるものではなく、例えば、液浸顕微鏡の
液浸対物レンズで採用されている種々のシール構造を用
いることができる。

【００７５】また、本実施の形態では、窓部材６１を筒
体６０と共にウエハ２の研磨面の法線方向に上下動させ
る移動機構６３が、追加されている。そして、本実施の
形態では、研磨中（すなわち、モニタ中）に、図７に示
すように、窓部材６１がウエハ２の露出部分上の研磨剤
４に対して実質的に液浸状態となるように、ウエハ２の
露出部分の表面近傍に位置させられる。

【００７６】本実施の形態によれば、ウエハ２の回転速
度が低速であっても、窓部材６１が研磨剤４に対して実
質的に液浸状態となるように、ウエハ２の露出部分の表
面近傍に位置させているので、測定光路中に介在する研
磨剤４の厚さが、強制的に、窓部材６１と研磨対象物の
表面との間隔にまで薄くなり、しかもその厚さは変動し
なくなる。したがって、本実施の形態によれば、前記第
１の態様と同様の利点が得られる。

【００７７】なお、窓部材６１をウエハ２の露出部分の
表面近傍に位置させる際に、両者の間隔は、例えば、数
百μｍ程度にすればよい。この程度の間隔にすれば、測
定光路中に介在する研磨剤４の厚さを、ウエハ２上の他
の箇所に存在する研磨液４の厚さよりも薄くすることが
できる。この数百μｍ程度の研磨剤４の厚さでは、可視
域の光の反射によって透過率が低いことで知られる酸化
セリア系の研磨液であっても、光学測定への影響は大き
な問題にならなくなる。

【００７８】また、本実施の形態によれば、移動機構６
３によって窓部材６１を筒体６０と共に上下動させるこ
とができるので、ウエハ２のウエハホルダ３への脱着の
際に、窓部材６１とウエハ２との間の間隔を拡げておけ
ば、ウエハ２の脱着時にウエハ２が窓部材６１に衝突す
る事故を防止することができる。また、移動機構６３を
備えているので、窓部材６１とウエハ２との間の間隔を
検出する検出部を追加し、その検出信号に基づいて窓部
材６１とウエハ２との間の間隔を一定に保つように移動
機構６３のモータ等のアクチュエータを制御すれば、ウ
エハ２の研磨が進行しても測定光路中に介在する研磨剤
４の厚さを一定に保つことができ、これにより、研磨状
況をより精度良くモニタすることができる。

【００７９】なお、本実施の形態において、測定光学系
１０として、例えば、図２に示す測定光学系と同様の測
定光学系に代えて、図４に示す測定光学系と同様の測定
光学系を用いてもよい。

【００８０】［第６の実施の形態］

【００８１】図８は、本発明の第６の実施の形態による
研磨装置の要部を模式的に示す概略拡大図である。図８
において、図７中の要素と同一又は対応する要素には同
一符号を付し、その重複する説明は省略する。

【００８２】本実施の形態が前記第５の実施の形態と異
なる所は、測定光学系１０の最先端の光学部材が、窓部
材６１ではなくレンズ６４となっている点のみである。
レンズ６４には、反射防止膜をコーティングしておくこ
とが好ましい。このレンズ６４は、例えば、測定光学系
１０として、図４に示す測定光学系を採用した場合には
図４中のレンズ３６に相当する。本実施の形態によって
も、前記第５の実施の形態と同様の利点が得られる。

【００８３】なお、測定光学系の光学設計の都合上、光
学系の最もウエハ側のレンズ等の光学部品とウエハ２表
面との間の距離いわゆるWorking Distanceがかなり長く
なった場合には、前記第５の実施の形態のように、窓部
材６１を用いればよい。

【００８４】［第７の実施の形態］

【００８５】図９は、半導体デバイス製造プロセスを示
すフローチャートである。半導体デバイス製造プロセス
をスタートして、まずステップＳ２００で、次に挙げる
ステップＳ２０１〜Ｓ２０４の中から適切な処理工程を
選択する。選択に従って、ステップＳ２０１〜Ｓ２０４
のいずれかに進む。

【００８６】ステップＳ２０１はシリコンウエハの表面
を酸化させる酸化工程である。ステップＳ２０２はＣＶ
Ｄ等によりシリコンウエハ表面に絶縁膜を形成するＣＶ
Ｄ工程である。ステップＳ２０３はシリコンウエハ上に
電極を蒸着等の工程で形成する電極形成工程である。ス
テップＳ２０４はシリコンウエハにイオンを打ち込むイ
オン打ち込み工程である。

【００８７】ＣＶＤ工程もしくは電極形成工程の後で、
ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５はＣＭＰ工
程である。ＣＭＰ工程では本発明に係る研磨装置によ
り、層間絶縁膜の平坦化や、半導体デバイスの表面の金
属膜の研磨によるダマシン（damascene）の形成等が行
われる。

【００８８】ＣＭＰ工程もしくは酸化工程の後でステッ
プＳ２０６に進む。ステップＳ２０６はフォトリソ工程
である。フォトリソ工程では、シリコンウエハへのレジ
ストの塗布、露光装置を用いた露光によるシリコンウエ
ハへの回路パターンの焼き付け、露光したシリコンウエ
ハの現像が行われる。さらに次のステップＳ２０７は現
像したレジスト像以外の部分をエッチングにより削り、
その後レジスト剥離が行われ、エッチングが済んで不要
となったレジストを取り除くエッチング工程である。

【００８９】次にステップＳ２０８で必要な全工程が完
了したかを判断し、完了していなければステップＳ２０
０に戻り、先のステップを繰り返して、シリコンウエハ
上に回路パターンが形成される。ステップＳ２０８で全
工程が完了したと判断されればエンドとなる。

【００９０】本発明に係る半導体デバイス製造方法で
は、ＣＭＰ工程において本発明に係る研磨装置を用いて
いるため、ＣＭＰ工程での研磨終点の検出精度または膜
厚の測定精度が向上することにより、ＣＭＰ工程での歩
留まりが向上する。これにより、従来の半導体デバイス
製造方法に比べて低コストで半導体デバイスを製造する
ことができるという効果がある。また、本発明に係る研
磨装置を用いているため、研磨体７のコストひいては研
磨工程に要するコストの低減を図ることができることか
らも、低コストで半導体デバイスを製造することができ
る。

【００９１】なお、上記の半導体デバイス製造プロセス
以外の半導体デバイス製造プロセスのＣＭＰ工程に本発
明に係る研磨装置を用いても良い。

【００９２】本発明に係る半導体デバイスは、本発明に
係る半導体デバイス製造方法により製造される。これに
より、従来の半導体デバイス製造方法に比べて低コスト
で半導体デバイスを製造することができ、半導体デバイ
スの製造原価を低下することができるという効果があ
る。

【００９３】以上、本発明の各実施の形態について説明
したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるもの
ではない。例えば、測定光学系１０は前述した構成に限
定されるものではなく、光をウェハ等の研磨対象物に照
射してその反射光を測定するのであればどのようなもの
であってもよい。

【００９４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
透明窓を設けた研磨体を用いる必要がなく研磨工程のコ
ストダウンを図ることができるにもかかわらず、研磨状
況を精度良くモニタすることができる、研磨状況モニタ
方法及びその装置、並びにこれを用いた研磨装置を提供
することができる。

【００９５】また、本発明によれば、研磨工程のコスト
ダウンを図るとともに研磨状況を精度良くモニタするこ
とによって工程効率化を図り、それにより従来の半導体
デバイス製造方法に比べて低コストで半導体デバイスを
製造することができる半導体デバイス製造方法、及び低
コストの半導体デバイスを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による研磨装置を模
式的に示す概略構成図である。

【図２】図１に示す研磨装置の測定光学系の一例を示す
概略構成図である。

【図３】図１に示す研磨装置の研磨状況モニタ装置によ
る終点検出例と比較例を模式的に示す概念図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態による研磨装置にお
いて用いる測定光学系を示す概略構成図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態による研磨装置を模
式的に示す概略構成図である。

【図６】本発明の第４の実施の形態による研磨装置を模
式的に示す概略構成図である。

【図７】本発明の第５の実施の形態による研磨装置の要
部を模式的に示す概略拡大図である。

【図８】本発明の第６の実施の形態による研磨装置の要
部を模式的に示す概略拡大図である。

【図９】本発明の更に他の実施の形態による半導体デバ
イス製造プロセスを示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 研磨部材 ２ ウエハ ３ 研磨対象物保持部（ウエハホルダ） ４ 研磨剤 ５ 研磨剤供給部 ６ 研磨定盤 ７ 研磨体（研磨パッド） １０ 測定光学系 １１ 信号処理部 １２ 表示部 ５０ 空気供給部 ６０ 筒体 ６１ 窓部材（最先端の光学部材） ６３ 移動機構 ６４ レンズ（最先端の光学部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA55 BB03 CC19 DD03 DD04 FF00 FF42 FF46 FF64 GG02 GG03 HH03 HH13 JJ02 JJ25 LL04 LL12 LL30 LL46 MM04 3C034 AA13 AA17 BB93 CA05 CA22 CB02 CB13 DD20 3C058 AA07 AC02 AC04 BA04 BA09 BA14 BB09 BC03 CB01 CB05 DA12 DA17

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 研磨体と該研磨体の下側に配置された研
   磨対象物との間に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨
   体と前記研磨対象物との間に荷重を加え、かつ相対移動
   させることにより、前記研磨対象物を研磨する研磨状況
   を、その研磨中にモニタする研磨状況モニタ方法であ
   り、かつ、 プローブ光を前記研磨対象物における前記研磨体から露
   出した部分に照射し、前記研磨対象物にて反射された反
   射光に基づいて前記研磨状況をモニタする研磨状況モニ
   タ方法であって、 前記研磨対象物の研磨による前記反射光の所定の変化が
   捕らえられる程度の高速で、前記研磨対象物を回転させ
   ることを特徴とする研磨状況モニタ方法。
2. 【請求項２】 研磨体と該研磨体の下側に配置された研
   磨対象物との間に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨
   体と前記研磨対象物との間に荷重を加え、かつ相対移動
   させることにより、前記研磨対象物を研磨する研磨状況
   を、その研磨中にモニタする研磨状況モニタ方法であ
   り、かつ、 プローブ光を前記研磨対象物における前記研磨体から露
   出した部分に照射し、前記研磨対象物にて反射された反
   射光に基づいて前記研磨状況をモニタする研磨状況モニ
   タ方法であって、 研磨中に前記研磨対象物の研磨が十分に進行していない
   状態において、前記研磨対象物を回転させつつ前記反射
   光の光量あるいは前記反射光の所定波長又は所定波長域
   の光量を検出し、検出された光量に基づいて当該光量が
   所定光量以上となる前記研磨対象物の回転速度を求め、
   求めた回転速度で前記研磨対象物の回転を継続させるこ
   とを特徴とする研磨状況モニタ方法。
3. 【請求項３】 研磨体と該研磨体の下側に配置された研
   磨対象物との間に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨
   体と前記研磨対象物との間に荷重を加え、かつ相対移動
   させることにより、前記研磨対象物を研磨する研磨状況
   を、その研磨中にモニタする研磨状況モニタ方法であ
   り、かつ、 プローブ光を前記研磨対象物における前記研磨体から露
   出した部分に照射し、前記研磨対象物にて反射された反
   射光に基づいて前記研磨状況をモニタする研磨状況モニ
   タ方法であって、 前記研磨対象物における前記プローブ光が照射される位
   置付近に、所定の流体を吹き付けることを特徴とする研
   磨状況モニタ方法。
4. 【請求項４】 研磨体と該研磨体の下側に配置された研
   磨対象物との間に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨
   体と前記研磨対象物との間に荷重を加え、かつ相対移動
   させることにより、前記研磨対象物を研磨する研磨状況
   を、その研磨中にモニタする研磨状況モニタ方法であ
   り、かつ、 プローブ光を前記研磨対象物における前記研磨体から露
   出した部分に照射し、前記研磨対象物にて反射された反
   射光に基づいて前記研磨状況をモニタする研磨状況モニ
   タ方法であって、 前記プローブ光を照射するとともに前記反射光を受光す
   る測定光学系の最先端の光学部材を、前記研磨対象物の
   前記露出した部分上の前記研磨剤に対して実質的に液浸
   状態となるように、前記研磨対象物の前記露出した部分
   の表面近傍に位置させることを特徴とする研磨状況モニ
   タ方法。
5. 【請求項５】 前記測定光学系が、前記研磨剤が前記最
   先端の光学部材の内側に浸入しないようにシールするシ
   ール構造を有することを特徴とする請求項４記載の研磨
   状況モニタ方法。
6. 【請求項６】 前記最先端の光学部材が、前記研磨対象
   物の研磨面に対してその略々法線方向に相対的に移動可
   能であることを特徴とする請求項４又は５記載の研磨状
   況モニタ方法。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれかに記載の研磨
   状況モニタ方法を用いて、前記研磨対象物の研磨状況を
   モニタすることを特徴とする研磨状況モニタ装置。
8. 【請求項８】 研磨体と、該研磨体の下側に研磨対象物
   を保持する保持部とを備え、前記研磨体と前記研磨対象
   物との間に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨体と前
   記研磨対象物との間に荷重を加え、かつ相対移動させる
   ことにより、前記研磨対象物を研磨する研磨装置におい
   て、請求項７記載の研磨状況モニタ装置を備えたことを
   特徴とする研磨装置。
9. 【請求項９】 請求項８記載の研磨装置を用いて半導体
   ウエハの表面を平坦化する工程を有することを特徴とす
   る半導体デバイス製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の半導体デバイス製造方
    法により製造されることを特徴とする半導体デバイス。