JP2001257187A - 化学機械研磨用の適応終点検出 - Google Patents
化学機械研磨用の適応終点検出Info
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- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光学監視装置で生成される信号のノイズに拘
わらず正しい終点を検出する。 【解決手段】 方法とともに装置が、基板１０表面を研
磨パッド３０に接触させる。光学終点検出装置により、
光線４２を向けて基板１０表面に衝突させる。光学終点
監視装置からの信号を監視し、第一の終点基準が第一の
時間ウィンドウ内で検出されない場合には、デフォルト
研磨時間で研磨を停止する。第一の終点基準が第一の時
間ウィンドウ内で検出される場合には、第二の終点基準
を得るために信号を監視し、第二の終点基準が検出され
る場合に研磨を停止する。
わらず正しい終点を検出する。 【解決手段】 方法とともに装置が、基板１０表面を研
磨パッド３０に接触させる。光学終点検出装置により、
光線４２を向けて基板１０表面に衝突させる。光学終点
監視装置からの信号を監視し、第一の終点基準が第一の
時間ウィンドウ内で検出されない場合には、デフォルト
研磨時間で研磨を停止する。第一の終点基準が第一の時
間ウィンドウ内で検出される場合には、第二の終点基準
を得るために信号を監視し、第二の終点基準が検出され
る場合に研磨を停止する。
Description
【０００１】
【背景】本発明は基板の化学機械研磨に関し、特に、化
学機械研磨加工中に研磨終点を検出する方法及び装置に
関する。
学機械研磨加工中に研磨終点を検出する方法及び装置に
関する。
【０００２】一般には、導電層、半導電層又は絶縁層を
シリコンウェーハ上に順次堆積することにより、集積回
路を基板上に形成する。ある製造ステップでは、パター
ン化されたストップ層上に充填層を形成することと、ス
トップ層が露出するまで充填層を平坦化することとが必
要である。例えば、導体の充填層をパターン化された絶
縁層上に形成して、ストップ層内のトレンチ又はホール
を充填することもある。平坦化の後、絶縁層の隆起した
部分の間に残っている導電層の部分が、基板上の薄膜回
路の間で導電経路をなすバイア、プラグ、ラインを形成
する。
シリコンウェーハ上に順次堆積することにより、集積回
路を基板上に形成する。ある製造ステップでは、パター
ン化されたストップ層上に充填層を形成することと、ス
トップ層が露出するまで充填層を平坦化することとが必
要である。例えば、導体の充填層をパターン化された絶
縁層上に形成して、ストップ層内のトレンチ又はホール
を充填することもある。平坦化の後、絶縁層の隆起した
部分の間に残っている導電層の部分が、基板上の薄膜回
路の間で導電経路をなすバイア、プラグ、ラインを形成
する。
【０００３】化学機械研磨（ＣＭＰ）は、一般に容認さ
れた平坦化方法の一つである。この平坦化方法は概し
て、キャリア又は研磨ヘッドに基板を取り付けることが
必要である。基板の露出した表面を、回転研磨ディスク
パッド又はベルトパッドに載置する。研磨パッドは、
「標準」パッド又は固定研粒パッドのいずれかとするこ
ともできる。標準パッドは耐久性のある粗面を有してい
るが、一方、固定研粒パッドは格納媒体内に保持された
研磨粒子を有している。キャリアヘッドは、制御可能な
負荷、即ち、圧力を基板上に加えて、基板を研磨パッド
に押し付ける。標準パッドを用いる場合には、少なくと
も一つの化学反応剤を含む研磨スラリ及び研磨粒子を、
研磨パッドの表面に供給する。
れた平坦化方法の一つである。この平坦化方法は概し
て、キャリア又は研磨ヘッドに基板を取り付けることが
必要である。基板の露出した表面を、回転研磨ディスク
パッド又はベルトパッドに載置する。研磨パッドは、
「標準」パッド又は固定研粒パッドのいずれかとするこ
ともできる。標準パッドは耐久性のある粗面を有してい
るが、一方、固定研粒パッドは格納媒体内に保持された
研磨粒子を有している。キャリアヘッドは、制御可能な
負荷、即ち、圧力を基板上に加えて、基板を研磨パッド
に押し付ける。標準パッドを用いる場合には、少なくと
も一つの化学反応剤を含む研磨スラリ及び研磨粒子を、
研磨パッドの表面に供給する。
【０００４】ＣＭＰ法における問題の一つは、研磨工程
が完了したかどうか、即ち、基板の層が、所望の平坦性
あるいは厚さまで平坦化されたかどうかを判定すること
である。基板層の初期厚さのばらつき、スラリ組成、研
磨パッドのコンディション、研磨パッドと基板との間の
相対速度及び基板にかかる負荷が、材料が除去される速
度のばらつきの原因となる。これらの変動が、研磨終点
に達するまでに必要な時間変動の原因となる。従って、
研磨終点について、単に研磨時間の関数として判定する
ことはできない。
が完了したかどうか、即ち、基板の層が、所望の平坦性
あるいは厚さまで平坦化されたかどうかを判定すること
である。基板層の初期厚さのばらつき、スラリ組成、研
磨パッドのコンディション、研磨パッドと基板との間の
相対速度及び基板にかかる負荷が、材料が除去される速
度のばらつきの原因となる。これらの変動が、研磨終点
に達するまでに必要な時間変動の原因となる。従って、
研磨終点について、単に研磨時間の関数として判定する
ことはできない。
【０００５】研磨終点を判定する方法の一つは、研磨面
から基板を取り外して、基板を調べることである。例え
ば、基板を計測部に搬送して、ここでプロフィルメータ
又は抵抗率測定により基板の層の厚さを計測する。所望
の仕様を満たさない場合には、基板をＣＭＰ装置に戻し
て更に処理を行う。このことは、時間がかかる手順であ
り、ＣＭＰ装置のスループットを低減させる。あるい
は、検査により材料が過剰に除去されてしまったことが
わかると、基板は使用できなくなる。
から基板を取り外して、基板を調べることである。例え
ば、基板を計測部に搬送して、ここでプロフィルメータ
又は抵抗率測定により基板の層の厚さを計測する。所望
の仕様を満たさない場合には、基板をＣＭＰ装置に戻し
て更に処理を行う。このことは、時間がかかる手順であ
り、ＣＭＰ装置のスループットを低減させる。あるい
は、検査により材料が過剰に除去されてしまったことが
わかると、基板は使用できなくなる。
【０００６】更に最近になって、研磨終点を検出するた
めに、例えば、干渉計又は反射率計を用いて基板のｉｎ
−ｓｉｔｕ光学監視が行われるようになってきた。残念
ながら、光学監視装置で生成される信号のノイズのせい
で、正しい終点を検出することが困難になることもあ
る。
めに、例えば、干渉計又は反射率計を用いて基板のｉｎ
−ｓｉｔｕ光学監視が行われるようになってきた。残念
ながら、光学監視装置で生成される信号のノイズのせい
で、正しい終点を検出することが困難になることもあ
る。
【０００７】
【概要】一態様では、本発明は、化学機械研磨加工用の
コンピュータにより実施される終点検出方法に向けられ
ている。本発明では、第一の終点基準と、第一の終点基
準用の第一の時間ウィンドウと、第二の終点基準とを格
納する。研磨終点検出装置から信号を受信して、第一の
終点基準を得るためにこの信号を監視する。第一の終点
基準が第一の時間ウィンドウの時間内で検出されない場
合には、デフォルト研磨時間で研磨を停止する。一方、
第一の終点基準が第一の時間ウィンドウ内で検出される
場合には、第二の終点基準を得るためにこの信号を監視
し、第二の終点基準が検出される場合には研磨を停止す
る。
コンピュータにより実施される終点検出方法に向けられ
ている。本発明では、第一の終点基準と、第一の終点基
準用の第一の時間ウィンドウと、第二の終点基準とを格
納する。研磨終点検出装置から信号を受信して、第一の
終点基準を得るためにこの信号を監視する。第一の終点
基準が第一の時間ウィンドウの時間内で検出されない場
合には、デフォルト研磨時間で研磨を停止する。一方、
第一の終点基準が第一の時間ウィンドウ内で検出される
場合には、第二の終点基準を得るためにこの信号を監視
し、第二の終点基準が検出される場合には研磨を停止す
る。
【０００８】本発明を実行するには、一つ以上の次の特
徴を含めてもよい。第二の終点基準用の第二の時間ウィ
ンドウを格納することもでき、第二の時間ウィンドウの
以前に第二の終点基準が検出される場合には、デフォル
ト研磨時間で研磨を停止することもできる。第二の終点
基準が検出されない場合には、第二の時間ウィンドウの
終了時に研磨を停止することもできる。第三の終点基準
と第三の終点基準用の第三の時間ウィンドウとを、格納
することもできる。第一の時間ウィンドウ以前に、第三
の時間ウィンドウを配置することもできる。第三の終点
基準が第三の時間ウィンドウ内で検出されない場合に
は、デフォルト研磨時間で研磨を停止することもでき
る。第一又は第二の終点基準を検出する検出時間を、格
納することもできる。第二の終点基準が第二の時間ウィ
ンドウ内で検出される場合には、デフォルト研磨時間を
変更することもできる。第一の終点基準が第一の時間ウ
ィンドウ内で検出される場合には、第一の時間ウィンド
ウを変更することもできる。終点検出装置は、基板を任
意選択的に監視することもできる。研磨加工では、基板
上の金属層又は誘電体層を研磨することもできる。複数
の連続する基板にわたり、第一の終点基準が第一の時間
ウィンドウ内で検出され、第二の終点基準が第二の時間
ウィンドウ内で検出されてから、終点検出法を実行する
こともできる。
徴を含めてもよい。第二の終点基準用の第二の時間ウィ
ンドウを格納することもでき、第二の時間ウィンドウの
以前に第二の終点基準が検出される場合には、デフォル
ト研磨時間で研磨を停止することもできる。第二の終点
基準が検出されない場合には、第二の時間ウィンドウの
終了時に研磨を停止することもできる。第三の終点基準
と第三の終点基準用の第三の時間ウィンドウとを、格納
することもできる。第一の時間ウィンドウ以前に、第三
の時間ウィンドウを配置することもできる。第三の終点
基準が第三の時間ウィンドウ内で検出されない場合に
は、デフォルト研磨時間で研磨を停止することもでき
る。第一又は第二の終点基準を検出する検出時間を、格
納することもできる。第二の終点基準が第二の時間ウィ
ンドウ内で検出される場合には、デフォルト研磨時間を
変更することもできる。第一の終点基準が第一の時間ウ
ィンドウ内で検出される場合には、第一の時間ウィンド
ウを変更することもできる。終点検出装置は、基板を任
意選択的に監視することもできる。研磨加工では、基板
上の金属層又は誘電体層を研磨することもできる。複数
の連続する基板にわたり、第一の終点基準が第一の時間
ウィンドウ内で検出され、第二の終点基準が第二の時間
ウィンドウ内で検出されてから、終点検出法を実行する
こともできる。
【０００９】別の態様では、本発明は、化学機械研磨加
工用のコンピュータにより実施される終点検出方法に向
けられている。この方法では、それぞれ時間ウィンドウ
に対応した一連のＮ個の終点基準を格納する。Ｎは、２
以上の数である。研磨終点検出装置から信号を受信し
て、一連の終点基準を得るためにこの信号を監視する。
対応する時間ウィンドウ内である終点基準が検出される
かどうかを判定し、対応する時間ウィンドウ内でこの終
点基準が検出される場合には、次の一連の終点基準を得
るために信号を監視する。終点基準の一つが対応する時
間ウィンドウ内で検出されないか、あるいは、最後の終
点基準が対応する時間ウィンドウ内で検出されるまで、
判定ステップ及び監視ステップを繰り返す。終点基準の
一つが対応する時間ウィンドウ内で検出されない場合に
は、デフォルト研磨時間で研磨を停止する。最後の終点
基準が対応する時間ウィンドウ内で検出される場合に
は、最後の終点基準の検出に基づいて、研磨を停止す
る。
工用のコンピュータにより実施される終点検出方法に向
けられている。この方法では、それぞれ時間ウィンドウ
に対応した一連のＮ個の終点基準を格納する。Ｎは、２
以上の数である。研磨終点検出装置から信号を受信し
て、一連の終点基準を得るためにこの信号を監視する。
対応する時間ウィンドウ内である終点基準が検出される
かどうかを判定し、対応する時間ウィンドウ内でこの終
点基準が検出される場合には、次の一連の終点基準を得
るために信号を監視する。終点基準の一つが対応する時
間ウィンドウ内で検出されないか、あるいは、最後の終
点基準が対応する時間ウィンドウ内で検出されるまで、
判定ステップ及び監視ステップを繰り返す。終点基準の
一つが対応する時間ウィンドウ内で検出されない場合に
は、デフォルト研磨時間で研磨を停止する。最後の終点
基準が対応する時間ウィンドウ内で検出される場合に
は、最後の終点基準の検出に基づいて、研磨を停止す
る。
【００１０】別の態様では、本発明は、化学機械研磨方
法に向けられている。この方法では、基板を研磨面と接
触させて、基板と研磨面との間に相対運動を生成する。
第一の終点基準と、第一の終点基準用の第一の時間ウィ
ンドウと、第二の終点基準とを格納する。研磨終点検出
装置から信号を受信して、第一の終点基準を得るために
この信号を監視する。第一の終点基準が第一の時間ウィ
ンドウ内で検出されない場合には、デフォルト研磨時間
で研磨を停止する。一方、第一の終点基準が第一の時間
ウィンドウ内で検出される場合には、第二の終点検出基
準を得るために信号を監視して、第二の終点基準が検出
される場合には、研磨を停止する。
法に向けられている。この方法では、基板を研磨面と接
触させて、基板と研磨面との間に相対運動を生成する。
第一の終点基準と、第一の終点基準用の第一の時間ウィ
ンドウと、第二の終点基準とを格納する。研磨終点検出
装置から信号を受信して、第一の終点基準を得るために
この信号を監視する。第一の終点基準が第一の時間ウィ
ンドウ内で検出されない場合には、デフォルト研磨時間
で研磨を停止する。一方、第一の終点基準が第一の時間
ウィンドウ内で検出される場合には、第二の終点検出基
準を得るために信号を監視して、第二の終点基準が検出
される場合には、研磨を停止する。
【００１１】別の態様では、本発明は、化学機械研磨方
法に向けられている。この方法では、基板を研磨面と接
触させて、基板と研磨面との間に相対運動を生成する。
複数の終点基準と、複数の時間ウィンドウと、デフォル
ト研磨時間とを格納する。各終点基準は、時間ウィンド
ウの一つに対応している。終点基準を得るために、研磨
終点検出装置からの信号を監視する。終点基準が検出さ
れる時間を格納する。デフォルト研磨時間の一つ又は最
後の終点基準が検出されてから、研磨を停止する。終点
基準が検出された時間のうちの少なくとも一つに基づい
て、デフォルト研磨時間及び時間ウィンドウのうちの少
なくとも一つを調整する。
法に向けられている。この方法では、基板を研磨面と接
触させて、基板と研磨面との間に相対運動を生成する。
複数の終点基準と、複数の時間ウィンドウと、デフォル
ト研磨時間とを格納する。各終点基準は、時間ウィンド
ウの一つに対応している。終点基準を得るために、研磨
終点検出装置からの信号を監視する。終点基準が検出さ
れる時間を格納する。デフォルト研磨時間の一つ又は最
後の終点基準が検出されてから、研磨を停止する。終点
基準が検出された時間のうちの少なくとも一つに基づい
て、デフォルト研磨時間及び時間ウィンドウのうちの少
なくとも一つを調整する。
【００１２】本発明を実行するには、次の特徴を一つ以
上含めてもよい。各終点基準がその対応するウィンドウ
内で検出される場合には、調整ステップが発生すること
もある。調整ステップには、デフォルト研磨時間を、最
後の終点基準が検出される時間と等しく設定するステッ
プを含めることもできる。調整ステップには、デフォル
ト研磨時間を、複数の基板の最後の終点基準が検出され
る時間の平均と等しく設定するステップを含めることも
できる。調整ステップには、時間ウィンドウに対応する
ある終点基準を検出する時間に基づいて、時間ウィンド
ウを設定するステップを含めることもできる。設定ステ
ップには、検出時間から開始時間と終了時間とを計算す
るステップと、マージンを計算するステップを含めるこ
ともできる。マージンは、現在のパーセンテージとする
こともできるし、あるいは、二つの終点基準の検出時間
の差から判定することもできる。複数の連続する基板に
わたり各終点基準をその対応する時間ウィンドウ内で検
出してから、調整ステップを実行することもできる。
上含めてもよい。各終点基準がその対応するウィンドウ
内で検出される場合には、調整ステップが発生すること
もある。調整ステップには、デフォルト研磨時間を、最
後の終点基準が検出される時間と等しく設定するステッ
プを含めることもできる。調整ステップには、デフォル
ト研磨時間を、複数の基板の最後の終点基準が検出され
る時間の平均と等しく設定するステップを含めることも
できる。調整ステップには、時間ウィンドウに対応する
ある終点基準を検出する時間に基づいて、時間ウィンド
ウを設定するステップを含めることもできる。設定ステ
ップには、検出時間から開始時間と終了時間とを計算す
るステップと、マージンを計算するステップを含めるこ
ともできる。マージンは、現在のパーセンテージとする
こともできるし、あるいは、二つの終点基準の検出時間
の差から判定することもできる。複数の連続する基板に
わたり各終点基準をその対応する時間ウィンドウ内で検
出してから、調整ステップを実行することもできる。
【００１３】別の態様では、本発明は、化学機械研磨装
置に向けられている。この装置は、研磨面と、基板を研
磨面と接触させておくキャリアヘッドと、研磨面及びキ
ャリアヘッドのうちの一つに連結して、研磨面と基板と
の間に相対運動を生成するモータと、終点監視装置と、
制御装置とを有する。制御装置を構成して、第一の終点
基準と、第一の終点基準用の第一の時間ウィンドウと、
第二の終点基準とを格納して、監視装置からの信号を受
信して、第一の終点基準を得るために信号を監視して、
第一の終点基準が第一の時間ウィンドウ内で検出されな
い場合にはデフォルト研磨時間で研磨を停止して、第二
の終点基準を得るために信号を監視して、第一の終点基
準が第一の時間ウィンドウ内で検出される場合に第二の
終点基準が検出される際には、研磨を停止する。
置に向けられている。この装置は、研磨面と、基板を研
磨面と接触させておくキャリアヘッドと、研磨面及びキ
ャリアヘッドのうちの一つに連結して、研磨面と基板と
の間に相対運動を生成するモータと、終点監視装置と、
制御装置とを有する。制御装置を構成して、第一の終点
基準と、第一の終点基準用の第一の時間ウィンドウと、
第二の終点基準とを格納して、監視装置からの信号を受
信して、第一の終点基準を得るために信号を監視して、
第一の終点基準が第一の時間ウィンドウ内で検出されな
い場合にはデフォルト研磨時間で研磨を停止して、第二
の終点基準を得るために信号を監視して、第一の終点基
準が第一の時間ウィンドウ内で検出される場合に第二の
終点基準が検出される際には、研磨を停止する。
【００１４】本発明を実行するには、一つ以上の次の特
徴を含めてもよい。終点監視装置は、研磨中に光線を向
けて基板表面に衝突させることもできる。制御装置を構
成して、第二の終点基準用の第二の時間ウィンドウを格
納することもできる。制御装置を構成して、第二の時間
ウィンドウの以前に第二の終点基準が検出される場合に
は、デフォルト研磨時間で研磨を停止することもでき
る。制御装置を構成して、第二の終点基準が検出されな
い場合には第二の時間ウィンドウの最後で研磨を停止す
ることもできる。
徴を含めてもよい。終点監視装置は、研磨中に光線を向
けて基板表面に衝突させることもできる。制御装置を構
成して、第二の終点基準用の第二の時間ウィンドウを格
納することもできる。制御装置を構成して、第二の時間
ウィンドウの以前に第二の終点基準が検出される場合に
は、デフォルト研磨時間で研磨を停止することもでき
る。制御装置を構成して、第二の終点基準が検出されな
い場合には第二の時間ウィンドウの最後で研磨を停止す
ることもできる。
【００１５】別の態様では、本発明は、化学機械研磨加
工用のコンピュータにより実施される制御方法に向けら
れている。この方法では、第一の基準と、第一の基準用
の第一の時間ウィンドウと、第二の基準とを格納する。
研磨終点検出装置から信号を受信して、第一の基準を得
るために信号を監視する。第一の時間ウィンドウ内で第
一の基準が検出されない場合には、研磨パラメータをデ
フォルト研磨時間に変更する。第一の基準が第一の時間
ウィンドウ内で検出される場合には、第二の基準を得る
ために信号を監視して、第二の基準が検出される場合に
は研磨パラメータを変更する。
工用のコンピュータにより実施される制御方法に向けら
れている。この方法では、第一の基準と、第一の基準用
の第一の時間ウィンドウと、第二の基準とを格納する。
研磨終点検出装置から信号を受信して、第一の基準を得
るために信号を監視する。第一の時間ウィンドウ内で第
一の基準が検出されない場合には、研磨パラメータをデ
フォルト研磨時間に変更する。第一の基準が第一の時間
ウィンドウ内で検出される場合には、第二の基準を得る
ために信号を監視して、第二の基準が検出される場合に
は研磨パラメータを変更する。
【００１６】別の態様では、本発明は、化学機械研磨加
工用のコンピュータにより実施される終点検出方法に向
けられている。この方法では、終点基準と終点基準用の
時間ウィンドウとを格納する。研磨終点検出装置から信
号を受信し、終点基準を得るために信号を監視する。時
間ウィンドウの以前に終点基準が検出される場合には、
デフォルト研磨時間で研磨を停止する。時間ウィンドウ
内で終点基準が検出される場合には、終点基準が検出さ
れる時に研磨を停止する。
工用のコンピュータにより実施される終点検出方法に向
けられている。この方法では、終点基準と終点基準用の
時間ウィンドウとを格納する。研磨終点検出装置から信
号を受信し、終点基準を得るために信号を監視する。時
間ウィンドウの以前に終点基準が検出される場合には、
デフォルト研磨時間で研磨を停止する。時間ウィンドウ
内で終点基準が検出される場合には、終点基準が検出さ
れる時に研磨を停止する。
【００１７】本発明を実行するには、次の特徴を含めて
もよい。時間ウィンドウが終了する前に終点基準が検出
されない場合には、時間ウィンドウの終了時に研磨を停
止することができる。
もよい。時間ウィンドウが終了する前に終点基準が検出
されない場合には、時間ウィンドウの終了時に研磨を停
止することができる。
【００１８】本発明を実行するには、次の可能な利点を
含めなくても含めても実行することができる。終点検出
手順はエラー強さがあり、故障がほとんどない。光学終
点検出器が不良な場合でも、妥当な正確さで研磨を停止
することができる。終点選出技術を、金属層研磨及び酸
化膜研磨の両方に適用することができる。基板の過剰研
磨を低減することができ、且つ、スループットを増加さ
せることができる。
含めなくても含めても実行することができる。終点検出
手順はエラー強さがあり、故障がほとんどない。光学終
点検出器が不良な場合でも、妥当な正確さで研磨を停止
することができる。終点選出技術を、金属層研磨及び酸
化膜研磨の両方に適用することができる。基板の過剰研
磨を低減することができ、且つ、スループットを増加さ
せることができる。
【００１９】本発明の他の特徴及び利点については、図
面及び特許請求の範囲を含む次の説明から明らかになる
であろう。
面及び特許請求の範囲を含む次の説明から明らかになる
であろう。
【００２０】
【詳細説明】図１及び図２を参照すると、ＣＭＰ装置２
０により、一枚以上の基板１０を研磨する。同様の研磨
装置２０は、出典を明記することによりその開示内容を
本願明細書の一部とする米国特許第５，７３８，５７４
号に記載されている。研磨装置２０は、一連の研磨部２
２と搬送部２３とを含む。搬送部２３は、キャリアヘッ
ドとローディング装置との間で基板を搬送する。
０により、一枚以上の基板１０を研磨する。同様の研磨
装置２０は、出典を明記することによりその開示内容を
本願明細書の一部とする米国特許第５，７３８，５７４
号に記載されている。研磨装置２０は、一連の研磨部２
２と搬送部２３とを含む。搬送部２３は、キャリアヘッ
ドとローディング装置との間で基板を搬送する。
【００２１】各研磨部は、研磨パッド３０に載置されて
いる回転プラテン２４を含む。第一及び第二の部は、硬
い耐久性のある外側表面を有する二層研磨パッド又は研
磨粒子が埋込まれた固定研粒パッドを含むこともでき
る。最終研磨部は、比較的ソフトなパッドを含むことも
できる。各研磨部には、基板を効率的に研磨するように
研磨パッドのコンディションを維持するパッドコンディ
ショナー装置２８についても含めることができる。
いる回転プラテン２４を含む。第一及び第二の部は、硬
い耐久性のある外側表面を有する二層研磨パッド又は研
磨粒子が埋込まれた固定研粒パッドを含むこともでき
る。最終研磨部は、比較的ソフトなパッドを含むことも
できる。各研磨部には、基板を効率的に研磨するように
研磨パッドのコンディションを維持するパッドコンディ
ショナー装置２８についても含めることができる。
【００２２】二層研磨パッド３０は典型的には、プラテ
ン２４の表面と接するバッキング層３２と、基板１０の
研磨に使用される被覆層３４とを有する。被覆層３４は
典型的には、バッキング層３２よりも硬い。しかしなが
ら、パッドのあるものは、被覆層のみを有しバッキング
層はない。被覆層３４は、ポリウレタン製連続気泡発泡
体又は溝状の表面を有するポリウレタン製シートから成
る。バッキング層は、ウレタンを浸出した圧縮フェルト
繊維から成る。ＩＣ-１００から成る被覆層とＳＵＢＡ-
４から成るバッキング層とを有する二層研磨パッドは、
デラウェア州ニューアーク、ローデル・インコーポレー
テッド社から市販されている（ＩＣ-１００及びＳＵＢ
Ａ-４は、ローデル社の製品名である）。
ン２４の表面と接するバッキング層３２と、基板１０の
研磨に使用される被覆層３４とを有する。被覆層３４は
典型的には、バッキング層３２よりも硬い。しかしなが
ら、パッドのあるものは、被覆層のみを有しバッキング
層はない。被覆層３４は、ポリウレタン製連続気泡発泡
体又は溝状の表面を有するポリウレタン製シートから成
る。バッキング層は、ウレタンを浸出した圧縮フェルト
繊維から成る。ＩＣ-１００から成る被覆層とＳＵＢＡ-
４から成るバッキング層とを有する二層研磨パッドは、
デラウェア州ニューアーク、ローデル・インコーポレー
テッド社から市販されている（ＩＣ-１００及びＳＵＢ
Ａ-４は、ローデル社の製品名である）。
【００２３】回転マルチヘッドカルーセル６０は、中央
ポスト６２で支持され、カルーセルモータ組立体（図示
せず）によりポスト上でカルーセル軸６４周囲を回転す
る。中央ポスト６２は、カルーセル支持プレート６６と
カバー６８とを支持する。回転マルチヘッドカルーセル
６０は、四つのキャリアヘッド装置７０を含む。中央ポ
スト６２により、カルーセルモータにカルーセル支持プ
レート６６を回転させて、キャリアヘッド装置とそれに
取り付けられている基板とをカルーセル軸６４の周囲で
周回させることができる。キャリアヘッド装置のうちの
三つは、基板を受容して保持し、研磨パッドに基板を押
し付けることにより基板を研磨する。その間、キャリア
ヘッド装置のうちの一つは、搬送部２３から基板を受容
し、且つ搬送部２３へ移送する。
ポスト６２で支持され、カルーセルモータ組立体（図示
せず）によりポスト上でカルーセル軸６４周囲を回転す
る。中央ポスト６２は、カルーセル支持プレート６６と
カバー６８とを支持する。回転マルチヘッドカルーセル
６０は、四つのキャリアヘッド装置７０を含む。中央ポ
スト６２により、カルーセルモータにカルーセル支持プ
レート６６を回転させて、キャリアヘッド装置とそれに
取り付けられている基板とをカルーセル軸６４の周囲で
周回させることができる。キャリアヘッド装置のうちの
三つは、基板を受容して保持し、研磨パッドに基板を押
し付けることにより基板を研磨する。その間、キャリア
ヘッド装置のうちの一つは、搬送部２３から基板を受容
し、且つ搬送部２３へ移送する。
【００２４】各キャリアヘッド装置は、キャリア又はキ
ャリアヘッド８０を含む。キャリア駆動軸７４は、キャ
リアヘッド回転モータ７６（カバー６８の四分の一を除
去して図示されている）を各キャリアヘッド８０に連結
するので、各キャリアヘッドが、キャリアヘッド自体の
軸線周囲を独立して回転することができる。また、各キ
ャリアヘッド８０は、カルーセル支持プレート６６内に
形成された放射状スロット７２内を独立して横方向に往
復する。
ャリアヘッド８０を含む。キャリア駆動軸７４は、キャ
リアヘッド回転モータ７６（カバー６８の四分の一を除
去して図示されている）を各キャリアヘッド８０に連結
するので、各キャリアヘッドが、キャリアヘッド自体の
軸線周囲を独立して回転することができる。また、各キ
ャリアヘッド８０は、カルーセル支持プレート６６内に
形成された放射状スロット７２内を独立して横方向に往
復する。
【００２５】キャリアヘッド８０は、いくつかの機械的
機能を実行する。概して、キャリアヘッドは研磨パッド
に対して基板を保持し、基板の裏面全体に均一に下方圧
力を加え、駆動軸から基板へトルクを伝送し、研磨加工
中にキャリアヘッドの下から基板が滑ることがないよう
にする。
機能を実行する。概して、キャリアヘッドは研磨パッド
に対して基板を保持し、基板の裏面全体に均一に下方圧
力を加え、駆動軸から基板へトルクを伝送し、研磨加工
中にキャリアヘッドの下から基板が滑ることがないよう
にする。
【００２６】キャリアヘッド８０は、基板１０の取り付
け面となる可撓膜８２と、取り付け面の下で基板を保持
する保持リング８４とを含むこともできる。可撓膜８２
により形成されるチャンバ８６の加圧により、基板を研
磨パッドに押し付ける。保持リング８４を高反射材料か
らから形成することもできるし、あるいは、リングに反
射層を塗布して反射下部層８８をリングに設けることも
できる。同様のキャリアヘッド８０については、出典を
明記することによりその開示内容を本願明細書の一部と
する１９９７年５月２１日出願の米国特許出願第０８／
８６１，２６０号に記載されている。
け面となる可撓膜８２と、取り付け面の下で基板を保持
する保持リング８４とを含むこともできる。可撓膜８２
により形成されるチャンバ８６の加圧により、基板を研
磨パッドに押し付ける。保持リング８４を高反射材料か
らから形成することもできるし、あるいは、リングに反
射層を塗布して反射下部層８８をリングに設けることも
できる。同様のキャリアヘッド８０については、出典を
明記することによりその開示内容を本願明細書の一部と
する１９９７年５月２１日出願の米国特許出願第０８／
８６１，２６０号に記載されている。
【００２７】反応剤（例えば、酸化膜研磨用の脱イオン
水）を含むスラリ３８と化学反応触媒（例えば、酸化膜
研磨用の水酸化カリウム）とを、スラリ供給口又は複合
スラリ／リンスアーム３９により研磨パッド３０の表面
に供給する。研磨パッド３０が標準パッドの場合には、
スラリ３８に研磨粒子（例えば、酸化膜研磨用の二酸化
ケイ素）も含めることもできる。
水）を含むスラリ３８と化学反応触媒（例えば、酸化膜
研磨用の水酸化カリウム）とを、スラリ供給口又は複合
スラリ／リンスアーム３９により研磨パッド３０の表面
に供給する。研磨パッド３０が標準パッドの場合には、
スラリ３８に研磨粒子（例えば、酸化膜研磨用の二酸化
ケイ素）も含めることもできる。
【００２８】加工においては、プラテンをプラテンの中
央軸線２５周囲で回転させて、キャリアヘッドをキャリ
アヘッドの中央軸線８１周囲で回転させて、研磨パッド
表面を横方向に平行移動させる。
央軸線２５周囲で回転させて、キャリアヘッドをキャリ
アヘッドの中央軸線８１周囲で回転させて、研磨パッド
表面を横方向に平行移動させる。
【００２９】孔部２６をプラテン２４内に形成し、この
孔部に重なるように透明窓部３６を研磨パッド３０の一
部に形成する。透明窓部３６を、出典を明記することに
よりその開示内容全体を本願明細書の一部とする１９９
６年８月２６日出願の米国特許出願第０８／６８９，９
３０号に記載されているように構成する。キャリアヘッ
ドの平行移動位置に関わらず、プラテン回転中に基板１
０が見えるように、孔部２６と透明窓部３６とを位置決
めする。
孔部に重なるように透明窓部３６を研磨パッド３０の一
部に形成する。透明窓部３６を、出典を明記することに
よりその開示内容全体を本願明細書の一部とする１９９
６年８月２６日出願の米国特許出願第０８／６８９，９
３０号に記載されているように構成する。キャリアヘッ
ドの平行移動位置に関わらず、プラテン回転中に基板１
０が見えるように、孔部２６と透明窓部３６とを位置決
めする。
【００３０】反射率計又は干渉計として機能することが
できる光学監視装置４０を概ね孔部２６の下に固定し
て、プラテンとともに回転させる。光学監視装置は、光
源４４と検出器４６とを含む。光源が光線４２を生成し
て、透明窓部３６とスラリ３８（図３を参照）とを通過
して、基板１０の露出表面に衝突する。例えば、光源４
４をレーザとし、光線４２をコリメートレーザビームと
してもよい。光レーザビーム４２を、レーザ４４から角
度αで基板１０の表面に垂直な軸線で投影することがで
きる。即ち、軸線２５及び８１から角度αで投影する。
また、孔部２６と透明窓部３６とを延長する場合には、
ビーム拡大器（図示せず）を光ビームの経路内に位置決
めして延長した窓部の軸線に沿って光ビームを展開す
る。代替えとして、孔部２６が概ね基板１０と隣接して
いる間は、レーザを作動して、レーザビーム４２を生成
することもできる。
できる光学監視装置４０を概ね孔部２６の下に固定し
て、プラテンとともに回転させる。光学監視装置は、光
源４４と検出器４６とを含む。光源が光線４２を生成し
て、透明窓部３６とスラリ３８（図３を参照）とを通過
して、基板１０の露出表面に衝突する。例えば、光源４
４をレーザとし、光線４２をコリメートレーザビームと
してもよい。光レーザビーム４２を、レーザ４４から角
度αで基板１０の表面に垂直な軸線で投影することがで
きる。即ち、軸線２５及び８１から角度αで投影する。
また、孔部２６と透明窓部３６とを延長する場合には、
ビーム拡大器（図示せず）を光ビームの経路内に位置決
めして延長した窓部の軸線に沿って光ビームを展開す
る。代替えとして、孔部２６が概ね基板１０と隣接して
いる間は、レーザを作動して、レーザビーム４２を生成
することもできる。
【００３１】ＣＭＰ装置２０は、光学断続器等の位置セ
ンサ１６０を含み、窓部３６が基板付近にある場合に感
知することもできる。例えば、光学断続器を、キャリア
ヘッド８０に対向する固定点に取り付けることもでき
る。フラグ１６２をプラテンの外周に取り付ける。窓部
３６が基板１０の下を掃引する間にセンサ１６０の光学
信号にフラグが割り込むように、フラグ１６２の取り付
け位置及び長さを選択する。フラグ１６２はまた、窓部
３６がキャリアヘッド８０の下を掃引する直前から直後
まで、光学信号に割り込むこともできる。
ンサ１６０を含み、窓部３６が基板付近にある場合に感
知することもできる。例えば、光学断続器を、キャリア
ヘッド８０に対向する固定点に取り付けることもでき
る。フラグ１６２をプラテンの外周に取り付ける。窓部
３６が基板１０の下を掃引する間にセンサ１６０の光学
信号にフラグが割り込むように、フラグ１６２の取り付
け位置及び長さを選択する。フラグ１６２はまた、窓部
３６がキャリアヘッド８０の下を掃引する直前から直後
まで、光学信号に割り込むこともできる。
【００３２】加工においては、ＣＭＰ装置２０は、光学
監視装置４０を用いて、基板表面から除去された材料の
量を判定したり、あるいは、いつ基板が平坦化されたか
を判定したりする。汎用プログラム可能デジタルコンピ
ュータ４８を、レーザ４４と検出器４６とセンサ１６０
とに連結する。コンピュータ４８をプログラムして、基
板が窓部と概ね重なる時にレーザを作動させて、検出器
からの強度測定値を保存して、出力装置４９に強度測定
値を表示し、強度測定値を放射状範囲に選別して、終点
検出論理を計測した信号に当てはめて研磨終点を検出す
る。
監視装置４０を用いて、基板表面から除去された材料の
量を判定したり、あるいは、いつ基板が平坦化されたか
を判定したりする。汎用プログラム可能デジタルコンピ
ュータ４８を、レーザ４４と検出器４６とセンサ１６０
とに連結する。コンピュータ４８をプログラムして、基
板が窓部と概ね重なる時にレーザを作動させて、検出器
からの強度測定値を保存して、出力装置４９に強度測定
値を表示し、強度測定値を放射状範囲に選別して、終点
検出論理を計測した信号に当てはめて研磨終点を検出す
る。
【００３３】図３を参照すると、基板１０は、シリコン
ウェーハ１２と、それ自体が異なる屈折率又は反射率を
有する半導体、導体又は絶縁体層であるパターン化され
た基底層１４上に形成された、半導体、導体又は絶縁体
層１６とを含むことができる。異なる屈折率又は反射率
を有する基板の異なる部分を研磨する際に、検出器４６
からの信号出力は時間とともに変化する。例えば、金属
層が研磨されて酸化層又は窒化層が露出する場合には、
基板の反射率は低下する。あるいは、誘電層が研磨され
る際には、天面及び底面からの反射により、可変干渉信
号が生成される。検出器４６の時間可変出力について
は、ｉｎ−ｓｉｔｕ反射測定トレース（又は単に反射ト
レース）と呼ぶ。以下に述べるように、この反射トレー
スを用いて、金属層研磨加工の終点を判定することもで
きる。
ウェーハ１２と、それ自体が異なる屈折率又は反射率を
有する半導体、導体又は絶縁体層であるパターン化され
た基底層１４上に形成された、半導体、導体又は絶縁体
層１６とを含むことができる。異なる屈折率又は反射率
を有する基板の異なる部分を研磨する際に、検出器４６
からの信号出力は時間とともに変化する。例えば、金属
層が研磨されて酸化層又は窒化層が露出する場合には、
基板の反射率は低下する。あるいは、誘電層が研磨され
る際には、天面及び底面からの反射により、可変干渉信
号が生成される。検出器４６の時間可変出力について
は、ｉｎ−ｓｉｔｕ反射測定トレース（又は単に反射ト
レース）と呼ぶ。以下に述べるように、この反射トレー
スを用いて、金属層研磨加工の終点を判定することもで
きる。
【００３４】図４を参照すると、プラテンとキャリアヘ
ッドの直線掃引との複合回転により、窓部３６（及びレ
ーザビーム４２）にキャリアヘッド８０と基板１０の底
面を掃引経路１２０で掃引させる。図５を参照すると、
レーザビームが基板を掃引する際に、光学監視装置４０
が一連の強度測定値Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3．．．ＩN（数字Ｎは
掃引から掃引で異なる）を生成する。光学監視装置４０
のサンプルレートＦ（強度測定値が生成されるレート）
は、約５００から２０００ヘルツ（Ｈｚ）以上で、約
０．５から２ミリ秒の間のサンプリング期間に対応す
る。
ッドの直線掃引との複合回転により、窓部３６（及びレ
ーザビーム４２）にキャリアヘッド８０と基板１０の底
面を掃引経路１２０で掃引させる。図５を参照すると、
レーザビームが基板を掃引する際に、光学監視装置４０
が一連の強度測定値Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3．．．ＩN（数字Ｎは
掃引から掃引で異なる）を生成する。光学監視装置４０
のサンプルレートＦ（強度測定値が生成されるレート）
は、約５００から２０００ヘルツ（Ｈｚ）以上で、約
０．５から２ミリ秒の間のサンプリング期間に対応す
る。
【００３５】窓部が基板の下を掃引する度ごとに、コン
ピュータ４８は一連の強度測定値Ｉ 1、Ｉ2、Ｉ3．．．
ＩNから一つ以上の値を抽出する。例えば、一連の強度
測定値を平均して、平均強度ＩMEANを生成することもで
きる。代替えとして、コンピュータが一連の強度測定値
から最小強度ＩMIN又は最大強度ＩMAXを抽出することも
できる。また、コンピュータが最大強度と最小強度の
差、即ち、ＩMAX-ＩMINに等しい強度差ＩDIFを生成する
こともできる。
ピュータ４８は一連の強度測定値Ｉ 1、Ｉ2、Ｉ3．．．
ＩNから一つ以上の値を抽出する。例えば、一連の強度
測定値を平均して、平均強度ＩMEANを生成することもで
きる。代替えとして、コンピュータが一連の強度測定値
から最小強度ＩMIN又は最大強度ＩMAXを抽出することも
できる。また、コンピュータが最大強度と最小強度の
差、即ち、ＩMAX-ＩMINに等しい強度差ＩDIFを生成する
こともできる。
【００３６】一連の掃引にわたりコンピュータ４８によ
り抽出された一連の値を、メモリ又は不揮発性記憶装置
に保存することができる。図６を参照すると、基板の反
射率の時間可変トレース６０となる測定時間関数とし
て、この一連の抽出された値（掃引一回当り一つ以上の
値を抽出）を集めて表示する。この時間可変トレースに
ついても、フィルタにかけてノイズを除去することもで
きる。
り抽出された一連の値を、メモリ又は不揮発性記憶装置
に保存することができる。図６を参照すると、基板の反
射率の時間可変トレース６０となる測定時間関数とし
て、この一連の抽出された値（掃引一回当り一つ以上の
値を抽出）を集めて表示する。この時間可変トレースに
ついても、フィルタにかけてノイズを除去することもで
きる。
【００３７】研磨終点を検出するために、コンピュータ
４８は可変トレース６０内の一連の終点基準６２、６４
及び６６を検索する。一連の三つの終点基準について図
示しているが、一つ又は二つの終点基準、あるいは、四
つ以上の終点基準のみが示されている。各終点基準は、
一つ以上の終点コンディションを含むことができる。可
能な終点コンディションには、ローカル最小値又は最大
値、スロープの変化、あるいは、強度又はスロープの閾
値、あるいは、それらの組み合わせを含む。終点基準は
典型的には、実験、テストウェーハの終点トレース分析
及び光学シミュレーションを介して、研磨装置のオペレ
ータにより設定される。例えば、酸化膜研磨中の反射率
トレースを監視する場合に、オペレータは、研磨装置に
命令して、コンピュータ４８が第一の最大値６２と、最
小値６４と、第二の最大値６６とを検出する場合に研磨
を停止させることもできる。概して、一旦最後の終点基
準が検出されたならば、研磨加工を停止する。代替えと
して、最後の終点基準を検出してから事前設定した時間
の間、研磨を継続して、そして停止する。
４８は可変トレース６０内の一連の終点基準６２、６４
及び６６を検索する。一連の三つの終点基準について図
示しているが、一つ又は二つの終点基準、あるいは、四
つ以上の終点基準のみが示されている。各終点基準は、
一つ以上の終点コンディションを含むことができる。可
能な終点コンディションには、ローカル最小値又は最大
値、スロープの変化、あるいは、強度又はスロープの閾
値、あるいは、それらの組み合わせを含む。終点基準は
典型的には、実験、テストウェーハの終点トレース分析
及び光学シミュレーションを介して、研磨装置のオペレ
ータにより設定される。例えば、酸化膜研磨中の反射率
トレースを監視する場合に、オペレータは、研磨装置に
命令して、コンピュータ４８が第一の最大値６２と、最
小値６４と、第二の最大値６６とを検出する場合に研磨
を停止させることもできる。概して、一旦最後の終点基
準が検出されたならば、研磨加工を停止する。代替えと
して、最後の終点基準を検出してから事前設定した時間
の間、研磨を継続して、そして停止する。
【００３８】残念ながら、いくつかの状況下では、光学
検出器からの信号が弱すぎるか、あるいは雑音が多すぎ
てコンピュータ４８が終点基準を検出しないこともあ
る。また、弱い、あるいは、雑音が多い信号のために、
終点基準検出が誤った結果になることもある（疑似正信
号）。更に、時折発生するスラリ濃度の変化や欠陥ウェ
ーハ等のために、予想通りに研磨加工が進行しない。そ
の結果、光学検出器からの信号が、予想の反射トレース
と同じにならず、終点基準が正しい基板の研磨と妥当な
ものでなくなることもある。これらの状況では、コンピ
ュータ４８が標準終点基準をオーバーライドして、その
かわりにトータルのデフォルト研磨時間に基づいて研磨
を終了させることができる。
検出器からの信号が弱すぎるか、あるいは雑音が多すぎ
てコンピュータ４８が終点基準を検出しないこともあ
る。また、弱い、あるいは、雑音が多い信号のために、
終点基準検出が誤った結果になることもある（疑似正信
号）。更に、時折発生するスラリ濃度の変化や欠陥ウェ
ーハ等のために、予想通りに研磨加工が進行しない。そ
の結果、光学検出器からの信号が、予想の反射トレース
と同じにならず、終点基準が正しい基板の研磨と妥当な
ものでなくなることもある。これらの状況では、コンピ
ュータ４８が標準終点基準をオーバーライドして、その
かわりにトータルのデフォルト研磨時間に基づいて研磨
を終了させることができる。
【００３９】終点検出手順１００の詳細について、図７
及び図８のフローチャートを参照して説明する。まず、
一連の終点基準（例えば、ローカル最小値及び最大値、
スロープの変化又は閾値）をコンピュータメモリ又は不
揮発性記憶装置に格納する。また、各終点基準を時間ウ
ィンドウに対応づける。例えば、終点基準６２を、第一
の時間ウィンドウＴstart1からＴend1までと対応づけ
る。終点基準６４を、第二の時間ウィンドウＴstart2か
らＴend2までと対応づける。終点基準６６を、第三の時
間ウィンドウＴstrat3からＴend3までと対応づける（図
６を参照）。通常の研磨加工を行うと仮定する場合に、
終点基準が発生する際の実験又は理論分析を介して、時
間ウィンドウを初期設定してもよい。
及び図８のフローチャートを参照して説明する。まず、
一連の終点基準（例えば、ローカル最小値及び最大値、
スロープの変化又は閾値）をコンピュータメモリ又は不
揮発性記憶装置に格納する。また、各終点基準を時間ウ
ィンドウに対応づける。例えば、終点基準６２を、第一
の時間ウィンドウＴstart1からＴend1までと対応づけ
る。終点基準６４を、第二の時間ウィンドウＴstart2か
らＴend2までと対応づける。終点基準６６を、第三の時
間ウィンドウＴstrat3からＴend3までと対応づける（図
６を参照）。通常の研磨加工を行うと仮定する場合に、
終点基準が発生する際の実験又は理論分析を介して、時
間ウィンドウを初期設定してもよい。
【００４０】図７を参照すると、終点検出手順には、初
期設定手順１００を含めることができる。手短には、初
期設定手順には、順次一連の事前設定番号がつけられた
基板、例えば、五枚以上の基板を、光学監視装置を用い
て順次研磨することが必要である。初期設定手順が完了
するまでは、成功した光学監視又は最大研磨時間のいず
れかに基づいて、研磨を停止する。初期設定手順が完了
した後で、適応終点基準手順を作動させる。
期設定手順１００を含めることができる。手短には、初
期設定手順には、順次一連の事前設定番号がつけられた
基板、例えば、五枚以上の基板を、光学監視装置を用い
て順次研磨することが必要である。初期設定手順が完了
するまでは、成功した光学監視又は最大研磨時間のいず
れかに基づいて、研磨を停止する。初期設定手順が完了
した後で、適応終点基準手順を作動させる。
【００４１】初期設定手順１００では、カウンタｍを初
期化し（ステップ１０２）、第一の終点基準及び対応す
る時間ウィンドウＴstart1からＴend1までをコンピュー
タ４８にロードする（ステップ１０４）。基板研磨を開
始し（ステップ１０６）、コンピュータがタイマをスタ
ートさせて、基板の全経過研磨時間を測定する。研磨中
に、コンピュータを設定して、ロードした終点基準ある
いは研磨ウィンドウの終了のいずれかを検出させる。コ
ンピュータが時間ウィンドウのＴstart（ｎ）が開始す
る以前に終点基準が検出される場合か（ステップ１０
８）、あるいは、研磨基準が検出される以前にタイマが
時間ウィンドウの終了時Ｔend（ｎ）に達する場合には
（ステップ１１０）、光学監視装置により、コンピュー
タは時限研磨を切り替えて、停止する（ステップ１１
２）。コンピュータが時間ウィンドウ内で終点基準を検
出する場合には、次の終点基準をロードする（ステップ
１１４）。対応する時間ウィンドウ内で光学監視装置に
より終点基準がすべて検出される場合には、最後の終点
基準が検出される時に研磨加工を停止し（ステップ１１
６）、カウンタｍを増分する（ステップ１１８）。一
方、終点基準のいずれかが正しく検出されない場合に
は、最大研磨時間Ｔmaxで研磨を停止し（ステップ１２
０）、カウンタｍをゼロにリセットする（ステップ１２
２）。いずれの場合でも、次の基板研磨に進む（ステッ
プ１２４）。一旦カウンタが事前設定番号、例えば、五
以上に達すると（ステップ１２６）、以下で説明する適
応終点検出手順１５０を作動させる（ステップ１２
８）。
期化し（ステップ１０２）、第一の終点基準及び対応す
る時間ウィンドウＴstart1からＴend1までをコンピュー
タ４８にロードする（ステップ１０４）。基板研磨を開
始し（ステップ１０６）、コンピュータがタイマをスタ
ートさせて、基板の全経過研磨時間を測定する。研磨中
に、コンピュータを設定して、ロードした終点基準ある
いは研磨ウィンドウの終了のいずれかを検出させる。コ
ンピュータが時間ウィンドウのＴstart（ｎ）が開始す
る以前に終点基準が検出される場合か（ステップ１０
８）、あるいは、研磨基準が検出される以前にタイマが
時間ウィンドウの終了時Ｔend（ｎ）に達する場合には
（ステップ１１０）、光学監視装置により、コンピュー
タは時限研磨を切り替えて、停止する（ステップ１１
２）。コンピュータが時間ウィンドウ内で終点基準を検
出する場合には、次の終点基準をロードする（ステップ
１１４）。対応する時間ウィンドウ内で光学監視装置に
より終点基準がすべて検出される場合には、最後の終点
基準が検出される時に研磨加工を停止し（ステップ１１
６）、カウンタｍを増分する（ステップ１１８）。一
方、終点基準のいずれかが正しく検出されない場合に
は、最大研磨時間Ｔmaxで研磨を停止し（ステップ１２
０）、カウンタｍをゼロにリセットする（ステップ１２
２）。いずれの場合でも、次の基板研磨に進む（ステッ
プ１２４）。一旦カウンタが事前設定番号、例えば、五
以上に達すると（ステップ１２６）、以下で説明する適
応終点検出手順１５０を作動させる（ステップ１２
８）。
【００４２】適応終点基準手順１５０は、図８に図示さ
れている。まず、第一の終点基準と対応する時間ウィン
ドウＴstart（１）及びＴend（１）とを、コンピュータ
４８にロードする（ステップ１５２）。デフォルト研磨
時間Ｔdefaultについても、コンピュータにロードす
る。基板研磨を開始し（ステップ１５４）、コンピュー
タがタイマをスタートさせて、基板のトータルの経過時
間を測定する。研磨中に、コンピュータを設定して、ロ
ードした終点基準か、あるいは、終点基準用の時間ウィ
ンドウの終了時間Ｔend（ｎ）かのいずれかを検出す
る。
れている。まず、第一の終点基準と対応する時間ウィン
ドウＴstart（１）及びＴend（１）とを、コンピュータ
４８にロードする（ステップ１５２）。デフォルト研磨
時間Ｔdefaultについても、コンピュータにロードす
る。基板研磨を開始し（ステップ１５４）、コンピュー
タがタイマをスタートさせて、基板のトータルの経過時
間を測定する。研磨中に、コンピュータを設定して、ロ
ードした終点基準か、あるいは、終点基準用の時間ウィ
ンドウの終了時間Ｔend（ｎ）かのいずれかを検出す
る。
【００４３】時間ウィンドウの間に終点基準が検出され
る場合には、即ち、開始時間Ｔstar t（ｎ）（ステップ
１５６）の後であるが終了時間Ｔend（ｎ）（ステップ
１６０）の以前に検出される場合には、終点基準を検出
した時間Ｔdetect（ｎ）をコンピュータに格納して、時
間ウィンドウを後から調整するために用いることができ
る（ステップ１６２）。一連の終点基準が残っている場
合には（ステップ１６４）、次の終点基準と対応する時
間ウィンドウとをコンピュータ４８にロードし（ステッ
プ１６６）、コンピュータを設定して新しくロードした
終点基準又は終了時間Ｔend（ｎ）を検出する（ステッ
プ１５６に戻る）。一方、これが一連の終点基準の最後
である場合には、コンピュータは研磨加工を停止する
（ステップ１６８）。この場合では、最後に検出された
時間Ｔdetectは、基板のトータル研磨時間を表す。
る場合には、即ち、開始時間Ｔstar t（ｎ）（ステップ
１５６）の後であるが終了時間Ｔend（ｎ）（ステップ
１６０）の以前に検出される場合には、終点基準を検出
した時間Ｔdetect（ｎ）をコンピュータに格納して、時
間ウィンドウを後から調整するために用いることができ
る（ステップ１６２）。一連の終点基準が残っている場
合には（ステップ１６４）、次の終点基準と対応する時
間ウィンドウとをコンピュータ４８にロードし（ステッ
プ１６６）、コンピュータを設定して新しくロードした
終点基準又は終了時間Ｔend（ｎ）を検出する（ステッ
プ１５６に戻る）。一方、これが一連の終点基準の最後
である場合には、コンピュータは研磨加工を停止する
（ステップ１６８）。この場合では、最後に検出された
時間Ｔdetectは、基板のトータル研磨時間を表す。
【００４４】対応する時間ウィンドウの開始時間Ｔ
start（ｎ）以前に研磨基準が検出される場合には（ス
テップ１５６）、コンピュータは時限研磨モードに切り
替えて（ステップ１７６）、光学監視装置には頼らな
い。このモードでは、一旦タイマが、デフォルト研磨時
間Ｔdefaultに達したことを示したら、コンピュータは
単に研磨加工を停止させる（ステップ１７８及び１７
４）。
start（ｎ）以前に研磨基準が検出される場合には（ス
テップ１５６）、コンピュータは時限研磨モードに切り
替えて（ステップ１７６）、光学監視装置には頼らな
い。このモードでは、一旦タイマが、デフォルト研磨時
間Ｔdefaultに達したことを示したら、コンピュータは
単に研磨加工を停止させる（ステップ１７８及び１７
４）。
【００４５】終点基準が検出される前に時間ウィンドウ
が切れる場合には、即ち、Ｔend（ｎ）が終点基準以前
に検出される場合には、コンピュータがこれは一連の検
出点の最後だったかどうかを判定する（ステップ１７
２）。一連の最後の基準である場合には、最大研磨時間
Ｔmaxに達したので、研磨を停止する（ステップ１７
４）。最後の基準でない場合には、コンピュータは時限
研磨モードに切り替えて（ステップ１７６）、光学監視
装置により停止する。
が切れる場合には、即ち、Ｔend（ｎ）が終点基準以前
に検出される場合には、コンピュータがこれは一連の検
出点の最後だったかどうかを判定する（ステップ１７
２）。一連の最後の基準である場合には、最大研磨時間
Ｔmaxに達したので、研磨を停止する（ステップ１７
４）。最後の基準でない場合には、コンピュータは時限
研磨モードに切り替えて（ステップ１７６）、光学監視
装置により停止する。
【００４６】時限研磨モード又は最後の時間ウィンドウ
の終了時間Ｔend（ｎ）に基づいて研磨加工を終了した
と仮定すると、カウンタｍをゼロにリセットして、初期
設定手順１００で次の基板を研磨する（ステップ１８
４）。
の終了時間Ｔend（ｎ）に基づいて研磨加工を終了した
と仮定すると、カウンタｍをゼロにリセットして、初期
設定手順１００で次の基板を研磨する（ステップ１８
４）。
【００４７】一方、光学的に検出した終点に基づいてう
まく研磨加工を終了したと仮定すると、デフォルト研磨
時間Ｔdefault及び／又は終点基準用の時間ウィンドウ
を調整する（ステップ１８０）。実行方法の一つでは、
デフォルト研磨時間を、最後の成功した終点検出手順か
らのトータル研磨時間と等しく設定することができる。
代替えとして、例えば、五から十の成功した終点検出手
順で終了する研磨加工の、事前設定数のトータル研磨時
間の実行平均を、コンピュータが計算することができ
る。この場合では、コンピュータがデフォルト研磨時間
を実行平均と等しく設定することができる。これによ
り、成功した終点検出手順に基づいて、パッドの摩耗及
びスラリの使用等の研磨パラメータの変動に対して、デ
フォルト研磨時間を調整することができる。そして、次
の基板を適応終点検出手順１５０により研磨することが
できる（ステップ１８２）。
まく研磨加工を終了したと仮定すると、デフォルト研磨
時間Ｔdefault及び／又は終点基準用の時間ウィンドウ
を調整する（ステップ１８０）。実行方法の一つでは、
デフォルト研磨時間を、最後の成功した終点検出手順か
らのトータル研磨時間と等しく設定することができる。
代替えとして、例えば、五から十の成功した終点検出手
順で終了する研磨加工の、事前設定数のトータル研磨時
間の実行平均を、コンピュータが計算することができ
る。この場合では、コンピュータがデフォルト研磨時間
を実行平均と等しく設定することができる。これによ
り、成功した終点検出手順に基づいて、パッドの摩耗及
びスラリの使用等の研磨パラメータの変動に対して、デ
フォルト研磨時間を調整することができる。そして、次
の基板を適応終点検出手順１５０により研磨することが
できる（ステップ１８２）。
【００４８】終点基準用の時間ウィンドウについても、
調整することもできる。一つ以上の以前に成功した終点
検出手順からの検出時間Ｔdetectに基づいて、新規の時
間ウィンドウを計算することができる。例えば、検出時
間Ｔdetectに、例えば、１０％のマージンをプラスする
か、あるいはマイナスして、開始時間及び終了時間を計
算することができる。このマージンを事前設定すること
ができるし、検出時間の差を用いてこのマージンを変更
することもできる。例えば、Ｔdetect1-Ｔdete ct2の差
が増加する場合には、開始時間と終了時間との間のウィ
ンドウについても増加するようにマージンを増やすこと
ができる。
調整することもできる。一つ以上の以前に成功した終点
検出手順からの検出時間Ｔdetectに基づいて、新規の時
間ウィンドウを計算することができる。例えば、検出時
間Ｔdetectに、例えば、１０％のマージンをプラスする
か、あるいはマイナスして、開始時間及び終了時間を計
算することができる。このマージンを事前設定すること
ができるし、検出時間の差を用いてこのマージンを変更
することもできる。例えば、Ｔdetect1-Ｔdete ct2の差
が増加する場合には、開始時間と終了時間との間のウィ
ンドウについても増加するようにマージンを増やすこと
ができる。
【００４９】図９を参照すると、代替えの適応終点検出
手順２００が図示されている。この終点検出手順は、適
応終点検出手順１５０と同じであるが、光学監視装置が
不良であった後でも光学監視装置を用いて終点を検索し
続けるものである。この終点検出手順は、研磨コンディ
ションが比較的安定していて、且つ、光学監視装置の主
な問題が信号を妨害するノイズである場合に適当であ
る。
手順２００が図示されている。この終点検出手順は、適
応終点検出手順１５０と同じであるが、光学監視装置が
不良であった後でも光学監視装置を用いて終点を検索し
続けるものである。この終点検出手順は、研磨コンディ
ションが比較的安定していて、且つ、光学監視装置の主
な問題が信号を妨害するノイズである場合に適当であ
る。
【００５０】まず、第一の終点基準と、対応する時間ウ
ィンドウＴstart（１）とＴend（１）とをコンピュータ
４８にロードする（ステップ１５２’）。デフォルト研
磨時間Ｔdefaultについても、コンピュータにロードす
る。基板研磨を開始し（ステップ１５４’）、コンピュ
ータがタイマをスタートさせて基板のトータル経過研磨
時間を測定する。研磨中に、コンピュータを設定してロ
ードした終点基準、デフォルト研磨時間Ｔdefaultの終
了又は終点基準用の時間ウィンドウの終了時間Ｔ
end（ｎ）を検出する。時間ウィンドウの開始時間Ｔ
start（ｎ）以前に終点基準が検出される場合には（ス
テップ２０２）、これが最後の終点基準でないなら（ス
テップ２０４）、次の終点基準をロードする（ステップ
１６６’）。これが最後の終点基準ならば、光学監視装
置が時限研磨モードに切り替えて、デフォルト研磨時間
Ｔdefaultを検出し（ステップ２０６）、デフォルト研
磨時間Ｔdefau ltの終了に基づいて、研磨を停止する
（ステップ１７４’）。開始時間Ｔstart（ｎ）以前に
研磨基準が検出されないが、終点基準が検出される以前
にタイマがデフォルト研磨時間Ｔdefaultに達する場合
には（ステップ２０８）、デフォルト研磨時間Ｔ
defaultに基づいて研磨を停止する（ステップ１７
４’）。終点基準が検出される前に時間ウィンドウの終
了時間Ｔend（ｎ）が発生し（ステップ２１２）、これ
が最後の終点基準でない場合には（ステップ２１４）、
次の終点基準をロードする（ステップ１６６’）。終点
基準が検出される前に時間ウィンドウの終了時間Ｔend
（ｎ）が発生して、これが最後の終点基準である場合に
は、終了時間Ｔend（ｎ）に基づいて研磨を停止する
（ステップ１７４’）。研磨ウィンドウ内で研磨基準が
検出される場合には（ステップ２１８）、終点基準が検
出される検出時間Ｔdetectを格納し（ステップ１６
８’）、研磨ウィンドウの開始時間Ｔstart（ｎ）と終
了時間Ｔend（ｎ）と、デフォルト研磨時間Ｔdefaul tと
を調整することができる（ステップ１８０’）。これが
最後の研磨基準である場合には（ステップ２２０）、研
磨を停止する。一旦研磨を停止したならば、適応終点検
出手順２００又は初期設定手順１００のいずれかを用い
て、新規の基板の処理を開始することができる（ステッ
プ１８２’及び１８４’）。
ィンドウＴstart（１）とＴend（１）とをコンピュータ
４８にロードする（ステップ１５２’）。デフォルト研
磨時間Ｔdefaultについても、コンピュータにロードす
る。基板研磨を開始し（ステップ１５４’）、コンピュ
ータがタイマをスタートさせて基板のトータル経過研磨
時間を測定する。研磨中に、コンピュータを設定してロ
ードした終点基準、デフォルト研磨時間Ｔdefaultの終
了又は終点基準用の時間ウィンドウの終了時間Ｔ
end（ｎ）を検出する。時間ウィンドウの開始時間Ｔ
start（ｎ）以前に終点基準が検出される場合には（ス
テップ２０２）、これが最後の終点基準でないなら（ス
テップ２０４）、次の終点基準をロードする（ステップ
１６６’）。これが最後の終点基準ならば、光学監視装
置が時限研磨モードに切り替えて、デフォルト研磨時間
Ｔdefaultを検出し（ステップ２０６）、デフォルト研
磨時間Ｔdefau ltの終了に基づいて、研磨を停止する
（ステップ１７４’）。開始時間Ｔstart（ｎ）以前に
研磨基準が検出されないが、終点基準が検出される以前
にタイマがデフォルト研磨時間Ｔdefaultに達する場合
には（ステップ２０８）、デフォルト研磨時間Ｔ
defaultに基づいて研磨を停止する（ステップ１７
４’）。終点基準が検出される前に時間ウィンドウの終
了時間Ｔend（ｎ）が発生し（ステップ２１２）、これ
が最後の終点基準でない場合には（ステップ２１４）、
次の終点基準をロードする（ステップ１６６’）。終点
基準が検出される前に時間ウィンドウの終了時間Ｔend
（ｎ）が発生して、これが最後の終点基準である場合に
は、終了時間Ｔend（ｎ）に基づいて研磨を停止する
（ステップ１７４’）。研磨ウィンドウ内で研磨基準が
検出される場合には（ステップ２１８）、終点基準が検
出される検出時間Ｔdetectを格納し（ステップ１６
８’）、研磨ウィンドウの開始時間Ｔstart（ｎ）と終
了時間Ｔend（ｎ）と、デフォルト研磨時間Ｔdefaul tと
を調整することができる（ステップ１８０’）。これが
最後の研磨基準である場合には（ステップ２２０）、研
磨を停止する。一旦研磨を停止したならば、適応終点検
出手順２００又は初期設定手順１００のいずれかを用い
て、新規の基板の処理を開始することができる（ステッ
プ１８２’及び１８４’）。
【００５１】以上のことをまとめてみると、通常の研磨
条件下で良好な反射率信号を用いてこの終点検出方法を
用いることにより、光学監視装置で終点を通常にトリガ
する。しかしながら、終点基準のいずれもが予測の時間
範囲内にあたらない場合には、このことは、研磨加工が
異常であるか、あるいは、例えば、信号が弱すぎるか、
あるいは、ノイズが入りすぎているかという理由で、光
学監視装置が不良であったかのいずれかを示すものであ
る。このような状況では、デフォルト研磨時間で終点を
トリガする。成功した終点検出加工の研磨時間に基づい
てデフォルト研磨時間を調整することができるので、こ
の終点検出方法により、ＣＭＰ装置の研磨コンディショ
ンの経時的変化を補償することができる。実際、適応終
点検出手順１５０では、最後の終点基準を除くすべての
終点基準がうまく検出されるのは、基板が概ね過剰研磨
される状況だけである。この場合では、最大研磨時間Ｔ
ma xで研磨加工を停止する。
条件下で良好な反射率信号を用いてこの終点検出方法を
用いることにより、光学監視装置で終点を通常にトリガ
する。しかしながら、終点基準のいずれもが予測の時間
範囲内にあたらない場合には、このことは、研磨加工が
異常であるか、あるいは、例えば、信号が弱すぎるか、
あるいは、ノイズが入りすぎているかという理由で、光
学監視装置が不良であったかのいずれかを示すものであ
る。このような状況では、デフォルト研磨時間で終点を
トリガする。成功した終点検出加工の研磨時間に基づい
てデフォルト研磨時間を調整することができるので、こ
の終点検出方法により、ＣＭＰ装置の研磨コンディショ
ンの経時的変化を補償することができる。実際、適応終
点検出手順１５０では、最後の終点基準を除くすべての
終点基準がうまく検出されるのは、基板が概ね過剰研磨
される状況だけである。この場合では、最大研磨時間Ｔ
ma xで研磨加工を停止する。
【００５２】もちろん、図４乃至図６のフローチャート
により示される論理を実行する可能なアルゴリズムは多
くある。例えば、光学監視装置が終点基準の一つを検出
しない場合には、エンド結果がデフォルト研磨時間で終
点をトリガする限り（単なる最大研磨時間以外に）、ス
テップを別の順序で実行することができる。デフォルト
時間又は時間ウィンドウの再計算を同時に発生させる必
要はないが、例えば、別の基板を研磨するまで、遅延さ
せることができる。
により示される論理を実行する可能なアルゴリズムは多
くある。例えば、光学監視装置が終点基準の一つを検出
しない場合には、エンド結果がデフォルト研磨時間で終
点をトリガする限り（単なる最大研磨時間以外に）、ス
テップを別の順序で実行することができる。デフォルト
時間又は時間ウィンドウの再計算を同時に発生させる必
要はないが、例えば、別の基板を研磨するまで、遅延さ
せることができる。
【００５３】任意の平均強度トレース、最小強度トレー
ス、最大強度トレース及び差分強度トレース等の各種の
終点検出アルゴリズムを実行することができる。別々の
終点基準（例えば、ローカル最小値又は最大値、スロー
プ、あるいは、閾値に基づいて）をそれぞれの形のトレ
ースに生成することができるし、各種のトレースの終点
コンディションをブール論理で結合することができる。
基板上に、複数の放射状範囲で強度トレースを生成して
もよい。複数の放射上範囲での強度トレース生成方法に
ついては、１９９８年１１月２日出願の米国特許出願第
０９／１８４，７６７号に記載されており、全体がここ
に引例として組み込まれている。
ス、最大強度トレース及び差分強度トレース等の各種の
終点検出アルゴリズムを実行することができる。別々の
終点基準（例えば、ローカル最小値又は最大値、スロー
プ、あるいは、閾値に基づいて）をそれぞれの形のトレ
ースに生成することができるし、各種のトレースの終点
コンディションをブール論理で結合することができる。
基板上に、複数の放射状範囲で強度トレースを生成して
もよい。複数の放射上範囲での強度トレース生成方法に
ついては、１９９８年１１月２日出願の米国特許出願第
０９／１８４，７６７号に記載されており、全体がここ
に引例として組み込まれている。
【００５４】研磨パラメータの変更をトリガすること
に、終点基準を用いることもできる。例えば、光学監視
装置が第二の終点基準を検出する場合には、ＣＭＰ装置
がスラリ組成を変更してもよい（例えば、高選択性スラ
リから低選択性スラリへ）。この実行方法では、各終点
基準に対応していて、研磨パラメータを変更することが
できるデフォルト時間はＴdefault（ｎ）である。これ
らのデフォルト時間Ｔdef ault（ｎ）は、研磨終点に対
するデフォルト時間Ｔdefaultと同じように機能するこ
とができる。特に、通常の加工では、対応する終点基準
を検出すると同時に、研磨パラメータの変更をトリガす
ることができる。しかしながら、光学監視装置が検出で
きない場合には、対応するデフォルト時間Ｔ
default（ｎ）で研磨パラメータの変更をトリガするこ
とができる。上述の例を続けるには、第一の終点基準が
第一の時間ウィンドウ内で検出されないか、あるいは、
第二の時間ウィンドウ以前に第二の終点基準が検出され
るかする場合には、スラリ組成の変更をデフォルト時間
Ｔdefault（２）でトリガすることができる。第一の終
点基準が通常のように検出されるが第二の終点基準が検
出されない場合には、スラリ組成の変更を第二の時間ウ
ィンドウの終了時間Ｔend2でトリガすることができる。
しかしながら、それぞれの時間ウィンドウ内で第一の終
点基準と第二の終点基準とが両方とも検出される場合に
は、研磨パラメータの変更を、第二の終点基準を検出す
る時にトリガする。
に、終点基準を用いることもできる。例えば、光学監視
装置が第二の終点基準を検出する場合には、ＣＭＰ装置
がスラリ組成を変更してもよい（例えば、高選択性スラ
リから低選択性スラリへ）。この実行方法では、各終点
基準に対応していて、研磨パラメータを変更することが
できるデフォルト時間はＴdefault（ｎ）である。これ
らのデフォルト時間Ｔdef ault（ｎ）は、研磨終点に対
するデフォルト時間Ｔdefaultと同じように機能するこ
とができる。特に、通常の加工では、対応する終点基準
を検出すると同時に、研磨パラメータの変更をトリガす
ることができる。しかしながら、光学監視装置が検出で
きない場合には、対応するデフォルト時間Ｔ
default（ｎ）で研磨パラメータの変更をトリガするこ
とができる。上述の例を続けるには、第一の終点基準が
第一の時間ウィンドウ内で検出されないか、あるいは、
第二の時間ウィンドウ以前に第二の終点基準が検出され
るかする場合には、スラリ組成の変更をデフォルト時間
Ｔdefault（２）でトリガすることができる。第一の終
点基準が通常のように検出されるが第二の終点基準が検
出されない場合には、スラリ組成の変更を第二の時間ウ
ィンドウの終了時間Ｔend2でトリガすることができる。
しかしながら、それぞれの時間ウィンドウ内で第一の終
点基準と第二の終点基準とが両方とも検出される場合に
は、研磨パラメータの変更を、第二の終点基準を検出す
る時にトリガする。
【００５５】酸化膜研磨加工による干渉計信号について
の実行方法の一つを説明してきたが、終点検出プロセス
は、金属層研磨等の他の研磨加工、反射率測定、分光測
定及び偏光解析等の他の光学監視技術に適応可能であ
る。また、光学監視装置の観点から本発明について説明
してきたが、本発明の原理についても、キャパシタン
ス、モータ電流又は摩擦監視装置等の、他の化学機械研
磨終点監視装置にも適応可能である。
の実行方法の一つを説明してきたが、終点検出プロセス
は、金属層研磨等の他の研磨加工、反射率測定、分光測
定及び偏光解析等の他の光学監視技術に適応可能であ
る。また、光学監視装置の観点から本発明について説明
してきたが、本発明の原理についても、キャパシタン
ス、モータ電流又は摩擦監視装置等の、他の化学機械研
磨終点監視装置にも適応可能である。
【００５６】好適な実施形態の点から本発明について説
明してきた。しかしながら、本発明は、図示され説明さ
れた実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲
は前記特許請求の範囲により限定されるものである。
明してきた。しかしながら、本発明は、図示され説明さ
れた実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲
は前記特許請求の範囲により限定されるものである。
【図１】化学機械研磨装置の分解斜視図である。
【図２】反射率計を含む化学機械研磨装置の側面図であ
る。
る。
【図３】基板に衝突して反射するレーザ光線を概略で示
している、処理中の基板を示す簡単な断面図である。
している、処理中の基板を示す簡単な断面図である。
【図４】キャリアヘッドの下のレーザの経路を示す概略
図である。
図である。
【図５】任意の強度単位の光学監視装置による強度測定
値を示すグラフである。
値を示すグラフである。
【図６】時間関数としての基板の反射強度トレースを示
すグラフである。
すグラフである。
【図７】終点検出装置により実行される初期設定手順を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【図８】終点検出装置により実行される適応終点検出方
法を示すフローチャートである。
法を示すフローチャートである。
【図９】終点検出装置により実行される終点検出方法の
別の実行方法を示すフローチャートである。
別の実行方法を示すフローチャートである。
１０…基板 ２０…研磨装置 ２２…研磨部 ２３…搬送部 ２４…プラテン ３０…研磨パッド ３２…パッキング層 ３４…被覆層 ６０…回転マルチヘッドカルーセル ６２…中央ポスト ６４…カルーセル層 ６６…支持プレート ６８…カバー ７０…キャリアヘッド装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マヌーチャ ビラング アメリカ合衆国， カリフォルニア州， ロス ガトス， ファーヴル リッジ ロ ード 18836 (72)発明者 ボグスロー スウェデク アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， ウィロー レイク レーン 1649
Claims (33)
- 【請求項１】 化学機械研磨加工用の、コンピュータに
より実施される終点検出方法であって、 第一の終点基準と、第一の終点基準用の第一の時間ウィ
ンドウと、第二の終点基準とを格納するステップと；研
磨終点検出装置から信号を受信するステップと；第一の
終点基準用の信号を監視するステップと；第一の終点基
準が第一の時間ウィンドウ内で検出されない場合には、
デフォルト研磨時間で研磨を停止するステップと；第一
の終点基準が第一のウィンドウ内で検出される場合に
は、第二の終点基準用の信号を監視し、第二の終点基準
が検出される場合に研磨を停止するステップと、 を備える方法。 - 【請求項２】 第二の終点基準用の第二の時間ウィンド
ウを格納するステップを更に備える、請求項１に記載の
方法。 - 【請求項３】 第二の時間ウィンドウ以前に第二の終点
基準が検出される場合には、デフォルト研磨時間で研磨
を停止する、請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 第二の終点基準が検出されない場合に
は、第二の時間ウィンドウの終了時に研磨を停止する、
請求項２に記載の方法。 - 【請求項５】 第三の終点基準と、第一の時間ウィンド
ウ以前に設置される、第三の終点基準用の第三の時間ウ
ィンドウとを格納するステップを更に備える、請求項２
に記載の方法。 - 【請求項６】 第三の終点基準が第三の時間ウィンドウ
内で検出されない場合には、デフォルト研磨時間で研磨
を停止する、請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】 第二の終点基準が検出される検出時間を
格納するステップを更に備える、請求項２に記載の方
法。 - 【請求項８】 第二の終点基準が第二の時間ウィンドウ
内で検出される場合には、デフォルト研磨時間を変更す
るステップを更に備える、請求項７に記載の方法。 - 【請求項９】 第一の終点基準が検出される検出時間を
格納するステップを更に備える、請求項１に記載の方
法。 - 【請求項１０】 第一の終点基準が第一の時間ウィンド
ウ内で検出される場合には、第一の時間ウィンドウを変
更するステップを更に備える、請求項９に記載の方法。 - 【請求項１１】 終点検出装置が、基板を光学的に監視
する、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１２】 研磨加工が、基板上の金属層を研磨す
る、請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１３】 研磨加工が、基板上の誘電層を研磨す
る、請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１４】 複数の連続する基板にわたって、第一
の終点基準が第一の時間ウィンドウ内で検出され、第二
の終点基準が第二の時間ウィンドウ内で検出された後
に、終点検出方法を実行する、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１５】 化学機械研磨加工用の、コンピュータ
により実施される終点検出方法であって、 ａ）それぞれ時間ウィンドウに対応し、Ｎが２以上であ
る、一連のＮ個の終点基準を格納するステップと； ｂ）研磨終点検出装置から信号を受信するステップと； ｃ）一連の終点基準用の信号を監視するステップと； ｄ）対応する時間ウィンドウ内で終点基準が検出される
かどうかを判定するステップと； ｅ）対応する時間ウィンドウ内で終点基準が検出された
場合には、次の一連の終点基準用の信号を監視するステ
ップと； ｆ）ｉ）対応する時間ウィンドウ内で終点基準のうちの
一つが検出されなければ、デフォルト研磨時間で研磨を
停止するか、あるいは、 ｉｉ）対応する時間ウィンドウ内で最後の終点基準を検
出するまで、ステップｄ）とステップｅ）とを繰り返し
て、最後の終点基準の検出に基づいて研磨を停止するス
テップと、 を備える方法。 - 【請求項１６】 基板を研磨面に接触させるステップ
と；基板と研磨面との間に相対運動を生じさせるステッ
プと；第一の終点基準と、第一の終点基準用の第一の時
間ウィンドウと、第二の終点基準とを格納するステップ
と；光線を向けて研磨される基板表面に衝突させる光学
監視装置からの信号を受信するステップと；第一の終点
基準用の信号を監視するステップと；第一の終点基準が
第一の時間ウィンドウ内で検出されない場合には、デフ
ォルト研磨時間で研磨を停止するステップと；第一の終
点基準が第一の時間ウィンドウ内で検出される場合に
は、第二の終点基準用の信号を監視して、第二の終点基
準が検出された時に研磨を停止するステップと、 を備える、化学機械研磨方法。 - 【請求項１７】 基板を研磨面に接触させるステップ
と；基板と研磨面との間に相対運動を生じさせるステッ
プと；それぞれ時間ウィンドウの一つに対応している複
数の終点基準と、複数の時間ウィンドウと、デフォルト
研磨時間とを格納するステップと；終点基準用に終点検
出装置から信号を監視するステップと；終点基準が検出
される時間を格納するステップと；デフォルト研磨時間
のうちの一つの後に、或いは終点基準の最後を検出後
に、研磨を停止するステップと；少なくとも終点基準が
検出された時間のうちの一つに基づいて、デフォルト研
磨時間及び時間ウィンドウのうちの少なくとも一つを調
整するステップと、 を備える、化学機械研磨方法。 - 【請求項１８】 それぞれ終点基準が対応する時間ウィ
ンドウ内で検出される場合に、調整ステップが発生す
る、請求項１７に記載の方法。 - 【請求項１９】 調整ステップが、デフォルト研磨時間
を終点基準の最後が検出される時間と等しく設定するス
テップを含む、請求項１８に記載の方法。 - 【請求項２０】 調整ステップが、デフォルト研磨時間
を複数の基板における終点基準の最後の検出時間の平均
と等しく設定するステップを含む、請求項１８に記載の
方法。 - 【請求項２１】 調整ステップが、時間ウィンドウに対
応する終点基準の検出時間に基づいて時間ウィンドウを
設定するステップを含む、請求項１８に記載の方法。 - 【請求項２２】 設定ステップが、検出時間とマージン
とから開始時間と終了時間とを計算するステップを含
む、請求項２１に記載の方法。 - 【請求項２３】 マージンは予め設定されたパーセンテ
ージである、請求項２２に記載の方法。 - 【請求項２４】 マージンが、二つの終点基準の検出時
間の差から判定される、請求項２２に記載の方法。 - 【請求項２５】 調整ステップは、複数の連続する基板
にわたり対応する時間ウィンドウ内でそれぞれ終点基準
が検出された後に実行される、請求項１７に記載の方
法。 - 【請求項２６】 ａ）研磨面と； ｂ）基板を研磨面と接触させておくキャリアヘッドと； ｃ）研磨面とキャリアヘッドのうちの一つに連結して、
研磨面と基板との間に相対運動を生成するモータと； ｄ）終点監視装置と； ｅ）ｉ）第一の終点基準と、第一の終点基準用の第一の
時間ウィンドウと、第二の終点基準とを格納し、 ｉｉ）監視装置から信号を受信し、 ｉｉｉ）第一の終点基準用の信号を監視し、 ｉｖ）第一の終点基準が第一の時間ウィンドウ内で検出
されない場合には、デフォルト研磨時間で研磨を停止
し、 ｖ）第一の終点基準が第一の時間ウィンドウ内で検出さ
れる場合には、第二の終点基準用の信号を監視して、第
二の終点基準が検出された時に研磨を停止するように構
成された、制御装置と、 を備える、化学機械研磨装置。 - 【請求項２７】 終点監視装置が、研磨中に光線を向け
て基板表面に衝突させる、請求項２６に記載の装置。 - 【請求項２８】 制御装置が、第二の終点基準用の第二
の時間ウィンドウを格納するように構成されている、請
求項２６に記載の装置。 - 【請求項２９】 制御装置が、第二の時間ウィンドウ以
前に第二の終点基準が検出される場合には、デフォルト
研磨時間で研磨を停止するように構成されている、請求
項２８に記載の装置。 - 【請求項３０】 制御装置が、第二の終点基準が検出さ
れない場合には、第二の時間ウィンドウの終了時に研磨
を停止するように構成されている、請求項２８に記載の
装置。 - 【請求項３１】 化学機械研磨加工用の、コンピュータ
により実施される終点検出方法であって、 第一の基準と、第一の基準用の第一の時間ウィンドウ
と、第二の基準とを格納するステップと；研磨終点検出
装置から信号を受信するステップと；第一の基準用の信
号を監視するステップと；第一の基準が第一の時間ウィ
ンドウ内で検出されない場合には、デフォルト研磨時間
で化学機械研磨加工の研磨パラメータを変更するステッ
プと；第一の基準が第一の時間ウィンドウ内で検出され
る場合には、第二の基準用の信号を監視し、第二の基準
が検出された時に研磨パラメータを変更するステップ
と、 を備える方法。 - 【請求項３２】 化学機械研磨加工用の、コンピュータ
により実施される終点検出方法であって、 終点基準と終点基準用の時間ウィンドウとを格納するス
テップと；研磨終点検出装置から信号を受信するステッ
プと；終点基準用の信号を監視するステップと；終点基
準が時間ウィンドウ以前に検出される場合には、デフォ
ルト研磨時間で研磨を停止するステップと；終点基準が
時間ウィンドウ内で検出される場合には、終点基準が検
出された時に研磨を停止するステップと、 を備える方法。 - 【請求項３３】 終点基準が、時間ウィンドウが終了す
る前に検出されない場合には、時間ウィンドウの終了時
に研磨を停止するステップを更に含む、請求項３２に記
載の方法。
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