JP2002011655A - 半導体ウェハの研磨終了点検出装置及びその方法 - Google Patents
半導体ウェハの研磨終了点検出装置及びその方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 最上層の金属膜と下層の絶縁層との間のバリ
ア膜といわれる金属膜の金属の拡散を防止するための膜
を有する半導体ウェハ研磨の終了点を正確に検出する。 【解決手段】 互いに波長が異なる２つのレーザ光６，
９をウェハ上面に照射しし、研磨中におけるそれらの反
射光１２，１４の光量の変化に伴って生じる信号ａ〜ｊ
を使用して研磨終了点の検出を、研磨終了点算出手段２
８に検出する。これにより、バリア膜を有する半導体ウ
ェハであっても、研磨終了点を精度良く検出できる。
ア膜といわれる金属膜の金属の拡散を防止するための膜
を有する半導体ウェハ研磨の終了点を正確に検出する。 【解決手段】 互いに波長が異なる２つのレーザ光６，
９をウェハ上面に照射しし、研磨中におけるそれらの反
射光１２，１４の光量の変化に伴って生じる信号ａ〜ｊ
を使用して研磨終了点の検出を、研磨終了点算出手段２
８に検出する。これにより、バリア膜を有する半導体ウ
ェハであっても、研磨終了点を精度良く検出できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウェハの研磨
終了点検出装置及びその方法に関し、特に半導体ウェハ
の研磨装置における研磨終了点の検出方式に関するもの
である。
終了点検出装置及びその方法に関し、特に半導体ウェハ
の研磨装置における研磨終了点の検出方式に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウェハ上に構成する各種デバイス
の配線やビア等を形成する場合、絶縁層を覆うようにウ
ェハ全面に金属層を膜付けした後、化学的機械的研磨に
より不要な部分を除去する方法が用いられている。この
研磨工程においては、研磨終了点を精度良く検出する必
要がある。研磨が十分行われていない場合には、表面に
金属層が残り配線間の短絡が発生してしまうし、研磨が
過度になると形成された配線層の断面積不足が発生して
しまうからである。研磨終了点を検出するための従来の
技術としては、例えば、特許第２５６１８１２号公報に
示される技術がある。
の配線やビア等を形成する場合、絶縁層を覆うようにウ
ェハ全面に金属層を膜付けした後、化学的機械的研磨に
より不要な部分を除去する方法が用いられている。この
研磨工程においては、研磨終了点を精度良く検出する必
要がある。研磨が十分行われていない場合には、表面に
金属層が残り配線間の短絡が発生してしまうし、研磨が
過度になると形成された配線層の断面積不足が発生して
しまうからである。研磨終了点を検出するための従来の
技術としては、例えば、特許第２５６１８１２号公報に
示される技術がある。
【０００３】図１０は従来の一例を示す構成図である。
図１０に示す半導体ウェハ研磨終了点検出装置は、所定
寸法の検出穴４３を設けた研磨定盤２と、研磨定盤２の
上にあって研磨定盤２と同一位置に検出穴４３を設けた
研磨布３と、検出穴４３から検出光学系への研磨液１７
の流入を防ぐ研磨液流入防止手段としての検出穴４３を
封止するビューウインドウ４４と、検出穴４３とビュー
ウインドウ４４を通して研磨対象であるウェハ１の研磨
面に所定径の検査光４５を照射するレーザ光源４６と、
ウェハ１上で反射される正反射光４７を受光してその光
量を測定し、光量信号ｏとして出力する受光素子４８
と、光量信号ｏを受けて、光量信号ｏをウェハ１の１回
転間隔毎に平均化し、離散的に第３の平均化データｐと
して出力する平均化手段４９と、平均化手段４９から出
力された平均化データｐを、ウェハ１上に形成される材
料の反射率やパターン密度等のウェハ１の構造から決定
される所定のしきい値と比較し、平均化データｐがしき
い値を下回った時点を研磨終了点として検出する研磨終
了点検出手段５０とを含んで構成される。
図１０に示す半導体ウェハ研磨終了点検出装置は、所定
寸法の検出穴４３を設けた研磨定盤２と、研磨定盤２の
上にあって研磨定盤２と同一位置に検出穴４３を設けた
研磨布３と、検出穴４３から検出光学系への研磨液１７
の流入を防ぐ研磨液流入防止手段としての検出穴４３を
封止するビューウインドウ４４と、検出穴４３とビュー
ウインドウ４４を通して研磨対象であるウェハ１の研磨
面に所定径の検査光４５を照射するレーザ光源４６と、
ウェハ１上で反射される正反射光４７を受光してその光
量を測定し、光量信号ｏとして出力する受光素子４８
と、光量信号ｏを受けて、光量信号ｏをウェハ１の１回
転間隔毎に平均化し、離散的に第３の平均化データｐと
して出力する平均化手段４９と、平均化手段４９から出
力された平均化データｐを、ウェハ１上に形成される材
料の反射率やパターン密度等のウェハ１の構造から決定
される所定のしきい値と比較し、平均化データｐがしき
い値を下回った時点を研磨終了点として検出する研磨終
了点検出手段５０とを含んで構成される。
【０００４】まず、第３のレーザ光源４６から照射され
た検査光４５は、検出穴４３とビューウインドウ４４を
通してウェハ１の研磨面に照射されウェハ１上で反射さ
れる。ウェハ１上で反射された第３の正反射光４７は、
受光素子４８で受光されて光量が測定され光量信号ｏと
して出力される。次に、平均化手段４９は光量信号ｏを
受けてこれをウェハ１の１回転間隔毎に平均化し、離散
的に１回転毎平均化データｐとして出力する。
た検査光４５は、検出穴４３とビューウインドウ４４を
通してウェハ１の研磨面に照射されウェハ１上で反射さ
れる。ウェハ１上で反射された第３の正反射光４７は、
受光素子４８で受光されて光量が測定され光量信号ｏと
して出力される。次に、平均化手段４９は光量信号ｏを
受けてこれをウェハ１の１回転間隔毎に平均化し、離散
的に１回転毎平均化データｐとして出力する。
【０００５】平均化手段４９で算出された平均化データ
ｐの時間変化は、研磨初期においては反射率が高い金属
層３０（図２参照）がウェハ１の最上層全面に膜付けさ
れているため高い値を示す。次に、研磨が進行していく
と金属層３０が除去されていき反射率が低い絶縁層２９
が露出し始めるため、あるいは絶縁層２９が光を透過す
る場合には検査光は露出し始めた絶縁層２９を透過して
反射率が低い基板で反射されるため、反射光量は低下し
ていく。
ｐの時間変化は、研磨初期においては反射率が高い金属
層３０（図２参照）がウェハ１の最上層全面に膜付けさ
れているため高い値を示す。次に、研磨が進行していく
と金属層３０が除去されていき反射率が低い絶縁層２９
が露出し始めるため、あるいは絶縁層２９が光を透過す
る場合には検査光は露出し始めた絶縁層２９を透過して
反射率が低い基板で反射されるため、反射光量は低下し
ていく。
【０００６】研磨終了時点での平均化データｐの値は、
ウェハ１上に形成される材料の反射率やパターン密度等
のウェハ１の構造が同一であれば、ウェハ毎にほぼ同一
の値を示す。そこで、研磨終了点検出手段５０では、平
均化手段４９から出力された平均化データｐをウェハ１
上に形成される材料の反射率やパターン密度等のウェハ
１の構造から決定される所定のしきい値と比較し、平均
化データｐがしきい値を下回った時点を研磨終了点とし
て検出する。
ウェハ１上に形成される材料の反射率やパターン密度等
のウェハ１の構造が同一であれば、ウェハ毎にほぼ同一
の値を示す。そこで、研磨終了点検出手段５０では、平
均化手段４９から出力された平均化データｐをウェハ１
上に形成される材料の反射率やパターン密度等のウェハ
１の構造から決定される所定のしきい値と比較し、平均
化データｐがしきい値を下回った時点を研磨終了点とし
て検出する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ような、単一波長の反射光量を測定し、所定しきい値と
比較して研磨終了点を検出する方法は、ウェハ１上に形
成される半導体の材質や膜厚、配線パターンの形状や粗
密等の構造によっては適用できないという問題点があっ
た。特に、バリア膜３１を有するウェハの場合、平均化
データｐは、大きく低下後一旦上昇して研磨終了点を迎
えるような変化を示す場合がある。この場合、所定しき
い値との比較では、一旦上昇する手前の時点でも研磨終
了時点の値と同一の値が存在することになるため、研磨
終了点を正しく検出できない。
ような、単一波長の反射光量を測定し、所定しきい値と
比較して研磨終了点を検出する方法は、ウェハ１上に形
成される半導体の材質や膜厚、配線パターンの形状や粗
密等の構造によっては適用できないという問題点があっ
た。特に、バリア膜３１を有するウェハの場合、平均化
データｐは、大きく低下後一旦上昇して研磨終了点を迎
えるような変化を示す場合がある。この場合、所定しき
い値との比較では、一旦上昇する手前の時点でも研磨終
了時点の値と同一の値が存在することになるため、研磨
終了点を正しく検出できない。
【０００８】本発明の目的は、研磨終了点を正確に検出
することが可能な半導体ウェハの研磨終了点検出装置及
びその方法を提供することである。
することが可能な半導体ウェハの研磨終了点検出装置及
びその方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体ウェ
ハの研磨終了点検出装置は、所定波長の第１の検査光の
発光源としての第１のレーザ光源と、該第１の検査光を
前記ウェハ上に所定の径と角度で照射する第１の照射手
段と、前記第１の検査光とは異なる波長の第２の検査光
の発光源としての第２のレーザ光源と、該第２の検査光
を前記第１の検査光の照射位置と同一位置に同一径で所
定角度で照射する第２の照射手段と、前記ウェハ上で反
射された前記第１の検査光の正反射光軸上にあってその
正反射光を受光してその光量を測定し第１の光量信号と
して出力する第１の受光素子と、前記ウェハ上で反射さ
れた前記第２の検査光の正反射光軸上にあってその正反
射光を受光してその光量を測定し第２の光量信号として
出力する第２の受光素子と、前記ウェハの上面側にあっ
てこのウェハ上の前記第１の検査光および前記第２の検
査光を照射する位置に向けて所定の圧力と流量でエアー
を吹き付けて研磨液を排除するエアノズルと、前記第１
の光量信号および前記第２の光量信号を受けてこれ等第
１の光量信号および第２の光量信号を、前記ウェハの回
転周期の整数倍に同期した周期の時間毎に平均化し離散
的に第１の平均化データおよび第２の平均化データとし
て出力する第１の平均化手段および第２の平均化手段
と、研磨開始直後の研磨不安定に起因する信号変化およ
び研磨前の初期状態が異なることによる研磨開始初期の
研磨が安定する前の信号変化を検知しないようにするた
めに、研磨開始から所定時間経過するまでは以降の研磨
終了点検出動作を無効にしておく初期キャンセル手段
と、研磨速度のばらつきによる研磨初期の信号変動期間
のばらつきに対応するために、前記第１の平均化データ
あるいは第２の平均化データが所定値あるいは所定倍数
変化するまでは以降の研磨終了点検出動作を無効にして
おく検出開始判定手段と、前記初期キャンセル手段での
研磨初期の所定時間の未検知動作後から前記検出開始判
定手段で研磨終了点の検出動作開始が判定されるまでの
間における前記第１の平均化データおよび前記第２の平
均化データそれぞれの最大値あるいは平均値を検出して
第１の基準光量値および第２の基準光量値として出力す
る第１の基準光量検出手段および第２の基準光量検出手
段と、前記第１の基準光量値と前記第２の基準光量値と
の比を算出し、さらにこの比の値を前記第２の平均化デ
ータに乗じた値を算出して補正光量データとして出力す
る光量補正手段と、前記第１の平均化データと前記補正
光量データとの差を算出し光量差データとして出力する
光量差算出手段と、前記第１の基準光量値に所定値を乗
じた値を研磨終了点検出のための第１の終点判定しきい
値として出力する第１のしきい値算出手段と、前記光量
差算出手段から出力された前記光量差データのうち現測
定時点の値を含んで過去に遡った複数データを平均した
値と、さらに過去に遡った光量差データの過去の時点の
複数データを平均した値とを結んだ平均的傾きを算出し
て第１の平均傾きデータとして出力する第１の平均傾き
算出手段と、前記第１の平均傾きデータの値と前記第１
の終点判定しきい値とを比較し、前記第１の平均傾きデ
ータの値が連続して所定回数以上第１の終点判定しきい
値以上の値になった場合、あるいは前記第１の平均傾き
データの値が、前記平均的傾きの絶対値が所定値以上に
なってからの通算で所定回数以上第１の終点判定しきい
値以上の値になった場合、または前記第１の平均傾きデ
ータの値が前記第１の終点判定しきい値以上になる割合
が所定割合以上になった場合に、前記ウェハの研磨が終
了したと判定する第１の研磨終了点検出手段とを含むこ
とを特徴とする。
ハの研磨終了点検出装置は、所定波長の第１の検査光の
発光源としての第１のレーザ光源と、該第１の検査光を
前記ウェハ上に所定の径と角度で照射する第１の照射手
段と、前記第１の検査光とは異なる波長の第２の検査光
の発光源としての第２のレーザ光源と、該第２の検査光
を前記第１の検査光の照射位置と同一位置に同一径で所
定角度で照射する第２の照射手段と、前記ウェハ上で反
射された前記第１の検査光の正反射光軸上にあってその
正反射光を受光してその光量を測定し第１の光量信号と
して出力する第１の受光素子と、前記ウェハ上で反射さ
れた前記第２の検査光の正反射光軸上にあってその正反
射光を受光してその光量を測定し第２の光量信号として
出力する第２の受光素子と、前記ウェハの上面側にあっ
てこのウェハ上の前記第１の検査光および前記第２の検
査光を照射する位置に向けて所定の圧力と流量でエアー
を吹き付けて研磨液を排除するエアノズルと、前記第１
の光量信号および前記第２の光量信号を受けてこれ等第
１の光量信号および第２の光量信号を、前記ウェハの回
転周期の整数倍に同期した周期の時間毎に平均化し離散
的に第１の平均化データおよび第２の平均化データとし
て出力する第１の平均化手段および第２の平均化手段
と、研磨開始直後の研磨不安定に起因する信号変化およ
び研磨前の初期状態が異なることによる研磨開始初期の
研磨が安定する前の信号変化を検知しないようにするた
めに、研磨開始から所定時間経過するまでは以降の研磨
終了点検出動作を無効にしておく初期キャンセル手段
と、研磨速度のばらつきによる研磨初期の信号変動期間
のばらつきに対応するために、前記第１の平均化データ
あるいは第２の平均化データが所定値あるいは所定倍数
変化するまでは以降の研磨終了点検出動作を無効にして
おく検出開始判定手段と、前記初期キャンセル手段での
研磨初期の所定時間の未検知動作後から前記検出開始判
定手段で研磨終了点の検出動作開始が判定されるまでの
間における前記第１の平均化データおよび前記第２の平
均化データそれぞれの最大値あるいは平均値を検出して
第１の基準光量値および第２の基準光量値として出力す
る第１の基準光量検出手段および第２の基準光量検出手
段と、前記第１の基準光量値と前記第２の基準光量値と
の比を算出し、さらにこの比の値を前記第２の平均化デ
ータに乗じた値を算出して補正光量データとして出力す
る光量補正手段と、前記第１の平均化データと前記補正
光量データとの差を算出し光量差データとして出力する
光量差算出手段と、前記第１の基準光量値に所定値を乗
じた値を研磨終了点検出のための第１の終点判定しきい
値として出力する第１のしきい値算出手段と、前記光量
差算出手段から出力された前記光量差データのうち現測
定時点の値を含んで過去に遡った複数データを平均した
値と、さらに過去に遡った光量差データの過去の時点の
複数データを平均した値とを結んだ平均的傾きを算出し
て第１の平均傾きデータとして出力する第１の平均傾き
算出手段と、前記第１の平均傾きデータの値と前記第１
の終点判定しきい値とを比較し、前記第１の平均傾きデ
ータの値が連続して所定回数以上第１の終点判定しきい
値以上の値になった場合、あるいは前記第１の平均傾き
データの値が、前記平均的傾きの絶対値が所定値以上に
なってからの通算で所定回数以上第１の終点判定しきい
値以上の値になった場合、または前記第１の平均傾きデ
ータの値が前記第１の終点判定しきい値以上になる割合
が所定割合以上になった場合に、前記ウェハの研磨が終
了したと判定する第１の研磨終了点検出手段とを含むこ
とを特徴とする。
【００１０】そして、前記光量補正手段から出力された
前記補正光量データを受けて、前記第１の平均化データ
と前記第２の平均化データとの変化時間のずれを補正す
るために、前記第１の平均化データが最大値から所定割
合あるいは所定量低下した時点の前記第１の平均化デー
タの値とその時点前後の補正光量信号の値とを比較して
差が最小になる時点を検出し、その２点間の時間差をず
れ時間として算出し、算出したずれ時間の分だけ前記補
正光量データの時間軸をずらした第２の補正光量データ
を前記光量差算出手段に出力する時間軸補正手段を、前
記光量補正手段と光量差算出手段との間に含むことを特
徴とする。
前記補正光量データを受けて、前記第１の平均化データ
と前記第２の平均化データとの変化時間のずれを補正す
るために、前記第１の平均化データが最大値から所定割
合あるいは所定量低下した時点の前記第１の平均化デー
タの値とその時点前後の補正光量信号の値とを比較して
差が最小になる時点を検出し、その２点間の時間差をず
れ時間として算出し、算出したずれ時間の分だけ前記補
正光量データの時間軸をずらした第２の補正光量データ
を前記光量差算出手段に出力する時間軸補正手段を、前
記光量補正手段と光量差算出手段との間に含むことを特
徴とする。
【００１１】本発明による半導体ウェハの研磨終了点検
出装置は、所定波長の第１の検査光の発光源としての第
１のレーザ光源と、該第１の検査光を前記ウェハ上に所
定の径と角度で照射する第１の照射手段と、前記第１の
検査光とは異なる波長の第２の検査光の発光源としての
第２のレーザ光源と、該第２の検査光を前記第１の検査
光の照射位置と同一位置に同一径で所定角度で照射する
第２の照射手段と、前記ウェハ上で反射された前記第１
の検査光の正反射光軸上にあってその正反射光を受光し
てその光量を測定し第１の光量信号として出力する第１
の受光素子と、前記ウェハ上で反射された前記第２の検
査光の正反射光軸上にあってその正反射光を受光してそ
の光量を測定し第２の光量信号として出力する第２の受
光素子と、前記ウェハの上面側にあってこのウェハ上の
前記第１の検査光および前記第２の検査光を照射する位
置に向けて所定の圧力と流量でエアーを吹き付けて研磨
液を排除するエアノズルと、前記第１の光量信号および
前記第２の光量信号を受けてこれ等第１の光量信号およ
び第２の光量信号を、前記ウェハの回転周期の整数倍に
同期した周期の時間毎に平均化し離散的に第１の平均化
データおよび第２の平均化データとして出力する第１の
平均化手段および第２の平均化手段と、研磨開始直後の
研磨不安定に起因する信号変化および研磨前の初期状態
が異なることによる研磨開始初期の研磨が安定する前の
信号変化を検知しないようにするために、研磨開始から
所定時間経過するまでは以降の研磨終了点検出動作を無
効にしておく初期キャンセル手段と、研磨速度のばらつ
きによる研磨初期の信号変動期間のばらつきに対応する
ために、前記第１の平均化データあるいは第２の平均化
データが所定値あるいは所定倍数変化するまでは以降の
研磨終了点検出動作を無効にしておく検出開始判定手段
と、前記初期キャンセル手段での研磨初期の所定時間の
未検知動作後から前記検出開始判定手段で研磨終了点の
検出動作開始が判定されるまでの間における前記第１の
平均化データの最大値あるいは平均値を検出して第１の
基準光量値として出力する第１の基準光量検出手段と、
前記第１の平均化データと前記第２の平均化データとの
比を算出し光量比データとして出力する光量比算出手段
と、前記光量比算出手段から出力された前記光量比デー
タのうち現測定時点の値を含んで過去に遡った複数デー
タを平均した値と、さらに過去に遡った光量比データの
過去の時点の複数データを平均した値とを結んだ平均的
傾きを算出して第１の平均傾きデータとして出力する第
１の平均傾き算出手段と、前記第１の基準光量値に所定
値を乗じた値を研磨終了点検出のための第１の終点判定
しきい値として出力する第１のしきい値算出手段と、前
記第１の平均傾きデータの値と前記第１の終点判定しき
い値とを比較し、前記第１の平均傾きデータの値が連続
して所定回数以上第１の終点判定しきい値以上の値にな
った場合、あるいは前記第１の平均傾きデータの値が、
前記平均的傾きの絶対値が所定値以上になってからの通
算で所定回数以上第１の終点判定しきい値以上の値にな
った場合、または前記第１の平均傾きデータの値が前記
第１の終点判定しきい値以上になる割合が所定割合以上
になった場合に、前記ウェハの研磨が終了したと判定す
る第１の研磨終了点検出手段とを含むことを特徴とす
る。
出装置は、所定波長の第１の検査光の発光源としての第
１のレーザ光源と、該第１の検査光を前記ウェハ上に所
定の径と角度で照射する第１の照射手段と、前記第１の
検査光とは異なる波長の第２の検査光の発光源としての
第２のレーザ光源と、該第２の検査光を前記第１の検査
光の照射位置と同一位置に同一径で所定角度で照射する
第２の照射手段と、前記ウェハ上で反射された前記第１
の検査光の正反射光軸上にあってその正反射光を受光し
てその光量を測定し第１の光量信号として出力する第１
の受光素子と、前記ウェハ上で反射された前記第２の検
査光の正反射光軸上にあってその正反射光を受光してそ
の光量を測定し第２の光量信号として出力する第２の受
光素子と、前記ウェハの上面側にあってこのウェハ上の
前記第１の検査光および前記第２の検査光を照射する位
置に向けて所定の圧力と流量でエアーを吹き付けて研磨
液を排除するエアノズルと、前記第１の光量信号および
前記第２の光量信号を受けてこれ等第１の光量信号およ
び第２の光量信号を、前記ウェハの回転周期の整数倍に
同期した周期の時間毎に平均化し離散的に第１の平均化
データおよび第２の平均化データとして出力する第１の
平均化手段および第２の平均化手段と、研磨開始直後の
研磨不安定に起因する信号変化および研磨前の初期状態
が異なることによる研磨開始初期の研磨が安定する前の
信号変化を検知しないようにするために、研磨開始から
所定時間経過するまでは以降の研磨終了点検出動作を無
効にしておく初期キャンセル手段と、研磨速度のばらつ
きによる研磨初期の信号変動期間のばらつきに対応する
ために、前記第１の平均化データあるいは第２の平均化
データが所定値あるいは所定倍数変化するまでは以降の
研磨終了点検出動作を無効にしておく検出開始判定手段
と、前記初期キャンセル手段での研磨初期の所定時間の
未検知動作後から前記検出開始判定手段で研磨終了点の
検出動作開始が判定されるまでの間における前記第１の
平均化データの最大値あるいは平均値を検出して第１の
基準光量値として出力する第１の基準光量検出手段と、
前記第１の平均化データと前記第２の平均化データとの
比を算出し光量比データとして出力する光量比算出手段
と、前記光量比算出手段から出力された前記光量比デー
タのうち現測定時点の値を含んで過去に遡った複数デー
タを平均した値と、さらに過去に遡った光量比データの
過去の時点の複数データを平均した値とを結んだ平均的
傾きを算出して第１の平均傾きデータとして出力する第
１の平均傾き算出手段と、前記第１の基準光量値に所定
値を乗じた値を研磨終了点検出のための第１の終点判定
しきい値として出力する第１のしきい値算出手段と、前
記第１の平均傾きデータの値と前記第１の終点判定しき
い値とを比較し、前記第１の平均傾きデータの値が連続
して所定回数以上第１の終点判定しきい値以上の値にな
った場合、あるいは前記第１の平均傾きデータの値が、
前記平均的傾きの絶対値が所定値以上になってからの通
算で所定回数以上第１の終点判定しきい値以上の値にな
った場合、または前記第１の平均傾きデータの値が前記
第１の終点判定しきい値以上になる割合が所定割合以上
になった場合に、前記ウェハの研磨が終了したと判定す
る第１の研磨終了点検出手段とを含むことを特徴とす
る。
【００１２】そして、前記検査光としてそれぞれ波長の
異なる３本以上の検査光を使用し、そのうちの２つから
なる別々の組み合わせについてそれぞれ並列に研磨終了
点の検出を行うことを特徴とする。また、前記第１の研
磨終了点検出手段は、前記第１の平均傾きデータの値と
前記第１の終点判定しきい値とを比較し、前記第１の平
均傾きデータの値が連続して所定回数以上第１の終点判
定しきい値以下の値になった場合、あるいは前記第１の
平均傾きデータの値が、前記平均的傾きの絶対値が所定
値以上になってからの通算で所定回数以上第１の終点判
定しきい値以下の値になった場合、または前記第１の平
均傾きデータの値が前記第１の終点判定しきい値以下に
なる割合が所定割合以上になった場合に、前記ウェハの
研磨が終了したと判定する手段であることを特徴とす
る。
異なる３本以上の検査光を使用し、そのうちの２つから
なる別々の組み合わせについてそれぞれ並列に研磨終了
点の検出を行うことを特徴とする。また、前記第１の研
磨終了点検出手段は、前記第１の平均傾きデータの値と
前記第１の終点判定しきい値とを比較し、前記第１の平
均傾きデータの値が連続して所定回数以上第１の終点判
定しきい値以下の値になった場合、あるいは前記第１の
平均傾きデータの値が、前記平均的傾きの絶対値が所定
値以上になってからの通算で所定回数以上第１の終点判
定しきい値以下の値になった場合、または前記第１の平
均傾きデータの値が前記第１の終点判定しきい値以下に
なる割合が所定割合以上になった場合に、前記ウェハの
研磨が終了したと判定する手段であることを特徴とす
る。
【００１３】更に、前記光量補正手段と、前記光量差算
出手段と、前記平均傾き算出手段と、前記第１の研磨終
了点検出手段との代わりに、前記第１の平均化データと
前記第２の平均化データのうち現測定時点の値を含んで
過去に遡った複数データを平均した値と、さらに過去に
遡った光量差データの過去の時点の複数データを平均し
た値とを結んだ平均的傾きを算出し、それぞれ第２の平
均傾きデータおよび第３の平均傾きデータとして出力す
る第２の平均傾き算出手段および第３の平均傾き算出手
段と、前記第２の平均傾きデータおよび前記第３の平均
傾きデータの値が正の値をとったことをそれぞれ検出す
る第１の光量上昇検出手段および第２の光量上昇検出手
段と、前記第１の光量上昇検出手段および前記第２の光
量上昇検出手段で前記第２の平均傾きデータおよび前記
第３の平均傾きデータの値が正の値をとったことが検出
された後、前記第２の平均傾きデータおよび前記第３の
平均傾きデータの値と終点判定しきい値とをそれぞれ比
較し、前記第２の平均傾きデータおよび前記第３の平均
傾きデータの値が連続して所定回数以上終点判定しきい
値以上の値になった場合、あるいは前記第２の平均傾き
データおよび前記第３の平均傾きデータの値が、前記平
均的傾きの絶対値が所定値以上になってからの通算で所
定回数以上終点判定しきい値以上の値になった場合、ま
たは前記第２の平均傾きデータおよび前記第３の平均傾
きデータの値が終点判定しきい値以上になる割合が所定
割合以上になった場合に、それぞれ前記ウェハの研磨が
終了したと判定する第２の研磨終了点検出手段および第
３の研磨終了点検出手段とを含むことを特徴とする。
出手段と、前記平均傾き算出手段と、前記第１の研磨終
了点検出手段との代わりに、前記第１の平均化データと
前記第２の平均化データのうち現測定時点の値を含んで
過去に遡った複数データを平均した値と、さらに過去に
遡った光量差データの過去の時点の複数データを平均し
た値とを結んだ平均的傾きを算出し、それぞれ第２の平
均傾きデータおよび第３の平均傾きデータとして出力す
る第２の平均傾き算出手段および第３の平均傾き算出手
段と、前記第２の平均傾きデータおよび前記第３の平均
傾きデータの値が正の値をとったことをそれぞれ検出す
る第１の光量上昇検出手段および第２の光量上昇検出手
段と、前記第１の光量上昇検出手段および前記第２の光
量上昇検出手段で前記第２の平均傾きデータおよび前記
第３の平均傾きデータの値が正の値をとったことが検出
された後、前記第２の平均傾きデータおよび前記第３の
平均傾きデータの値と終点判定しきい値とをそれぞれ比
較し、前記第２の平均傾きデータおよび前記第３の平均
傾きデータの値が連続して所定回数以上終点判定しきい
値以上の値になった場合、あるいは前記第２の平均傾き
データおよび前記第３の平均傾きデータの値が、前記平
均的傾きの絶対値が所定値以上になってからの通算で所
定回数以上終点判定しきい値以上の値になった場合、ま
たは前記第２の平均傾きデータおよび前記第３の平均傾
きデータの値が終点判定しきい値以上になる割合が所定
割合以上になった場合に、それぞれ前記ウェハの研磨が
終了したと判定する第２の研磨終了点検出手段および第
３の研磨終了点検出手段とを含むことを特徴とする。
【００１４】また、前記第２の研磨終了点検出手段およ
び第３の研磨終了点検出手段は、前記第１の光量上昇検
出手段および前記第２の光量上昇検出手段で前記第２の
平均傾きデータおよび前記第３の平均傾きデータの値が
正の値をとったことが検出された後、前記第２の平均傾
きデータおよび前記第３の平均傾きデータの値と終点判
定しきい値とをそれぞれ比較し、前記第２の平均傾きデ
ータおよび前記第３の平均傾きデータの値が連続して所
定回数以上終点判定しきい値以下の値になった場合、あ
るいは前記第２の平均傾きデータおよび前記第３の平均
傾きデータの値が、前記平均的傾きの絶対値が所定値以
上になってからの通算で所定回数以上終点判定しきい値
以下の値になった場合、または前記第２の平均傾きデー
タおよび前記第３の平均傾きデータの値が終点判定しき
い値以下になる割合が所定割合以上になった場合に、そ
れぞれ前記ウェハの研磨が終了したと判定する手段であ
ることを特徴とする。
び第３の研磨終了点検出手段は、前記第１の光量上昇検
出手段および前記第２の光量上昇検出手段で前記第２の
平均傾きデータおよび前記第３の平均傾きデータの値が
正の値をとったことが検出された後、前記第２の平均傾
きデータおよび前記第３の平均傾きデータの値と終点判
定しきい値とをそれぞれ比較し、前記第２の平均傾きデ
ータおよび前記第３の平均傾きデータの値が連続して所
定回数以上終点判定しきい値以下の値になった場合、あ
るいは前記第２の平均傾きデータおよび前記第３の平均
傾きデータの値が、前記平均的傾きの絶対値が所定値以
上になってからの通算で所定回数以上終点判定しきい値
以下の値になった場合、または前記第２の平均傾きデー
タおよび前記第３の平均傾きデータの値が終点判定しき
い値以下になる割合が所定割合以上になった場合に、そ
れぞれ前記ウェハの研磨が終了したと判定する手段であ
ることを特徴とする。
【００１５】そして、それぞれ波長の異なる３本以上の
検査光を使用し、それぞれ並列に研磨終了点の検出を行
うことを特徴とする。また、前記検査光は１本であり、
単独で研磨終了点の検出を行うことを特徴とする。
検査光を使用し、それぞれ並列に研磨終了点の検出を行
うことを特徴とする。また、前記検査光は１本であり、
単独で研磨終了点の検出を行うことを特徴とする。
【００１６】また、前記第１の光源と前記第１の照射手
段と前記第２の光源と前記第２の照射手段と前記第１の
受光素子と前記第２の受光素子の代わりに、内部にそれ
ぞれ波長の異なる複数の光源と１つ以上の受光部とを有
し、それぞれ波長の異なる複数の光を同一光軸上に第６
の検査光として照射し、かつ前記第６の検査光の前記ウ
ェハからの反射光である第６の正反射光を受光して、そ
れぞれの波長ごとにその受光量を測定し、複数の前記受
光量信号を出力する多波長測定手段と、該多波長測定手
段から照射される複数波長を含む前記第６の検査光を前
記ウェハの表面に導き、所定の径と角度で照射する第６
の照射手段と、前記ウェハ上で反射された第６の正反射
光を前記多波長測定手段へ導く第６の受光手段とを含む
ことを特徴とする。また、前記第６の照射手段と前記第
６受光手段と前記多波長測定手段との代わりに、前記第
６の照射手段と前記第６受光手段と前記多波長測定手段
とを一体とした第２の多波長測定手段を含むことを特徴
とする。更に、前記第６の照射手段と前記第６の受光手
段との代わりに、前記第６の照射手段と前記第６の受光
手段を一体とした照射・受光手段を含むことを特徴とす
る。
段と前記第２の光源と前記第２の照射手段と前記第１の
受光素子と前記第２の受光素子の代わりに、内部にそれ
ぞれ波長の異なる複数の光源と１つ以上の受光部とを有
し、それぞれ波長の異なる複数の光を同一光軸上に第６
の検査光として照射し、かつ前記第６の検査光の前記ウ
ェハからの反射光である第６の正反射光を受光して、そ
れぞれの波長ごとにその受光量を測定し、複数の前記受
光量信号を出力する多波長測定手段と、該多波長測定手
段から照射される複数波長を含む前記第６の検査光を前
記ウェハの表面に導き、所定の径と角度で照射する第６
の照射手段と、前記ウェハ上で反射された第６の正反射
光を前記多波長測定手段へ導く第６の受光手段とを含む
ことを特徴とする。また、前記第６の照射手段と前記第
６受光手段と前記多波長測定手段との代わりに、前記第
６の照射手段と前記第６受光手段と前記多波長測定手段
とを一体とした第２の多波長測定手段を含むことを特徴
とする。更に、前記第６の照射手段と前記第６の受光手
段との代わりに、前記第６の照射手段と前記第６の受光
手段を一体とした照射・受光手段を含むことを特徴とす
る。
【００１７】本発明による半導体ウェハの研磨終了点検
出方法は、所定波長の第１の検査光を前記ウェハ上に所
定の径と角度で照射するステップと、前記第１の検査光
とは異なる波長の第２の検査光を前記第１の検査光の照
射位置と同一位置に同一径で所定角度で照射するステッ
プと、前記ウェハ上で反射された前記第１の検査光の正
反射光軸上においてその正反射光を受光してその光量を
測定し第１の光量信号として出力するステップと、前記
ウェハ上で反射された第２の検査光の正反射光軸上にお
いてその正反射光を受光してその光量を測定し第２の光
量信号として出力するステップと、前記ウェハの上面側
においてこのウェハ上の前記第１の検査光および前記第
２の検査光を照射する位置に向けて所定の圧力と流量で
エアーを吹き付けて研磨液を排除するステップと、前記
第１の光量信号および前記第２の光量信号を受けてこれ
等第１の光量信号および第２の光量信号を、前記ウェハ
の回転周期の整数倍に同期した周期の時間毎に平均化し
離散的に第１の平均化データおよび第２の平均化データ
として出力するステップと、研磨開始直後の研磨不安定
に起因する信号変化および研磨前の初期状態が異なるこ
とによる研磨開始初期の研磨が安定する前の信号変化を
検知しないようにするために、研磨開始から所定時間経
過するまでは以降の研磨終了点検出動作を無効にしてお
く初期キャンセルステップと、研磨速度のばらつきによ
る研磨初期の信号変動期間のばらつきに対応するため
に、前記第１の平均化データあるいは前記第２の平均化
データが所定値あるいは所定倍数変化するまでは以降の
研磨終了点検出動作を無効にしておく検出開始判定ステ
ップと、前記初期キャンセルステップでの研磨初期の所
定時間の未検知動作後から前記検出開始判定ステップで
研磨終了点の検出動作開始が判定されるまでの間におけ
る前記第１の平均化データおよび前記第２の平均化デー
タそれぞれの最大値あるいは平均値を検出して第１の基
準光量値および第２の基準光量値として出力するステッ
プと、前記第１の基準光量値と前記第２の基準光量値と
の比を算出し、さらにこの比の値を前記第２の平均化デ
ータに乗じた値を算出して補正光量データとして出力す
る光量補正ステップと、前記第１の平均化データと前記
補正光量データとの差を算出し光量差データとして出力
する光量差算出ステップと、前記第１の基準光量値に所
定値を乗じた値を研磨終了点検出のための第１の終点判
定しきい値として出力するステップと、前記光量差デー
タのうち現測定時点の値を含んで過去に遡った複数デー
タを平均した値と、さらに過去に遡った前記光量差デー
タの過去の時点の複数データを平均した値とを結んだ平
均的傾きを算出して第１の平均傾きデータとして出力す
る平均傾き算出ステップと、前記第１の平均傾きデータ
の値と前記第１の終点判定しきい値とを比較し、前記第
１の平均傾きデータの値が連続して所定回数以上第１の
終点判定しきい値以上の値になった場合、あるいは前記
第１の平均傾きデータの値が、平均的傾きの絶対値が所
定値以上になってからの通算で所定回数以上第１の終点
判定しきい値以上の値になった場合、または前記第１の
平均傾きデータの値が前記第１の終点判定しきい値以上
になる割合が所定割合以上になった場合に、前記ウェハ
の研磨が終了したと判定する研磨終了点検出ステップと
を含むことを特徴とする。
出方法は、所定波長の第１の検査光を前記ウェハ上に所
定の径と角度で照射するステップと、前記第１の検査光
とは異なる波長の第２の検査光を前記第１の検査光の照
射位置と同一位置に同一径で所定角度で照射するステッ
プと、前記ウェハ上で反射された前記第１の検査光の正
反射光軸上においてその正反射光を受光してその光量を
測定し第１の光量信号として出力するステップと、前記
ウェハ上で反射された第２の検査光の正反射光軸上にお
いてその正反射光を受光してその光量を測定し第２の光
量信号として出力するステップと、前記ウェハの上面側
においてこのウェハ上の前記第１の検査光および前記第
２の検査光を照射する位置に向けて所定の圧力と流量で
エアーを吹き付けて研磨液を排除するステップと、前記
第１の光量信号および前記第２の光量信号を受けてこれ
等第１の光量信号および第２の光量信号を、前記ウェハ
の回転周期の整数倍に同期した周期の時間毎に平均化し
離散的に第１の平均化データおよび第２の平均化データ
として出力するステップと、研磨開始直後の研磨不安定
に起因する信号変化および研磨前の初期状態が異なるこ
とによる研磨開始初期の研磨が安定する前の信号変化を
検知しないようにするために、研磨開始から所定時間経
過するまでは以降の研磨終了点検出動作を無効にしてお
く初期キャンセルステップと、研磨速度のばらつきによ
る研磨初期の信号変動期間のばらつきに対応するため
に、前記第１の平均化データあるいは前記第２の平均化
データが所定値あるいは所定倍数変化するまでは以降の
研磨終了点検出動作を無効にしておく検出開始判定ステ
ップと、前記初期キャンセルステップでの研磨初期の所
定時間の未検知動作後から前記検出開始判定ステップで
研磨終了点の検出動作開始が判定されるまでの間におけ
る前記第１の平均化データおよび前記第２の平均化デー
タそれぞれの最大値あるいは平均値を検出して第１の基
準光量値および第２の基準光量値として出力するステッ
プと、前記第１の基準光量値と前記第２の基準光量値と
の比を算出し、さらにこの比の値を前記第２の平均化デ
ータに乗じた値を算出して補正光量データとして出力す
る光量補正ステップと、前記第１の平均化データと前記
補正光量データとの差を算出し光量差データとして出力
する光量差算出ステップと、前記第１の基準光量値に所
定値を乗じた値を研磨終了点検出のための第１の終点判
定しきい値として出力するステップと、前記光量差デー
タのうち現測定時点の値を含んで過去に遡った複数デー
タを平均した値と、さらに過去に遡った前記光量差デー
タの過去の時点の複数データを平均した値とを結んだ平
均的傾きを算出して第１の平均傾きデータとして出力す
る平均傾き算出ステップと、前記第１の平均傾きデータ
の値と前記第１の終点判定しきい値とを比較し、前記第
１の平均傾きデータの値が連続して所定回数以上第１の
終点判定しきい値以上の値になった場合、あるいは前記
第１の平均傾きデータの値が、平均的傾きの絶対値が所
定値以上になってからの通算で所定回数以上第１の終点
判定しきい値以上の値になった場合、または前記第１の
平均傾きデータの値が前記第１の終点判定しきい値以上
になる割合が所定割合以上になった場合に、前記ウェハ
の研磨が終了したと判定する研磨終了点検出ステップと
を含むことを特徴とする。
【００１８】そして、前記補正光量データを受けて、前
記第１の平均化データと前記第２の平均化データとの変
化時間のずれを補正するために、前記第１の平均化デー
タが最大値から所定割合あるいは所定量低下した時点の
前記第１の平均化データの値とその時点前後の補正光量
信号の値とを比較して差が最小になる時点を検出し、そ
の２点間の時間差をずれ時間として算出し、算出したず
れ時間の分だけ前記補正光量データの時間軸をずらした
第２の補正光量データを前記光量差算出ステップに出力
する時間軸補正ステップを、前記光量補正ステップと光
量差算出ステップとの間に含むことを特徴とする。
記第１の平均化データと前記第２の平均化データとの変
化時間のずれを補正するために、前記第１の平均化デー
タが最大値から所定割合あるいは所定量低下した時点の
前記第１の平均化データの値とその時点前後の補正光量
信号の値とを比較して差が最小になる時点を検出し、そ
の２点間の時間差をずれ時間として算出し、算出したず
れ時間の分だけ前記補正光量データの時間軸をずらした
第２の補正光量データを前記光量差算出ステップに出力
する時間軸補正ステップを、前記光量補正ステップと光
量差算出ステップとの間に含むことを特徴とする。
【００１９】本発明による半導体ウェハの研磨終了点検
出方法は、所定波長の第１の検査光を前記ウェハ上に所
定の径と角度で照射するステップと、前記第１の検査光
とは異なる波長の第２の検査光を前記第１の検査光の照
射位置と同一位置に同一径で所定角度で照射するステッ
プと、前記ウェハ上で反射された前記第１の検査光の正
反射光軸上においてその正反射光を受光してその光量を
測定し第１の光量信号として出力するステップと、前記
ウェハ上で反射された第２の検査光の正反射光軸上にお
いてその正反射光を受光してその光量を測定し第２の光
量信号として出力するステップと、前記ウェハの上面側
においてこのウェハ上の前記第１の検査光および前記第
２の検査光を照射する位置に向けて所定の圧力と流量で
エアーを吹き付けて研磨液を排除するステップと、前記
第１の光量信号および前記第２の光量信号を受けてこれ
等第１の光量信号および第２の光量信号を、前記ウェハ
の回転周期の整数倍に同期した周期の時間毎に平均化し
離散的に第１の平均化データおよび第２の平均化データ
として出力するステップと、研磨開始直後の研磨不安定
に起因する信号変化および研磨前の初期状態が異なるこ
とによる研磨開始初期の研磨が安定する前の信号変化を
検知しないようにするために、研磨開始から所定時間経
過するまでは以降の研磨終了点検出動作を無効にしてお
く初期キャンセルステップと、研磨速度のばらつきによ
る研磨初期の信号変動期間のばらつきに対応するため
に、前記第１の平均化データあるいは前記第２の平均化
データが所定値あるいは所定倍数変化するまでは以降の
研磨終了点検出動作を無効にしておく検出開始判定ステ
ップと、前記初期キャンセルステップでの研磨初期の所
定時間の未検知動作後から前記検出開始判定ステップで
研磨終了点の検出動作開始が判定されるまでの間におけ
る前記第１の平均化データの最大値あるいは平均値を検
出して第１の基準光量値として出力するステップと、前
記第１の平均化データと前記第２の平均化データとの比
を算出し光量比データとして出力する光量比算出ステッ
プと、前記第１の基準光量値に所定値を乗じた値を研磨
終了点検出のための第１の終点判定しきい値として出力
するステップと、前記光量比データのうち現測定時点の
値を含んで過去に遡った複数データを平均した値と、さ
らに過去に遡った前記光量比データの過去の時点の複数
データを平均した値とを結んだ平均的傾きを算出して第
１の平均傾きデータとして出力する平均傾き算出ステッ
プと、前記第１の平均傾きデータの値と前記第１の終点
判定しきい値とを比較し、前記第１の平均傾きデータの
値が連続して所定回数以上第１の終点判定しきい値以上
の値になった場合、あるいは前記第１の平均傾きデータ
の値が、平均的傾きの絶対値が所定値以上になってから
の通算で所定回数以上第１の終点判定しきい値以上の値
になった場合、または前記第１の平均傾きデータの値が
前記第１の終点判定しきい値以上になる割合が所定割合
以上になった場合に、前記ウェハの研磨が終了したと判
定する研磨終了点検出ステップとを含むことを特徴とす
る。
出方法は、所定波長の第１の検査光を前記ウェハ上に所
定の径と角度で照射するステップと、前記第１の検査光
とは異なる波長の第２の検査光を前記第１の検査光の照
射位置と同一位置に同一径で所定角度で照射するステッ
プと、前記ウェハ上で反射された前記第１の検査光の正
反射光軸上においてその正反射光を受光してその光量を
測定し第１の光量信号として出力するステップと、前記
ウェハ上で反射された第２の検査光の正反射光軸上にお
いてその正反射光を受光してその光量を測定し第２の光
量信号として出力するステップと、前記ウェハの上面側
においてこのウェハ上の前記第１の検査光および前記第
２の検査光を照射する位置に向けて所定の圧力と流量で
エアーを吹き付けて研磨液を排除するステップと、前記
第１の光量信号および前記第２の光量信号を受けてこれ
等第１の光量信号および第２の光量信号を、前記ウェハ
の回転周期の整数倍に同期した周期の時間毎に平均化し
離散的に第１の平均化データおよび第２の平均化データ
として出力するステップと、研磨開始直後の研磨不安定
に起因する信号変化および研磨前の初期状態が異なるこ
とによる研磨開始初期の研磨が安定する前の信号変化を
検知しないようにするために、研磨開始から所定時間経
過するまでは以降の研磨終了点検出動作を無効にしてお
く初期キャンセルステップと、研磨速度のばらつきによ
る研磨初期の信号変動期間のばらつきに対応するため
に、前記第１の平均化データあるいは前記第２の平均化
データが所定値あるいは所定倍数変化するまでは以降の
研磨終了点検出動作を無効にしておく検出開始判定ステ
ップと、前記初期キャンセルステップでの研磨初期の所
定時間の未検知動作後から前記検出開始判定ステップで
研磨終了点の検出動作開始が判定されるまでの間におけ
る前記第１の平均化データの最大値あるいは平均値を検
出して第１の基準光量値として出力するステップと、前
記第１の平均化データと前記第２の平均化データとの比
を算出し光量比データとして出力する光量比算出ステッ
プと、前記第１の基準光量値に所定値を乗じた値を研磨
終了点検出のための第１の終点判定しきい値として出力
するステップと、前記光量比データのうち現測定時点の
値を含んで過去に遡った複数データを平均した値と、さ
らに過去に遡った前記光量比データの過去の時点の複数
データを平均した値とを結んだ平均的傾きを算出して第
１の平均傾きデータとして出力する平均傾き算出ステッ
プと、前記第１の平均傾きデータの値と前記第１の終点
判定しきい値とを比較し、前記第１の平均傾きデータの
値が連続して所定回数以上第１の終点判定しきい値以上
の値になった場合、あるいは前記第１の平均傾きデータ
の値が、平均的傾きの絶対値が所定値以上になってから
の通算で所定回数以上第１の終点判定しきい値以上の値
になった場合、または前記第１の平均傾きデータの値が
前記第１の終点判定しきい値以上になる割合が所定割合
以上になった場合に、前記ウェハの研磨が終了したと判
定する研磨終了点検出ステップとを含むことを特徴とす
る。
【００２０】そして、前記検査光としてそれぞれ波長の
異なる３本以上の検査光を使用し、そのうちの２つから
なる別々の組み合わせについてそれぞれ並列に研磨終了
点の検出を行うことを特徴とする。
異なる３本以上の検査光を使用し、そのうちの２つから
なる別々の組み合わせについてそれぞれ並列に研磨終了
点の検出を行うことを特徴とする。
【００２１】また、前記研磨終了点検出ステップは、前
記第１の平均傾きデータの値と前記第１の終点判定しき
い値とを比較し、前記第１の平均傾きデータの値が連続
して所定回数以上第１の終点判定しきい値以下の値にな
った場合、あるいは前記第１の平均傾きデータの値が、
平均的傾きの絶対値が所定値以上になってからの通算で
所定回数以上第１の終点判定しきい値以下の値になった
場合、または前記第１の平均傾きデータの値が前記第１
の終点判定しきい値以下になる割合が所定割合以上にな
った場合に、前記ウェハの研磨が終了したと判定するス
テップであることを特徴とする。
記第１の平均傾きデータの値と前記第１の終点判定しき
い値とを比較し、前記第１の平均傾きデータの値が連続
して所定回数以上第１の終点判定しきい値以下の値にな
った場合、あるいは前記第１の平均傾きデータの値が、
平均的傾きの絶対値が所定値以上になってからの通算で
所定回数以上第１の終点判定しきい値以下の値になった
場合、または前記第１の平均傾きデータの値が前記第１
の終点判定しきい値以下になる割合が所定割合以上にな
った場合に、前記ウェハの研磨が終了したと判定するス
テップであることを特徴とする。
【００２２】また、前記光量補正ステップと、前記光量
差算出ステップと、前記平均傾き算出ステップと、前記
研磨終了点検出ステップとの代わりに、前記第１の平均
化データと前記第２の平均化データのうち現測定時点の
値を含んで過去に遡った複数データを平均した値と、さ
らに過去に遡った光量差データの過去の時点の複数デー
タを平均した値とを結んだ平均的傾きを算出し、それぞ
れ第２の平均傾きデータおよび第３の平均傾きデータと
して出力するステップと、前記第２の平均傾きデータお
よび前記第３の平均傾きデータの値が正の値をとったこ
とをそれぞれ検出する第１の光量上昇検出ステップおよ
び第２の光量上昇検出ステップと、前記第１の光量上昇
検出ステップおよび前記第２の光量上昇検出ステップで
前記第２の平均傾きデータおよび前記第３の平均傾きデ
ータの値が正の値をとったことが検出された後、前記第
２の平均傾きデータおよび前記第３の平均傾きデータの
値と終点判定しきい値とをそれぞれ比較し、前記第２の
平均傾きデータおよび前記第３の平均傾きデータの値が
連続して所定回数以上終点判定しきい値以上の値になっ
た場合、あるいは、前記第２の平均傾きデータおよび前
記第３の平均傾きデータの値が、平均的傾きの絶対値が
所定値以上になってからの通算で所定回数以上終点判定
しきい値以上の値になった場合、または前記第２の平均
傾きデータおよび前記第３の平均傾きデータの値が前記
終点判定しきい値以上になる割合が所定割合以上になっ
た場合に、それぞれウェハの研磨が終了したと判定する
研磨終了点検出ステップとを含むことを特徴とする。
差算出ステップと、前記平均傾き算出ステップと、前記
研磨終了点検出ステップとの代わりに、前記第１の平均
化データと前記第２の平均化データのうち現測定時点の
値を含んで過去に遡った複数データを平均した値と、さ
らに過去に遡った光量差データの過去の時点の複数デー
タを平均した値とを結んだ平均的傾きを算出し、それぞ
れ第２の平均傾きデータおよび第３の平均傾きデータと
して出力するステップと、前記第２の平均傾きデータお
よび前記第３の平均傾きデータの値が正の値をとったこ
とをそれぞれ検出する第１の光量上昇検出ステップおよ
び第２の光量上昇検出ステップと、前記第１の光量上昇
検出ステップおよび前記第２の光量上昇検出ステップで
前記第２の平均傾きデータおよび前記第３の平均傾きデ
ータの値が正の値をとったことが検出された後、前記第
２の平均傾きデータおよび前記第３の平均傾きデータの
値と終点判定しきい値とをそれぞれ比較し、前記第２の
平均傾きデータおよび前記第３の平均傾きデータの値が
連続して所定回数以上終点判定しきい値以上の値になっ
た場合、あるいは、前記第２の平均傾きデータおよび前
記第３の平均傾きデータの値が、平均的傾きの絶対値が
所定値以上になってからの通算で所定回数以上終点判定
しきい値以上の値になった場合、または前記第２の平均
傾きデータおよび前記第３の平均傾きデータの値が前記
終点判定しきい値以上になる割合が所定割合以上になっ
た場合に、それぞれウェハの研磨が終了したと判定する
研磨終了点検出ステップとを含むことを特徴とする。
【００２３】そして、前記研磨終了点検出ステップは、
前記第１の光量上昇検出ステップおよび前記第２の光量
上昇検出ステップで前記第２の平均傾きデータおよび前
記第３の平均傾きデータの値が正の値をとったことが検
出された後、前記第２の平均傾きデータおよび前記第３
の平均傾きデータの値と終点判定しきい値とをそれぞれ
比較し、前記第２の平均傾きデータおよび前記第３の平
均傾きデータのが連続して所定回数以上終点判定しきい
値以下の値になった場合、あるいは、前記第２の平均傾
きデータおよび前記第３の平均傾きデータの値が、平均
的傾きの絶対値が所定値以上になってからの通算で所定
回数以上終点判定しきい値以下の値になった場合、また
は前記第２の平均傾きデータおよび前記第３の平均傾き
データの値が前記終点判定しきい値以下になる割合が所
定割合以上になった場合に、それぞれウェハの研磨が終
了したと判定する研磨終了点検出ステップであることを
特徴とする。
前記第１の光量上昇検出ステップおよび前記第２の光量
上昇検出ステップで前記第２の平均傾きデータおよび前
記第３の平均傾きデータの値が正の値をとったことが検
出された後、前記第２の平均傾きデータおよび前記第３
の平均傾きデータの値と終点判定しきい値とをそれぞれ
比較し、前記第２の平均傾きデータおよび前記第３の平
均傾きデータのが連続して所定回数以上終点判定しきい
値以下の値になった場合、あるいは、前記第２の平均傾
きデータおよび前記第３の平均傾きデータの値が、平均
的傾きの絶対値が所定値以上になってからの通算で所定
回数以上終点判定しきい値以下の値になった場合、また
は前記第２の平均傾きデータおよび前記第３の平均傾き
データの値が前記終点判定しきい値以下になる割合が所
定割合以上になった場合に、それぞれウェハの研磨が終
了したと判定する研磨終了点検出ステップであることを
特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例につき図面
を参照して詳細に説明する。本発明の実施例による半導
体ウェハ研磨終了点検出装置は、図２に示すような最上
層の金属膜３０と下層の絶縁膜２９との間にバリア膜３
１といわれる金属膜の金属の拡散を防止するための膜を
有する半導体ウエハを対象としており、精度の良い研磨
終了点の検出を行うものである。
を参照して詳細に説明する。本発明の実施例による半導
体ウェハ研磨終了点検出装置は、図２に示すような最上
層の金属膜３０と下層の絶縁膜２９との間にバリア膜３
１といわれる金属膜の金属の拡散を防止するための膜を
有する半導体ウエハを対象としており、精度の良い研磨
終了点の検出を行うものである。
【００２５】図２は本発明の研磨対象であるバリア膜を
有したウェハ１の一例を示す断面図である。ウェハ１の
最上層には、絶縁層２９を覆うように金属層３０が全面
に膜付けされており、最上層の金属層３０と下層の絶縁
層２９との間に金属層３０の金属の拡散を防止するため
のバリア膜３１が形成されている。
有したウェハ１の一例を示す断面図である。ウェハ１の
最上層には、絶縁層２９を覆うように金属層３０が全面
に膜付けされており、最上層の金属層３０と下層の絶縁
層２９との間に金属層３０の金属の拡散を防止するため
のバリア膜３１が形成されている。
【００２６】図１は本発明の実施例の構成を示す図であ
る。図１を参照すると、本発明の対象とするウェハ研磨
終了点検出装置は、研磨定盤２によりウェハ１を水平面
内で回転し、研磨液１７を供給しつつポリッシャ４によ
り研磨布３を所定の圧力でウェハ１の被研磨面に接触さ
せ、ポリッシャ４をウェハ１に垂直な軸を中心とした回
転とウェハ１に平行に揺動することでウェハ１の研磨を
行う研磨装置における研磨終了点の検出をなすものであ
る。なお、この研磨の目的は、金属層３０およびバリア
膜３１を、絶縁層２９が露出するまで研磨除去すること
で金属配線を形成することである。
る。図１を参照すると、本発明の対象とするウェハ研磨
終了点検出装置は、研磨定盤２によりウェハ１を水平面
内で回転し、研磨液１７を供給しつつポリッシャ４によ
り研磨布３を所定の圧力でウェハ１の被研磨面に接触さ
せ、ポリッシャ４をウェハ１に垂直な軸を中心とした回
転とウェハ１に平行に揺動することでウェハ１の研磨を
行う研磨装置における研磨終了点の検出をなすものであ
る。なお、この研磨の目的は、金属層３０およびバリア
膜３１を、絶縁層２９が露出するまで研磨除去すること
で金属配線を形成することである。
【００２７】第１のレーザ光源７から出射された所定波
長の第１の検査光６は、反射ミラー等で構成された第１
の照射手段８により、全反射角度より十分小さい所定角
度でウェハ１上の研磨動作中に露出する所定位置に向け
て所定の径で照射される。第２のレーザ光源１０から出
射された第１の検査光６とは異なる波長の第２の検査光
９は、反射ミラー等で構成された第２の照射手段１１に
より、全反射角度より十分小さい所定角度で第１の検査
光６の照射位置と同一位置に同一径で照射される。次
に、第１の検査光６および第２の検査光９はウェハ１上
で反射される。
長の第１の検査光６は、反射ミラー等で構成された第１
の照射手段８により、全反射角度より十分小さい所定角
度でウェハ１上の研磨動作中に露出する所定位置に向け
て所定の径で照射される。第２のレーザ光源１０から出
射された第１の検査光６とは異なる波長の第２の検査光
９は、反射ミラー等で構成された第２の照射手段１１に
より、全反射角度より十分小さい所定角度で第１の検査
光６の照射位置と同一位置に同一径で照射される。次
に、第１の検査光６および第２の検査光９はウェハ１上
で反射される。
【００２８】ウェハ１上で反射された第１の正反射光１
２および第２の正反射光１４は、それぞれ、各正反射光
軸上に配置された第１の受光素子１３および第２の受光
素子１５で受光され、その受光量が測定されて第１の光
量信号ａおよび第２の光量信号ｂとして出力される。
２および第２の正反射光１４は、それぞれ、各正反射光
軸上に配置された第１の受光素子１３および第２の受光
素子１５で受光され、その受光量が測定されて第１の光
量信号ａおよび第２の光量信号ｂとして出力される。
【００２９】このとき、ウェハ１上には粗密のあるパタ
ーンが並んでおり、研磨動作中にウェハ１は回転するの
で、反射光量はパターンの粗密に依存して変化するた
め、第１の光量信号ａおよび第２の光量信号ｂは周期的
な変化を有する信号となる。研磨の進行状態は、この周
期的な変化を除去した信号変化に現れるため、第１の光
量信号ａおよび第２の光量信号ｂそれぞれに対応する第
１の平均化手段１９および第２の平均化手段２０によ
り、ウェハ１を保持する研磨定盤２の回転周期の整数倍
に同期した周期の時間毎に、例えば１回転間隔毎にそれ
ぞれ平均化され、離散的に１回転毎第１の平均化データ
ｃおよび第２の平均化データｄとして出力される。
ーンが並んでおり、研磨動作中にウェハ１は回転するの
で、反射光量はパターンの粗密に依存して変化するた
め、第１の光量信号ａおよび第２の光量信号ｂは周期的
な変化を有する信号となる。研磨の進行状態は、この周
期的な変化を除去した信号変化に現れるため、第１の光
量信号ａおよび第２の光量信号ｂそれぞれに対応する第
１の平均化手段１９および第２の平均化手段２０によ
り、ウェハ１を保持する研磨定盤２の回転周期の整数倍
に同期した周期の時間毎に、例えば１回転間隔毎にそれ
ぞれ平均化され、離散的に１回転毎第１の平均化データ
ｃおよび第２の平均化データｄとして出力される。
【００３０】バリア膜を有するウェハ１を研磨した際の
第１の平均化データｃおよび第２の平均化データｄは、
研磨の進行に伴って以下のように変化する。 研磨初期には比較的大きな変化が発生する。 研磨開始から所定時間経過後、光量は大きく低下を開
始する。 光量低下開始後は光量が低下していく。光量低下開始
後ある一定時間は第１の平均化データｃと第２の平均化
データｄとは、ほぼ同じ光量低下率（単位時間毎の光量
低下量）光量が低下していく。 光量低下途中から第１の平均化データｃと第２の平均
化データｄそれぞれの光量低下率に差が生じ始める。 研磨終了点以降、第１の平均化データｃと第２の平均
化データｄの光量変化率はほぼ同一になる。
第１の平均化データｃおよび第２の平均化データｄは、
研磨の進行に伴って以下のように変化する。 研磨初期には比較的大きな変化が発生する。 研磨開始から所定時間経過後、光量は大きく低下を開
始する。 光量低下開始後は光量が低下していく。光量低下開始
後ある一定時間は第１の平均化データｃと第２の平均化
データｄとは、ほぼ同じ光量低下率（単位時間毎の光量
低下量）光量が低下していく。 光量低下途中から第１の平均化データｃと第２の平均
化データｄそれぞれの光量低下率に差が生じ始める。 研磨終了点以降、第１の平均化データｃと第２の平均
化データｄの光量変化率はほぼ同一になる。
【００３１】研磨初期の比較的大きな変化は、研磨開始
直後の研磨不安定や研磨前の初期状態が一定ではないた
めに発生するもので、第１の平均化手段１９および第２
の平均化手段２０で周期的変化を除去しても、研磨の進
行とは異なる変化を示し、誤判定の要因となる。そこ
で、初期キャンセル手段２１と検出開始判定手段２２と
の併用で、研磨初期における、研磨の進行とは異なる変
化による研磨終了点の誤検出を防止する。
直後の研磨不安定や研磨前の初期状態が一定ではないた
めに発生するもので、第１の平均化手段１９および第２
の平均化手段２０で周期的変化を除去しても、研磨の進
行とは異なる変化を示し、誤判定の要因となる。そこ
で、初期キャンセル手段２１と検出開始判定手段２２と
の併用で、研磨初期における、研磨の進行とは異なる変
化による研磨終了点の誤検出を防止する。
【００３２】初期キャンセル手段２１では、予め設定し
てある所定時間と現在までの研磨経過時間とを比較し
て、現在までの研磨経過時間が予め設定してある所定時
間以下であれば、第１の動作有効・無効フラグを”無
効”にして研磨終了点検出動作を無効にしておき、研磨
経過時間が予め設定してある所定時間を越えた時点で第
１の動作有効・無効フラグを”有効”にする。
てある所定時間と現在までの研磨経過時間とを比較し
て、現在までの研磨経過時間が予め設定してある所定時
間以下であれば、第１の動作有効・無効フラグを”無
効”にして研磨終了点検出動作を無効にしておき、研磨
経過時間が予め設定してある所定時間を越えた時点で第
１の動作有効・無効フラグを”有効”にする。
【００３３】検出開始判定手段２２では、第１の平均化
データｃあるいは第２の平均化データｄのうちの最大値
を検出し、検出された最大値と現在の第１の平均化デー
タｃあるいは第２の平均化データｄとの差あるいは比を
算出して、その差あるいは比が、予め設定してある所定
値あるいは所定倍数以下であれば、第２の動作有効・無
効フラグを”無効”にして研磨終了点検出動作を無効に
しておき、算出した差あるいは比が予め設定してある所
定値あるいは所定倍数を越えた時点で第２の動作有効・
無効フラグを”有効”にする。
データｃあるいは第２の平均化データｄのうちの最大値
を検出し、検出された最大値と現在の第１の平均化デー
タｃあるいは第２の平均化データｄとの差あるいは比を
算出して、その差あるいは比が、予め設定してある所定
値あるいは所定倍数以下であれば、第２の動作有効・無
効フラグを”無効”にして研磨終了点検出動作を無効に
しておき、算出した差あるいは比が予め設定してある所
定値あるいは所定倍数を越えた時点で第２の動作有効・
無効フラグを”有効”にする。
【００３４】初期キャンセル手段２１と検出開始判定手
段２２とは併用し、第１の動作有効・無効フラグと第２
の動作有効・無効フラグの少なくともどちらか一方が”
無効”であれば研磨終了点検出動作を無効とし、両方と
もが”有効”である場合に研磨終了点検出動作を有効と
する。
段２２とは併用し、第１の動作有効・無効フラグと第２
の動作有効・無効フラグの少なくともどちらか一方が”
無効”であれば研磨終了点検出動作を無効とし、両方と
もが”有効”である場合に研磨終了点検出動作を有効と
する。
【００３５】大きな光量低下を開始する時点は、配線に
なる部分以外の金属層３０が光を透過するほど薄くな
り、あるいは一部金属層３０が除去されバリア膜３１が
露出して、バリア膜３１の反射率の影響が出始めた時点
である。光量低下は金属層３０とバリア膜３１との反射
率の違いに起因する。つまり、この光量低下は第１の検
査光６と第２の検査光９の波長において金属層３０の反
射率の方がバリア膜３１の反射率よりも大きいために発
生する。
なる部分以外の金属層３０が光を透過するほど薄くな
り、あるいは一部金属層３０が除去されバリア膜３１が
露出して、バリア膜３１の反射率の影響が出始めた時点
である。光量低下は金属層３０とバリア膜３１との反射
率の違いに起因する。つまり、この光量低下は第１の検
査光６と第２の検査光９の波長において金属層３０の反
射率の方がバリア膜３１の反射率よりも大きいために発
生する。
【００３６】光量低下開始後は光量が低下していくが、
このとき途中までは第１の平均化データｃと第２の平均
化データｄはほぼ同じ光量低下率で光量が低下してい
き、途中からどちらかの平均化データ、例えば第１の平
均化データｃの方の光量低下が大きくなる。光量低下に
差が生じるのは、バリア膜３１除去後の下層構造での反
射率が第１の検査光６と第２の検査光９で異なるため、
例えば第１の検査光６の反射率の方が第２の検査光９の
反射率よりも低いためである。
このとき途中までは第１の平均化データｃと第２の平均
化データｄはほぼ同じ光量低下率で光量が低下してい
き、途中からどちらかの平均化データ、例えば第１の平
均化データｃの方の光量低下が大きくなる。光量低下に
差が生じるのは、バリア膜３１除去後の下層構造での反
射率が第１の検査光６と第２の検査光９で異なるため、
例えば第１の検査光６の反射率の方が第２の検査光９の
反射率よりも低いためである。
【００３７】さらに研磨が進むと、バリア膜３１は薄く
なって光を透過し始めて下層の影響が出始め、第１の平
均化データｃと第２の平均化データｄの低下率に差が生
じ、研磨終了時点以後は第１の平均化データｃと第２の
平均化データｄの差がほぼ一定になる。これは、研磨の
進行に伴って金属層３０からバリア膜３１そしてバリア
膜３１除去後の下層構造と表面が変化していき、下層構
造が露出すると表面が変化しなくなって光量変化がなく
なるためである。厳密には、下層構造の膜厚の変化によ
り光の干渉状態が変化して若干は第１の平均化データｃ
と第２の平均化データｄが変化するが、変化の速度が上
記の変化に比べて遅く、一定になることを判断する時間
の長さで区別ができる。
なって光を透過し始めて下層の影響が出始め、第１の平
均化データｃと第２の平均化データｄの低下率に差が生
じ、研磨終了時点以後は第１の平均化データｃと第２の
平均化データｄの差がほぼ一定になる。これは、研磨の
進行に伴って金属層３０からバリア膜３１そしてバリア
膜３１除去後の下層構造と表面が変化していき、下層構
造が露出すると表面が変化しなくなって光量変化がなく
なるためである。厳密には、下層構造の膜厚の変化によ
り光の干渉状態が変化して若干は第１の平均化データｃ
と第２の平均化データｄが変化するが、変化の速度が上
記の変化に比べて遅く、一定になることを判断する時間
の長さで区別ができる。
【００３８】従って、研磨終了点を検出するためには、
研磨終了点に向けて第１の平均化データｃと第２の平均
化データｄの低下率の差が変化し、研磨終了点以降、第
１の平均化データｃと第２の平均化データｄの差がほぼ
一定になる時点を検出すればよい。そこで、第１の平均
化データｃと第２の平均化データｄの差を算出し、この
差がほぼ一定になることを検出して研磨終了点とする。
研磨終了点に向けて第１の平均化データｃと第２の平均
化データｄの低下率の差が変化し、研磨終了点以降、第
１の平均化データｃと第２の平均化データｄの差がほぼ
一定になる時点を検出すればよい。そこで、第１の平均
化データｃと第２の平均化データｄの差を算出し、この
差がほぼ一定になることを検出して研磨終了点とする。
【００３９】まず、第１の平均化データｃと第２の平均
化データｄの差を算出するにあたり、第１の平均化デー
タｃと第２の平均化データｄの計測条件の違いを修正し
て変化量の基準をあわせる。この基準としては全面が金
属層３０で覆われているときの測定値を使用し、第１の
基準光量検出手段２３および第２の基準光量検出手段３
３で、初期キャンセル手段２１での研磨初期の所定時間
の未検知動作後から検出開始判定手段２２で研磨終了点
の検出動作開始が判定されるまでの間における、第１の
平均化データｃおよび第２の平均化データｄそれぞれの
最大値あるいは平均値を検出して、第１の基準光量値ｅ
および第２の基準光量値ｆとして出力する。光量補正手
段２４では、この第１の基準光量検出手段２３および第
２の基準光量検出手段３３から出力された第１の基準光
量値ｅと第２の基準光量値ｆの比を算出し、第２の平均
化データｄに算出した比の値を乗じたものを補正光量デ
ータｇとして出力する。
化データｄの差を算出するにあたり、第１の平均化デー
タｃと第２の平均化データｄの計測条件の違いを修正し
て変化量の基準をあわせる。この基準としては全面が金
属層３０で覆われているときの測定値を使用し、第１の
基準光量検出手段２３および第２の基準光量検出手段３
３で、初期キャンセル手段２１での研磨初期の所定時間
の未検知動作後から検出開始判定手段２２で研磨終了点
の検出動作開始が判定されるまでの間における、第１の
平均化データｃおよび第２の平均化データｄそれぞれの
最大値あるいは平均値を検出して、第１の基準光量値ｅ
および第２の基準光量値ｆとして出力する。光量補正手
段２４では、この第１の基準光量検出手段２３および第
２の基準光量検出手段３３から出力された第１の基準光
量値ｅと第２の基準光量値ｆの比を算出し、第２の平均
化データｄに算出した比の値を乗じたものを補正光量デ
ータｇとして出力する。
【００４０】次に、光量差算出手段２５で第１の平均化
データｃと補正光量データｇとの差を算出して光量差デ
ータｈとして出力し、この光量差データｈを用いて研磨
終了点を検出する。研磨終了点では、光量差データｈが
ほぼ一定になったことを検出すればよい。このために
は、光量差データｈの微分値を算出し微分値が０近傍に
なったことを検出する。
データｃと補正光量データｇとの差を算出して光量差デ
ータｈとして出力し、この光量差データｈを用いて研磨
終了点を検出する。研磨終了点では、光量差データｈが
ほぼ一定になったことを検出すればよい。このために
は、光量差データｈの微分値を算出し微分値が０近傍に
なったことを検出する。
【００４１】ただし、光量差データｈは微小な変動を有
しているため、微分値には複数測定点を用いた平均的な
値を使用する。すなわち、第１の平均傾き算出手段２７
で、光量差算出手段２５から出力された光量差データｈ
のうち、現測定時点の値を含んで過去に遡った複数デー
タを平均した値と、さらに過去に遡った光量差データの
過去の時点の複数データを平均した値とを結んだ平均的
傾きを算出して第１の平均傾きデータｊとして出力し、
第１の研磨終了点検出手段２８で、第１の平均傾きデー
タｊの値と第１の終点判定しきい値ｉとを比較し、第１
の平均傾きデータｊの値が、連続して所定回数以上第１
の終点判定しきい値ｉ以上の値になった場合、あるいは
第１の平均傾きデータの値が、平均傾きの絶対値が所定
値以上になってからの通算で所定回数以上第１の終点判
定しきい値ｉ以上の値になった場合、または第１の平均
傾きデータｊの値が第１の終点判定しきい値ｉ以上にな
る割合が所定割合以上になった場合に、ウェハ１の研磨
が終了したと判定する。
しているため、微分値には複数測定点を用いた平均的な
値を使用する。すなわち、第１の平均傾き算出手段２７
で、光量差算出手段２５から出力された光量差データｈ
のうち、現測定時点の値を含んで過去に遡った複数デー
タを平均した値と、さらに過去に遡った光量差データの
過去の時点の複数データを平均した値とを結んだ平均的
傾きを算出して第１の平均傾きデータｊとして出力し、
第１の研磨終了点検出手段２８で、第１の平均傾きデー
タｊの値と第１の終点判定しきい値ｉとを比較し、第１
の平均傾きデータｊの値が、連続して所定回数以上第１
の終点判定しきい値ｉ以上の値になった場合、あるいは
第１の平均傾きデータの値が、平均傾きの絶対値が所定
値以上になってからの通算で所定回数以上第１の終点判
定しきい値ｉ以上の値になった場合、または第１の平均
傾きデータｊの値が第１の終点判定しきい値ｉ以上にな
る割合が所定割合以上になった場合に、ウェハ１の研磨
が終了したと判定する。
【００４２】なお、バリア膜３１が除去された後の反射
率はバリア膜３１除去後の下地膜である絶縁層２９での
干渉によって決まるため、対象とするウェハ１の種類に
よっては、２つの検査光だけでは、偶然にバリア膜３１
での反射率とともに絶縁層２９での干渉の結果の反射率
も一致して研磨終了点の検出ができないこともあり得
る。この場合、それぞれ波長の異なる３つ以上の検査光
を使用し、そのうちの２つからなる別々の組み合わせに
ついてそれぞれ並列に研磨終了点の検出動作を行うこと
で、ウェハ１の研磨終了点の検出ができる。検査光の波
長を３つ以上にすることによって、膜厚が異なる複数種
類のウェハ１を研磨する場合でも、３つ以上の検査光の
うちの２つからなる別々の組み合わせのいずれかの組み
合わせで平均化データの低下率の差が発生し、いずれか
の組み合わせにおいて研磨終了点が検出される。
率はバリア膜３１除去後の下地膜である絶縁層２９での
干渉によって決まるため、対象とするウェハ１の種類に
よっては、２つの検査光だけでは、偶然にバリア膜３１
での反射率とともに絶縁層２９での干渉の結果の反射率
も一致して研磨終了点の検出ができないこともあり得
る。この場合、それぞれ波長の異なる３つ以上の検査光
を使用し、そのうちの２つからなる別々の組み合わせに
ついてそれぞれ並列に研磨終了点の検出動作を行うこと
で、ウェハ１の研磨終了点の検出ができる。検査光の波
長を３つ以上にすることによって、膜厚が異なる複数種
類のウェハ１を研磨する場合でも、３つ以上の検査光の
うちの２つからなる別々の組み合わせのいずれかの組み
合わせで平均化データの低下率の差が発生し、いずれか
の組み合わせにおいて研磨終了点が検出される。
【００４３】また、第１の検査光６と第２の検査光９と
の照射位置および照射径にずれがあり、かつウエハ１の
半径方向に研磨速度のムラがあると、第１の平均化デー
タｃの変化と第２の平均化データｄの変化との間に時間
的なずれが生じる。これは、第１の検査光６と第２の検
査光９との照射位置および照射径のずれとウエハ１の半
径方向の研磨ムラがあることにより、照射部分で第１の
検査光６と第２の検査光９が重ならない部分の反射率の
影響が入るためである。
の照射位置および照射径にずれがあり、かつウエハ１の
半径方向に研磨速度のムラがあると、第１の平均化デー
タｃの変化と第２の平均化データｄの変化との間に時間
的なずれが生じる。これは、第１の検査光６と第２の検
査光９との照射位置および照射径のずれとウエハ１の半
径方向の研磨ムラがあることにより、照射部分で第１の
検査光６と第２の検査光９が重ならない部分の反射率の
影響が入るためである。
【００４４】このような場合には、光量差算出手段２５
で第１の平均化データｃと補正光量データｇとの差をそ
のまま算出したのでは、ウェハ１表面の変化に起因した
正しい光量差データが得られないため、第１の平均化デ
ータｃの変化と第２の平均化データｄの変化の時間方向
のずれを補正する。
で第１の平均化データｃと補正光量データｇとの差をそ
のまま算出したのでは、ウェハ１表面の変化に起因した
正しい光量差データが得られないため、第１の平均化デ
ータｃの変化と第２の平均化データｄの変化の時間方向
のずれを補正する。
【００４５】具体的には、第１の平均化データｃが最大
値から所定割合あるいは所定量低下した時点の第１の平
均化データｃの値と、その時点前後の補正光量データｇ
の値とを比較して差が最小になる時点を検出し、その２
点間の時間差をずれ時間として算出して、補正光量デー
タｇの時間軸を算出したずれ時間の分だけずらした第２
の補正光量データｋを算出する。以降は、補正光量デー
タｇの代わりに第２の補正光量データｋを使用して、上
記と同様の動作で研磨終了点の検出を行う。
値から所定割合あるいは所定量低下した時点の第１の平
均化データｃの値と、その時点前後の補正光量データｇ
の値とを比較して差が最小になる時点を検出し、その２
点間の時間差をずれ時間として算出して、補正光量デー
タｇの時間軸を算出したずれ時間の分だけずらした第２
の補正光量データｋを算出する。以降は、補正光量デー
タｇの代わりに第２の補正光量データｋを使用して、上
記と同様の動作で研磨終了点の検出を行う。
【００４６】また、第１の検査光６あるいは第２の検査
光９の波長において、バリア膜３１の種類および研磨終
了時点で露出する下層の構造によっては、バリア膜３１
の反射率と研磨終了時点での下層構造が露出した場合の
反射率とで、バリア膜３１の反射率の方が小さいことが
ある。この場合、第１の平均化データｃあるいは第２の
平均化データｄは、大きな信号低下の後、バリア膜３１
が露出しバリア膜３１の下層構造の影響が現れる時点で
一旦上昇し、研磨終点以降はほぼ一定あるいは再び低下
するような変化を示す。
光９の波長において、バリア膜３１の種類および研磨終
了時点で露出する下層の構造によっては、バリア膜３１
の反射率と研磨終了時点での下層構造が露出した場合の
反射率とで、バリア膜３１の反射率の方が小さいことが
ある。この場合、第１の平均化データｃあるいは第２の
平均化データｄは、大きな信号低下の後、バリア膜３１
が露出しバリア膜３１の下層構造の影響が現れる時点で
一旦上昇し、研磨終点以降はほぼ一定あるいは再び低下
するような変化を示す。
【００４７】このような場合には、第１の平均化データ
ｃあるいは第２の平均化データｄの微分値を算出し、そ
の符号が一旦”正”になった後、０近傍の値になる点を
研磨終了点として検出する。このとき、検査光の数は特
に２本には限定されない。下層構造の反射率は絶縁層２
９での干渉により変化することから、絶縁層２９の膜厚
によっては、検査光の波長が２つだけではどちらの検査
光でも検出可能な信号変化が得られないこともあり得
る。
ｃあるいは第２の平均化データｄの微分値を算出し、そ
の符号が一旦”正”になった後、０近傍の値になる点を
研磨終了点として検出する。このとき、検査光の数は特
に２本には限定されない。下層構造の反射率は絶縁層２
９での干渉により変化することから、絶縁層２９の膜厚
によっては、検査光の波長が２つだけではどちらの検査
光でも検出可能な信号変化が得られないこともあり得
る。
【００４８】このような場合には、それぞれ波長の異な
る３本以上の検査光を使用し、それぞれで並列に研磨終
了点の検出を行うことで、いずれかの検査光で研磨終了
点が検出できる。対象とするウェハ１の絶縁層２９の膜
厚が限定されており、バリア膜３１の反射率の方が研磨
終了時点での下層構造が露出した場合の反射率より低い
場合には検査光は１本でもよい。
る３本以上の検査光を使用し、それぞれで並列に研磨終
了点の検出を行うことで、いずれかの検査光で研磨終了
点が検出できる。対象とするウェハ１の絶縁層２９の膜
厚が限定されており、バリア膜３１の反射率の方が研磨
終了時点での下層構造が露出した場合の反射率より低い
場合には検査光は１本でもよい。
【００４９】図１の本発明の第１の実施例を示す構成図
を参照して、より詳述する。図１に示す半導体ウェハ研
磨終了点検出装置は、研磨対象であるウェハ１の下面に
あってウェハ１を保持し、ウェハ１を水平面内で回転さ
せる研磨定盤２と、ウェハ１の研磨面である上面側にあ
ってウェハ１に接触する研磨布３を有し、研磨布３を所
定の圧力でウェハ１に接触させながらウェハ１に垂直な
軸を中心とした回転とウェハ１に対し平行に揺動を行う
ことでウェハ１の被研磨面の研磨を行うポリッシャ４と
で構成される半導体ウェハ研磨装置５を前提としてい
る。
を参照して、より詳述する。図１に示す半導体ウェハ研
磨終了点検出装置は、研磨対象であるウェハ１の下面に
あってウェハ１を保持し、ウェハ１を水平面内で回転さ
せる研磨定盤２と、ウェハ１の研磨面である上面側にあ
ってウェハ１に接触する研磨布３を有し、研磨布３を所
定の圧力でウェハ１に接触させながらウェハ１に垂直な
軸を中心とした回転とウェハ１に対し平行に揺動を行う
ことでウェハ１の被研磨面の研磨を行うポリッシャ４と
で構成される半導体ウェハ研磨装置５を前提としてい
る。
【００５０】この装置５には、更に所定波長の第１の検
査光６の発光源としての第１のレーザ光源７と、第１の
レーザ光源７から出射された第１の検査光６をウェハ１
上に所定の径と角度で照射する第１の照射手段８と、第
１の検査光６とは異なる波長の第２の検査光９の発光源
としての第２のレーザ光源１０と、第２のレーザ光源１
０から出射された第２の検査光９を第１の検査光６の照
射位置と同一位置に同一径で所定角度で照射する第２の
照射手段１１と、ウェハ１上で反射された第１の検査光
６の正反射光軸上にあって、第１の正反射光１２を受光
してその光量を測定し第１の光量信号ａとして出力する
第１の受光素子１３と、ウェハ１上で反射された第２の
検査光９の正反射光軸上にあって、第２の正反射光１４
を受光してその光量を測定し第２の光量信号ｂとして出
力する第２の受光素子１５とが設けられている。
査光６の発光源としての第１のレーザ光源７と、第１の
レーザ光源７から出射された第１の検査光６をウェハ１
上に所定の径と角度で照射する第１の照射手段８と、第
１の検査光６とは異なる波長の第２の検査光９の発光源
としての第２のレーザ光源１０と、第２のレーザ光源１
０から出射された第２の検査光９を第１の検査光６の照
射位置と同一位置に同一径で所定角度で照射する第２の
照射手段１１と、ウェハ１上で反射された第１の検査光
６の正反射光軸上にあって、第１の正反射光１２を受光
してその光量を測定し第１の光量信号ａとして出力する
第１の受光素子１３と、ウェハ１上で反射された第２の
検査光９の正反射光軸上にあって、第２の正反射光１４
を受光してその光量を測定し第２の光量信号ｂとして出
力する第２の受光素子１５とが設けられている。
【００５１】また、ウェハ１の被研磨面である上面側に
あって、ウェハ１上の第１の検査光６および第２の検査
光９を照射する位置に向けて所定の圧力と流量でエアー
１６を吹き付けることで第１の検査光６および第２の検
査光９の照射領域から反射光量変化検出に問題ない程度
まで研磨液１７を排除するエアノズル１８と、第１の光
量信号ａおよび第２の光量信号ｂを受けて、第１の光量
信号ａおよび第２の光量信号ｂを、それぞれウェハ１を
保持する研磨定盤２の回転周期の整数倍に同期した周期
の時間毎に平均化し、離散的に第１の平均化データｃお
よび第２の平均化データｄとして出力する第１の平均化
手段１９および第２の平均化手段２０とが設けられてい
る。
あって、ウェハ１上の第１の検査光６および第２の検査
光９を照射する位置に向けて所定の圧力と流量でエアー
１６を吹き付けることで第１の検査光６および第２の検
査光９の照射領域から反射光量変化検出に問題ない程度
まで研磨液１７を排除するエアノズル１８と、第１の光
量信号ａおよび第２の光量信号ｂを受けて、第１の光量
信号ａおよび第２の光量信号ｂを、それぞれウェハ１を
保持する研磨定盤２の回転周期の整数倍に同期した周期
の時間毎に平均化し、離散的に第１の平均化データｃお
よび第２の平均化データｄとして出力する第１の平均化
手段１９および第２の平均化手段２０とが設けられてい
る。
【００５２】更に、研磨開始直後の研磨不安定に起因す
る信号変化および研磨前の初期状態が異なることによる
研磨開始初期の研磨が安定する前の信号変化を検知しな
いようにするため、研磨開始から所定時間経過するまで
は以降の研磨終了点検出動作を無効にしておく初期キャ
ンセル手段２１と、研磨速度のばらつきによる、研磨初
期の信号変動期間のばらつきに対応するため、第１の平
均化データｃあるいは第２の平均化データｄの研磨の進
行に伴う大きな変化、例えば、第１の平均化データｃあ
るいは第２の平均化データｄが所定値あるいは所定倍数
変化するまでは以降の研磨終了点検出動作を無効にして
おく検出開始判定手段２２とが設けられている。
る信号変化および研磨前の初期状態が異なることによる
研磨開始初期の研磨が安定する前の信号変化を検知しな
いようにするため、研磨開始から所定時間経過するまで
は以降の研磨終了点検出動作を無効にしておく初期キャ
ンセル手段２１と、研磨速度のばらつきによる、研磨初
期の信号変動期間のばらつきに対応するため、第１の平
均化データｃあるいは第２の平均化データｄの研磨の進
行に伴う大きな変化、例えば、第１の平均化データｃあ
るいは第２の平均化データｄが所定値あるいは所定倍数
変化するまでは以降の研磨終了点検出動作を無効にして
おく検出開始判定手段２２とが設けられている。
【００５３】更にはまた、初期キャンセル手段２１での
研磨初期の所定時間の未検知動作後から検出開始判定手
段２２で研磨終了点の検出動作開始が判定されるまでの
間における、第１の平均化データｃよび第２の平均化デ
ータｄそれぞれの最大値あるいは平均値を検出し、第１
の基準光量値ｅおよび第２の基準光量値ｆとして出力す
る第１の基準光量検出手段２３および第２の基準光量検
出手段３３と、第１の基準光量検出手段２３および第２
の基準光量検出手段３３から出力された第１の基準光量
値ｅと第２の基準光量値ｆの比を算出し、さらに、この
比の値を第２の平均化データｄに乗じた値を算出して補
正光量データｇとして出力する光量補正手段２４と、第
１の平均化データｃと補正光量データｇとの差を算出
し、光量差データｈとして出力する光量差算出手段２５
とが設けられいる。
研磨初期の所定時間の未検知動作後から検出開始判定手
段２２で研磨終了点の検出動作開始が判定されるまでの
間における、第１の平均化データｃよび第２の平均化デ
ータｄそれぞれの最大値あるいは平均値を検出し、第１
の基準光量値ｅおよび第２の基準光量値ｆとして出力す
る第１の基準光量検出手段２３および第２の基準光量検
出手段３３と、第１の基準光量検出手段２３および第２
の基準光量検出手段３３から出力された第１の基準光量
値ｅと第２の基準光量値ｆの比を算出し、さらに、この
比の値を第２の平均化データｄに乗じた値を算出して補
正光量データｇとして出力する光量補正手段２４と、第
１の平均化データｃと補正光量データｇとの差を算出
し、光量差データｈとして出力する光量差算出手段２５
とが設けられいる。
【００５４】また、第１の基準光量値ｅに所定値を乗じ
た値を研磨終了点検出のための第１の終点判定しきい値
ｉとして出力する第１のしきい値算出手段２６と、光量
差算出手段２５から出力された光量差データｈのうち、
現測定時点の値を含んで過去に遡った複数データを平均
した値と、さらに過去に遡った光量差データの過去の時
点の複数データを平均した値とを結んだ平均的傾きを算
出し、第１の平均傾きデータｊとして出力する第１の平
均傾き算出手段２７と、第１の平均傾きデータｊの値と
第１の終点判定しきい値ｉとを比較し、第１の平均傾き
データｊの値が、連続して所定回数以上第１の終点判定
しきい値ｉ以上の値になった場合、あるいは第１の平均
傾きデータの値が、平均傾きの絶対値が所定値以上にな
ってからの通算で所定回数以上第１の終点判定しきい値
ｉ以上の値になった場合、または第１の平均傾きデータ
ｊの値が第１の終点判定しきい値ｉ以上になる割合が所
定割合以上になった場合に、ウェハ１の研磨が終了した
と判定する第１の研磨終了点検出手段２８とが設けられ
ている。
た値を研磨終了点検出のための第１の終点判定しきい値
ｉとして出力する第１のしきい値算出手段２６と、光量
差算出手段２５から出力された光量差データｈのうち、
現測定時点の値を含んで過去に遡った複数データを平均
した値と、さらに過去に遡った光量差データの過去の時
点の複数データを平均した値とを結んだ平均的傾きを算
出し、第１の平均傾きデータｊとして出力する第１の平
均傾き算出手段２７と、第１の平均傾きデータｊの値と
第１の終点判定しきい値ｉとを比較し、第１の平均傾き
データｊの値が、連続して所定回数以上第１の終点判定
しきい値ｉ以上の値になった場合、あるいは第１の平均
傾きデータの値が、平均傾きの絶対値が所定値以上にな
ってからの通算で所定回数以上第１の終点判定しきい値
ｉ以上の値になった場合、または第１の平均傾きデータ
ｊの値が第１の終点判定しきい値ｉ以上になる割合が所
定割合以上になった場合に、ウェハ１の研磨が終了した
と判定する第１の研磨終了点検出手段２８とが設けられ
ている。
【００５５】図２は本発明の研磨対象であるバリア膜を
有したウェハ１の一例を示す断面図である。ウェハ１の
最上層には絶縁層２９を覆うように金属層３０が全面に
膜付けされており、最上層の金属層３０と下層の絶縁層
２９との間に金属層３０の金属の拡散を防止するための
バリア膜３１が形成されている。
有したウェハ１の一例を示す断面図である。ウェハ１の
最上層には絶縁層２９を覆うように金属層３０が全面に
膜付けされており、最上層の金属層３０と下層の絶縁層
２９との間に金属層３０の金属の拡散を防止するための
バリア膜３１が形成されている。
【００５６】研磨装置５は金属層３０を絶縁層２９が露
出するまで研磨することで金属配線を形成する。ウェハ
１の研磨は、研磨定盤２によりウェハ１を水平面内で回
転させ、研磨液１７を供給しつつポリッシャ４により研
磨布３を所定の圧力でウェハ１の被研磨面に接触させ、
ポリッシャ４がウェハ１に垂直な軸を中心とした回転と
ウェハ１に平行に揺動を行うことで行われる。この研磨
動作においては、研磨の進行状態を把握し、適切な研磨
状態にて研磨を終了させる必要がある。研磨が十分行わ
れていない場合には表面に金属層３０が残り配線層間の
短絡が発生してしまい、研磨が過度になると、形成され
た配線層の断面積不足や、絶縁層２９と金属層３０との
研磨速度の違いによる研磨表面の段差が発生してしまう
からである。
出するまで研磨することで金属配線を形成する。ウェハ
１の研磨は、研磨定盤２によりウェハ１を水平面内で回
転させ、研磨液１７を供給しつつポリッシャ４により研
磨布３を所定の圧力でウェハ１の被研磨面に接触させ、
ポリッシャ４がウェハ１に垂直な軸を中心とした回転と
ウェハ１に平行に揺動を行うことで行われる。この研磨
動作においては、研磨の進行状態を把握し、適切な研磨
状態にて研磨を終了させる必要がある。研磨が十分行わ
れていない場合には表面に金属層３０が残り配線層間の
短絡が発生してしまい、研磨が過度になると、形成され
た配線層の断面積不足や、絶縁層２９と金属層３０との
研磨速度の違いによる研磨表面の段差が発生してしまう
からである。
【００５７】本発明の第１の実施例の動作を以下に説明
する。まず、第１のレーザ光源７から出射された所定波
長の第１の検査光６は、反射ミラー等で構成された第１
の照射手段８により、全反射角度より十分小さい所定角
度でウェハ１上の研磨動作中に露出する所定位置に向け
て所定の径で照射される。第２のレーザ光源１０から出
射された第１の検査光６とは異なる波長の第２の検査光
９は、反射ミラー等で構成された第２の照射手段１１に
より、全反射角度より十分小さい所定角度で第１の検査
光６の照射位置と同一位置に同一径で照射される。この
とき、第１の検査光６の波長と第２の検査光９の波長
は、金属層３０に対する反射率の方がバリア膜３１に対
する反射率より高くなるように選ぶ。
する。まず、第１のレーザ光源７から出射された所定波
長の第１の検査光６は、反射ミラー等で構成された第１
の照射手段８により、全反射角度より十分小さい所定角
度でウェハ１上の研磨動作中に露出する所定位置に向け
て所定の径で照射される。第２のレーザ光源１０から出
射された第１の検査光６とは異なる波長の第２の検査光
９は、反射ミラー等で構成された第２の照射手段１１に
より、全反射角度より十分小さい所定角度で第１の検査
光６の照射位置と同一位置に同一径で照射される。この
とき、第１の検査光６の波長と第２の検査光９の波長
は、金属層３０に対する反射率の方がバリア膜３１に対
する反射率より高くなるように選ぶ。
【００５８】次に、第１の検査光６および第２の検査光
９はウェハ１上で反射される。ウェハ１上で反射された
第１の正反射光１２および第２の正反射光１４は、それ
ぞれ、各正反射光軸上に配置された第１の受光素子１３
および第２の受光素子１５で受光され、その受光量が測
定されて第１の光量信号ａおよび第２の光信号ｂとして
出力される。
９はウェハ１上で反射される。ウェハ１上で反射された
第１の正反射光１２および第２の正反射光１４は、それ
ぞれ、各正反射光軸上に配置された第１の受光素子１３
および第２の受光素子１５で受光され、その受光量が測
定されて第１の光量信号ａおよび第２の光信号ｂとして
出力される。
【００５９】なお、研磨液１７が第１の検査光６および
第２の検査光９のウェハ１への照射を阻害しないよう
に、研磨液１７はエアノズル１８でエアー１６を吹き付
け、第１の正反射光１２および第２の正反射光１４のビ
ーム形状がウェハ１上の研磨液１７の液膜の表面のゆら
ぎにより計測に影響を与えるほど変動しない程度に排除
しておく。また、第１の受光素子１３および第２の受光
素子１５は、フォトダイオードや光電子増倍管などの光
を電気信号に変換するものであればよい。
第２の検査光９のウェハ１への照射を阻害しないよう
に、研磨液１７はエアノズル１８でエアー１６を吹き付
け、第１の正反射光１２および第２の正反射光１４のビ
ーム形状がウェハ１上の研磨液１７の液膜の表面のゆら
ぎにより計測に影響を与えるほど変動しない程度に排除
しておく。また、第１の受光素子１３および第２の受光
素子１５は、フォトダイオードや光電子増倍管などの光
を電気信号に変換するものであればよい。
【００６０】ウェハ１上には粗密のあるパターンが並ん
でおり、研磨動作中にウェハ１は回転するので、反射光
量はパターンの粗密に依存して変化するため、第１の光
量信号ａおよび第２の光量信号ｂは周期的な変化を有す
る信号となる。研磨の進行状態は、この周期的な変化を
除去した大きな信号変化に現れるため、第１の平均化手
段１９および第２の平均化手段２０により、ウェハ１を
保持する研磨定盤２の回転周期の整数倍に同期した周期
の時間毎に、例えば１回転間隔毎にそれぞれ平均化さ
れ、離散的に１回転毎第１の平均化データｃおよび第２
の平均化データｄとして出力される。
でおり、研磨動作中にウェハ１は回転するので、反射光
量はパターンの粗密に依存して変化するため、第１の光
量信号ａおよび第２の光量信号ｂは周期的な変化を有す
る信号となる。研磨の進行状態は、この周期的な変化を
除去した大きな信号変化に現れるため、第１の平均化手
段１９および第２の平均化手段２０により、ウェハ１を
保持する研磨定盤２の回転周期の整数倍に同期した周期
の時間毎に、例えば１回転間隔毎にそれぞれ平均化さ
れ、離散的に１回転毎第１の平均化データｃおよび第２
の平均化データｄとして出力される。
【００６１】図３は図２に示したバリア膜を有するウェ
ハ１を研磨した際の、第１の平均化データｃおよび第２
の平均化データｄの研磨の進行に伴う変化の一例を示す
グラフである。また、図４は第１の平均化データｃと第
２の平均化データｄの光量低下率の違いが分かりやすい
ように、光量が大きく低下する前の値が２つのデータで
一致するように補正を行ったグラフである。
ハ１を研磨した際の、第１の平均化データｃおよび第２
の平均化データｄの研磨の進行に伴う変化の一例を示す
グラフである。また、図４は第１の平均化データｃと第
２の平均化データｄの光量低下率の違いが分かりやすい
ように、光量が大きく低下する前の値が２つのデータで
一致するように補正を行ったグラフである。
【００６２】第１の平均化データｃおよび第２の平均化
データｄは、研磨の進行に伴って以下のように変化す
る。 研磨初期には比較的大きな変化が発生する。 研磨開始から所定時間経過後、光量は大きく低下を開
始する。 光量低下開始後は光量が低下していく。光量低下開始
後ある一定時間は第１の平均化データｃと第２の平均化
データｄはほぼ同じ光量低下率（単位時間毎の光量低下
量）で光量が低下していく。 光量低下途中から第１の平均化データｃと第２の平均
化データｄそれぞれの光量低下率に差が生じ始める。 研磨終了点以降、第１の平均化データｃと第２の平均
化データｄの光量変化率はほぼ同一になる。
データｄは、研磨の進行に伴って以下のように変化す
る。 研磨初期には比較的大きな変化が発生する。 研磨開始から所定時間経過後、光量は大きく低下を開
始する。 光量低下開始後は光量が低下していく。光量低下開始
後ある一定時間は第１の平均化データｃと第２の平均化
データｄはほぼ同じ光量低下率（単位時間毎の光量低下
量）で光量が低下していく。 光量低下途中から第１の平均化データｃと第２の平均
化データｄそれぞれの光量低下率に差が生じ始める。 研磨終了点以降、第１の平均化データｃと第２の平均
化データｄの光量変化率はほぼ同一になる。
【００６３】研磨初期の比較的大きな変化は、研磨開始
直後の研磨不安定や研磨前の初期状態が一定ではないた
めに発生するもので、第１の平均化手段１９および第２
の平均化手段２０で周期的変化を除去しても、研磨の進
行とは異なる変化を示し、誤判定の要因となる。そこ
で、初期キャンセル手段２１と検出開始判定手段２２と
の併用で、研磨初期における、研磨の進行とは異なる変
化による研磨終了点の誤検出を防止する。
直後の研磨不安定や研磨前の初期状態が一定ではないた
めに発生するもので、第１の平均化手段１９および第２
の平均化手段２０で周期的変化を除去しても、研磨の進
行とは異なる変化を示し、誤判定の要因となる。そこ
で、初期キャンセル手段２１と検出開始判定手段２２と
の併用で、研磨初期における、研磨の進行とは異なる変
化による研磨終了点の誤検出を防止する。
【００６４】初期キャンセル手段２１では、あらかじめ
設定してある所定時間と現在までの研磨経過時間とを比
較して、現在までの研磨経過時間があらかじめ設定して
ある所定時間以下であれば、第１の動作有効・無効フラ
グを”無効”にして研磨終了点検出動作を無効にしてお
き、研磨経過時間があらかじめ設定してある所定時間を
越えた時点で第１の動作有効・無効フラグを”有効”に
する。
設定してある所定時間と現在までの研磨経過時間とを比
較して、現在までの研磨経過時間があらかじめ設定して
ある所定時間以下であれば、第１の動作有効・無効フラ
グを”無効”にして研磨終了点検出動作を無効にしてお
き、研磨経過時間があらかじめ設定してある所定時間を
越えた時点で第１の動作有効・無効フラグを”有効”に
する。
【００６５】検出開始判定手段２２では、第１の平均化
データｃあるいは第２の平均化データｄのうちの最大値
を検出し、検出された最大値と現在の第１の平均化デー
タｃあるいは第２の平均化データｄとの差あるいは比を
算出して、その差あるいは比が、あらかじめ設定してあ
る所定値あるいは所定倍数以下であれば、第２の動作有
効・無効フラグを”無効”にして研磨終了点検出動作を
無効にしておき、算出した差あるいは比があらかじめ設
定してある所定値あるいは所定倍数を越えた時点で第２
の動作有効・無効フラグを”有効”にする。
データｃあるいは第２の平均化データｄのうちの最大値
を検出し、検出された最大値と現在の第１の平均化デー
タｃあるいは第２の平均化データｄとの差あるいは比を
算出して、その差あるいは比が、あらかじめ設定してあ
る所定値あるいは所定倍数以下であれば、第２の動作有
効・無効フラグを”無効”にして研磨終了点検出動作を
無効にしておき、算出した差あるいは比があらかじめ設
定してある所定値あるいは所定倍数を越えた時点で第２
の動作有効・無効フラグを”有効”にする。
【００６６】初期キャンセル手段２１と検出開始判定手
段２２とは併用し、第１の動作有効・無効フラグと第２
の動作有効・無効フラグの少なくともどちらか一方が”
無効”であれば研磨終了点検出動作を無効とし、両方と
もが”有効”である場合に研磨終了点検出動作を有効と
する。
段２２とは併用し、第１の動作有効・無効フラグと第２
の動作有効・無効フラグの少なくともどちらか一方が”
無効”であれば研磨終了点検出動作を無効とし、両方と
もが”有効”である場合に研磨終了点検出動作を有効と
する。
【００６７】研磨初期の信号変化は、研磨の最初期にお
いては変化が大きく徐々に変化は小さくなっていく。ま
た、研磨速度はウェハ毎にばらつく。このとき、初期キ
ャンセル手段２１だけで誤判定を防止しようとした場
合、初期キャンセル手段２１は所定時間だけ判定動作を
しないようにしているので、研磨速度にばらつきがある
場合には、研磨終了までの時間がばらつくため研磨終了
点の誤検出が発生する。例えば、研磨終了までの時間が
早いと研磨終了点検出動作開始前に研磨が終了してしま
う。逆に、研磨終了までの時間が遅いと研磨初期の研磨
の進行とは異なる信号変化があるうちに研磨終了点検出
動作を開始していまい誤判定する。また、検出開始判定
手段２２だけで誤判定を防止しようとした場合、検出開
始判定手段２２は信号が大きく変化したことを検出して
研磨終了点検出動作を開始する手段のため、研磨の最初
期の大きな変化を研磨終了点として誤検出してしまう。
いては変化が大きく徐々に変化は小さくなっていく。ま
た、研磨速度はウェハ毎にばらつく。このとき、初期キ
ャンセル手段２１だけで誤判定を防止しようとした場
合、初期キャンセル手段２１は所定時間だけ判定動作を
しないようにしているので、研磨速度にばらつきがある
場合には、研磨終了までの時間がばらつくため研磨終了
点の誤検出が発生する。例えば、研磨終了までの時間が
早いと研磨終了点検出動作開始前に研磨が終了してしま
う。逆に、研磨終了までの時間が遅いと研磨初期の研磨
の進行とは異なる信号変化があるうちに研磨終了点検出
動作を開始していまい誤判定する。また、検出開始判定
手段２２だけで誤判定を防止しようとした場合、検出開
始判定手段２２は信号が大きく変化したことを検出して
研磨終了点検出動作を開始する手段のため、研磨の最初
期の大きな変化を研磨終了点として誤検出してしまう。
【００６８】従って、初期キャンセル手段２１と検出開
始判定手段２２とは併用し、まず、研磨最初期の大きな
信号変化を越える時間分だけ初期キャンセル手段２１で
誤判定の防止を行い、その後の小さな信号変化での誤判
定の防止を検出開始判定手段２２により行う。
始判定手段２２とは併用し、まず、研磨最初期の大きな
信号変化を越える時間分だけ初期キャンセル手段２１で
誤判定の防止を行い、その後の小さな信号変化での誤判
定の防止を検出開始判定手段２２により行う。
【００６９】大きな光量低下を開始する時点は、配線に
なる部分以外の金属層３０が光を透過するほど薄くな
り、あるいは一部金属層３０が除去されバリア膜３１が
露出して、バリア膜３１の反射率の影響が出始めた時点
である。光量低下は金属層３０とバリア膜３１との反射
率の違いに起因する。つまり、この光量低下は第１の検
査光６と第２の検査光９の波長において金属層３０の反
射率の方がバリア膜３１の反射率よりも大きいために発
生する。
なる部分以外の金属層３０が光を透過するほど薄くな
り、あるいは一部金属層３０が除去されバリア膜３１が
露出して、バリア膜３１の反射率の影響が出始めた時点
である。光量低下は金属層３０とバリア膜３１との反射
率の違いに起因する。つまり、この光量低下は第１の検
査光６と第２の検査光９の波長において金属層３０の反
射率の方がバリア膜３１の反射率よりも大きいために発
生する。
【００７０】光量低下開始後は光量が低下していくが、
このとき途中までは第１の平均化データｃと第２の平均
化データｄはほぼ同じ光量低下率で光量が低下してい
き、途中からどちらかの平均化データ、例えば第１の平
均化データｃの方の光量低下が大きくなる。光量低下に
差が生じるのは、バリア膜３１除去後の下層構造での反
射率が、第１の検査光６と第２の検査光９のうち、例え
ば第１の検査光６の反射率の方が第２の検査光９の反射
率よりも低いためである。
このとき途中までは第１の平均化データｃと第２の平均
化データｄはほぼ同じ光量低下率で光量が低下してい
き、途中からどちらかの平均化データ、例えば第１の平
均化データｃの方の光量低下が大きくなる。光量低下に
差が生じるのは、バリア膜３１除去後の下層構造での反
射率が、第１の検査光６と第２の検査光９のうち、例え
ば第１の検査光６の反射率の方が第２の検査光９の反射
率よりも低いためである。
【００７１】さらに研磨が進むと、バリア膜３１は薄く
なって光を透過し始めて下層の影響が出始め、第１の平
均化データｃと第２の平均化データｄの低下率に差が生
じ、研磨終了時点以後は第１の平均化データｃと第２の
平均化データｄの差がほぼ一定になる。これは、研磨の
進行に伴って金属層３０からバリア膜３１そしてバリア
膜３１除去後の下層構造と表面が変化していき、下層構
造が露出すると表面が変化しなくなって光量変化がなく
なるためである。
なって光を透過し始めて下層の影響が出始め、第１の平
均化データｃと第２の平均化データｄの低下率に差が生
じ、研磨終了時点以後は第１の平均化データｃと第２の
平均化データｄの差がほぼ一定になる。これは、研磨の
進行に伴って金属層３０からバリア膜３１そしてバリア
膜３１除去後の下層構造と表面が変化していき、下層構
造が露出すると表面が変化しなくなって光量変化がなく
なるためである。
【００７２】厳密には、下層構造の膜厚の変化により光
の干渉状態が変化して若干は第１の平均化データｃと第
２の平均化データｄが変化するが、変化の速度が上記の
変化に比べて遅く、一定になることを判断する時間の長
さで区別ができる。
の干渉状態が変化して若干は第１の平均化データｃと第
２の平均化データｄが変化するが、変化の速度が上記の
変化に比べて遅く、一定になることを判断する時間の長
さで区別ができる。
【００７３】従って、研磨終了点を検出するためには、
研磨終了点に向けて第１の平均化データｃと第２の平均
化データｄの低下率の差が変化し、研磨終了点以降、第
１の平均化データｃと第２の平均化データｄの差がほぼ
一定になる時点を検出すればよい。そこで、第１の平均
化データｃと第２の平均化データｄの差を算出し、この
差がほぼ一定になることを検出して研磨終了点とする。
研磨終了点に向けて第１の平均化データｃと第２の平均
化データｄの低下率の差が変化し、研磨終了点以降、第
１の平均化データｃと第２の平均化データｄの差がほぼ
一定になる時点を検出すればよい。そこで、第１の平均
化データｃと第２の平均化データｄの差を算出し、この
差がほぼ一定になることを検出して研磨終了点とする。
【００７４】なお、バリア膜３１が除去された後の反射
率は絶縁層２９での干渉によって決まる。よって、第１
の検査光６の波長と第２の検査光９の波長は、上述した
ように金属層３０に対する反射率の方がバリア膜３１に
対する反射率より高くなるように選ぶが、さらに、バリ
ア膜３１が除去された後の絶縁層２９での干渉による反
射率も考慮して、第１の検査光６の波長における金属膜
３０での反射率と絶縁層２９での干渉による反射率との
比と、第２の検査光９の波長における金属膜３０での反
射率と絶縁層２９での干渉による反射率との比との差が
大きくなるように、すなわち、第１の平均化データｃと
第２の平均化データｄの差が大きくなるように、第１の
検査光６の波長と第２の検査光９の波長を選定する。
率は絶縁層２９での干渉によって決まる。よって、第１
の検査光６の波長と第２の検査光９の波長は、上述した
ように金属層３０に対する反射率の方がバリア膜３１に
対する反射率より高くなるように選ぶが、さらに、バリ
ア膜３１が除去された後の絶縁層２９での干渉による反
射率も考慮して、第１の検査光６の波長における金属膜
３０での反射率と絶縁層２９での干渉による反射率との
比と、第２の検査光９の波長における金属膜３０での反
射率と絶縁層２９での干渉による反射率との比との差が
大きくなるように、すなわち、第１の平均化データｃと
第２の平均化データｄの差が大きくなるように、第１の
検査光６の波長と第２の検査光９の波長を選定する。
【００７５】第１の平均化データｃと第２の平均化デー
タｄの差を算出するにあたり、第１の平均化データｃと
第２の平均化データｄの計測条件の違いを修正し、変化
量の基準をあわせる。この基準としては、全面が金属層
３０で覆われているときの測定値を使用する。
タｄの差を算出するにあたり、第１の平均化データｃと
第２の平均化データｄの計測条件の違いを修正し、変化
量の基準をあわせる。この基準としては、全面が金属層
３０で覆われているときの測定値を使用する。
【００７６】まず、第１の基準光量検出手段２３および
第２の基準光量検出手段３３で、初期キャンセル手段２
１での研磨初期の所定時間の未検知動作後から、検出開
始判定手段２２で研磨終了点の検出動作開始が判定され
るまでの間における、第１の平均化データｃおよび第２
の平均化データｄそれぞれの最大値あるいは平均値を検
出し、第１の基準光量値ｅおよび第２の基準光量値ｆと
して出力する。次に、光量補正手段２４で、第１の基準
光量検出手段２３および第２の基準光量検出手段３３か
ら出力された第１の基準光量値ｅと第２の基準光量値ｆ
の比を算出し、第２の平均化データｄに算出した比の値
を乗じたものを補正光量データｇとして出力する。
第２の基準光量検出手段３３で、初期キャンセル手段２
１での研磨初期の所定時間の未検知動作後から、検出開
始判定手段２２で研磨終了点の検出動作開始が判定され
るまでの間における、第１の平均化データｃおよび第２
の平均化データｄそれぞれの最大値あるいは平均値を検
出し、第１の基準光量値ｅおよび第２の基準光量値ｆと
して出力する。次に、光量補正手段２４で、第１の基準
光量検出手段２３および第２の基準光量検出手段３３か
ら出力された第１の基準光量値ｅと第２の基準光量値ｆ
の比を算出し、第２の平均化データｄに算出した比の値
を乗じたものを補正光量データｇとして出力する。
【００７７】次に、光量差算出手段２５で、第１の平均
化データｃと補正光量データｇとの差を算出して光量差
データｈとして出力し、この光量差データｈを用いて、
研磨終了点を検出する。研磨終了点では、光量差データ
ｈがほぼ一定になったことを検出すればよい。このため
には、光量差データｈの微分値を算出し、微分値が０近
傍になったことを検出する。
化データｃと補正光量データｇとの差を算出して光量差
データｈとして出力し、この光量差データｈを用いて、
研磨終了点を検出する。研磨終了点では、光量差データ
ｈがほぼ一定になったことを検出すればよい。このため
には、光量差データｈの微分値を算出し、微分値が０近
傍になったことを検出する。
【００７８】ただし、光量差データｈは微小な変動を有
しているため、微分値には、複数測定点を用いた平均的
な値を使用する。すなわち、第１の平均傾き算出手段２
７で、光量差算出手段２５から出力された光量差データ
ｈのうち、現測定時点の値を含んで過去に遡った複数デ
ータを平均した値と、さらに過去に遡った光量差データ
の過去の時点の複数データを平均した値とを結んだ平均
的傾きを算出して第１の平均傾きデータｊとして出力
し、第１の研磨終了点検出手段２８で、第１の平均傾き
データｊの値と第１の終点判定しきい値ｉとを比較し、
第１の平均傾きデータｊの値が、連続して所定回数以上
第１の終点判定しきい値ｉ以上の値になった場合、ある
いは第１の平均傾きデータの値が、平均傾きの絶対値が
所定値以上になってからの通算で所定回数以上第１の終
点判定しきい値ｉ以上の値になった場合、または第１の
平均傾きデータｊの値が第１の終点判定しきい値ｉ以上
になる割合が所定割合以上になった場合に、ウェハ１の
研磨が終了したと判定する。
しているため、微分値には、複数測定点を用いた平均的
な値を使用する。すなわち、第１の平均傾き算出手段２
７で、光量差算出手段２５から出力された光量差データ
ｈのうち、現測定時点の値を含んで過去に遡った複数デ
ータを平均した値と、さらに過去に遡った光量差データ
の過去の時点の複数データを平均した値とを結んだ平均
的傾きを算出して第１の平均傾きデータｊとして出力
し、第１の研磨終了点検出手段２８で、第１の平均傾き
データｊの値と第１の終点判定しきい値ｉとを比較し、
第１の平均傾きデータｊの値が、連続して所定回数以上
第１の終点判定しきい値ｉ以上の値になった場合、ある
いは第１の平均傾きデータの値が、平均傾きの絶対値が
所定値以上になってからの通算で所定回数以上第１の終
点判定しきい値ｉ以上の値になった場合、または第１の
平均傾きデータｊの値が第１の終点判定しきい値ｉ以上
になる割合が所定割合以上になった場合に、ウェハ１の
研磨が終了したと判定する。
【００７９】研磨終了点検出のための第１の終点判定し
きい値ｉは、第１のしきい値算出手段２６で、第１の基
準光量値ｅに所定値を乗じて算出しておく。これは、第
１の終点判定しきい値ｉを第１の基準光量値ｅの関数と
することで、光源光量等の変動を吸収して判定基準を一
定にするためである。
きい値ｉは、第１のしきい値算出手段２６で、第１の基
準光量値ｅに所定値を乗じて算出しておく。これは、第
１の終点判定しきい値ｉを第１の基準光量値ｅの関数と
することで、光源光量等の変動を吸収して判定基準を一
定にするためである。
【００８０】検査光にレーザ光を用いているのは以下の
理由による。ウェハ１の研磨時にはポリッシャ４が回転
し、その遠心力によって研磨液１７を周囲に飛散させて
いる。研磨液１７が光源の発光面や受光素子の受光面に
付着すると検査光の一部が遮られ検出精度が劣化してし
まうため、光源や受光素子はウェハ１にあまり近づけら
れない。また、エアー１６の吹き付けにより研磨液１７
を排除する際にウェハ１の表面に研磨液１７が全く残ら
ないように完全に排除してしまうと、研磨液１７中の研
磨粒子がウェハ１表面に固着してスクラッチ等を発生さ
せるため、研磨液１７の排除は液膜がある程度残る状態
にしておく。すると、ウェハ１上に残った液膜によりウ
ェハ１からの反射光には多少のゆらぎが発生するため、
受光素子の受光面の大きさは、ゆらぎも含めて、ウェハ
１からの反射光がはみ出ない大きさにしておく必要があ
る。
理由による。ウェハ１の研磨時にはポリッシャ４が回転
し、その遠心力によって研磨液１７を周囲に飛散させて
いる。研磨液１７が光源の発光面や受光素子の受光面に
付着すると検査光の一部が遮られ検出精度が劣化してし
まうため、光源や受光素子はウェハ１にあまり近づけら
れない。また、エアー１６の吹き付けにより研磨液１７
を排除する際にウェハ１の表面に研磨液１７が全く残ら
ないように完全に排除してしまうと、研磨液１７中の研
磨粒子がウェハ１表面に固着してスクラッチ等を発生さ
せるため、研磨液１７の排除は液膜がある程度残る状態
にしておく。すると、ウェハ１上に残った液膜によりウ
ェハ１からの反射光には多少のゆらぎが発生するため、
受光素子の受光面の大きさは、ゆらぎも含めて、ウェハ
１からの反射光がはみ出ない大きさにしておく必要があ
る。
【００８１】従って、光源や受光素子をウェハ１からあ
る程度離しておく必要があること、および、距離を離し
た場合、拡散する光ではウェハ１からの反射光の全てを
受光することはできず、研磨液１７の液膜によるゆらぎ
で受光量の変動が発生してしまうことから、光源として
は光を拡散させることなしに遠距離まで検査光を到達さ
せることができるレーザ光源が最良である。上記の実施
例においては波長の異なる２つの検査光を用いたが、検
査光の数は特に２つには限定されない。
る程度離しておく必要があること、および、距離を離し
た場合、拡散する光ではウェハ１からの反射光の全てを
受光することはできず、研磨液１７の液膜によるゆらぎ
で受光量の変動が発生してしまうことから、光源として
は光を拡散させることなしに遠距離まで検査光を到達さ
せることができるレーザ光源が最良である。上記の実施
例においては波長の異なる２つの検査光を用いたが、検
査光の数は特に２つには限定されない。
【００８２】バリア膜３１が除去された後の反射率はバ
リア膜３１除去後の下地膜である絶縁層２９での干渉に
よって決まるため、絶縁層２９の膜厚が異なる複数種類
のウェハ１を研磨する場合、上記の実施例では偶然にバ
リア膜３１での反射率とともに絶縁層２９での干渉の結
果の反射率も一致し、第１の平均化データｃと第２の平
均化データｄの低下率に差が発生せず、従って研磨終了
点の検出ができないこともあり得る。このような場合、
それぞれ波長の異なる３つの検査光を使用し、そのうち
の２つからなる別々の３つの組み合わせ（３つの検査光
をＡ〜Ｃとすると、ＡとＢの組み合わせ、ＢとＣの組み
合わせ、ＡとＣの組み合わせの３つ）について、上記と
同様の動作でそれぞれ並列に研磨終了点の検出を行えば
よい。
リア膜３１除去後の下地膜である絶縁層２９での干渉に
よって決まるため、絶縁層２９の膜厚が異なる複数種類
のウェハ１を研磨する場合、上記の実施例では偶然にバ
リア膜３１での反射率とともに絶縁層２９での干渉の結
果の反射率も一致し、第１の平均化データｃと第２の平
均化データｄの低下率に差が発生せず、従って研磨終了
点の検出ができないこともあり得る。このような場合、
それぞれ波長の異なる３つの検査光を使用し、そのうち
の２つからなる別々の３つの組み合わせ（３つの検査光
をＡ〜Ｃとすると、ＡとＢの組み合わせ、ＢとＣの組み
合わせ、ＡとＣの組み合わせの３つ）について、上記と
同様の動作でそれぞれ並列に研磨終了点の検出を行えば
よい。
【００８３】検査光の波長を３つにすることによって、
膜厚が異なる複数種類のウェハ１を研磨する場合でも、
３つの検査光のうちの２つからなる別々の３つの組み合
わせのいずれかの組み合わせで平均化データの低下率の
差が発生し、いずれかの組み合わせにおいて研磨終了点
が検出される。
膜厚が異なる複数種類のウェハ１を研磨する場合でも、
３つの検査光のうちの２つからなる別々の３つの組み合
わせのいずれかの組み合わせで平均化データの低下率の
差が発生し、いずれかの組み合わせにおいて研磨終了点
が検出される。
【００８４】検査光の波長を３つにしても理論的には平
均化データの低下率の差が発生しないこともあり得る
が、波長を３つにしたことで、どの組み合わせでも低下
率の差が発生しないような反射率になる膜厚の範囲は非
常に狭くなるため、実用上は波長が異なる３つの検査光
で十分である。但し、当然のことながら、検査光の波長
を４つ以上とし、そのうちの２つからなる別々の組み合
わせについて、それぞれ並列に研磨終了点の検出動作を
行ってもかまわない。
均化データの低下率の差が発生しないこともあり得る
が、波長を３つにしたことで、どの組み合わせでも低下
率の差が発生しないような反射率になる膜厚の範囲は非
常に狭くなるため、実用上は波長が異なる３つの検査光
で十分である。但し、当然のことながら、検査光の波長
を４つ以上とし、そのうちの２つからなる別々の組み合
わせについて、それぞれ並列に研磨終了点の検出動作を
行ってもかまわない。
【００８５】対象とするウェハ１の絶縁層２９の膜厚の
種類は無限にあるわけではなく、実際に製造されるウェ
ハ１では離散的に何種類かが用いられるだけなので、絶
縁層２９の膜厚の種類や膜厚の範囲が波長の異なる２つ
の検査光で十分に終点検出が可能なことが分かっている
場合であれば、装置を小型で安価なものにできるため、
上記の実施例のように検査光は２つとして構成を簡単に
した方がよい。
種類は無限にあるわけではなく、実際に製造されるウェ
ハ１では離散的に何種類かが用いられるだけなので、絶
縁層２９の膜厚の種類や膜厚の範囲が波長の異なる２つ
の検査光で十分に終点検出が可能なことが分かっている
場合であれば、装置を小型で安価なものにできるため、
上記の実施例のように検査光は２つとして構成を簡単に
した方がよい。
【００８６】なお、２つ以上の複数の波長のレーザ光を
用い、各波長毎の反射光を分離測定するには、上記の実
施例のようにそれぞれ別々の光軸にする他、同軸で照射
して受光側で波長選択フィルタ、波長選択ミラー、回折
格子等の分光手段により分離することもでき、この場
合、多波長を発振するマルチラインレーザを使用するこ
とができる。
用い、各波長毎の反射光を分離測定するには、上記の実
施例のようにそれぞれ別々の光軸にする他、同軸で照射
して受光側で波長選択フィルタ、波長選択ミラー、回折
格子等の分光手段により分離することもでき、この場
合、多波長を発振するマルチラインレーザを使用するこ
とができる。
【００８７】上述した第１の平均化手段１９〜第１の研
磨終了点検出手段２８までの各手段は、コンピュータを
用いてソフトウエアにて実現することができ、また、ア
ナログ回路やリレー回路等を用いたハードウエア回路と
して、あるいはソフトウエアとハードウエア回路を組み
合わせて実現することができる。
磨終了点検出手段２８までの各手段は、コンピュータを
用いてソフトウエアにて実現することができ、また、ア
ナログ回路やリレー回路等を用いたハードウエア回路と
して、あるいはソフトウエアとハードウエア回路を組み
合わせて実現することができる。
【００８８】図５は本発明の第２の実施例を示す構成図
であり、図１と同等部分は同一符号にて示している。図
５に示す半導体ウェハ研磨終了点検出装置は、図１に示
した第１の実施例の光量補正手段２４と光量差算出手段
２５との間に、光量補正手段２４から出力された補正光
量データｇを受けて、第１の平均化データｃと第２の平
均化データｄの変化時間のずれを補正するため、第１の
平均化データｃが最大値から所定割合あるいは所定量低
下した時点の第１の平均化データｃの値と、その時点前
後の補正光量信号の値とを比較して差が最小になる時点
を検出し、その２点間の時間差をずれ時間として算出し
て、補正光量データｇの時間軸を算出したずれ時間のぶ
んだけずらした第２の補正光量データｋを光量差算出手
段２５に出力する時間軸補正手段３２を追加して構成さ
れる。
であり、図１と同等部分は同一符号にて示している。図
５に示す半導体ウェハ研磨終了点検出装置は、図１に示
した第１の実施例の光量補正手段２４と光量差算出手段
２５との間に、光量補正手段２４から出力された補正光
量データｇを受けて、第１の平均化データｃと第２の平
均化データｄの変化時間のずれを補正するため、第１の
平均化データｃが最大値から所定割合あるいは所定量低
下した時点の第１の平均化データｃの値と、その時点前
後の補正光量信号の値とを比較して差が最小になる時点
を検出し、その２点間の時間差をずれ時間として算出し
て、補正光量データｇの時間軸を算出したずれ時間のぶ
んだけずらした第２の補正光量データｋを光量差算出手
段２５に出力する時間軸補正手段３２を追加して構成さ
れる。
【００８９】第１の実施例では、光量差算出手段２５で
第１の平均化データｃと補正光量データｇとの差を算出
したのに対して、この第２の実施例では、第１の平均化
データｃと第２の平均化データｄの変化時間のずれを補
正するため、光量補正手段２４と光量差算出手段２５と
の間に時間軸補正手段３２を追加し、光量差算出手段２
５で第１の平均化データｃと時間軸方向にも補正した第
２の補正光量データｋとの差を算出することを特徴とす
る。従って、時間軸補正手段３２以外は、構成、動作と
も第１の実施例と同一であるため、以下には、時間軸補
正手段３２での動作のみ説明する。
第１の平均化データｃと補正光量データｇとの差を算出
したのに対して、この第２の実施例では、第１の平均化
データｃと第２の平均化データｄの変化時間のずれを補
正するため、光量補正手段２４と光量差算出手段２５と
の間に時間軸補正手段３２を追加し、光量差算出手段２
５で第１の平均化データｃと時間軸方向にも補正した第
２の補正光量データｋとの差を算出することを特徴とす
る。従って、時間軸補正手段３２以外は、構成、動作と
も第１の実施例と同一であるため、以下には、時間軸補
正手段３２での動作のみ説明する。
【００９０】本第２の実施例は、第１の検査光６と第２
の検査光９との照射位置および照射径にずれがあり、か
つ、ウエハ１の半径方向に研磨速度のムラがあるため
に、第１の平均化データｃと第２の平均化データｄの変
化の間に時間方向のずれが生じる場合に適用するもので
ある。
の検査光９との照射位置および照射径にずれがあり、か
つ、ウエハ１の半径方向に研磨速度のムラがあるため
に、第１の平均化データｃと第２の平均化データｄの変
化の間に時間方向のずれが生じる場合に適用するもので
ある。
【００９１】第１の検査光６と第２の検査光９との照射
位置および照射径は完全には一致しない。この照射位置
および照射径にずれがあると、第１の受光素子および第
２の受光素子ではウェハ１上のそれぞれ別の領域からの
反射光を測定することになる。このとき、ウエハ１の半
径方向に研磨速度のムラがある場合、第１の平均化デー
タｃの変化と第２の平均化データｄの変化に時間方向の
ずれが生じる。
位置および照射径は完全には一致しない。この照射位置
および照射径にずれがあると、第１の受光素子および第
２の受光素子ではウェハ１上のそれぞれ別の領域からの
反射光を測定することになる。このとき、ウエハ１の半
径方向に研磨速度のムラがある場合、第１の平均化デー
タｃの変化と第２の平均化データｄの変化に時間方向の
ずれが生じる。
【００９２】そのため、光量差算出手段２５で第１の平
均化データｃと補正光量データｇとの差をそのまま算出
したのでは、ウェハ１表面の変化に起因した正しい光量
差データが得られない。そこで、時間軸補正手段３２
で、第１の検査光６と第２の検査光９との照射位置およ
び照射径のずれとウエハ１の半径方向の研磨ムラによる
第１の平均化データｃの変化と第２の平均化データｄの
変化の時間方向のずれを補正する。
均化データｃと補正光量データｇとの差をそのまま算出
したのでは、ウェハ１表面の変化に起因した正しい光量
差データが得られない。そこで、時間軸補正手段３２
で、第１の検査光６と第２の検査光９との照射位置およ
び照射径のずれとウエハ１の半径方向の研磨ムラによる
第１の平均化データｃの変化と第２の平均化データｄの
変化の時間方向のずれを補正する。
【００９３】具体的には、第１の平均化データｃが最大
値から所定割合あるいは所定量低下した時点の第１の平
均化データｃの値と、その時点前後の補正光量データｇ
の値とを比較して差が最小になる時点を検出し、その２
点間の時間差をずれ時間として算出して、補正光量デー
タｇの時間軸を算出したずれ時間のぶんだけずらした第
２の補正光量データｋを出力する。以降は、第１の実施
例における補正光量データｇの代わりに第２の補正光量
データｋを使用して、第１の実施例と同様の動作で研磨
終了点の検出を行う。
値から所定割合あるいは所定量低下した時点の第１の平
均化データｃの値と、その時点前後の補正光量データｇ
の値とを比較して差が最小になる時点を検出し、その２
点間の時間差をずれ時間として算出して、補正光量デー
タｇの時間軸を算出したずれ時間のぶんだけずらした第
２の補正光量データｋを出力する。以降は、第１の実施
例における補正光量データｇの代わりに第２の補正光量
データｋを使用して、第１の実施例と同様の動作で研磨
終了点の検出を行う。
【００９４】図６は本発明の第３の実施例を示す構成図
であり、図１と同等部分は同一符号にて示している。図
６に示す半導体ウェハ研磨終了点検出装置は、図１に示
した第１の実施例における光量補正手段２４と、光量差
算出手段２５と、第１の平均傾き算出手段２７と、第１
の研磨終了点検出手段２８との代わりに、第１の平均化
データｃおよび第２の平均化データｄのうち、現測定時
点の値を含んで過去に遡った複数データを平均した値
と、さらに過去に遡った光量差データの過去の時点の複
数データを平均した値とを結んだ平均的傾きを算出し、
それぞれ第２の平均傾きデータｌおよび第３の平均傾き
データｍとして出力する第２の平均傾き算出手段３４お
よび第３の平均傾き算出手段３５と、第２の平均傾きデ
ータｌおよび第３の平均傾きデータｍをそれぞれ受け
て、第２の平均傾きデータｌおよび第３の平均傾きデー
タｍの値がそれぞれ正の値をとったことを検出する第１
の光量上昇検出手段３６および第２の光量上昇検出手段
３７と、第２の基準光量検出手段３３から出力された第
２の基準光量値ｆに所定値を乗じた値を第２の検査光９
側での研磨終了点検出のための第２の終点判定しきい値
ｎとして出力する第２のしきい値算出手段４０と、第１
の光量上昇検出手段３６および第２の光量上昇検出手段
３７で第２の平均傾きデータｌおよび第３の平均傾きデ
ータｍの値が正の値をとったことが検出された後、第２
の平均傾きデータｌの値と第１の終点判定しきい値ｉ、
および第３の平均傾きデータｍの値と第２の終点判定し
きい値ｎとをそれぞれ比較し、第２の平均傾きデータｌ
および第３の平均傾きデータｍの値が、連続して所定回
数以上終点判定しきい値以上の値になった場合、あるい
は第２の平均傾きデータｌおよび第３の平均傾きデータ
ｍの値が、平均的傾きの絶対値が所定値以上になってか
らの通算で所定回数以上終点判定しきい値以上の値にな
った場合、または第２の平均傾きデータおよび第３の平
均傾きデータの値が終点判定しきい値以上になる割合が
所定割合以上になった場合に、それぞれウェハ１の研磨
が終了したとそれぞれ判定する第２の研磨終了点検出手
段３８および第３の研磨終了点検出手段３９とを含んで
構成される。
であり、図１と同等部分は同一符号にて示している。図
６に示す半導体ウェハ研磨終了点検出装置は、図１に示
した第１の実施例における光量補正手段２４と、光量差
算出手段２５と、第１の平均傾き算出手段２７と、第１
の研磨終了点検出手段２８との代わりに、第１の平均化
データｃおよび第２の平均化データｄのうち、現測定時
点の値を含んで過去に遡った複数データを平均した値
と、さらに過去に遡った光量差データの過去の時点の複
数データを平均した値とを結んだ平均的傾きを算出し、
それぞれ第２の平均傾きデータｌおよび第３の平均傾き
データｍとして出力する第２の平均傾き算出手段３４お
よび第３の平均傾き算出手段３５と、第２の平均傾きデ
ータｌおよび第３の平均傾きデータｍをそれぞれ受け
て、第２の平均傾きデータｌおよび第３の平均傾きデー
タｍの値がそれぞれ正の値をとったことを検出する第１
の光量上昇検出手段３６および第２の光量上昇検出手段
３７と、第２の基準光量検出手段３３から出力された第
２の基準光量値ｆに所定値を乗じた値を第２の検査光９
側での研磨終了点検出のための第２の終点判定しきい値
ｎとして出力する第２のしきい値算出手段４０と、第１
の光量上昇検出手段３６および第２の光量上昇検出手段
３７で第２の平均傾きデータｌおよび第３の平均傾きデ
ータｍの値が正の値をとったことが検出された後、第２
の平均傾きデータｌの値と第１の終点判定しきい値ｉ、
および第３の平均傾きデータｍの値と第２の終点判定し
きい値ｎとをそれぞれ比較し、第２の平均傾きデータｌ
および第３の平均傾きデータｍの値が、連続して所定回
数以上終点判定しきい値以上の値になった場合、あるい
は第２の平均傾きデータｌおよび第３の平均傾きデータ
ｍの値が、平均的傾きの絶対値が所定値以上になってか
らの通算で所定回数以上終点判定しきい値以上の値にな
った場合、または第２の平均傾きデータおよび第３の平
均傾きデータの値が終点判定しきい値以上になる割合が
所定割合以上になった場合に、それぞれウェハ１の研磨
が終了したとそれぞれ判定する第２の研磨終了点検出手
段３８および第３の研磨終了点検出手段３９とを含んで
構成される。
【００９５】第１の実施例が、研磨終了点に向けて第１
の平均化データｃと第２の平均化データｄの低下率の差
が変化し、研磨終了点以降、第１の平均化データｃと第
２の平均化データｄの差がほぼ一定になることに基づい
て研磨終了点の検出を行ったのに対して、本第３の実施
例は、第１の平均化データｃあるいは第２の平均化デー
タｄが、研磨終了点の手前で一旦増加した後、研磨終了
点以降はほぼ一定あるいは低下することに基づいて研磨
終了点の検出を行うものである。
の平均化データｃと第２の平均化データｄの低下率の差
が変化し、研磨終了点以降、第１の平均化データｃと第
２の平均化データｄの差がほぼ一定になることに基づい
て研磨終了点の検出を行ったのに対して、本第３の実施
例は、第１の平均化データｃあるいは第２の平均化デー
タｄが、研磨終了点の手前で一旦増加した後、研磨終了
点以降はほぼ一定あるいは低下することに基づいて研磨
終了点の検出を行うものである。
【００９６】従って、第２の平均傾き算出手段３３およ
び第３の平均傾き算出手段３４以降の研磨終了点検出動
作以外は第１の実施例と同一であるため、以下には、第
２の平均傾き算出手段３３および第３の平均傾き算出手
段３４以降の動作のみ説明する。
び第３の平均傾き算出手段３４以降の研磨終了点検出動
作以外は第１の実施例と同一であるため、以下には、第
２の平均傾き算出手段３３および第３の平均傾き算出手
段３４以降の動作のみ説明する。
【００９７】第１の検査光６あるいは第２の検査光９の
波長において、バリア膜３１の種類および研磨終了時点
で露出する下層の構造によっては、バリア膜３１の反射
率と研磨終了時点での下層構造が露出した場合の反射率
とで、バリア膜３１の反射率の方が小さいことがある。
第１の実施例で既に示した図３のグラフのうち、第２の
平均化データｄがこれに相当する。この場合、第１の平
均化データｃあるいは第２の平均化データｄは大きな信
号低下の後、バリア膜３１が露出してバリア膜３１の下
層構造の影響が現れる時点で一旦上昇し、研磨終点以降
はほぼ一定あるいは再び低下するような変化を示す。
波長において、バリア膜３１の種類および研磨終了時点
で露出する下層の構造によっては、バリア膜３１の反射
率と研磨終了時点での下層構造が露出した場合の反射率
とで、バリア膜３１の反射率の方が小さいことがある。
第１の実施例で既に示した図３のグラフのうち、第２の
平均化データｄがこれに相当する。この場合、第１の平
均化データｃあるいは第２の平均化データｄは大きな信
号低下の後、バリア膜３１が露出してバリア膜３１の下
層構造の影響が現れる時点で一旦上昇し、研磨終点以降
はほぼ一定あるいは再び低下するような変化を示す。
【００９８】そこで、第１の平均化データｃあるいは第
２の平均化データｄの微分値を算出し、その符号が一
旦”正”になった後、０近傍の値になる点を研磨終了点
として検出する。しかし、光量信号は微小な変動を含ん
でいるため、第１の実施例と同様に、微分値としては過
去の値を含んだ平均的な傾斜を用いる。
２の平均化データｄの微分値を算出し、その符号が一
旦”正”になった後、０近傍の値になる点を研磨終了点
として検出する。しかし、光量信号は微小な変動を含ん
でいるため、第１の実施例と同様に、微分値としては過
去の値を含んだ平均的な傾斜を用いる。
【００９９】まず、第２の平均傾き算出手段３３および
第３の平均傾き算出手段３４で、第１の平均化データｃ
と第２の平均化データｄのうち、現測定時点の値を含ん
で過去に遡った複数データを平均した値と、さらに過去
に遡った光量差データの過去の時点の複数データを平均
した値とを結んだ平均的傾きを算出し、それぞれ、第２
の平均傾きデータｌおよび第３の平均傾きデータｍとし
て出力する。
第３の平均傾き算出手段３４で、第１の平均化データｃ
と第２の平均化データｄのうち、現測定時点の値を含ん
で過去に遡った複数データを平均した値と、さらに過去
に遡った光量差データの過去の時点の複数データを平均
した値とを結んだ平均的傾きを算出し、それぞれ、第２
の平均傾きデータｌおよび第３の平均傾きデータｍとし
て出力する。
【０１００】次に、第１の光量上昇検出手段３６および
第２の光量上昇検出手段３７で、第２の平均傾きデータ
ｌおよび第３の平均傾きデータｍの値が正の値をとった
ことをそれぞれ検出する。
第２の光量上昇検出手段３７で、第２の平均傾きデータ
ｌおよび第３の平均傾きデータｍの値が正の値をとった
ことをそれぞれ検出する。
【０１０１】また、第２の検査光９側での研磨終了点を
判定するためのしきい値として、第１の検査光６側と同
様にして、第２のしきい値算出手段４０で、第２の基準
光量検出手段３３から出力された第２の基準光量値ｆに
所定値を乗じた値を第２の検査光９側での研磨終了点検
出のための第２の終点判定しきい値ｎとして出力する。
判定するためのしきい値として、第１の検査光６側と同
様にして、第２のしきい値算出手段４０で、第２の基準
光量検出手段３３から出力された第２の基準光量値ｆに
所定値を乗じた値を第２の検査光９側での研磨終了点検
出のための第２の終点判定しきい値ｎとして出力する。
【０１０２】最後に、第２の研磨終了点検出手段３８お
よび第３の研磨終了点検出手段３９で、第２の平均傾き
データｌの値と第１の終点判定しきい値ｉ、および第３
の平均傾きデータｍの値と第２の終点判定しきい値ｎと
をそれぞれ比較し、第２の平均傾きデータｌおよび第３
の平均傾きデータｍの値が、連続して所定回数以上終点
判定しきい値以下の値になった場合、あるいは第２の平
均傾きデータｌおよび第３の平均傾きデータｍの値が、
平均的傾きの絶対値が所定値以上になってからの通算で
所定回数以上終点判定しきい値以下の値になった場合、
または、第２の平均傾きデータｌおよび第３の平均傾き
データｍの値が、終点判定しきい値以下になる割合が所
定割合以上になった場合に、ウェハ１の研磨が終了した
とそれぞれ判定する。
よび第３の研磨終了点検出手段３９で、第２の平均傾き
データｌの値と第１の終点判定しきい値ｉ、および第３
の平均傾きデータｍの値と第２の終点判定しきい値ｎと
をそれぞれ比較し、第２の平均傾きデータｌおよび第３
の平均傾きデータｍの値が、連続して所定回数以上終点
判定しきい値以下の値になった場合、あるいは第２の平
均傾きデータｌおよび第３の平均傾きデータｍの値が、
平均的傾きの絶対値が所定値以上になってからの通算で
所定回数以上終点判定しきい値以下の値になった場合、
または、第２の平均傾きデータｌおよび第３の平均傾き
データｍの値が、終点判定しきい値以下になる割合が所
定割合以上になった場合に、ウェハ１の研磨が終了した
とそれぞれ判定する。
【０１０３】第１の検査光６側で得られる第１の平均化
データｃと第２の検査光９側で得られる第２の平均化デ
ータｄの２つのうち、どちらのデータが本第３の実施例
が適用可能な変化を示すのかは、第１の検査光６あるい
は第２の検査光９の波長と、その波長におけるバリア膜
３１の反射率と研磨終了時点での下層構造が露出した場
合の反射率とによって決まり、下層構造の反射率は絶縁
膜２９での干渉により変化する。そこで、本第３の実施
例では、第１の検査光６側と第２の検査光９側の両方に
ついて並列に研磨終了点検出を行い、どちらかで研磨終
了点が検出できるようにしている。
データｃと第２の検査光９側で得られる第２の平均化デ
ータｄの２つのうち、どちらのデータが本第３の実施例
が適用可能な変化を示すのかは、第１の検査光６あるい
は第２の検査光９の波長と、その波長におけるバリア膜
３１の反射率と研磨終了時点での下層構造が露出した場
合の反射率とによって決まり、下層構造の反射率は絶縁
膜２９での干渉により変化する。そこで、本第３の実施
例では、第１の検査光６側と第２の検査光９側の両方に
ついて並列に研磨終了点検出を行い、どちらかで研磨終
了点が検出できるようにしている。
【０１０４】この検査光の数は特に２本には限定されな
い。下層構造の反射率は絶縁層２９での干渉により変化
することから、絶縁層２９の膜厚によっては、検査光の
波長が２種類だけではどちらの検査光でも本第３の実施
例が適用できるような信号変化が得られないこともあり
得る。このような場合、それぞれ波長の異なる３本以上
の検査光を使用し、それぞれで並列に研磨終了点の検出
を行うことで、いずれかの検査光で研磨終了点が検出で
きる。対象とするウェハ１の絶縁層２９の膜厚が限定さ
れており、バリア膜３１の反射率の方が研磨終了時点で
の下層構造が露出した場合の反射率より低い場合には検
査光は１本でもよい。
い。下層構造の反射率は絶縁層２９での干渉により変化
することから、絶縁層２９の膜厚によっては、検査光の
波長が２種類だけではどちらの検査光でも本第３の実施
例が適用できるような信号変化が得られないこともあり
得る。このような場合、それぞれ波長の異なる３本以上
の検査光を使用し、それぞれで並列に研磨終了点の検出
を行うことで、いずれかの検査光で研磨終了点が検出で
きる。対象とするウェハ１の絶縁層２９の膜厚が限定さ
れており、バリア膜３１の反射率の方が研磨終了時点で
の下層構造が露出した場合の反射率より低い場合には検
査光は１本でもよい。
【０１０５】本第３の実施例と上述した第１の実施例あ
るいは第２の実施例は併用可能である。
るいは第２の実施例は併用可能である。
【０１０６】図７は本発明の第４の実施例を示す構成図
であり、図１と同等部分は同一符号にて示している。図
７に示す半導体ウェハ研磨終了点検出装置は、図１に示
した第１の実施例から第２の基準光量検出手段３３と光
量補正手段２４を無くし、かつ光量差算出手段２５と第
１の平均傾き算出手段２７と第１の研磨終了点算出手段
２８の代わりに、第１の平均化データｃ及び第２の平均
化データｄを受けて、第１の平均化データｃと第２の平
均化データｄの比を算出して光量比データｐとして出力
する光量比算出手段６０と、光量比データｐを受けて、
光量比データｐのうち現測定時点の値を含んで過去に遡
った複数データを平均した値と、さらに過去に遡った光
量比データｐの過去の時点の複数データを平均した値と
を結んだ平均的傾きを算出し、第５の平均傾きデータｑ
として出力する第５の平均傾き算出手段６１と、第５の
平均傾きデータｑと第１の終点判定しきい値ｉを受け
て、第５の平均傾きデータｑの値と第１の終点判定しき
い値ｉとを比較し、第５の平均傾きデータｑの値が、連
続して所定回数以上第１の終点判定しきい値ｉ以上の値
になった場合、あるいは第５の平均傾きデータｑの値
が、平均的傾きの絶対値が所定値以上になってからの通
算で所定回数以上第１の終点判定しきい値ｉ以上の値に
なった場合、または、第５の平均傾きデータｑの値が第
１の終点判定しきい値ｉ以上になる割合が所定割合以上
になった場合に、ウェハ１の研磨が終了したと判定する
第５の研磨終了点検出手段６２とを含んで構成される。
であり、図１と同等部分は同一符号にて示している。図
７に示す半導体ウェハ研磨終了点検出装置は、図１に示
した第１の実施例から第２の基準光量検出手段３３と光
量補正手段２４を無くし、かつ光量差算出手段２５と第
１の平均傾き算出手段２７と第１の研磨終了点算出手段
２８の代わりに、第１の平均化データｃ及び第２の平均
化データｄを受けて、第１の平均化データｃと第２の平
均化データｄの比を算出して光量比データｐとして出力
する光量比算出手段６０と、光量比データｐを受けて、
光量比データｐのうち現測定時点の値を含んで過去に遡
った複数データを平均した値と、さらに過去に遡った光
量比データｐの過去の時点の複数データを平均した値と
を結んだ平均的傾きを算出し、第５の平均傾きデータｑ
として出力する第５の平均傾き算出手段６１と、第５の
平均傾きデータｑと第１の終点判定しきい値ｉを受け
て、第５の平均傾きデータｑの値と第１の終点判定しき
い値ｉとを比較し、第５の平均傾きデータｑの値が、連
続して所定回数以上第１の終点判定しきい値ｉ以上の値
になった場合、あるいは第５の平均傾きデータｑの値
が、平均的傾きの絶対値が所定値以上になってからの通
算で所定回数以上第１の終点判定しきい値ｉ以上の値に
なった場合、または、第５の平均傾きデータｑの値が第
１の終点判定しきい値ｉ以上になる割合が所定割合以上
になった場合に、ウェハ１の研磨が終了したと判定する
第５の研磨終了点検出手段６２とを含んで構成される。
【０１０７】第１の実施例が第１の平均化データｃと第
２の平均化データｄを補正した補正光量データｇの差で
ある光量差データｈを用いて研磨終了点の検出を行うの
に対して、本第４の実施例では第１の平均化データｃと
第２の平均化データｄの比である光量比データｐを用い
て研磨終了点の検出を行うことを特徴とする。
２の平均化データｄを補正した補正光量データｇの差で
ある光量差データｈを用いて研磨終了点の検出を行うの
に対して、本第４の実施例では第１の平均化データｃと
第２の平均化データｄの比である光量比データｐを用い
て研磨終了点の検出を行うことを特徴とする。
【０１０８】従って光量比算出手段６０以降の研磨終了
点検出動作以外は第１の実施例と同一であるため、以下
には、光量比算出手段５０以降の動作のみ説明する。
点検出動作以外は第１の実施例と同一であるため、以下
には、光量比算出手段５０以降の動作のみ説明する。
【０１０９】本第４の実施例は、特に、図２に示した構
造のウェハを研磨する際に、バリア膜３１が露出した時
点で研磨を一旦終了し、その後研磨液を代えて研磨を行
う２ステップ研磨プロセスに適用し得る。
造のウェハを研磨する際に、バリア膜３１が露出した時
点で研磨を一旦終了し、その後研磨液を代えて研磨を行
う２ステップ研磨プロセスに適用し得る。
【０１１０】図８は図２に示したバリア膜３１を有する
ウェハ１の研磨において、バリア膜３１が露出した時点
で研磨終了とするプロセスにおける、第１の平均化デー
タｃと第２の平均化データｄと光量比データｐの研磨の
進行に伴う変化の一例を示すグラフである。
ウェハ１の研磨において、バリア膜３１が露出した時点
で研磨終了とするプロセスにおける、第１の平均化デー
タｃと第２の平均化データｄと光量比データｐの研磨の
進行に伴う変化の一例を示すグラフである。
【０１１１】この時、金属層３０での反射率とバリア膜
３１での反射率の比は、第１の検査光６の波長における
比の方が第２の検査光９の波長における比よりも大き
い。つまり、金属層３０が研磨されてバリア膜３１が露
出する際の光量信号の変化は、第１の検査光６の信号で
ある第１の平均化データｃの方が第２の検査光９の信号
である第２の平均化データｄよりも大きい。
３１での反射率の比は、第１の検査光６の波長における
比の方が第２の検査光９の波長における比よりも大き
い。つまり、金属層３０が研磨されてバリア膜３１が露
出する際の光量信号の変化は、第１の検査光６の信号で
ある第１の平均化データｃの方が第２の検査光９の信号
である第２の平均化データｄよりも大きい。
【０１１２】第１の平均化データｃおよび第２の平均化
データｄは、第１の実施例で説明したように、研磨が進
行して反射率が高い金属層３０が光を透過するほど薄く
なり、あるいは一部金属層３０が除去されて反射率が低
いバリア膜３１の反射率の影響が出始めた時点から光量
が減少し始める。さらに研磨が進行すると、光量はさら
に減少し、バリア膜３１が完全に露出し終わって研磨が
終了しても光量は減少し続ける。これは、形成された配
線部分にディッシングやエロージョン等が生じ、ウェハ
１の表面が平面でなくなっていくことで、正反射成分が
減少していくことや、バリア膜３１が研磨され続けて薄
くなり、絶縁膜２９の反射率の影響が強くなることが原
因である。従って単一波長の光量変化のみで研磨終了点
を検出することはできない。
データｄは、第１の実施例で説明したように、研磨が進
行して反射率が高い金属層３０が光を透過するほど薄く
なり、あるいは一部金属層３０が除去されて反射率が低
いバリア膜３１の反射率の影響が出始めた時点から光量
が減少し始める。さらに研磨が進行すると、光量はさら
に減少し、バリア膜３１が完全に露出し終わって研磨が
終了しても光量は減少し続ける。これは、形成された配
線部分にディッシングやエロージョン等が生じ、ウェハ
１の表面が平面でなくなっていくことで、正反射成分が
減少していくことや、バリア膜３１が研磨され続けて薄
くなり、絶縁膜２９の反射率の影響が強くなることが原
因である。従って単一波長の光量変化のみで研磨終了点
を検出することはできない。
【０１１３】このディッシングやエロージョンによる正
反射成分の減少と、バリア膜３１が研磨されつづけて薄
くなって行く際の絶縁層２９の反射率の影響は、第１の
平均化データｃと第２の平均化データｄの両方共にほぼ
等しく影響するため、第１の平均化データｃと第２の平
均化データｄの比を算出することで、これらの影響をキ
ャンセルすることができる。
反射成分の減少と、バリア膜３１が研磨されつづけて薄
くなって行く際の絶縁層２９の反射率の影響は、第１の
平均化データｃと第２の平均化データｄの両方共にほぼ
等しく影響するため、第１の平均化データｃと第２の平
均化データｄの比を算出することで、これらの影響をキ
ャンセルすることができる。
【０１１４】従って、第１の平均化データｃと第２の平
均化データｄの比である光量比データｐは、金属層３０
とバリア膜３１における、第１の検査光６の波長の反射
率と、第２の検査光９の波長の反射率の比だけで、その
変化のしかたが決まることになる。
均化データｄの比である光量比データｐは、金属層３０
とバリア膜３１における、第１の検査光６の波長の反射
率と、第２の検査光９の波長の反射率の比だけで、その
変化のしかたが決まることになる。
【０１１５】この時、金属層３０での反射率とバリア膜
３１での反射率の比は、第１の検査光６の波長における
比の方が第２の検査光９の波長における比よりも大き
い。つまり、金属層３０が研磨されてバリア膜３１が露
出する際の光量信号の変化は、第１の検査光６の信号で
ある第１の平均化データｃの方が第２の検査光９の信号
である第２の平均化データｄよりも大きいことから、光
量比データｐは、バリア膜３１の露出が始まると減少
し、バリア膜３１が完全に露出した時点で一定になる。
３１での反射率の比は、第１の検査光６の波長における
比の方が第２の検査光９の波長における比よりも大き
い。つまり、金属層３０が研磨されてバリア膜３１が露
出する際の光量信号の変化は、第１の検査光６の信号で
ある第１の平均化データｃの方が第２の検査光９の信号
である第２の平均化データｄよりも大きいことから、光
量比データｐは、バリア膜３１の露出が始まると減少
し、バリア膜３１が完全に露出した時点で一定になる。
【０１１６】そこで、本第４の実施例では、光量比デー
タｐの微分値を算出し、その符号が一旦“負”になった
後、０近傍の値になる点を研磨終了点として検出する。
しかし、光量信号は微小な変動を含んでいるため、第１
の実施例と同様に、微分値としては過去の値を含んだ平
均的な傾斜を用いる。 まず、光量比算出手段６０で第
１の平均化データｃと第２の平均化データｄの比を算出
し、光量比データｐとして出力する。次に、第５の平均
傾き算出手段６１で、光量比データｐのうち、現測定時
点の値を含んで過去に遡った複数データを平均した値
と、さらに過去に遡った光量比データｐの過去の時点の
複数データを平均した値とを結んだ平均的傾きを算出
し、それを第５の平均傾きデータｑとして出力する。
タｐの微分値を算出し、その符号が一旦“負”になった
後、０近傍の値になる点を研磨終了点として検出する。
しかし、光量信号は微小な変動を含んでいるため、第１
の実施例と同様に、微分値としては過去の値を含んだ平
均的な傾斜を用いる。 まず、光量比算出手段６０で第
１の平均化データｃと第２の平均化データｄの比を算出
し、光量比データｐとして出力する。次に、第５の平均
傾き算出手段６１で、光量比データｐのうち、現測定時
点の値を含んで過去に遡った複数データを平均した値
と、さらに過去に遡った光量比データｐの過去の時点の
複数データを平均した値とを結んだ平均的傾きを算出
し、それを第５の平均傾きデータｑとして出力する。
【０１１７】最後に、第５の研磨終了点検出手段６２
で、第５の平均傾きデータｑと第１の終点判定しきい値
ｉとを比較し、第５の平均傾きデータｑの値が、連続し
て所定回数以上第１の終点判定しきい値ｉ以上の値にな
った場合、あるいは第５の平均傾きデータｑの値が、平
均的傾きの絶対値が所定値以上になってからの通算で所
定回数以上第１の終点判定しきい値ｉ以上の値になった
場合、または、第５の平均傾きデータｑの値が第１の終
点判定しきい値ｉ以上になる割合が所定割合以上になっ
た場合に、ウェハ１の研磨が終了したと判定する。
で、第５の平均傾きデータｑと第１の終点判定しきい値
ｉとを比較し、第５の平均傾きデータｑの値が、連続し
て所定回数以上第１の終点判定しきい値ｉ以上の値にな
った場合、あるいは第５の平均傾きデータｑの値が、平
均的傾きの絶対値が所定値以上になってからの通算で所
定回数以上第１の終点判定しきい値ｉ以上の値になった
場合、または、第５の平均傾きデータｑの値が第１の終
点判定しきい値ｉ以上になる割合が所定割合以上になっ
た場合に、ウェハ１の研磨が終了したと判定する。
【０１１８】尚、上記とは逆に、金属層３０での反射率
とバリア膜３１での反射率の比が、第２の検査光９の波
長における比の方が第１の検査光６の波長における比よ
りも大きい場合、つまり、金属層３０が研磨されてバリ
ア膜３１が露出する際の光量信号の変化が、第２の検査
光９の信号である第２の平均化データｄの方が第１の検
査光６の信号である第１の平均化データｃよりも大きい
場合には、光量比データｐは、バリア膜３１が露出し始
めると増加し、バリア膜３１が完全に露出した時点で一
定になる。
とバリア膜３１での反射率の比が、第２の検査光９の波
長における比の方が第１の検査光６の波長における比よ
りも大きい場合、つまり、金属層３０が研磨されてバリ
ア膜３１が露出する際の光量信号の変化が、第２の検査
光９の信号である第２の平均化データｄの方が第１の検
査光６の信号である第１の平均化データｃよりも大きい
場合には、光量比データｐは、バリア膜３１が露出し始
めると増加し、バリア膜３１が完全に露出した時点で一
定になる。
【０１１９】この場合、第５の研磨終了点検出手段６２
では、第５の平均傾きデータｑと第１の終点判定しきい
値ｉとを比較し、第５の平均傾きデータｑの値が、連続
して所定回数以上第１の終点判定しきい値ｉ以下の値に
なった場合、あるいは第５の平均傾きデータｑの値が、
平均的傾きの絶対値が所定値以上になってからの通算で
所定回数以上第１の終点判定しきい値ｉ以下の値になっ
た場合、または、第５の平均傾きデータｑの値が第１の
終点判定しきい値ｉ以下になる割合が所定割合以上にな
った場合に、ウェハ１の研磨が終了したと判定する。
では、第５の平均傾きデータｑと第１の終点判定しきい
値ｉとを比較し、第５の平均傾きデータｑの値が、連続
して所定回数以上第１の終点判定しきい値ｉ以下の値に
なった場合、あるいは第５の平均傾きデータｑの値が、
平均的傾きの絶対値が所定値以上になってからの通算で
所定回数以上第１の終点判定しきい値ｉ以下の値になっ
た場合、または、第５の平均傾きデータｑの値が第１の
終点判定しきい値ｉ以下になる割合が所定割合以上にな
った場合に、ウェハ１の研磨が終了したと判定する。
【０１２０】図９は本発明の第５の実施例を示す構成図
であり、図７と同等部分は同一符号にて示している。図
９に示す半導体ウェハ研磨終了点検出装置は、図７に示
した第４の実施例における第１のレーザ光源７と第１の
照射手段８と第２のレーザ光源１０と第２の照射手段１
１と第１の受光素子１３と第２の受光素子１５の代わり
に、内部にそれぞれ波長の異なる複数の光源と１つ以上
の受光部とを有し、それぞれ波長の異なる複数の光を同
一光軸上に第６の検査光６３として照射し、かつ、ウェ
ハ１からの反射光である第６の正反射光６５を受光し
て、それぞれの波長ごとにその受光量を測定し、複数の
受光量信号を出力する多波長測定手段６７と、多波長測
定手段６７から照射される複数波長を含む第６の検査光
６３をウェハ１の表面に導き、所定の径と角度で照射す
る第６の照射手段６４と、ウェハ１上で反射された第６
の正反射光６５を多波長測定手段６７へ導く第６の受光
手段６６とを含んで構成される。
であり、図７と同等部分は同一符号にて示している。図
９に示す半導体ウェハ研磨終了点検出装置は、図７に示
した第４の実施例における第１のレーザ光源７と第１の
照射手段８と第２のレーザ光源１０と第２の照射手段１
１と第１の受光素子１３と第２の受光素子１５の代わり
に、内部にそれぞれ波長の異なる複数の光源と１つ以上
の受光部とを有し、それぞれ波長の異なる複数の光を同
一光軸上に第６の検査光６３として照射し、かつ、ウェ
ハ１からの反射光である第６の正反射光６５を受光し
て、それぞれの波長ごとにその受光量を測定し、複数の
受光量信号を出力する多波長測定手段６７と、多波長測
定手段６７から照射される複数波長を含む第６の検査光
６３をウェハ１の表面に導き、所定の径と角度で照射す
る第６の照射手段６４と、ウェハ１上で反射された第６
の正反射光６５を多波長測定手段６７へ導く第６の受光
手段６６とを含んで構成される。
【０１２１】第４の実施例では、検査光の波長ごとに光
源、照射手段、受光素子を使用する構成であったのに対
して、本第５の実施例は多波長測定手段６７を用いて、
多波長測定手段６７から照射された複数の波長を含む第
６の検査光６３を１つの第６の照射手段６４を通してウ
ェハ１の表面に所定の径と角度で照射し、ウェハ１の表
面で反射された第６の正反射光６５を１つの第６の受光
手段６６を通して多波長測定手段６７で受光し、多波長
測定手段６７から出力される波長ごとの受光量信号の、
研磨の進行に伴う変化の仕方に基づいて終点検出を行う
ことを特徴としている。
源、照射手段、受光素子を使用する構成であったのに対
して、本第５の実施例は多波長測定手段６７を用いて、
多波長測定手段６７から照射された複数の波長を含む第
６の検査光６３を１つの第６の照射手段６４を通してウ
ェハ１の表面に所定の径と角度で照射し、ウェハ１の表
面で反射された第６の正反射光６５を１つの第６の受光
手段６６を通して多波長測定手段６７で受光し、多波長
測定手段６７から出力される波長ごとの受光量信号の、
研磨の進行に伴う変化の仕方に基づいて終点検出を行う
ことを特徴としている。
【０１２２】従って多波長測定手段６７と第６の照射手
段６４と第６の受光手段６６以外は、構成、動作とも第
４の実施例と同一であるため、以下には、多波長測定手
段６７と第６の照射手段６４と第６の受光手段６６の動
作のみ説明する。
段６４と第６の受光手段６６以外は、構成、動作とも第
４の実施例と同一であるため、以下には、多波長測定手
段６７と第６の照射手段６４と第６の受光手段６６の動
作のみ説明する。
【０１２３】多波長測定装置６７は、内部にそれぞれ波
長の異なる複数の光源と１つ以上の受光部とを有し、そ
れぞれ波長の異なる複数の光を同一光軸上に第６の検査
光６３として照射し、かつ、ウェハ１からの反射光であ
る第６の正反射光６５を受光して、それぞれの波長ごと
にその受光量を測定し、複数の受光量信号を出力するも
のである。このような多波長測定手段６７としては、例
えばオムロン（株）から市販されているカラーセンサＥ
３ＭＣ−Ｙ８１が使用できる。多波長測定手段６７とし
てオムロン（株）のカラーセンサＥ３ＭＣ−Ｙ８１を使
用する場合、第６の照射手段６４としては、例えばオム
ロン（株）のファイバユニットＥ３２−Ｔ１７Ｌが、第
６の受光手段６６としては、例えばオムロン（株）のフ
ァイバユニットＥ３２−Ｔ１７Ｌが使用できる。
長の異なる複数の光源と１つ以上の受光部とを有し、そ
れぞれ波長の異なる複数の光を同一光軸上に第６の検査
光６３として照射し、かつ、ウェハ１からの反射光であ
る第６の正反射光６５を受光して、それぞれの波長ごと
にその受光量を測定し、複数の受光量信号を出力するも
のである。このような多波長測定手段６７としては、例
えばオムロン（株）から市販されているカラーセンサＥ
３ＭＣ−Ｙ８１が使用できる。多波長測定手段６７とし
てオムロン（株）のカラーセンサＥ３ＭＣ−Ｙ８１を使
用する場合、第６の照射手段６４としては、例えばオム
ロン（株）のファイバユニットＥ３２−Ｔ１７Ｌが、第
６の受光手段６６としては、例えばオムロン（株）のフ
ァイバユニットＥ３２−Ｔ１７Ｌが使用できる。
【０１２４】オムロン（株）のカラーセンサＥ３ＭＣ−
Ｙ８１は、中心波長６８０ｎｍの赤色ＬＥＤと中心波長
５２５ｎｍの緑色ＬＥＤと中心波長４５０ｎｍの青色Ｌ
ＥＤの３つの光源と、１つの受光部とを有し、それぞれ
の光を時分割で照射し、それぞれの光の受光量を時分割
で測定して３つの受光量信号として出力するものであ
る。
Ｙ８１は、中心波長６８０ｎｍの赤色ＬＥＤと中心波長
５２５ｎｍの緑色ＬＥＤと中心波長４５０ｎｍの青色Ｌ
ＥＤの３つの光源と、１つの受光部とを有し、それぞれ
の光を時分割で照射し、それぞれの光の受光量を時分割
で測定して３つの受光量信号として出力するものであ
る。
【０１２５】このカラーセンサＥ３ＭＣ−Ｙ８１を、多
波長測定手段６７として本第５の実施例に使用する場合
には、赤色、緑色、青色の３つの受光量信号のうちの２
つを選んで、第１の光量信号ａ、および第２の光量信号
ｂとして使用し、以後は第４の実施例と同一の動作で研
磨終了点検出を行う。
波長測定手段６７として本第５の実施例に使用する場合
には、赤色、緑色、青色の３つの受光量信号のうちの２
つを選んで、第１の光量信号ａ、および第２の光量信号
ｂとして使用し、以後は第４の実施例と同一の動作で研
磨終了点検出を行う。
【０１２６】３つの受光量信号のうち、どの２つを使用
するかは、金属層３０とバリア膜３１での各波長の反射
率の違いで決まり、光量比データｐが１番大きく変化す
る２つを使用する。例えば、金属層３０の材質がＣｕ
で、バリア膜３１の材質がＴａＮあるいはＴａの場合、
第１光量信号ａには赤色の受光量信号を、第２の光量信
号ｂには青色あるいは緑色の受光量信号を使用する。
するかは、金属層３０とバリア膜３１での各波長の反射
率の違いで決まり、光量比データｐが１番大きく変化す
る２つを使用する。例えば、金属層３０の材質がＣｕ
で、バリア膜３１の材質がＴａＮあるいはＴａの場合、
第１光量信号ａには赤色の受光量信号を、第２の光量信
号ｂには青色あるいは緑色の受光量信号を使用する。
【０１２７】これは、赤色ではＣｕとＴａＮあるいはＴ
ａとの反射率の比が大きく、青色あるいは緑色では赤色
と比較してＣｕとＴａＮあるいはＴａとの反射率の比が
小さいためである。青色と緑色ではＣｕとＴａＮあるい
はＴａとの反射率の比がほぼ同じなので、どちらを使用
してもかまわない。
ａとの反射率の比が大きく、青色あるいは緑色では赤色
と比較してＣｕとＴａＮあるいはＴａとの反射率の比が
小さいためである。青色と緑色ではＣｕとＴａＮあるい
はＴａとの反射率の比がほぼ同じなので、どちらを使用
してもかまわない。
【０１２８】尚、多波長測定手段６７と第６の照射手段
６４と第６の受光手段６６としては、これらが一体型と
なった、例えばオムロン（株）のカラーセンサＥ３ＭＣ
−Ａ８１などを用いてもかまわない。
６４と第６の受光手段６６としては、これらが一体型と
なった、例えばオムロン（株）のカラーセンサＥ３ＭＣ
−Ａ８１などを用いてもかまわない。
【０１２９】第６の照射手段６４と第６の受光手段６６
としては、投光手段と受光手段が一体となった、例えば
オムロン（株）の反射型ファイバユニットＥ３２−ＣＣ
２００などを用いてもかまわない。また、研磨液１７が
ウェハ１上にあっても、研磨終了点検出に十分な光量と
安定性を有する正反射光が得られる場合には、エアノズ
ル１８を用いなくてもかまわない。
としては、投光手段と受光手段が一体となった、例えば
オムロン（株）の反射型ファイバユニットＥ３２−ＣＣ
２００などを用いてもかまわない。また、研磨液１７が
ウェハ１上にあっても、研磨終了点検出に十分な光量と
安定性を有する正反射光が得られる場合には、エアノズ
ル１８を用いなくてもかまわない。
【０１３０】以上述べた第１から第５の各実施例は、半
導体ウェハの研磨に適用して述べているが、一般には、
化学的な反応を起こす研磨液を使用しつつ研磨をなす科
学的機械的研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polish
ing）にも同様に適用可能であることは明らかである。
導体ウェハの研磨に適用して述べているが、一般には、
化学的な反応を起こす研磨液を使用しつつ研磨をなす科
学的機械的研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polish
ing）にも同様に適用可能であることは明らかである。
【０１３１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、複
数の異なる波長の反射光の研磨の進行に伴う光量変化に
基く複数の信号を使用して研磨終了点検出を行うように
したので、バリア膜を有する半導体ウェハであっても、
研磨終了点を精度良く検出できるという効果がある。ま
た、ウェハ上に形成された配線部分において生ずるディ
ッシングやエロージョンなどに起因する正反射成分の減
少や、バリ膜が研磨されて薄くなっていく際の絶縁膜の
反射率の影響をキャンセルすることが可能となって、よ
り正確な研磨終点検出ができるという効果がある。
数の異なる波長の反射光の研磨の進行に伴う光量変化に
基く複数の信号を使用して研磨終了点検出を行うように
したので、バリア膜を有する半導体ウェハであっても、
研磨終了点を精度良く検出できるという効果がある。ま
た、ウェハ上に形成された配線部分において生ずるディ
ッシングやエロージョンなどに起因する正反射成分の減
少や、バリ膜が研磨されて薄くなっていく際の絶縁膜の
反射率の影響をキャンセルすることが可能となって、よ
り正確な研磨終点検出ができるという効果がある。
【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す図である。
【図２】本発明に使用される半導体ウェハの構造を示す
図である。
図である。
【図３】研磨時間と第１および第２の平均化データの変
化を示す図である。
化を示す図である。
【図４】図３の平均化データを補正した後の第１および
第２のデータの変化を示す図である。
第２のデータの変化を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例の構成を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施例の構成を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施例の構成を示す図である。
【図８】図７の実施例における第１の平均化データと第
２の平均化データと光量比データとの、研磨の進行に伴
う変化の一例を示す図である。
２の平均化データと光量比データとの、研磨の進行に伴
う変化の一例を示す図である。
【図９】本発明の第５の実施例の構成を示す図である。
【図１０】従来例を説明する図である。
１ ウェハ ２ 研磨定盤 ３ 研磨布 ４ ポリッシャ ５ 研磨装置 ６ 第１の検査光 ７ 第１のレーザ光源 ８ 第１の照射手段 ９ 第２の検査光 １０ 第２のレーザ光源 １１ 第２の照射手段 １２ 第１の正反射光 １３ 第１の受光素子 １４ 第２の正反射光 １５ 第２の受光素子 １６ エアー １７ 研磨液 １８ エアノズル １９ 第１の平均化手段 ２０ 第２の平均化手段 ２１ 初期キャンセル手段 ２２ 検出開始判定手段 ２３ 第１の基準光量検出手段 ２４ 光量補正手段 ２５ 光量差算出手段 ２６ 第１のしきい値算出手段 ２７ 第１の平均傾き算出手段 ２８ 第１の研磨終了点算出手段 ２９ 絶縁層 ３０ 金属層 ３１ バリア層 ３２ 時間軸補正手段 ３３ 第２の基準光量検出手段 ３４ 第２の平均傾き算出手段 ３５ 第３の平均傾き算出手段 ３６ 第１の光量上昇検出手段 ３７ 第２の光量上昇検出手段 ３８ 第２の研磨終了点算出手段 ３９ 第３の研磨終了点算出手段 ４０ 第２のしきい値算出手段 ６０ 光量比算出手段 ６１ 第５の平均傾き算出手段 ６２ 第５の研磨終了点検出手段 ６３ 第６の検査光 ６４ 第６の照射手段 ６５ 第６の正反射光 ６６ 第６の受光手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中 浩 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 大川 勝久 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 Ｆターム(参考） 3C034 AA08 BB73 BB93 CB14 3C058 AA07 AC04 BA04 BA07 BB02 BB09 BC02 DA17
Claims (21)
- 【請求項１】 半導体ウェハの研磨終了点検出装置であ
って、所定波長の第１の検査光の発光源としての第１の
レーザ光源と、該第１の検査光を前記ウェハ上に所定の
径と角度で照射する第１の照射手段と、前記第１の検査
光とは異なる波長の第２の検査光の発光源としての第２
のレーザ光源と、該第２の検査光を前記第１の検査光の
照射位置と同一位置に同一径で所定角度で照射する第２
の照射手段と、前記ウェハ上で反射された前記第１の検
査光の正反射光軸上にあってその正反射光を受光してそ
の光量を測定し第１の光量信号として出力する第１の受
光素子と、前記ウェハ上で反射された前記第２の検査光
の正反射光軸上にあってその正反射光を受光してその光
量を測定し第２の光量信号として出力する第２の受光素
子と、前記ウェハの上面側にあってこのウェハ上の前記
第１の検査光および前記第２の検査光を照射する位置に
向けて所定の圧力と流量でエアーを吹き付けて研磨液を
排除するエアノズルと、前記第１の光量信号および前記
第２の光量信号を受けてこれ等第１の光量信号および第
２の光量信号を、前記ウェハの回転周期の整数倍に同期
した周期の時間毎に平均化し離散的に第１の平均化デー
タおよび第２の平均化データとして出力する第１の平均
化手段および第２の平均化手段と、研磨開始直後の研磨
不安定に起因する信号変化および研磨前の初期状態が異
なることによる研磨開始初期の研磨が安定する前の信号
変化を検知しないようにするために、研磨開始から所定
時間経過するまでは以降の研磨終了点検出動作を無効に
しておく初期キャンセル手段と、研磨速度のばらつきに
よる研磨初期の信号変動期間のばらつきに対応するため
に、前記第１の平均化データあるいは第２の平均化デー
タが所定値あるいは所定倍数変化するまでは以降の研磨
終了点検出動作を無効にしておく検出開始判定手段と、
前記初期キャンセル手段での研磨初期の所定時間の未検
知動作後から前記検出開始判定手段で研磨終了点の検出
動作開始が判定されるまでの間における前記第１の平均
化データおよび前記第２の平均化データそれぞれの最大
値あるいは平均値を検出して第１の基準光量値および第
２の基準光量値として出力する第１の基準光量検出手段
および第２の基準光量検出手段と、前記第１の基準光量
値と前記第２の基準光量値との比を算出し、さらにこの
比の値を前記第２の平均化データに乗じた値を算出して
補正光量データとして出力する光量補正手段と、前記第
１の平均化データと前記補正光量データとの差を算出し
光量差データとして出力する光量差算出手段と、前記第
１の基準光量値に所定値を乗じた値を研磨終了点検出の
ための第１の終点判定しきい値として出力する第１のし
きい値算出手段と、前記光量差算出手段から出力された
前記光量差データのうち現測定時点の値を含んで過去に
遡った複数データを平均した値と、さらに過去に遡った
光量差データの過去の時点の複数データを平均した値と
を結んだ平均的傾きを算出して第１の平均傾きデータと
して出力する第１の平均傾き算出手段と、前記第１の平
均傾きデータの値と前記第１の終点判定しきい値とを比
較し、前記第１の平均傾きデータの値が連続して所定回
数以上第１の終点判定しきい値以上の値になった場合、
あるいは前記第１の平均傾きデータの値が、前記平均的
傾きの絶対値が所定値以上になってからの通算で所定回
数以上第１の終点判定しきい値以上の値になった場合、
または前記第１の平均傾きデータの値が前記第１の終点
判定しきい値以上になる割合が所定割合以上になった場
合に、前記ウェハの研磨が終了したと判定する第１の研
磨終了点検出手段とを含むことを特徴とする半導体ウェ
ハの研磨終了点検出装置。 - 【請求項２】 前記光量補正手段から出力された前記補
正光量データを受けて、前記第１の平均化データと前記
第２の平均化データとの変化時間のずれを補正するため
に、前記第１の平均化データが最大値から所定割合ある
いは所定量低下した時点の前記第１の平均化データの値
とその時点前後の補正光量信号の値とを比較して差が最
小になる時点を検出し、その２点間の時間差をずれ時間
として算出し、算出したずれ時間の分だけ前記補正光量
データの時間軸をずらした第２の補正光量データを前記
光量差算出手段に出力する時間軸補正手段を、前記光量
補正手段と光量差算出手段との間に含むことを特徴とす
る請求項１記載の半導体ウェハの研磨終了点検出装置。 - 【請求項３】 半導体ウェハの研磨終了点検出装置であ
って、所定波長の第１の検査光の発光源としての第１の
レーザ光源と、該第１の検査光を前記ウェハ上に所定の
径と角度で照射する第１の照射手段と、前記第１の検査
光とは異なる波長の第２の検査光の発光源としての第２
のレーザ光源と、該第２の検査光を前記第１の検査光の
照射位置と同一位置に同一径で所定角度で照射する第２
の照射手段と、前記ウェハ上で反射された前記第１の検
査光の正反射光軸上にあってその正反射光を受光してそ
の光量を測定し第１の光量信号として出力する第１の受
光素子と、前記ウェハ上で反射された前記第２の検査光
の正反射光軸上にあってその正反射光を受光してその光
量を測定し第２の光量信号として出力する第２の受光素
子と、前記ウェハの上面側にあってこのウェハ上の前記
第１の検査光および前記第２の検査光を照射する位置に
向けて所定の圧力と流量でエアーを吹き付けて研磨液を
排除するエアノズルと、前記第１の光量信号および前記
第２の光量信号を受けてこれ等第１の光量信号および第
２の光量信号を、前記ウェハの回転周期の整数倍に同期
した周期の時間毎に平均化し離散的に第１の平均化デー
タおよび第２の平均化データとして出力する第１の平均
化手段および第２の平均化手段と、研磨開始直後の研磨
不安定に起因する信号変化および研磨前の初期状態が異
なることによる研磨開始初期の研磨が安定する前の信号
変化を検知しないようにするために、研磨開始から所定
時間経過するまでは以降の研磨終了点検出動作を無効に
しておく初期キャンセル手段と、研磨速度のばらつきに
よる研磨初期の信号変動期間のばらつきに対応するため
に、前記第１の平均化データあるいは第２の平均化デー
タが所定値あるいは所定倍数変化するまでは以降の研磨
終了点検出動作を無効にしておく検出開始判定手段と、
前記初期キャンセル手段での研磨初期の所定時間の未検
知動作後から前記検出開始判定手段で研磨終了点の検出
動作開始が判定されるまでの間における前記第１の平均
化データの最大値あるいは平均値を検出して第１の基準
光量値として出力する第１の基準光量検出手段と、前記
第１の平均化データと前記第２の平均化データとの比を
算出し光量比データとして出力する光量比算出手段と、
前記光量比算出手段から出力された前記光量比データの
うち現測定時点の値を含んで過去に遡った複数データを
平均した値と、さらに過去に遡った光量比データの過去
の時点の複数データを平均した値とを結んだ平均的傾き
を算出して第１の平均傾きデータとして出力する第１の
平均傾き算出手段と、前記第１の基準光量値に所定値を
乗じた値を研磨終了点検出のための第１の終点判定しき
い値として出力する第１のしきい値算出手段と、前記第
１の平均傾きデータの値と前記第１の終点判定しきい値
とを比較し、前記第１の平均傾きデータの値が連続して
所定回数以上第１の終点判定しきい値以上の値になった
場合、あるいは前記第１の平均傾きデータの値が、前記
平均的傾きの絶対値が所定値以上になってからの通算で
所定回数以上第１の終点判定しきい値以上の値になった
場合、または前記第１の平均傾きデータの値が前記第１
の終点判定しきい値以上になる割合が所定割合以上にな
った場合に、前記ウェハの研磨が終了したと判定する第
１の研磨終了点検出手段とを含むことを特徴とする半導
体ウェハの研磨終了点検出装置。 - 【請求項４】 前記検査光としてそれぞれ波長の異なる
３本以上の検査光を使用し、そのうちの２つからなる別
々の組み合わせについてそれぞれ並列に研磨終了点の検
出を行うことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の
半導体ウェハの研磨終了点検出装置。 - 【請求項５】 前記第１の研磨終了点検出手段は、前記
第１の平均傾きデータの値と前記第１の終点判定しきい
値とを比較し、前記第１の平均傾きデータの値が連続し
て所定回数以上第１の終点判定しきい値以下の値になっ
た場合、あるいは前記第１の平均傾きデータの値が、前
記平均的傾きの絶対値が所定値以上になってからの通算
で所定回数以上第１の終点判定しきい値以下の値になっ
た場合、または前記第１の平均傾きデータの値が前記第
１の終点判定しきい値以下になる割合が所定割合以上に
なった場合に、前記ウェハの研磨が終了したと判定する
手段であることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載
の半導体ウェハの研磨終了点検出装置。 - 【請求項６】 前記光量補正手段と、前記光量差算出手
段と、前記平均傾き算出手段と、前記第１の研磨終了点
検出手段との代わりに、前記第１の平均化データと前記
第２の平均化データのうち現測定時点の値を含んで過去
に遡った複数データを平均した値と、さらに過去に遡っ
た光量差データの過去の時点の複数データを平均した値
とを結んだ平均的傾きを算出し、それぞれ第２の平均傾
きデータおよび第３の平均傾きデータとして出力する第
２の平均傾き算出手段および第３の平均傾き算出手段
と、前記第２の平均傾きデータおよび前記第３の平均傾
きデータの値が正の値をとったことをそれぞれ検出する
第１の光量上昇検出手段および第２の光量上昇検出手段
と、前記第１の光量上昇検出手段および前記第２の光量
上昇検出手段で前記第２の平均傾きデータおよび前記第
３の平均傾きデータの値が正の値をとったことが検出さ
れた後、前記第２の平均傾きデータおよび前記第３の平
均傾きデータの値と終点判定しきい値とをそれぞれ比較
し、前記第２の平均傾きデータおよび前記第３の平均傾
きデータの値が連続して所定回数以上終点判定しきい値
以上の値になった場合、あるいは前記第２の平均傾きデ
ータおよび前記第３の平均傾きデータの値が、前記平均
的傾きの絶対値が所定値以上になってからの通算で所定
回数以上終点判定しきい値以上の値になった場合、また
は前記第２の平均傾きデータおよび前記第３の平均傾き
データの値が終点判定しきい値以上になる割合が所定割
合以上になった場合に、それぞれ前記ウェハの研磨が終
了したと判定する第２の研磨終了点検出手段および第３
の研磨終了点検出手段とを含むことを特徴とする請求項
１記載の半導体ウェハの研磨終了点検出装置。 - 【請求項７】 前記第２の研磨終了点検出手段および第
３の研磨終了点検出手段は、前記第１の光量上昇検出手
段および前記第２の光量上昇検出手段で前記第２の平均
傾きデータおよび前記第３の平均傾きデータの値が正の
値をとったことが検出された後、前記第２の平均傾きデ
ータおよび前記第３の平均傾きデータの値と終点判定し
きい値とをそれぞれ比較し、前記第２の平均傾きデータ
および前記第３の平均傾きデータの値が連続して所定回
数以上終点判定しきい値以下の値になった場合、あるい
は前記第２の平均傾きデータおよび前記第３の平均傾き
データの値が、前記平均的傾きの絶対値が所定値以上に
なってからの通算で所定回数以上終点判定しきい値以下
の値になった場合、または前記第２の平均傾きデータお
よび前記第３の平均傾きデータの値が終点判定しきい値
以下になる割合が所定割合以上になった場合に、それぞ
れ前記ウェハの研磨が終了したと判定する手段であるこ
とを特徴とする請求項６記載の半導体ウェハの研磨終了
点検出装置。 - 【請求項８】 それぞれ波長の異なる３本以上の検査光
を使用し、それぞれ並列に研磨終了点の検出を行うこと
を特徴とする請求項６または７記載の半導体ウェハの研
磨終了点検出装置。 - 【請求項９】 前記検査光は１本であり、単独で研磨終
了点の検出を行うことを特徴とする請求項６または７記
載の半導体ウェハの研磨終了点検出装置。 - 【請求項１０】 前記第１の光源と前記第１の照射手段
と前記第２の光源と前記第２の照射手段と前記第１の受
光素子と前記第２の受光素子の代わりに、内部にそれぞ
れ波長の異なる複数の光源と１つ以上の受光部とを有
し、それぞれ波長の異なる複数の光を同一光軸上に第６
の検査光として照射し、かつ前記第６の検査光の前記ウ
ェハからの反射光である第６の正反射光を受光して、そ
れぞれの波長ごとにその受光量を測定し、複数の前記受
光量信号を出力する多波長測定手段と、該多波長測定手
段から照射される複数波長を含む前記第６の検査光を前
記ウェハの表面に導き、所定の径と角度で照射する第６
の照射手段と、前記ウェハ上で反射された第６の正反射
光を前記多波長測定手段へ導く第６の受光手段とを含む
ことを特徴とする請求項１〜９いずれか記載の半導体ウ
ェハの研磨終了点検出装置。 - 【請求項１１】 前記第６の照射手段と前記第６受光手
段と前記多波長測定手段との代わりに、前記第６の照射
手段と前記第６受光手段と前記多波長測定手段とを一体
とした第２の多波長測定手段を含むことを特徴とする請
求項１０記載の半導体ウェハの研磨終了点検出装置。 - 【請求項１２】 前記第６の照射手段と前記第６の受光
手段との代わりに、前記第６の照射手段と前記第６の受
光手段を一体とした照射・受光手段を含むことを特徴と
する請求項１０記載の半導体ウェハの研磨終了点検出装
置。 - 【請求項１３】 半導体ウェハの研磨終了点検出方法で
あって、所定波長の第１の検査光を前記ウェハ上に所定
の径と角度で照射するステップと、前記第１の検査光と
は異なる波長の第２の検査光を前記第１の検査光の照射
位置と同一位置に同一径で所定角度で照射するステップ
と、前記ウェハ上で反射された前記第１の検査光の正反
射光軸上においてその正反射光を受光してその光量を測
定し第１の光量信号として出力するステップと、前記ウ
ェハ上で反射された第２の検査光の正反射光軸上におい
てその正反射光を受光してその光量を測定し第２の光量
信号として出力するステップと、前記ウェハの上面側に
おいてこのウェハ上の前記第１の検査光および前記第２
の検査光を照射する位置に向けて所定の圧力と流量でエ
アーを吹き付けて研磨液を排除するステップと、前記第
１の光量信号および前記第２の光量信号を受けてこれ等
第１の光量信号および第２の光量信号を、前記ウェハの
回転周期の整数倍に同期した周期の時間毎に平均化し離
散的に第１の平均化データおよび第２の平均化データと
して出力するステップと、研磨開始直後の研磨不安定に
起因する信号変化および研磨前の初期状態が異なること
による研磨開始初期の研磨が安定する前の信号変化を検
知しないようにするために、研磨開始から所定時間経過
するまでは以降の研磨終了点検出動作を無効にしておく
初期キャンセルステップと、研磨速度のばらつきによる
研磨初期の信号変動期間のばらつきに対応するために、
前記第１の平均化データあるいは前記第２の平均化デー
タが所定値あるいは所定倍数変化するまでは以降の研磨
終了点検出動作を無効にしておく検出開始判定ステップ
と、前記初期キャンセルステップでの研磨初期の所定時
間の未検知動作後から前記検出開始判定ステップで研磨
終了点の検出動作開始が判定されるまでの間における前
記第１の平均化データおよび前記第２の平均化データそ
れぞれの最大値あるいは平均値を検出して第１の基準光
量値および第２の基準光量値として出力するステップ
と、前記第１の基準光量値と前記第２の基準光量値との
比を算出し、さらにこの比の値を前記第２の平均化デー
タに乗じた値を算出して補正光量データとして出力する
光量補正ステップと、前記第１の平均化データと前記補
正光量データとの差を算出し光量差データとして出力す
る光量差算出ステップと、前記第１の基準光量値に所定
値を乗じた値を研磨終了点検出のための第１の終点判定
しきい値として出力するステップと、前記光量差データ
のうち現測定時点の値を含んで過去に遡った複数データ
を平均した値と、さらに過去に遡った前記光量差データ
の過去の時点の複数データを平均した値とを結んだ平均
的傾きを算出して第１の平均傾きデータとして出力する
平均傾き算出ステップと、前記第１の平均傾きデータの
値と前記第１の終点判定しきい値とを比較し、前記第１
の平均傾きデータの値が連続して所定回数以上第１の終
点判定しきい値以上の値になった場合、あるいは前記第
１の平均傾きデータの値が、平均的傾きの絶対値が所定
値以上になってからの通算で所定回数以上第１の終点判
定しきい値以上の値になった場合、または前記第１の平
均傾きデータの値が前記第１の終点判定しきい値以上に
なる割合が所定割合以上になった場合に、前記ウェハの
研磨が終了したと判定する研磨終了点検出ステップとを
含むことを特徴とする半導体ウェハの研磨終了点検出方
法。 - 【請求項１４】 前記補正光量データを受けて、前記第
１の平均化データと前記第２の平均化データとの変化時
間のずれを補正するために、前記第１の平均化データが
最大値から所定割合あるいは所定量低下した時点の前記
第１の平均化データの値とその時点前後の補正光量信号
の値とを比較して差が最小になる時点を検出し、その２
点間の時間差をずれ時間として算出し、算出したずれ時
間の分だけ前記補正光量データの時間軸をずらした第２
の補正光量データを前記光量差算出ステップに出力する
時間軸補正ステップを、前記光量補正ステップと光量差
算出ステップとの間に含むことを特徴とする請求項１３
記載の半導体ウェハの研磨終了点検出方法。 - 【請求項１５】 半導体ウェハの研磨終了点検出方法で
あって、所定波長の第１の検査光を前記ウェハ上に所定
の径と角度で照射するステップと、前記第１の検査光と
は異なる波長の第２の検査光を前記第１の検査光の照射
位置と同一位置に同一径で所定角度で照射するステップ
と、前記ウェハ上で反射された前記第１の検査光の正反
射光軸上においてその正反射光を受光してその光量を測
定し第１の光量信号として出力するステップと、前記ウ
ェハ上で反射された第２の検査光の正反射光軸上におい
てその正反射光を受光してその光量を測定し第２の光量
信号として出力するステップと、前記ウェハの上面側に
おいてこのウェハ上の前記第１の検査光および前記第２
の検査光を照射する位置に向けて所定の圧力と流量でエ
アーを吹き付けて研磨液を排除するステップと、前記第
１の光量信号および前記第２の光量信号を受けてこれ等
第１の光量信号および第２の光量信号を、前記ウェハの
回転周期の整数倍に同期した周期の時間毎に平均化し離
散的に第１の平均化データおよび第２の平均化データと
して出力するステップと、研磨開始直後の研磨不安定に
起因する信号変化および研磨前の初期状態が異なること
による研磨開始初期の研磨が安定する前の信号変化を検
知しないようにするために、研磨開始から所定時間経過
するまでは以降の研磨終了点検出動作を無効にしておく
初期キャンセルステップと、研磨速度のばらつきによる
研磨初期の信号変動期間のばらつきに対応するために、
前記第１の平均化データあるいは前記第２の平均化デー
タが所定値あるいは所定倍数変化するまでは以降の研磨
終了点検出動作を無効にしておく検出開始判定ステップ
と、前記初期キャンセルステップでの研磨初期の所定時
間の未検知動作後から前記検出開始判定ステップで研磨
終了点の検出動作開始が判定されるまでの間における前
記第１の平均化データの最大値あるいは平均値を検出し
て第１の基準光量値として出力するステップと、前記第
１の平均化データと前記第２の平均化データとの比を算
出し光量比データとして出力する光量比算出ステップ
と、前記第１の基準光量値に所定値を乗じた値を研磨終
了点検出のための第１の終点判定しきい値として出力す
るステップと、前記光量比データのうち現測定時点の値
を含んで過去に遡った複数データを平均した値と、さら
に過去に遡った前記光量比データの過去の時点の複数デ
ータを平均した値とを結んだ平均的傾きを算出して第１
の平均傾きデータとして出力する平均傾き算出ステップ
と、前記第１の平均傾きデータの値と前記第１の終点判
定しきい値とを比較し、前記第１の平均傾きデータの値
が連続して所定回数以上第１の終点判定しきい値以上の
値になった場合、あるいは前記第１の平均傾きデータの
値が、平均的傾きの絶対値が所定値以上になってからの
通算で所定回数以上第１の終点判定しきい値以上の値に
なった場合、または前記第１の平均傾きデータの値が前
記第１の終点判定しきい値以上になる割合が所定割合以
上になった場合に、前記ウェハの研磨が終了したと判定
する研磨終了点検出ステップとを含むことを特徴とする
半導体ウェハの研磨終了点検出方法。 - 【請求項１６】 前記検査光としてそれぞれ波長の異な
る３本以上の検査光を使用し、そのうちの２つからなる
別々の組み合わせについてそれぞれ並列に研磨終了点の
検出を行うことを特徴とする請求項１３〜１５いずれか
記載の半導体ウェハの研磨終了点検出方法。 - 【請求項１７】 前記研磨終了点検出ステップは、前記
第１の平均傾きデータの値と前記第１の終点判定しきい
値とを比較し、前記第１の平均傾きデータの値が連続し
て所定回数以上第１の終点判定しきい値以下の値になっ
た場合、あるいは前記第１の平均傾きデータの値が、平
均的傾きの絶対値が所定値以上になってからの通算で所
定回数以上第１の終点判定しきい値以下の値になった場
合、または前記第１の平均傾きデータの値が前記第１の
終点判定しきい値以下になる割合が所定割合以上になっ
た場合に、前記ウェハの研磨が終了したと判定するステ
ップであることを特徴とする請求項１３〜１６いずれか
記載の半導体ウェハの研磨終了点検出方法。 - 【請求項１８】 前記光量補正ステップと、前記光量差
算出ステップと、前記平均傾き算出ステップと、前記研
磨終了点検出ステップとの代わりに、前記第１の平均化
データと前記第２の平均化データのうち現測定時点の値
を含んで過去に遡った複数データを平均した値と、さら
に過去に遡った光量差データの過去の時点の複数データ
を平均した値とを結んだ平均的傾きを算出し、それぞれ
第２の平均傾きデータおよび第３の平均傾きデータとし
て出力するステップと、前記第２の平均傾きデータおよ
び前記第３の平均傾きデータの値が正の値をとったこと
をそれぞれ検出する第１の光量上昇検出ステップおよび
第２の光量上昇検出ステップと、前記第１の光量上昇検
出ステップおよび前記第２の光量上昇検出ステップで前
記第２の平均傾きデータおよび前記第３の平均傾きデー
タの値が正の値をとったことが検出された後、前記第２
の平均傾きデータおよび前記第３の平均傾きデータの値
と終点判定しきい値とをそれぞれ比較し、前記第２の平
均傾きデータおよび前記第３の平均傾きデータの値が連
続して所定回数以上終点判定しきい値以上の値になった
場合、あるいは、前記第２の平均傾きデータおよび前記
第３の平均傾きデータの値が、平均的傾きの絶対値が所
定値以上になってからの通算で所定回数以上終点判定し
きい値以上の値になった場合、または前記第２の平均傾
きデータおよび前記第３の平均傾きデータの値が前記終
点判定しきい値以上になる割合が所定割合以上になった
場合に、それぞれウェハの研磨が終了したと判定する研
磨終了点検出ステップとを含むことを特徴とする請求項
１３記載の半導体ウェハの研磨終了点検出方法。 - 【請求項１９】 前記研磨終了点検出ステップは、前記
第１の光量上昇検出ステップおよび前記第２の光量上昇
検出ステップで前記第２の平均傾きデータおよび前記第
３の平均傾きデータの値が正の値をとったことが検出さ
れた後、前記第２の平均傾きデータおよび前記第３の平
均傾きデータの値と終点判定しきい値とをそれぞれ比較
し、前記第２の平均傾きデータおよび前記第３の平均傾
きデータの値が連続して所定回数以上終点判定しきい値
以下の値になった場合、あるいは、前記第２の平均傾き
データおよび前記第３の平均傾きデータの値が、平均的
傾きの絶対値が所定値以上になってからの通算で所定回
数以上終点判定しきい値以下の値になった場合、または
前記第２の平均傾きデータおよび前記第３の平均傾きデ
ータの値が前記終点判定しきい値以下になる割合が所定
割合以上になった場合に、それぞれウェハの研磨が終了
したと判定する研磨終了点検出ステップであることを特
徴とする請求項１８記載の半導体ウェハの研磨終了点検
出方法。 - 【請求項２０】 それぞれ波長の異なる３本以上の検査
光を使用し、それぞれ並列に研磨終了点の検出を行うこ
とを特徴とする請求項１８または１９記載の半導体ウェ
ハの研磨終了点検出方法。 - 【請求項２１】 前記検査光は１本であり、単独で研磨
終了点の検出を行うことを特徴とする請求項１８または
１９記載の半導体ウェハの研磨終了点検出方法。
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