JP2002166360A - 研磨状況モニタ方法及びその装置、研磨装置、半導体デバイス製造方法、並びに半導体デバイス - Google Patents
研磨状況モニタ方法及びその装置、研磨装置、半導体デバイス製造方法、並びに半導体デバイスInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 研磨状況のモニタのための測定光が研磨対象
物に与える影響を、低減する。 【解決手段】 ウエハ２の研磨中に、光源２１から発し
た測定光をウエハ２に照射し、その反射光の分光強度を
リニアセンサ３１で検出する。信号処理部１１は、セン
サ３１からの検出信号に基づいて、ウエハ２の研磨状況
をモニタし、ウエハ２の研磨終点を検出する。シャッタ
機構制御部１４は、信号処理部１１からの研磨終点検出
信号に応答して、シャッタ機構１３のモータ１３ｂを制
御して、遮光部材１３ａを測定光の光路に進出させ、測
定光をウエハ２に対して遮断する。
物に与える影響を、低減する。 【解決手段】 ウエハ２の研磨中に、光源２１から発し
た測定光をウエハ２に照射し、その反射光の分光強度を
リニアセンサ３１で検出する。信号処理部１１は、セン
サ３１からの検出信号に基づいて、ウエハ２の研磨状況
をモニタし、ウエハ２の研磨終点を検出する。シャッタ
機構制御部１４は、信号処理部１１からの研磨終点検出
信号に応答して、シャッタ機構１３のモータ１３ｂを制
御して、遮光部材１３ａを測定光の光路に進出させ、測
定光をウエハ２に対して遮断する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ＵＬＳＩ
などの半導体デバイスを製造する方法において、半導体
デバイスの平坦化研磨等に用いるのに好適な研磨状況モ
ニタ方法及びその装置、研磨装置、半導体デバイス製造
方法、並びに半導体デバイスに関するものである。
などの半導体デバイスを製造する方法において、半導体
デバイスの平坦化研磨等に用いるのに好適な研磨状況モ
ニタ方法及びその装置、研磨装置、半導体デバイス製造
方法、並びに半導体デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体デバイス等の表面のグロー
バル平坦化技術として、化学的機械的研磨（Chemical M
echanical Polishing又はChemical Mechanical Planari
zation、以下ではＣＭＰと称す）技術が採用されてい
る。ＣＭＰは、物理的研磨に化学的な作用（研磨剤、溶
液による溶かし出し）を併用してウエハの表面凹凸を除
いていく工程である。ＣＭＰによる研磨を行う研磨装置
は、研磨体と、研磨対象物を保持する保持部とを備え、
前記研磨体と前記研磨対象物との間に研磨剤を介在させ
た状態で、前記研磨体と前記研磨対象物との間に荷重を
加え、かつ相対移動させることにより、前記研磨対象物
を研磨する。
バル平坦化技術として、化学的機械的研磨（Chemical M
echanical Polishing又はChemical Mechanical Planari
zation、以下ではＣＭＰと称す）技術が採用されてい
る。ＣＭＰは、物理的研磨に化学的な作用（研磨剤、溶
液による溶かし出し）を併用してウエハの表面凹凸を除
いていく工程である。ＣＭＰによる研磨を行う研磨装置
は、研磨体と、研磨対象物を保持する保持部とを備え、
前記研磨体と前記研磨対象物との間に研磨剤を介在させ
た状態で、前記研磨体と前記研磨対象物との間に荷重を
加え、かつ相対移動させることにより、前記研磨対象物
を研磨する。
【０００３】ＣＭＰ技術では、研磨工程を行いながらの
（in-situの）研磨状況のモニタ（研磨量、膜厚又は研
磨終点の検出等）が課題となっており、これは、工程効
率化のためにも要請が大きい。
（in-situの）研磨状況のモニタ（研磨量、膜厚又は研
磨終点の検出等）が課題となっており、これは、工程効
率化のためにも要請が大きい。
【０００４】そこで、最近では、光学測定、すなわち、
分光によらない反射光測定や分光反射測定による研磨状
況のモニタ（in-situ終点判定及びin-situ膜厚計測な
ど）が有効とされている（特許第２５６１８１２号公
報、特開平１１−３３９０１号公報等）。これらの光学
測定による研磨状況モニタを行う研磨状況モニタ装置で
は、ＣＭＰにおいて、研磨対象物であるウエハに測定光
を照射し、ウエハから得られる光に基づいて、その反射
率の変化や分光反射率の変化により膜厚、研磨量又は研
磨終点を研磨中に検知する。
分光によらない反射光測定や分光反射測定による研磨状
況のモニタ（in-situ終点判定及びin-situ膜厚計測な
ど）が有効とされている（特許第２５６１８１２号公
報、特開平１１−３３９０１号公報等）。これらの光学
測定による研磨状況モニタを行う研磨状況モニタ装置で
は、ＣＭＰにおいて、研磨対象物であるウエハに測定光
を照射し、ウエハから得られる光に基づいて、その反射
率の変化や分光反射率の変化により膜厚、研磨量又は研
磨終点を研磨中に検知する。
【０００５】そして、従来は、前記測定光は、あるウエ
ハの研磨が終了しても、次に研磨するべきウエハに備え
て常時一定の光量で照射され続けていた。したがって、
ウエハの研磨の終了が検出された後であっても、当該ウ
エハが研磨位置（前記測定光の照射位置）から移動され
るまでの間は、当該ウエハには前記測定光が一定の光量
で照射され続けていた。
ハの研磨が終了しても、次に研磨するべきウエハに備え
て常時一定の光量で照射され続けていた。したがって、
ウエハの研磨の終了が検出された後であっても、当該ウ
エハが研磨位置（前記測定光の照射位置）から移動され
るまでの間は、当該ウエハには前記測定光が一定の光量
で照射され続けていた。
【０００６】ところで、従来技術ではないが、例えば、
分光反射測定による研磨状況のモニタを行う研磨状況モ
ニタ装置では、研磨状況のモニタ精度を向上するべく、
ウエハ等の研磨対象物の研磨に先立って、基準信号の取
得及びダークノイズの計測を行うことが考えられる。基
準信号の取得は、ウエハ等と同一の大きさを有し所定の
反射特性を持つレファレンスミラーを、例えばウエハ等
を研磨位置に搬送する搬送装置で研磨位置に搬送し、測
定光をレファレンスミラーに照射することによって行う
ことが考えられる。基準信号を予め取得しておくことに
よって、研磨対象物に測定光を照射することによって得
た測定信号を基準信号と比較することにより、研磨状況
のモニタ精度が高まる。また、ダークノイズの計測は、
ウエハ等と同一の大きさを有しほぼ完全な光吸収性を持
つダークノイズ計測部材を、例えばウエハ等を研磨位置
に搬送する搬送装置で研磨位置に搬送し、測定光をダー
クノイズ計測部材に照射することによって行うことが考
えられる。この状態で検出器から得られる信号は、光学
系の迷光によるノイズ（フレアノイズ等）と検出器等の
電気系のノイズの両方のノイズ（ダークノイズ）を示す
ことになる。ダークノイズを予め計測しておくことによ
って、研磨対象物に測定光を照射することによって得た
測定信号からダークノイズ分を差し引いてノイズ分を除
去することによって、研磨状況のモニタ精度が高まる。
なお、基準信号の取得及びダークノイズの計測は、適当
な頻度で定期的に行われる。
分光反射測定による研磨状況のモニタを行う研磨状況モ
ニタ装置では、研磨状況のモニタ精度を向上するべく、
ウエハ等の研磨対象物の研磨に先立って、基準信号の取
得及びダークノイズの計測を行うことが考えられる。基
準信号の取得は、ウエハ等と同一の大きさを有し所定の
反射特性を持つレファレンスミラーを、例えばウエハ等
を研磨位置に搬送する搬送装置で研磨位置に搬送し、測
定光をレファレンスミラーに照射することによって行う
ことが考えられる。基準信号を予め取得しておくことに
よって、研磨対象物に測定光を照射することによって得
た測定信号を基準信号と比較することにより、研磨状況
のモニタ精度が高まる。また、ダークノイズの計測は、
ウエハ等と同一の大きさを有しほぼ完全な光吸収性を持
つダークノイズ計測部材を、例えばウエハ等を研磨位置
に搬送する搬送装置で研磨位置に搬送し、測定光をダー
クノイズ計測部材に照射することによって行うことが考
えられる。この状態で検出器から得られる信号は、光学
系の迷光によるノイズ（フレアノイズ等）と検出器等の
電気系のノイズの両方のノイズ（ダークノイズ）を示す
ことになる。ダークノイズを予め計測しておくことによ
って、研磨対象物に測定光を照射することによって得た
測定信号からダークノイズ分を差し引いてノイズ分を除
去することによって、研磨状況のモニタ精度が高まる。
なお、基準信号の取得及びダークノイズの計測は、適当
な頻度で定期的に行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、研磨後
にもウエハに測定光を照射し続けると、例えばＣｕを有
するプロセスウエハの研磨などの場合に、不都合が生ず
るおそれがあることが判明してきた。今、ｐｎ接合を有
するトランジスタ等のデバイス及びＳｉＯ２からなる層
間絶縁膜が順次形成され、更にその上の全面にＣｕ膜が
形成された状態のプロセスウエハについて、前記Ｃｕ膜
を研磨していわゆるダマシン（damascene）を形成する
場合を、例として考える。このプロセスウエハは、Ｃｕ
膜の研磨前であれば、光が照射されても、その光は全面
を覆っているＣｕ膜により遮光されるので、支障はな
い。Ｃｕ膜の研磨が進行していくと、Ｃｕ膜が徐々に薄
くなっていき、やがて層間絶縁膜の孔内の部分以外のＣ
ｕ膜が除去されてダマシンが形成され、研磨が終了され
る。このように、層間絶縁膜の孔内の部分以外のＣｕ膜
が除去されると、露出した層間絶縁膜を介して外部から
の光がｐｎ接合に到達し、当該ｐｎ接合で光起電力が生
じ、光電池効果でＣｕが腐食する（錆びる）おそれがあ
る。
にもウエハに測定光を照射し続けると、例えばＣｕを有
するプロセスウエハの研磨などの場合に、不都合が生ず
るおそれがあることが判明してきた。今、ｐｎ接合を有
するトランジスタ等のデバイス及びＳｉＯ２からなる層
間絶縁膜が順次形成され、更にその上の全面にＣｕ膜が
形成された状態のプロセスウエハについて、前記Ｃｕ膜
を研磨していわゆるダマシン（damascene）を形成する
場合を、例として考える。このプロセスウエハは、Ｃｕ
膜の研磨前であれば、光が照射されても、その光は全面
を覆っているＣｕ膜により遮光されるので、支障はな
い。Ｃｕ膜の研磨が進行していくと、Ｃｕ膜が徐々に薄
くなっていき、やがて層間絶縁膜の孔内の部分以外のＣ
ｕ膜が除去されてダマシンが形成され、研磨が終了され
る。このように、層間絶縁膜の孔内の部分以外のＣｕ膜
が除去されると、露出した層間絶縁膜を介して外部から
の光がｐｎ接合に到達し、当該ｐｎ接合で光起電力が生
じ、光電池効果でＣｕが腐食する（錆びる）おそれがあ
る。
【０００８】また、前述したように、基準信号の取得及
びダークノイズを計測することによって研磨状況のモニ
タ精度を高めることが考えられるが、ウエハ等と同じ大
きさのレファレンスミラーやダークノイズ計測部材を、
ウエハ等の研磨対象物に代えて、ウエハ等の搬送装置を
用いて研磨位置に搬送しても良い。しかし、この場合に
は、研磨対象物の研磨位置への又は研磨位置からの搬送
と、基準信号の取得やダークノイズの計測とを並行して
行うことができず、研磨のスループットが低下するおそ
れがある。
びダークノイズを計測することによって研磨状況のモニ
タ精度を高めることが考えられるが、ウエハ等と同じ大
きさのレファレンスミラーやダークノイズ計測部材を、
ウエハ等の研磨対象物に代えて、ウエハ等の搬送装置を
用いて研磨位置に搬送しても良い。しかし、この場合に
は、研磨対象物の研磨位置への又は研磨位置からの搬送
と、基準信号の取得やダークノイズの計測とを並行して
行うことができず、研磨のスループットが低下するおそ
れがある。
【０００９】本発明は、前述したような事情に鑑みてな
されたもので、研磨状況のモニタのための測定光が研磨
対象物に与える影響を低減するか又はなくすことができ
る研磨状況モニタ方法及びその装置、及びこれを用いた
研磨装置を提供することを目的とする。
されたもので、研磨状況のモニタのための測定光が研磨
対象物に与える影響を低減するか又はなくすことができ
る研磨状況モニタ方法及びその装置、及びこれを用いた
研磨装置を提供することを目的とする。
【００１０】また、本発明は、研磨状況のモニタのため
の測定光によるＣｕ膜の錆などの問題が生ずるおそれを
低減又はなくすことによって、歩留りを向上させること
ができ、それにより従来の半導体デバイス製造方法に比
べて低コストで半導体デバイスを製造することができる
半導体デバイス製造方法、及び低コストの半導体デバイ
スを提供することを目的とする。
の測定光によるＣｕ膜の錆などの問題が生ずるおそれを
低減又はなくすことによって、歩留りを向上させること
ができ、それにより従来の半導体デバイス製造方法に比
べて低コストで半導体デバイスを製造することができる
半導体デバイス製造方法、及び低コストの半導体デバイ
スを提供することを目的とする。
【００１１】さらに、本発明は、研磨対象物の研磨位置
への又は研磨位置からの搬送と、基準信号の取得やダー
クノイズの計測とを並行して行うことができ、研磨のス
ループットを向上させることができる研磨状況モニタ装
置を提供することを目的とする。
への又は研磨位置からの搬送と、基準信号の取得やダー
クノイズの計測とを並行して行うことができ、研磨のス
ループットを向上させることができる研磨状況モニタ装
置を提供することを目的とする。
【００１２】さらにまた、本発明は、研磨のスループッ
トを向上させることができ、それにより従来の半導体デ
バイス製造方法に比べて低コストで半導体デバイスを製
造することができる半導体デバイス製造方法、及び低コ
ストの半導体デバイスを提供することを目的とする。
トを向上させることができ、それにより従来の半導体デ
バイス製造方法に比べて低コストで半導体デバイスを製
造することができる半導体デバイス製造方法、及び低コ
ストの半導体デバイスを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第１の態様による研磨状況モニタ方法は、
測定光を研磨対象物に照射し、前記測定光の照射により
前記研磨対象物から得られる光に基づいて、前記研磨対
象物の研磨状況をその研磨中にモニタする研磨状況モニ
タ方法において、前記研磨対象物の研磨終点が検出され
た後は、前記測定光を前記研磨対象物に対して遮断又は
減光させるものである。
め、本発明の第１の態様による研磨状況モニタ方法は、
測定光を研磨対象物に照射し、前記測定光の照射により
前記研磨対象物から得られる光に基づいて、前記研磨対
象物の研磨状況をその研磨中にモニタする研磨状況モニ
タ方法において、前記研磨対象物の研磨終点が検出され
た後は、前記測定光を前記研磨対象物に対して遮断又は
減光させるものである。
【００１４】この第１の態様によれば、研磨対象物の研
磨終点が検出された後には、研磨状況のモニタのための
測定光が研磨対象物に対して遮断又は減光されるので、
研磨状況をモニタするための測定光が研磨対象物に与え
る影響を低減するか又はなくすことができる。
磨終点が検出された後には、研磨状況のモニタのための
測定光が研磨対象物に対して遮断又は減光されるので、
研磨状況をモニタするための測定光が研磨対象物に与え
る影響を低減するか又はなくすことができる。
【００１５】前記研磨対象物は特に限定されるものでは
ないが、例えば、研磨対象物がＣｕを有するプロセスウ
エハである場合には、Ｃｕの腐食を防止することができ
る。この点は、後述する各態様についても同様である。
ないが、例えば、研磨対象物がＣｕを有するプロセスウ
エハである場合には、Ｃｕの腐食を防止することができ
る。この点は、後述する各態様についても同様である。
【００１６】本発明の第２の態様による研磨状況モニタ
方法は、前記第１の態様において、前記研磨状況のモニ
タ中に、前記測定光を前記研磨対象物に対して照射させ
る第１の期間と、前記測定光を前記研磨対象物に対して
遮断又は減光させる第２の期間とを、繰り返すものであ
る。
方法は、前記第１の態様において、前記研磨状況のモニ
タ中に、前記測定光を前記研磨対象物に対して照射させ
る第１の期間と、前記測定光を前記研磨対象物に対して
遮断又は減光させる第２の期間とを、繰り返すものであ
る。
【００１７】研磨対象物の研磨の終了前であっても、測
定光が研磨対象物に照射されると、測定光が研磨対象物
に悪影響を与える場合もある。このような場合であって
も、前記第２の態様によれば、前記第１及び第２の期間
が繰り返されることから、研磨状況のモニタ中に研磨対
象物に照射される全体の光量が低減されるので、測定光
が研磨対象物に与える影響を一層低減することができ
る。なお、前記第２の態様では、研磨状況のモニタ中に
測定光を常時一定の光量で照射するわけではないが、前
記第１及び第２の期間の繰り返し周期を適当に短くして
おけば、実質的にリアルタイムに研磨状況をモニタし得
る。
定光が研磨対象物に照射されると、測定光が研磨対象物
に悪影響を与える場合もある。このような場合であって
も、前記第２の態様によれば、前記第１及び第２の期間
が繰り返されることから、研磨状況のモニタ中に研磨対
象物に照射される全体の光量が低減されるので、測定光
が研磨対象物に与える影響を一層低減することができ
る。なお、前記第２の態様では、研磨状況のモニタ中に
測定光を常時一定の光量で照射するわけではないが、前
記第１及び第２の期間の繰り返し周期を適当に短くして
おけば、実質的にリアルタイムに研磨状況をモニタし得
る。
【００１８】本発明の第３の態様による研磨状況モニタ
方法は、測定光を研磨対象物に照射し、前記測定光の照
射により前記研磨対象物から得られる光に基づいて、前
記研磨対象物の研磨状況をその研磨中にモニタする研磨
状況モニタ方法において、前記研磨状況のモニタ中に、
前記測定光を前記研磨対象物に対して照射させる第１の
期間と、前記測定光を前記研磨対象物に対して遮断又は
減光させる第２の期間とを、繰り返すものである。
方法は、測定光を研磨対象物に照射し、前記測定光の照
射により前記研磨対象物から得られる光に基づいて、前
記研磨対象物の研磨状況をその研磨中にモニタする研磨
状況モニタ方法において、前記研磨状況のモニタ中に、
前記測定光を前記研磨対象物に対して照射させる第１の
期間と、前記測定光を前記研磨対象物に対して遮断又は
減光させる第２の期間とを、繰り返すものである。
【００１９】前記第１及び第２の態様のように、研磨対
象物の研磨終点が検出された後には、測定光を研磨対象
物に対して遮断又は減光させることが好ましい。しか
し、前記第３の態様のように、研磨状況のモニタ中に前
記第１及び第２の期間を繰り返せば、必ずしも研磨終点
終了後に測定光を研磨対象物に対して遮断又は減光させ
なくても、前述した従来技術に比べれば、測定光が研磨
対象物に与える影響を低減することができる。
象物の研磨終点が検出された後には、測定光を研磨対象
物に対して遮断又は減光させることが好ましい。しか
し、前記第３の態様のように、研磨状況のモニタ中に前
記第１及び第２の期間を繰り返せば、必ずしも研磨終点
終了後に測定光を研磨対象物に対して遮断又は減光させ
なくても、前述した従来技術に比べれば、測定光が研磨
対象物に与える影響を低減することができる。
【００２０】本発明の第４の態様による研磨状況モニタ
装置は、研磨体と研磨対象物との間に研磨剤を介在させ
た状態で、前記研磨体と前記研磨対象物との間に荷重を
加え、かつ相対移動させることにより、前記研磨対象物
を研磨する際に、その研磨状況をその研磨中にモニタす
る研磨状況モニタ装置であって、測定光を前記研磨対象
物に照射し、前記測定光の照射により前記研磨対象物か
ら得られる光に基づいて、前記研磨状況をモニタする研
磨状況モニタ装置において、研磨終点検出信号に応答し
て、前記測定光を前記研磨対象物に対して遮断又は減光
させる第１の測定光制御部を備えたものである。
装置は、研磨体と研磨対象物との間に研磨剤を介在させ
た状態で、前記研磨体と前記研磨対象物との間に荷重を
加え、かつ相対移動させることにより、前記研磨対象物
を研磨する際に、その研磨状況をその研磨中にモニタす
る研磨状況モニタ装置であって、測定光を前記研磨対象
物に照射し、前記測定光の照射により前記研磨対象物か
ら得られる光に基づいて、前記研磨状況をモニタする研
磨状況モニタ装置において、研磨終点検出信号に応答し
て、前記測定光を前記研磨対象物に対して遮断又は減光
させる第１の測定光制御部を備えたものである。
【００２１】この第４の態様によれば、前記第１の態様
による研磨状況モニタ方法が実現され、研磨状況をモニ
タするための測定光が研磨対象物に与える影響を低減す
るか又はなくすことができる。
による研磨状況モニタ方法が実現され、研磨状況をモニ
タするための測定光が研磨対象物に与える影響を低減す
るか又はなくすことができる。
【００２２】本発明の第５の態様による研磨状況モニタ
装置は、前記第４の態様において、前記第１の測定光制
御部は、前記光源の発光状態を電気的に制御する制御部
を含むものである。
装置は、前記第４の態様において、前記第１の測定光制
御部は、前記光源の発光状態を電気的に制御する制御部
を含むものである。
【００２３】この第５の態様によれば、光源を電気的に
制御するので、後述する第６の態様のような機械式のシ
ャッタ機構が不要となり、構成が簡単となってコストダ
ウンを図ることができる。例えば、光源が白色ＬＥＤな
どのＬＥＤであれば、当該ＬＥＤに流す電流をオン・オ
フすることにより測定光を研磨対象物に対してオン・オ
フすることができ、また、当該ＬＥＤに流す電流を低減
させることにより測定光を研磨対象物に対して減光させ
ることができる。
制御するので、後述する第６の態様のような機械式のシ
ャッタ機構が不要となり、構成が簡単となってコストダ
ウンを図ることができる。例えば、光源が白色ＬＥＤな
どのＬＥＤであれば、当該ＬＥＤに流す電流をオン・オ
フすることにより測定光を研磨対象物に対してオン・オ
フすることができ、また、当該ＬＥＤに流す電流を低減
させることにより測定光を研磨対象物に対して減光させ
ることができる。
【００２４】本発明の第６の態様による研磨状況モニタ
装置は、前記第４の態様において、前記第１の測定光制
御部は、機械式のシャッタ機構を含むものである。
装置は、前記第４の態様において、前記第１の測定光制
御部は、機械式のシャッタ機構を含むものである。
【００２５】この第６の態様のように、第１の測定光制
御部を機械式のシャッタ機構を用いて構成すると、光源
として、電気的な制御によりオン・オフすると寿命や応
答性などの点で問題の生ずるおそれがある光源（例えば
キセノンランプ等）を用いた場合であっても、研磨対象
物に照射される測定光を適切に制御することができる。
なお、前記第４の態様では、前記第１の測定光制御部
は、例えば、液晶シャッタ等の電気光学式のシャッタを
用いて構成してもよい。
御部を機械式のシャッタ機構を用いて構成すると、光源
として、電気的な制御によりオン・オフすると寿命や応
答性などの点で問題の生ずるおそれがある光源（例えば
キセノンランプ等）を用いた場合であっても、研磨対象
物に照射される測定光を適切に制御することができる。
なお、前記第４の態様では、前記第１の測定光制御部
は、例えば、液晶シャッタ等の電気光学式のシャッタを
用いて構成してもよい。
【００２６】本発明の第７の態様による研磨状況モニタ
装置は、前記第６の態様において、前記シャッタ機構
が、基準信号を得るためのレファレンスミラーを遮光部
材として含むものである。
装置は、前記第６の態様において、前記シャッタ機構
が、基準信号を得るためのレファレンスミラーを遮光部
材として含むものである。
【００２７】この第７の態様によれば、シャッタ機構の
遮光部材が、基準信号を得るためのレファレンスミラー
を兼用しているので、当該シャッタ機構を構成する移動
機構により、レファレンスミラーを測定光の光路に進出
及び退避させることができることになる。このため、前
述した従来の研磨状況モニタ装置と異なり、ウエハ等の
研磨対象物の研磨位置への又は研磨位置からの搬送と並
行して、レファレンスミラーを測定光の光路に進出及び
退避させて、基準信号の取得を行うことができる。した
がって、前記第７の態様によれば、研磨のスループット
が向上する。また、シャッタ機構の遮光部材がレファレ
ンスミラーと兼用されているので、構成が簡単となり、
コストダウンを図ることができる。
遮光部材が、基準信号を得るためのレファレンスミラー
を兼用しているので、当該シャッタ機構を構成する移動
機構により、レファレンスミラーを測定光の光路に進出
及び退避させることができることになる。このため、前
述した従来の研磨状況モニタ装置と異なり、ウエハ等の
研磨対象物の研磨位置への又は研磨位置からの搬送と並
行して、レファレンスミラーを測定光の光路に進出及び
退避させて、基準信号の取得を行うことができる。した
がって、前記第７の態様によれば、研磨のスループット
が向上する。また、シャッタ機構の遮光部材がレファレ
ンスミラーと兼用されているので、構成が簡単となり、
コストダウンを図ることができる。
【００２８】本発明の第８の態様による研磨状況モニタ
装置は、前記第６の態様において、前記シャッタ機構
が、ダークノイズを計測するためのダークノイズ計測部
材を遮光部材として含むものである。
装置は、前記第６の態様において、前記シャッタ機構
が、ダークノイズを計測するためのダークノイズ計測部
材を遮光部材として含むものである。
【００２９】この第８の態様によれば、シャッタ機構の
遮光部材が、ダークノイズを計測するためのダークノイ
ズ計測部材を兼用しているので、当該シャッタ機構を構
成する移動機構により、ダークノイズ計測部材を測定光
の光路に対して進出及び退避させることができることに
なる。このため、前述した従来の研磨状況モニタ装置と
異なり、ウエハ等の研磨対象物の研磨位置への又は研磨
位置からの搬送と並行して、ダークノイズ計測部材を測
定光の光路に進出及び退避させて、ダークノイズを計測
することができる。したがって、前記第８の態様によれ
ば、研磨のスループットが向上する。また、シャッタ機
構の遮光部材がダークノイズ計測部材と兼用されている
ので、構成が簡単となり、コストダウンを図ることがで
きる。
遮光部材が、ダークノイズを計測するためのダークノイ
ズ計測部材を兼用しているので、当該シャッタ機構を構
成する移動機構により、ダークノイズ計測部材を測定光
の光路に対して進出及び退避させることができることに
なる。このため、前述した従来の研磨状況モニタ装置と
異なり、ウエハ等の研磨対象物の研磨位置への又は研磨
位置からの搬送と並行して、ダークノイズ計測部材を測
定光の光路に進出及び退避させて、ダークノイズを計測
することができる。したがって、前記第８の態様によれ
ば、研磨のスループットが向上する。また、シャッタ機
構の遮光部材がダークノイズ計測部材と兼用されている
ので、構成が簡単となり、コストダウンを図ることがで
きる。
【００３０】本発明の第９の態様による研磨状況モニタ
装置は、前記第４乃至第８のいずれかの態様において、
前記研磨状況のモニタ中に、前記測定光を前記研磨対象
物に対して照射させる第１の期間と、前記測定光を前記
研磨対象物に対して遮断又は減光させる第２の期間と
を、繰り返させる第２の測定光制御部を備えたものであ
る。
装置は、前記第４乃至第８のいずれかの態様において、
前記研磨状況のモニタ中に、前記測定光を前記研磨対象
物に対して照射させる第１の期間と、前記測定光を前記
研磨対象物に対して遮断又は減光させる第２の期間と
を、繰り返させる第２の測定光制御部を備えたものであ
る。
【００３１】この第９の態様によれば、前記第２の態様
による研磨状況モニタ方法が実現され、研磨状況をモニ
タするための測定光が研磨対象物に与える影響を一層低
減することができる。
による研磨状況モニタ方法が実現され、研磨状況をモニ
タするための測定光が研磨対象物に与える影響を一層低
減することができる。
【００３２】本発明の第１０の態様による研磨状況モニ
タ装置は、前記第９の態様において、前記第１の測定光
制御部の少なくとも一部と前記第２の測定光制御部の少
なくとも一部とが兼用されたものである。
タ装置は、前記第９の態様において、前記第１の測定光
制御部の少なくとも一部と前記第２の測定光制御部の少
なくとも一部とが兼用されたものである。
【００３３】前記第９の態様では、前記第１及び第２の
測定光制御部は互いに独立して構成することもできる
が、前記第１０の態様のように少なくとも一部を兼用し
て構成すると、構成が簡単となり、コストダウンを図る
ことができる。
測定光制御部は互いに独立して構成することもできる
が、前記第１０の態様のように少なくとも一部を兼用し
て構成すると、構成が簡単となり、コストダウンを図る
ことができる。
【００３４】本発明の第１１の態様による研磨状況モニ
タ装置は、研磨体と研磨対象物との間に研磨剤を介在さ
せた状態で、前記研磨体と前記研磨対象物との間に荷重
を加え、かつ相対移動させることにより、前記研磨対象
物を研磨する際に、その研磨状況をその研磨中にモニタ
する研磨状況モニタ装置であって、測定光を前記研磨対
象物に照射し、前記測定光の照射により前記研磨対象物
から得られる光に基づいて、前記研磨状況をモニタする
研磨状況モニタ装置において、前記研磨状況のモニタ中
に、前記測定光を前記研磨対象物に対して照射させる第
１の期間と、前記測定光を前記研磨対象物に対して遮断
又は減光させる第２の期間とを、繰り返させる測定光制
御部を備えたものである。
タ装置は、研磨体と研磨対象物との間に研磨剤を介在さ
せた状態で、前記研磨体と前記研磨対象物との間に荷重
を加え、かつ相対移動させることにより、前記研磨対象
物を研磨する際に、その研磨状況をその研磨中にモニタ
する研磨状況モニタ装置であって、測定光を前記研磨対
象物に照射し、前記測定光の照射により前記研磨対象物
から得られる光に基づいて、前記研磨状況をモニタする
研磨状況モニタ装置において、前記研磨状況のモニタ中
に、前記測定光を前記研磨対象物に対して照射させる第
１の期間と、前記測定光を前記研磨対象物に対して遮断
又は減光させる第２の期間とを、繰り返させる測定光制
御部を備えたものである。
【００３５】この第１１の態様によれば、前記第３の態
様による研磨状況モニタ方法が実現され、前述した従来
技術に比べれば、研磨状況をモニタするための測定光が
研磨対象物に与える影響を低減することができる。
様による研磨状況モニタ方法が実現され、前述した従来
技術に比べれば、研磨状況をモニタするための測定光が
研磨対象物に与える影響を低減することができる。
【００３６】本発明の第１２の態様による研磨状況モニ
タ装置は、研磨体と研磨対象物との間に研磨剤を介在さ
せた状態で、前記研磨体と前記研磨対象物との間に荷重
を加え、かつ相対移動させることにより、前記研磨対象
物を研磨する際に、その研磨状況をその研磨中にモニタ
する研磨状況モニタ装置であって、測定光を前記研磨対
象物に照射し、前記測定光の照射により前記研磨対象物
から得られる光に基づいて、前記研磨状況をモニタする
研磨状況モニタ装置において、基準信号を得るためのレ
ファレンスミラーと、前記レファレンスミラーを前記測
定光の光路に対して進出及び退避させる移動機構とを備
えたものである。
タ装置は、研磨体と研磨対象物との間に研磨剤を介在さ
せた状態で、前記研磨体と前記研磨対象物との間に荷重
を加え、かつ相対移動させることにより、前記研磨対象
物を研磨する際に、その研磨状況をその研磨中にモニタ
する研磨状況モニタ装置であって、測定光を前記研磨対
象物に照射し、前記測定光の照射により前記研磨対象物
から得られる光に基づいて、前記研磨状況をモニタする
研磨状況モニタ装置において、基準信号を得るためのレ
ファレンスミラーと、前記レファレンスミラーを前記測
定光の光路に対して進出及び退避させる移動機構とを備
えたものである。
【００３７】この第１２の態様によれば、移動機構によ
り、レファレンスミラーを測定光の光路に対して進出及
び退避させることができる。このため、前述した従来の
研磨状況モニタ装置と異なり、ウエハ等の研磨対象物の
研磨位置への又は研磨位置からの搬送と並行して、レフ
ァレンスミラーを測定光の光路に進出及び退避させて、
基準信号の取得を行うことができる。したがって、前記
第１２の態様によれば、研磨のスループットが向上す
る。
り、レファレンスミラーを測定光の光路に対して進出及
び退避させることができる。このため、前述した従来の
研磨状況モニタ装置と異なり、ウエハ等の研磨対象物の
研磨位置への又は研磨位置からの搬送と並行して、レフ
ァレンスミラーを測定光の光路に進出及び退避させて、
基準信号の取得を行うことができる。したがって、前記
第１２の態様によれば、研磨のスループットが向上す
る。
【００３８】本発明の第１３の態様による研磨状況モニ
タ装置は、研磨体と研磨対象物との間に研磨剤を介在さ
せた状態で、前記研磨体と前記研磨対象物との間に荷重
を加え、かつ相対移動させることにより、前記研磨対象
物を研磨する際に、その研磨状況をその研磨中にモニタ
する研磨状況モニタ装置であって、測定光を前記研磨対
象物に照射し、前記測定光の照射により前記研磨対象物
から得られる光に基づいて、前記研磨状況をモニタする
研磨状況モニタ装置において、ダークノイズを計測する
ためのダークノイズ計測部材と、前記ダークノイズ計測
部材を前記測定光の光路に対して進出及び退避させる移
動機構とを備えたものである。
タ装置は、研磨体と研磨対象物との間に研磨剤を介在さ
せた状態で、前記研磨体と前記研磨対象物との間に荷重
を加え、かつ相対移動させることにより、前記研磨対象
物を研磨する際に、その研磨状況をその研磨中にモニタ
する研磨状況モニタ装置であって、測定光を前記研磨対
象物に照射し、前記測定光の照射により前記研磨対象物
から得られる光に基づいて、前記研磨状況をモニタする
研磨状況モニタ装置において、ダークノイズを計測する
ためのダークノイズ計測部材と、前記ダークノイズ計測
部材を前記測定光の光路に対して進出及び退避させる移
動機構とを備えたものである。
【００３９】この第１３の態様によれば、移動機構によ
り、ダークノイズ計測部材を測定光の光路に対して進出
及び退避させることができる。このため、前述した従来
の研磨状況モニタ装置と異なり、ウエハ等の研磨対象物
の研磨位置への又は研磨位置からの搬送と並行して、ダ
ークノイズ計測部材を測定光の光路に進出及び退避させ
て、ダークノイズを計測することができる。したがっ
て、前記第１３の態様によれば、研磨のスループットが
向上する。
り、ダークノイズ計測部材を測定光の光路に対して進出
及び退避させることができる。このため、前述した従来
の研磨状況モニタ装置と異なり、ウエハ等の研磨対象物
の研磨位置への又は研磨位置からの搬送と並行して、ダ
ークノイズ計測部材を測定光の光路に進出及び退避させ
て、ダークノイズを計測することができる。したがっ
て、前記第１３の態様によれば、研磨のスループットが
向上する。
【００４０】本発明の第１４の態様による研磨装置は、
研磨体と、研磨対象物を保持する保持部とを備え、前記
研磨体と前記研磨対象物との間に研磨剤を介在させた状
態で、前記研磨体と前記研磨対象物との間に荷重を加
え、かつ相対移動させることにより、前記研磨対象物を
研磨する研磨装置において、前記第４乃至第１３のいず
れかの態様による研磨状況モニタ装置を備えたものであ
る。
研磨体と、研磨対象物を保持する保持部とを備え、前記
研磨体と前記研磨対象物との間に研磨剤を介在させた状
態で、前記研磨体と前記研磨対象物との間に荷重を加
え、かつ相対移動させることにより、前記研磨対象物を
研磨する研磨装置において、前記第４乃至第１３のいず
れかの態様による研磨状況モニタ装置を備えたものであ
る。
【００４１】この第１４の態様によれば、第４乃至第１
３のいずれかの態様による研磨状況モニタ装置を備えて
いるので、研磨状況をモニタするための測定光が研磨対
象物に与える影響を低減又はなくすことができるという
利点、及び、研磨のスループットを向上させることがで
きるという利点のいずれか一方の利点又は両方の利点を
得ることができる。。
３のいずれかの態様による研磨状況モニタ装置を備えて
いるので、研磨状況をモニタするための測定光が研磨対
象物に与える影響を低減又はなくすことができるという
利点、及び、研磨のスループットを向上させることがで
きるという利点のいずれか一方の利点又は両方の利点を
得ることができる。。
【００４２】本発明の第１５の態様による半導体デバイ
ス製造方法は、前記第１４の態様による研磨装置を用い
て半導体ウエハの表面を平坦化する工程を有するもので
ある。
ス製造方法は、前記第１４の態様による研磨装置を用い
て半導体ウエハの表面を平坦化する工程を有するもので
ある。
【００４３】この第１５の態様によれば、第１４の態様
による研磨装置は、前記第４乃至第１３のいずれかの態
様による研磨状況モニタ装置を備えているので、研磨状
況のモニタのための測定光によるＣｕ膜の錆などの問題
が生ずるおそれを低減又はなくすことによって、歩留り
を向上させることができ、それにより従来の半導体デバ
イス製造方法に比べて低コストで半導体デバイスを製造
することができるという利点が得られる。また、前記第
１５の態様によれば、この利点に代えて又はこの利点に
加えて、研磨のスループットを向上させることができ、
それにより従来の半導体デバイス製造方法に比べて低コ
ストで半導体デバイスを製造することができるという利
点が得られる。
による研磨装置は、前記第４乃至第１３のいずれかの態
様による研磨状況モニタ装置を備えているので、研磨状
況のモニタのための測定光によるＣｕ膜の錆などの問題
が生ずるおそれを低減又はなくすことによって、歩留り
を向上させることができ、それにより従来の半導体デバ
イス製造方法に比べて低コストで半導体デバイスを製造
することができるという利点が得られる。また、前記第
１５の態様によれば、この利点に代えて又はこの利点に
加えて、研磨のスループットを向上させることができ、
それにより従来の半導体デバイス製造方法に比べて低コ
ストで半導体デバイスを製造することができるという利
点が得られる。
【００４４】本発明の第１６の態様による半導体デバイ
スは、前記第１５の態様による半導体デバイス製造方法
により製造されるものである。この第１６の態様によれ
ば、低コストの半導体デバイスを提供することができ
る。
スは、前記第１５の態様による半導体デバイス製造方法
により製造されるものである。この第１６の態様によれ
ば、低コストの半導体デバイスを提供することができ
る。
【００４５】
【発明の実施の形態】以下、本発明による研磨状況モニ
タ方法及びその装置、研磨装置、半導体デバイス製造方
法、並びに半導体デバイスについて、図面を参照して説
明する。
タ方法及びその装置、研磨装置、半導体デバイス製造方
法、並びに半導体デバイスについて、図面を参照して説
明する。
【００４６】［第１の実施の形態］
【００４７】図１は、本発明の第１の実施の形態による
研磨装置を模式的に示す概略構成図である。
研磨装置を模式的に示す概略構成図である。
【００４８】この研磨装置は、研磨部材１と、該研磨部
材１の下側に研磨対象物としての例えばＣｕを有するプ
ロセスウエハ２を保持する研磨対象物保持部３（以下、
ウエハホルダと称す）と、ウエハ２上に研磨剤（スラリ
ー）を供給する研磨剤供給部（図示せず）とを備えてい
る。
材１の下側に研磨対象物としての例えばＣｕを有するプ
ロセスウエハ２を保持する研磨対象物保持部３（以下、
ウエハホルダと称す）と、ウエハ２上に研磨剤（スラリ
ー）を供給する研磨剤供給部（図示せず）とを備えてい
る。
【００４９】研磨部材１は、研磨定盤５の下面に研磨体
（研磨パッド）６を設置したものであり、図示しない機
構によって、図１中の矢印で示すように、回転、上下動
及び左右に揺動（往復動）できるようになっている。研
磨体６としては、例えば、シート状の発泡ポリウレタ
ン、あるいは表面に溝構造を有した無発泡樹脂などを用
いることができる。
（研磨パッド）６を設置したものであり、図示しない機
構によって、図１中の矢印で示すように、回転、上下動
及び左右に揺動（往復動）できるようになっている。研
磨体６としては、例えば、シート状の発泡ポリウレタ
ン、あるいは表面に溝構造を有した無発泡樹脂などを用
いることができる。
【００５０】ウエハ２は、ウエハホルダ３上に保持さ
れ、ウエハ２の上面が研磨面となっている。ウエハホル
ダ３は、アクチュエータとして電動モータを用いた図示
しない機構によって、図１中の矢印で示すように、回転
できるようになっている。
れ、ウエハ２の上面が研磨面となっている。ウエハホル
ダ３は、アクチュエータとして電動モータを用いた図示
しない機構によって、図１中の矢印で示すように、回転
できるようになっている。
【００５１】本実施の形態では、研磨部材１の径がウエ
ハ２の径より小さくされ、装置全体のフットプリントが
小さくなっている。もっとも、本発明では、研磨部材１
の径はウエハ２の径と同じかそれより大きくてもよい。
これらの場合であっても、研磨中の研磨部材１の揺動に
より、ウエハ２の一部を一時的に研磨部材１から露出さ
せることができる。また、ウエハ２の一部が一時的にも
研磨部材１から露出しない場合には、周知のように、測
定光をウエハ２に照射するための窓を、研磨部材１に形
成しておけばよい。
ハ２の径より小さくされ、装置全体のフットプリントが
小さくなっている。もっとも、本発明では、研磨部材１
の径はウエハ２の径と同じかそれより大きくてもよい。
これらの場合であっても、研磨中の研磨部材１の揺動に
より、ウエハ２の一部を一時的に研磨部材１から露出さ
せることができる。また、ウエハ２の一部が一時的にも
研磨部材１から露出しない場合には、周知のように、測
定光をウエハ２に照射するための窓を、研磨部材１に形
成しておけばよい。
【００５２】ここで、この研磨装置によるウエハ２の研
磨について説明する。研磨部材１は、回転しながら揺動
して、ウエハホルダ３上のウエハ２の上面に所定の圧力
で押し付けられる。ウエハホルダ３を回転させてウエハ
２も回転させ、ウエハ２と研磨部材１との間で相対運動
を行わせる。この状態で、研磨剤が研磨剤供給部からウ
エハ２上に供給され、研磨剤はウエハ２上で拡散し、研
磨部材１とウエハ２の相対運動に伴って研磨体６とウエ
ハ２との間に入り込み、ウエハ２の研磨面を研磨する。
すなわち、研磨部材１とウエハ２の相対運動による機械
的研磨と、研磨剤の化学的作用が相乗的に作用して良好
な研磨が行われる。この研磨装置は、研磨のために必要
な前述した動作を実現するため、研磨部材１の回転や揺
動等やウエハホルダ３の回転を行わせる各部のモータを
制御する研磨制御部９を有している。
磨について説明する。研磨部材１は、回転しながら揺動
して、ウエハホルダ３上のウエハ２の上面に所定の圧力
で押し付けられる。ウエハホルダ３を回転させてウエハ
２も回転させ、ウエハ２と研磨部材１との間で相対運動
を行わせる。この状態で、研磨剤が研磨剤供給部からウ
エハ２上に供給され、研磨剤はウエハ２上で拡散し、研
磨部材１とウエハ２の相対運動に伴って研磨体６とウエ
ハ２との間に入り込み、ウエハ２の研磨面を研磨する。
すなわち、研磨部材１とウエハ２の相対運動による機械
的研磨と、研磨剤の化学的作用が相乗的に作用して良好
な研磨が行われる。この研磨装置は、研磨のために必要
な前述した動作を実現するため、研磨部材１の回転や揺
動等やウエハホルダ３の回転を行わせる各部のモータを
制御する研磨制御部９を有している。
【００５３】また、この研磨装置は、図１に示すよう
に、研磨状況モニタ装置を構成する測定光学系１０、パ
ーソナルコンピュータ等からなる信号処理部１１、モニ
タ結果を表示するＣＲＴ等の表示部１２、及び、測定光
学系１０に設けられたシャッタ機構１３を制御するシャ
ッタ機構制御部１４も備えている。
に、研磨状況モニタ装置を構成する測定光学系１０、パ
ーソナルコンピュータ等からなる信号処理部１１、モニ
タ結果を表示するＣＲＴ等の表示部１２、及び、測定光
学系１０に設けられたシャッタ機構１３を制御するシャ
ッタ機構制御部１４も備えている。
【００５４】測定光学系１０は、ウエハ２の研磨面（上
面）における研磨部材１から露出した部分（以下、露出
部分という）に測定光を照射し、ウエハ２の研磨面にて
反射された反射光を受光センサで受光し反射光に関する
検出信号を得る。この検出信号が、モニタ信号として、
信号処理部１１に取り込まれる。信号処理部１１は、前
記検出信号に基づいて、研磨状況をモニタする処理を行
う。本実施の形態では、信号処理部１１は、表示部１２
に研磨状況を表示させたり、研磨終点の判定を行い、研
磨終点を検知したときに研磨終点検出信号を研磨制御部
９及びシャッタ機構制御部１４にそれぞれ供給する。研
磨制御部９は、この研磨終点検出信号に応答して、研磨
動作を終了させる。
面）における研磨部材１から露出した部分（以下、露出
部分という）に測定光を照射し、ウエハ２の研磨面にて
反射された反射光を受光センサで受光し反射光に関する
検出信号を得る。この検出信号が、モニタ信号として、
信号処理部１１に取り込まれる。信号処理部１１は、前
記検出信号に基づいて、研磨状況をモニタする処理を行
う。本実施の形態では、信号処理部１１は、表示部１２
に研磨状況を表示させたり、研磨終点の判定を行い、研
磨終点を検知したときに研磨終点検出信号を研磨制御部
９及びシャッタ機構制御部１４にそれぞれ供給する。研
磨制御部９は、この研磨終点検出信号に応答して、研磨
動作を終了させる。
【００５５】ここで、測定光学系１０について、説明す
る。図１において、２１は、多波長成分を持つ白色光源
で、例えば、白色ＬＥＤやキセノンランプやハロゲンラ
ンプを使用することができる。必要に応じて、光源２１
からの光を光ファイバで導くようにしてもよい。光源２
１からの光は、後述するシャッタ機構１３の遮光部材１
３ａが光路から退避していれば、レンズ２２により平行
光束に変換され、視野絞り２３を通った後、ビームスプ
リッタ２４に入射される。この光は、ビームスプリッタ
２４において９０゜方向を変えられ、リレーレンズ２
５，２６を通過した後に再び平行光束とされ、ウエハ２
の研磨面における露出部分に測定光として照射される。
る。図１において、２１は、多波長成分を持つ白色光源
で、例えば、白色ＬＥＤやキセノンランプやハロゲンラ
ンプを使用することができる。必要に応じて、光源２１
からの光を光ファイバで導くようにしてもよい。光源２
１からの光は、後述するシャッタ機構１３の遮光部材１
３ａが光路から退避していれば、レンズ２２により平行
光束に変換され、視野絞り２３を通った後、ビームスプ
リッタ２４に入射される。この光は、ビームスプリッタ
２４において９０゜方向を変えられ、リレーレンズ２
５，２６を通過した後に再び平行光束とされ、ウエハ２
の研磨面における露出部分に測定光として照射される。
【００５６】ウエハ２からの反射光は、再びリレーレン
ズ２６，２５を通して、ビームスプリッタ２４に平行光
束として入射され、ビームスプリッタ２４を通過し、レ
ンズ２７で遮光板２８のピンホール（スリットでもよ
い。）２８ａ上に集光される。そして、遮光板２８によ
り散乱光、回折光等のノイズ成分が除去され、ピンホー
ル２８ａを通過した光（正反射光（０次光））は、レン
ズ２９を介して分光器としての回折格子（分光プリズム
などの他の分光器でもよい。）３０に投射され、分光さ
れる。分光された光は、受光センサとしてのリニアセン
サ３１に入射し、分光強度（波長ごとの強度、すなわ
ち、スペクトル）が測定される。
ズ２６，２５を通して、ビームスプリッタ２４に平行光
束として入射され、ビームスプリッタ２４を通過し、レ
ンズ２７で遮光板２８のピンホール（スリットでもよ
い。）２８ａ上に集光される。そして、遮光板２８によ
り散乱光、回折光等のノイズ成分が除去され、ピンホー
ル２８ａを通過した光（正反射光（０次光））は、レン
ズ２９を介して分光器としての回折格子（分光プリズム
などの他の分光器でもよい。）３０に投射され、分光さ
れる。分光された光は、受光センサとしてのリニアセン
サ３１に入射し、分光強度（波長ごとの強度、すなわ
ち、スペクトル）が測定される。
【００５７】本実施の形態では、信号処理部１１は、リ
ニアセンサ３１から得られた分光強度に基づいて、ウエ
ハ２の研磨状況のモニタ結果を演算し、その結果を表示
部１２に表示させたり、研磨終点の判定を行い、研磨終
点を検知したときに研磨終点検出信号を研磨制御部９及
びシャッタ機構制御部１４にそれぞれ供給する。例え
ば、分光強度（分光反射率に相当）の波形の極大及び極
小の位置（波長）等の特徴量から、研磨している層（最
上層）の膜厚を演算し、当該膜厚をモニタ結果として表
示部１２に表示させ、当該膜厚が所期の膜厚に達したか
否かによって研磨終点を検出する。また、例えば、ウエ
ハ２の初期厚さと、研磨している層（最上層）の膜厚と
から、研磨量を求め、これをモニタ結果として表示部１
２に表示させる。もっとも、分光強度からモニタ結果を
求める演算手法や研磨終点を検知する手法は、前述した
例に限定されるものではなく、例えば、特開平１０−３
３５２８８号公報や特開平１１−３３９０１号公報など
に開示されている他の手法を採用してもよい。
ニアセンサ３１から得られた分光強度に基づいて、ウエ
ハ２の研磨状況のモニタ結果を演算し、その結果を表示
部１２に表示させたり、研磨終点の判定を行い、研磨終
点を検知したときに研磨終点検出信号を研磨制御部９及
びシャッタ機構制御部１４にそれぞれ供給する。例え
ば、分光強度（分光反射率に相当）の波形の極大及び極
小の位置（波長）等の特徴量から、研磨している層（最
上層）の膜厚を演算し、当該膜厚をモニタ結果として表
示部１２に表示させ、当該膜厚が所期の膜厚に達したか
否かによって研磨終点を検出する。また、例えば、ウエ
ハ２の初期厚さと、研磨している層（最上層）の膜厚と
から、研磨量を求め、これをモニタ結果として表示部１
２に表示させる。もっとも、分光強度からモニタ結果を
求める演算手法や研磨終点を検知する手法は、前述した
例に限定されるものではなく、例えば、特開平１０−３
３５２８８号公報や特開平１１−３３９０１号公報など
に開示されている他の手法を採用してもよい。
【００５８】なお、本実施の形態では、前述したよう
に、測定光学系１０は分光反射測定を行い、信号処理部
１１は分光反射強度に基づいて研磨状況をモニタしてい
るが、本発明では、これに限定されるものではなく、例
えば、測定光学系１０が分光によらない反射光測定（所
定波長の光の反射率の測定）を行い、測定光学系１０が
測定された反射率に基づいて研磨終点を検知するように
構成してもよい。この点は、後述する各実施の形態につ
いても同様である。
に、測定光学系１０は分光反射測定を行い、信号処理部
１１は分光反射強度に基づいて研磨状況をモニタしてい
るが、本発明では、これに限定されるものではなく、例
えば、測定光学系１０が分光によらない反射光測定（所
定波長の光の反射率の測定）を行い、測定光学系１０が
測定された反射率に基づいて研磨終点を検知するように
構成してもよい。この点は、後述する各実施の形態につ
いても同様である。
【００５９】そして、本実施の形態では、前述したよう
に、測定光学系１０には、機械式のシャッタ機構１３が
設けられている。本実施の形態では、シャッタ機構１３
は、遮光部材１３ａと、光源２１とレンズ２２との間の
光路（光源２１とウエハ２との間の光路であれば、いず
れの箇所でもよい。）に対して遮光部材１３ａを進出及
び退避させる移動機構としての、ステッピングモータな
どのモータ１３ｂとから構成されている。図面には示し
ていないが、光源２１は、電源が投入されると、継続し
て一定の光量で点灯するように駆動されるようになって
いる。なお、遮光部材１３ａに変えて、減光フィルタを
用いることも可能である。
に、測定光学系１０には、機械式のシャッタ機構１３が
設けられている。本実施の形態では、シャッタ機構１３
は、遮光部材１３ａと、光源２１とレンズ２２との間の
光路（光源２１とウエハ２との間の光路であれば、いず
れの箇所でもよい。）に対して遮光部材１３ａを進出及
び退避させる移動機構としての、ステッピングモータな
どのモータ１３ｂとから構成されている。図面には示し
ていないが、光源２１は、電源が投入されると、継続し
て一定の光量で点灯するように駆動されるようになって
いる。なお、遮光部材１３ａに変えて、減光フィルタを
用いることも可能である。
【００６０】シャッタ機構制御部１４は、研磨制御部９
から発せられ信号処理部１１を介してシャッタ機構制御
部１４に供給されるモニタ開始指令に応答して、遮光部
材１３ａが光路から退避するようにモータ１３ｂを制御
する。なお、モニタ開始指令は、例えば、ウエハ２の研
磨開始時に発せられるようにしてもよいし、ウエハ２の
研磨開始時から所定時間経過した後に発せられるように
しもよい。また、シャッタ機構制御部１４は、信号処理
部１１からの研磨終点検出信号に応答して、遮光部材１
３ａが光路に進出するようにモータ１３ｂを制御する。
この制御により、図２に示すように、モニタ開始指令を
受けた時点ｔ１から研磨終点検出信号を受けた時点ｔ２
までの期間中だけ、測定光がウエハ２に照射される。
から発せられ信号処理部１１を介してシャッタ機構制御
部１４に供給されるモニタ開始指令に応答して、遮光部
材１３ａが光路から退避するようにモータ１３ｂを制御
する。なお、モニタ開始指令は、例えば、ウエハ２の研
磨開始時に発せられるようにしてもよいし、ウエハ２の
研磨開始時から所定時間経過した後に発せられるように
しもよい。また、シャッタ機構制御部１４は、信号処理
部１１からの研磨終点検出信号に応答して、遮光部材１
３ａが光路に進出するようにモータ１３ｂを制御する。
この制御により、図２に示すように、モニタ開始指令を
受けた時点ｔ１から研磨終点検出信号を受けた時点ｔ２
までの期間中だけ、測定光がウエハ２に照射される。
【００６１】以上の説明からわかるように、本実施の形
態では、シャッタ機構１３及びシャッタ機構制御部１４
が、研磨終点検出信号に応答して測定光をウエハ２に対
して遮断（遮光部材１３ａに代えて減光フィルタを用い
た場合には、減光）させる第１の測定光制御部を構成し
ている。
態では、シャッタ機構１３及びシャッタ機構制御部１４
が、研磨終点検出信号に応答して測定光をウエハ２に対
して遮断（遮光部材１３ａに代えて減光フィルタを用い
た場合には、減光）させる第１の測定光制御部を構成し
ている。
【００６２】本実施の形態によれば、ウエハ２の研磨終
点が検出された後には、研磨状況のモニタのための測定
光がウエハ２に対して遮断又は減光されるので、研磨状
況をモニタするための測定光がウエハ２に与える影響を
低減するか又はなくすことができる。
点が検出された後には、研磨状況のモニタのための測定
光がウエハ２に対して遮断又は減光されるので、研磨状
況をモニタするための測定光がウエハ２に与える影響を
低減するか又はなくすことができる。
【００６３】ところで、本実施の形態では、図２に示す
ように、研磨状況のモニタ中（すなわち、モニタ開始指
令を受けた時点ｔ１から研磨終点検出信号を受けた時点
ｔ２までの期間中）においては、一定の光量で継続して
測定光がウエハ２に照射される。
ように、研磨状況のモニタ中（すなわち、モニタ開始指
令を受けた時点ｔ１から研磨終点検出信号を受けた時点
ｔ２までの期間中）においては、一定の光量で継続して
測定光がウエハ２に照射される。
【００６４】これに対し、本発明では、図３に示すよう
に、研磨状況のモニタ中において、測定光をウエハ２に
対して照射させる第１の期間Ｔ１と、測定光をウエハ２
に対して遮断（又は減光）させる第２の期間Ｔ２とを、
繰り返すようにしてもよい。この場合、シャッタ機構制
御部１４は、モニタ開始指令に応答して、モータ１３ｂ
を継続して回転させ続ける（このとき、遮光部材１３ａ
により測定光がチョッピングされることになる。）とと
もに、研磨終点検出信号に応答して、遮光部材１３ａが
光路に進出した位置で停止するようモータ１３ａを停止
させればよい。このとき、図面には示していないが、例
えば、モータ１３ａの回転位置を検出するエンコーダ等
の位置検出器を設けておき、信号処理部１１は、前記位
置検出器からの信号に同期して、遮光部材１３ａにより
遮光されていない期間Ｔ１内にリニアセンサ３１へ入射
した光の検出が行われるようにするとともに、遮光部材
１３ａにより遮光されている期間Ｔ２内に光検出信号の
データ取り込みとそれに基づく膜厚算出及び終点判定な
どの演算を行うようにすればよい。
に、研磨状況のモニタ中において、測定光をウエハ２に
対して照射させる第１の期間Ｔ１と、測定光をウエハ２
に対して遮断（又は減光）させる第２の期間Ｔ２とを、
繰り返すようにしてもよい。この場合、シャッタ機構制
御部１４は、モニタ開始指令に応答して、モータ１３ｂ
を継続して回転させ続ける（このとき、遮光部材１３ａ
により測定光がチョッピングされることになる。）とと
もに、研磨終点検出信号に応答して、遮光部材１３ａが
光路に進出した位置で停止するようモータ１３ａを停止
させればよい。このとき、図面には示していないが、例
えば、モータ１３ａの回転位置を検出するエンコーダ等
の位置検出器を設けておき、信号処理部１１は、前記位
置検出器からの信号に同期して、遮光部材１３ａにより
遮光されていない期間Ｔ１内にリニアセンサ３１へ入射
した光の検出が行われるようにするとともに、遮光部材
１３ａにより遮光されている期間Ｔ２内に光検出信号の
データ取り込みとそれに基づく膜厚算出及び終点判定な
どの演算を行うようにすればよい。
【００６５】この場合は、シャッタ機構１３及びシャッ
タ機構制御部１４は、研磨状況のモニタ中に、測定光を
ウエハ２に対して照射させる第１の期間Ｔ１と、測定光
をウエハ２に対して遮断（又は減光）させる第２の期間
Ｔ２とを、繰り返させる第２の測定光制御部としても、
機能することになる。
タ機構制御部１４は、研磨状況のモニタ中に、測定光を
ウエハ２に対して照射させる第１の期間Ｔ１と、測定光
をウエハ２に対して遮断（又は減光）させる第２の期間
Ｔ２とを、繰り返させる第２の測定光制御部としても、
機能することになる。
【００６６】図３に示すようなウエハ２に対する測定光
の照射パターンを実現する場合には、ウエハ２の研磨の
終了前であっても測定光がウエハ２に照射されると、測
定光がウエハ２に悪影響を与える場合であっても、ウエ
ハ２の研磨状況のモニタ中にウエハ２に照射される全体
の光量が低減されるので、測定光がウエハ２に与える影
響を一層低減することができる。
の照射パターンを実現する場合には、ウエハ２の研磨の
終了前であっても測定光がウエハ２に照射されると、測
定光がウエハ２に悪影響を与える場合であっても、ウエ
ハ２の研磨状況のモニタ中にウエハ２に照射される全体
の光量が低減されるので、測定光がウエハ２に与える影
響を一層低減することができる。
【００６７】なお、本発明では、図３に示すように期間
Ｔ１，Ｔ２を繰り返す場合には、必ずしも、研磨終点検
出信号に応答して測定光をウエハ２に対して遮断又は減
光させなくてもよい。
Ｔ１，Ｔ２を繰り返す場合には、必ずしも、研磨終点検
出信号に応答して測定光をウエハ２に対して遮断又は減
光させなくてもよい。
【００６８】また、本発明では、図１において、機械式
のシャッタ機構１３に代えて、例えば、液晶シャッタな
どの電気光学式のシャッタを用いてもよい。
のシャッタ機構１３に代えて、例えば、液晶シャッタな
どの電気光学式のシャッタを用いてもよい。
【００６９】［第２の実施の形態］
【００７０】図４は、本発明の第２の実施の形態による
研磨装置を模式的に示す概略構成図である。図４におい
て、図１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号
を付し、その重複する説明は省略する。
研磨装置を模式的に示す概略構成図である。図４におい
て、図１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号
を付し、その重複する説明は省略する。
【００７１】本実施の形態が前記第１の実施の形態と異
なる所は、シャッタ機構１３及びシャッタ機構制御部１
４に代えて、光源制御部３４が用いられている点のみで
ある。光源２１としては、これに対する電気的な制御に
よりオン・オフしても寿命や応答性などの点で問題の生
じない光源、例えば、白色ＬＥＤが用いられている。光
源制御部３４は、前記第１の実施の形態と同様の図２に
示すようなウエハ２に対する測定光の照射パターンを実
現するように、光源２１の発光状態を電気的に制御す
る。あるいは、光源制御部３４は、前述した図３に示す
ようなウエハ２に対する測定光の照射パターンを実現す
るように、光源２１の発光状態を電気的に制御してもよ
い。なお、図２及び図３のＯＦＦの期間においては、光
源２１の発光を完全に停止させるのではなく、発光量を
低減させた状態（減光状態）にしてもよい。
なる所は、シャッタ機構１３及びシャッタ機構制御部１
４に代えて、光源制御部３４が用いられている点のみで
ある。光源２１としては、これに対する電気的な制御に
よりオン・オフしても寿命や応答性などの点で問題の生
じない光源、例えば、白色ＬＥＤが用いられている。光
源制御部３４は、前記第１の実施の形態と同様の図２に
示すようなウエハ２に対する測定光の照射パターンを実
現するように、光源２１の発光状態を電気的に制御す
る。あるいは、光源制御部３４は、前述した図３に示す
ようなウエハ２に対する測定光の照射パターンを実現す
るように、光源２１の発光状態を電気的に制御してもよ
い。なお、図２及び図３のＯＦＦの期間においては、光
源２１の発光を完全に停止させるのではなく、発光量を
低減させた状態（減光状態）にしてもよい。
【００７２】本実施の形態によっても、前記第１の実施
の形態と同様の利点が得られる。
の形態と同様の利点が得られる。
【００７３】［第３の実施の形態］
【００７４】図５は、本発明の第３の実施の形態による
研磨装置を模式的に示す概略構成図である。図５におい
て、図１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号
を付し、その重複する説明は省略する。
研磨装置を模式的に示す概略構成図である。図５におい
て、図１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号
を付し、その重複する説明は省略する。
【００７５】本実施の形態が前記第１の実施の形態と異
なる所は、以下に説明する点である。すなわち、本実施
の形態では、図１中のシャッタ機構１３及びシャッタ機
構制御部１４が取り除かれている。一方、本実施の形態
では、基準信号を取得するための所定の反射特性を持つ
レファレンスミラー４２と、すべての光学素子等の位置
で測定光の最もウエハ２側の光路に対してレファレンス
ミラー４２を進出及び退避させる移動機構としてのモー
タ４３と、ダークノイズを計測するためのほぼ完全な光
吸収性を持つダークノイズ計測部材４４と、すべての光
学素子等の位置で測定光の最もウエハ２側の光路に対し
てダークノイズ計測部材４４を進出及び退避させる移動
機構としてのモータ４５と、モータ４３，４５を制御す
る制御部４１と、が追加されている。
なる所は、以下に説明する点である。すなわち、本実施
の形態では、図１中のシャッタ機構１３及びシャッタ機
構制御部１４が取り除かれている。一方、本実施の形態
では、基準信号を取得するための所定の反射特性を持つ
レファレンスミラー４２と、すべての光学素子等の位置
で測定光の最もウエハ２側の光路に対してレファレンス
ミラー４２を進出及び退避させる移動機構としてのモー
タ４３と、ダークノイズを計測するためのほぼ完全な光
吸収性を持つダークノイズ計測部材４４と、すべての光
学素子等の位置で測定光の最もウエハ２側の光路に対し
てダークノイズ計測部材４４を進出及び退避させる移動
機構としてのモータ４５と、モータ４３，４５を制御す
る制御部４１と、が追加されている。
【００７６】本実施の形態では、制御部４１は、研磨制
御部９から信号処理部１１を介して基準信号取得開始指
令（通常は、ウエハ２の研磨中以外の適当なタイミング
で発せられる。）を受け、この指令に応答して、レファ
レンスミラー４２が光路に進出するようにモータ４３を
制御する。レファレンスミラー４２が光路に進出してい
るときに、信号処理部１１は、リニアセンサ３１からの
信号を基準信号として取り込む。この基準信号は、研磨
状況のモニタ中にウエハ２に測定光を照射することによ
って得られるリニアセンサ３１からの測定信号を比較す
る基準として用いられ、その比較に基づいて、前述した
膜厚等の演算が行われる。そして、制御部４１は、基準
信号の取得が終了した時に信号処理部１１から発せられ
る基準信号取得終了指令に応答して、レファレンスミラ
ー４２が光路から退避するようにモータ４３を制御す
る。
御部９から信号処理部１１を介して基準信号取得開始指
令（通常は、ウエハ２の研磨中以外の適当なタイミング
で発せられる。）を受け、この指令に応答して、レファ
レンスミラー４２が光路に進出するようにモータ４３を
制御する。レファレンスミラー４２が光路に進出してい
るときに、信号処理部１１は、リニアセンサ３１からの
信号を基準信号として取り込む。この基準信号は、研磨
状況のモニタ中にウエハ２に測定光を照射することによ
って得られるリニアセンサ３１からの測定信号を比較す
る基準として用いられ、その比較に基づいて、前述した
膜厚等の演算が行われる。そして、制御部４１は、基準
信号の取得が終了した時に信号処理部１１から発せられ
る基準信号取得終了指令に応答して、レファレンスミラ
ー４２が光路から退避するようにモータ４３を制御す
る。
【００７７】また、本実施の形態では、制御部４１は、
研磨制御部９から信号処理部１１を介してダークノイズ
計測開始指令（通常は、ウエハ２の研磨中以外の適当な
タイミングで発せられる。）を受け、この指令に応答し
て、ダークノイズ計測部材４４が光路に進出するように
モータ４５を制御する。ダークノイズ計測部材４４が光
路に進出しているときに、信号処理部１１は、リニアセ
ンサ３１からの信号をダークノイズ計測信号として取り
込む。この計測信号は、研磨状況のモニタ中にウエハ２
に測定光を照射することによって得られるリニアセンサ
３１からの測定信号からダークノイズ分を差し引くため
に用いられ、その差し引いた信号に基づいて、前述した
膜厚等の演算が行われる。そして、制御部４１は、ダー
クノイズの計測が終了した時に信号処理部１１から発せ
られるダークノイズ計測終了指令に応答して、ダークノ
イズ計測部材４４が光路から退避するようにモータ４５
を制御する。
研磨制御部９から信号処理部１１を介してダークノイズ
計測開始指令（通常は、ウエハ２の研磨中以外の適当な
タイミングで発せられる。）を受け、この指令に応答し
て、ダークノイズ計測部材４４が光路に進出するように
モータ４５を制御する。ダークノイズ計測部材４４が光
路に進出しているときに、信号処理部１１は、リニアセ
ンサ３１からの信号をダークノイズ計測信号として取り
込む。この計測信号は、研磨状況のモニタ中にウエハ２
に測定光を照射することによって得られるリニアセンサ
３１からの測定信号からダークノイズ分を差し引くため
に用いられ、その差し引いた信号に基づいて、前述した
膜厚等の演算が行われる。そして、制御部４１は、ダー
クノイズの計測が終了した時に信号処理部１１から発せ
られるダークノイズ計測終了指令に応答して、ダークノ
イズ計測部材４４が光路から退避するようにモータ４５
を制御する。
【００７８】本実施の形態によれば、モータ４３，４５
によりレファレンスミラー４２及びダークノイズ計測部
材４４をそれぞれ測定光の光路に対して進出及び退避さ
せて、基準信号の取得及びダークノイズの計測を行うこ
とができる。したがって、本実施の形態によれば、ウエ
ハ２の研磨位置への又は研磨位置からの搬送と並行し
て、基準信号の取得及びダークノイズの計測を行うこと
ができるので、研磨のスループットが向上する。また、
本実施の形態によれば、研磨のスループットを向上させ
つつ、頻繁に、基準信号の取得やダークノイズの計測を
行うことができるので、最新の基準信号やダークノイズ
に基づいてウエハ２の研磨状況をモニタすることがで
き、ひいては、研磨状況のモニタの精度が向上する。
によりレファレンスミラー４２及びダークノイズ計測部
材４４をそれぞれ測定光の光路に対して進出及び退避さ
せて、基準信号の取得及びダークノイズの計測を行うこ
とができる。したがって、本実施の形態によれば、ウエ
ハ２の研磨位置への又は研磨位置からの搬送と並行し
て、基準信号の取得及びダークノイズの計測を行うこと
ができるので、研磨のスループットが向上する。また、
本実施の形態によれば、研磨のスループットを向上させ
つつ、頻繁に、基準信号の取得やダークノイズの計測を
行うことができるので、最新の基準信号やダークノイズ
に基づいてウエハ２の研磨状況をモニタすることがで
き、ひいては、研磨状況のモニタの精度が向上する。
【００７９】ところで、本実施の形態では、必ずしも、
前述した図２や図３に示すようなウエハ２に対する測定
光の照射パターンを実現する必要はなく、研磨状況のモ
ニタ中及び研磨終了後にも、常時一定の光量で照射光を
照射してもよい。
前述した図２や図３に示すようなウエハ２に対する測定
光の照射パターンを実現する必要はなく、研磨状況のモ
ニタ中及び研磨終了後にも、常時一定の光量で照射光を
照射してもよい。
【００８０】しかしながら、本実施の形態においても、
測定光が研磨対象物に影響を与える場合には前述した図
２や図３に示すようなウエハ２に対する測定光の照射パ
ターンを実現することが好ましいことは、言うまでもな
い。この場合、レファレンスミラー４２やダークノイズ
計測部材４４は、測定光をウエハ２に対して遮断する遮
光部材として作用することから、モータ４３及びレファ
レンスミラー４２、又は、モータ４５及びダークノイズ
計測部材４４を、図１中の機械式のシャッタ機構１３に
相当するシャッタ機構として兼用することができる。こ
の場合には、制御部４１が図１中のシャッタ機構制御部
１４と同様の制御も行うように、制御部４１を構成すれ
ばよい。本実施の形態において、モータ４３，４５、ミ
ラー４２及び部材４４とは別に、図１中の機械式のシャ
ッタ機構１３を設けてもよいが、前述したように兼用す
れば、構成が簡単となり、コストダウンを図ることがで
きる。
測定光が研磨対象物に影響を与える場合には前述した図
２や図３に示すようなウエハ２に対する測定光の照射パ
ターンを実現することが好ましいことは、言うまでもな
い。この場合、レファレンスミラー４２やダークノイズ
計測部材４４は、測定光をウエハ２に対して遮断する遮
光部材として作用することから、モータ４３及びレファ
レンスミラー４２、又は、モータ４５及びダークノイズ
計測部材４４を、図１中の機械式のシャッタ機構１３に
相当するシャッタ機構として兼用することができる。こ
の場合には、制御部４１が図１中のシャッタ機構制御部
１４と同様の制御も行うように、制御部４１を構成すれ
ばよい。本実施の形態において、モータ４３，４５、ミ
ラー４２及び部材４４とは別に、図１中の機械式のシャ
ッタ機構１３を設けてもよいが、前述したように兼用す
れば、構成が簡単となり、コストダウンを図ることがで
きる。
【００８１】［第４の実施の形態］
【００８２】図６は、半導体デバイス製造プロセスを示
すフローチャートである。半導体デバイス製造プロセス
をスタートして、まずステップＳ２００で、次に挙げる
ステップＳ２０１〜Ｓ２０４の中から適切な処理工程を
選択する。選択に従って、ステップＳ２０１〜Ｓ２０４
のいずれかに進む。
すフローチャートである。半導体デバイス製造プロセス
をスタートして、まずステップＳ２００で、次に挙げる
ステップＳ２０１〜Ｓ２０４の中から適切な処理工程を
選択する。選択に従って、ステップＳ２０１〜Ｓ２０４
のいずれかに進む。
【００８３】ステップＳ２０１はシリコンウエハの表面
を酸化させる酸化工程である。ステップＳ２０２はＣＶ
Ｄ等によりシリコンウエハ表面に絶縁膜を形成するＣＶ
Ｄ工程である。ステップＳ２０３はシリコンウエハ上に
電極膜を蒸着等の工程で形成する電極形成工程である。
ステップＳ２０４はシリコンウエハにイオンを打ち込む
イオン打ち込み工程である。
を酸化させる酸化工程である。ステップＳ２０２はＣＶ
Ｄ等によりシリコンウエハ表面に絶縁膜を形成するＣＶ
Ｄ工程である。ステップＳ２０３はシリコンウエハ上に
電極膜を蒸着等の工程で形成する電極形成工程である。
ステップＳ２０４はシリコンウエハにイオンを打ち込む
イオン打ち込み工程である。
【００８４】ＣＶＤ工程もしくは電極形成工程の後で、
ステップＳ２０９に進み、ＣＭＰ工程を行うかどうかを
判断する。行わない場合はステップＳ２０６に進むが、
行う場合はステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５
はＣＭＰ工程であり、この工程では、本発明に係る研磨
装置を用いて、層間絶縁膜の平坦化や、半導体デバイス
の表面の金属膜（Ｃｕ膜等）の研磨によるダマシン（da
mascene）の形成等が行われる。
ステップＳ２０９に進み、ＣＭＰ工程を行うかどうかを
判断する。行わない場合はステップＳ２０６に進むが、
行う場合はステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５
はＣＭＰ工程であり、この工程では、本発明に係る研磨
装置を用いて、層間絶縁膜の平坦化や、半導体デバイス
の表面の金属膜（Ｃｕ膜等）の研磨によるダマシン（da
mascene）の形成等が行われる。
【００８５】ＣＭＰ工程または酸化工程の後でステップ
Ｓ２０６に進む。ステップＳ２０６はフォトリソ工程で
ある。フォトリソ工程では、シリコンウエハへのレジス
トの塗布、露光装置を用いた露光によるシリコンウエハ
への回路パターンの焼き付け、露光したシリコンウエハ
の現像が行われる。さらに次のステップＳ２０７は、現
像したレジスト像以外の部分をエッチングにより削り、
その後レジスト剥離を行い、エッチングが済んで不要と
なったレジストを取り除くエッチング工程である。
Ｓ２０６に進む。ステップＳ２０６はフォトリソ工程で
ある。フォトリソ工程では、シリコンウエハへのレジス
トの塗布、露光装置を用いた露光によるシリコンウエハ
への回路パターンの焼き付け、露光したシリコンウエハ
の現像が行われる。さらに次のステップＳ２０７は、現
像したレジスト像以外の部分をエッチングにより削り、
その後レジスト剥離を行い、エッチングが済んで不要と
なったレジストを取り除くエッチング工程である。
【００８６】次にステップＳ２０８で必要な全工程が完
了したかを判断し、完了していなければステップＳ２０
０に戻り、先のステップを繰り返して、シリコンウエハ
上に回路パターンが形成される。ステップＳ２０８で全
工程が完了したと判断されればエンドとなる。
了したかを判断し、完了していなければステップＳ２０
０に戻り、先のステップを繰り返して、シリコンウエハ
上に回路パターンが形成される。ステップＳ２０８で全
工程が完了したと判断されればエンドとなる。
【００８７】本発明に係る半導体デバイス製造方法で
は、ＣＭＰ工程において本発明に係る研磨装置を用いて
いるため、研磨状況のモニタのための測定光によるＣｕ
膜の錆などの問題が生ずるおそれを低減又はなくすこと
によって、歩留りを向上させることができ、それにより
従来の半導体デバイス製造方法に比べて低コストで半導
体デバイスを製造することができるという利点が得られ
る。また、本発明に係る半導体デバイス製造方法では、
この利点に代えて又はこの利点に加えて、研磨のスルー
プットを向上させることができ、それにより従来の半導
体デバイス製造方法に比べて低コストで半導体デバイス
を製造することができるという利点が得られる。これに
より、従来の半導体デバイス製造方法に比べて低コスト
で半導体デバイスを製造することができるという効果が
ある。
は、ＣＭＰ工程において本発明に係る研磨装置を用いて
いるため、研磨状況のモニタのための測定光によるＣｕ
膜の錆などの問題が生ずるおそれを低減又はなくすこと
によって、歩留りを向上させることができ、それにより
従来の半導体デバイス製造方法に比べて低コストで半導
体デバイスを製造することができるという利点が得られ
る。また、本発明に係る半導体デバイス製造方法では、
この利点に代えて又はこの利点に加えて、研磨のスルー
プットを向上させることができ、それにより従来の半導
体デバイス製造方法に比べて低コストで半導体デバイス
を製造することができるという利点が得られる。これに
より、従来の半導体デバイス製造方法に比べて低コスト
で半導体デバイスを製造することができるという効果が
ある。
【００８８】なお、上記の半導体デバイス製造プロセス
以外の半導体デバイス製造プロセスのＣＭＰ工程に本発
明に係る研磨装置を用いても良い。
以外の半導体デバイス製造プロセスのＣＭＰ工程に本発
明に係る研磨装置を用いても良い。
【００８９】本発明に係る半導体デバイスは、本発明に
係る半導体デバイス製造方法により製造される。これに
より、従来の半導体デバイス製造方法に比べて低コスト
で半導体デバイスを製造することができ、半導体デバイ
スの製造原価を低下することができるという効果があ
る。
係る半導体デバイス製造方法により製造される。これに
より、従来の半導体デバイス製造方法に比べて低コスト
で半導体デバイスを製造することができ、半導体デバイ
スの製造原価を低下することができるという効果があ
る。
【００９０】以上、本発明の各実施の形態について説明
したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるもの
ではない。
したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるもの
ではない。
【００９１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
研磨状況のモニタのための測定光が研磨対象物に与える
影響を低減するか又はなくすことができる研磨状況モニ
タ方法及びその装置、及びこれを用いた研磨装置を提供
することができる。
研磨状況のモニタのための測定光が研磨対象物に与える
影響を低減するか又はなくすことができる研磨状況モニ
タ方法及びその装置、及びこれを用いた研磨装置を提供
することができる。
【００９２】また、本発明によれば、研磨状況のモニタ
のための測定光によるＣｕ膜の錆などの問題が生ずるお
それを低減又はなくすことによって、歩留りを向上させ
ることができ、それにより従来の半導体デバイス製造方
法に比べて低コストで半導体デバイスを製造することが
できる半導体デバイス製造方法、及び低コストの半導体
デバイスを提供することができる。
のための測定光によるＣｕ膜の錆などの問題が生ずるお
それを低減又はなくすことによって、歩留りを向上させ
ることができ、それにより従来の半導体デバイス製造方
法に比べて低コストで半導体デバイスを製造することが
できる半導体デバイス製造方法、及び低コストの半導体
デバイスを提供することができる。
【００９３】さらに、本発明によれば、研磨対象物の研
磨位置への又は研磨位置からの搬送と、基準信号の取得
やダークノイズの計測とを並行して行うことができ、研
磨のスループットを向上させることできる研磨状況モニ
タ装置を提供することができる。
磨位置への又は研磨位置からの搬送と、基準信号の取得
やダークノイズの計測とを並行して行うことができ、研
磨のスループットを向上させることできる研磨状況モニ
タ装置を提供することができる。
【００９４】さらにまた、本発明によれば、研磨のスル
ープットを向上させることができ、それにより従来の半
導体デバイス製造方法に比べて低コストで半導体デバイ
スを製造することができる半導体デバイス製造方法、及
び低コストの半導体デバイスを提供することができる。
ープットを向上させることができ、それにより従来の半
導体デバイス製造方法に比べて低コストで半導体デバイ
スを製造することができる半導体デバイス製造方法、及
び低コストの半導体デバイスを提供することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態による研磨装置を模
式的に示す概略構成図である。
式的に示す概略構成図である。
【図２】ウエハに対する測定光の照射パターンの一例を
示すタイムチャートである。
示すタイムチャートである。
【図３】ウエハに対する測定光の照射パターンの他の例
を示すタイムチャートである。
を示すタイムチャートである。
【図４】本発明の第２の実施の形態による研磨装置を模
式的に示す概略構成図である。
式的に示す概略構成図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態による研磨装置を模
式的に示す概略構成図である。
式的に示す概略構成図である。
【図６】本発明の更に他の実施の形態による半導体デバ
イス製造プロセスを示すフローチャートである。
イス製造プロセスを示すフローチャートである。
１ 研磨部材 ２ 研磨対象物（ウエハ） ３ 研磨対象物保持部（ウエハホルダ） ５ 研磨定盤 ６ 研磨体（研磨パッド） ９ 研磨制御部 １０ 測定光学系 １１ 信号処理部 １２ 表示部 １３ シャッタ機構 １３ａ 遮光部材 １３ｂ モータ １４ シャッタ機構制御部 ２１ 光源 ３４ 光源制御部 ４１ 制御部 ４２ レファレンスミラー ４３，４５ モータ ４４ ダークノイズ計測部材
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA30 CC19 FF15 FF44 FF67 GG02 GG03 GG24 JJ02 JJ25 LL30 LL42 LL53 LL67 NN02 NN03 NN20 PP11 QQ25 QQ29 SS11 3C034 AA08 AA13 BB93 CA05 CA22 CB01 3C058 AA07 AC02 BA01 CB01 DA17
Claims (16)
- 【請求項１】 測定光を研磨対象物に照射し、前記測定
光の照射により前記研磨対象物から得られる光に基づい
て、前記研磨対象物の研磨状況をその研磨中にモニタす
る研磨状況モニタ方法において、 前記研磨対象物の研磨終点が検出された後は、前記測定
光を前記研磨対象物に対して遮断又は減光させることを
特徴とする研磨状況モニタ方法。 - 【請求項２】 前記研磨状況のモニタ中に、前記測定光
を前記研磨対象物に対して照射させる第１の期間と、前
記測定光を前記研磨対象物に対して遮断又は減光させる
第２の期間とを、繰り返すことを特徴とする請求項１記
載の研磨状況モニタ方法。 - 【請求項３】 測定光を研磨対象物に照射し、前記測定
光の照射により前記研磨対象物から得られる光に基づい
て、前記研磨対象物の研磨状況をその研磨中にモニタす
る研磨状況モニタ方法において、 前記研磨状況のモニタ中に、前記測定光を前記研磨対象
物に対して照射させる第１の期間と、前記測定光を前記
研磨対象物に対して遮断又は減光させる第２の期間と
を、繰り返すことを特徴とする研磨状況モニタ方法。 - 【請求項４】 研磨体と研磨対象物との間に研磨剤を介
在させた状態で、前記研磨体と前記研磨対象物との間に
荷重を加え、かつ相対移動させることにより、前記研磨
対象物を研磨する際に、その研磨状況をその研磨中にモ
ニタする研磨状況モニタ装置であって、 測定光を前記研磨対象物に照射し、前記測定光の照射に
より前記研磨対象物から得られる光に基づいて、前記研
磨状況をモニタする研磨状況モニタ装置において、 研磨終点検出信号に応答して、前記測定光を前記研磨対
象物に対して遮断又は減光させる第１の測定光制御部を
備えたことを特徴とする研磨状況モニタ装置。 - 【請求項５】 前記第１の測定光制御部は、前記光源の
発光状態を電気的に制御する制御部を含むことを特徴と
する請求項４記載の研磨状況モニタ装置。 - 【請求項６】 前記第１の測定光制御部は、機械式のシ
ャッタ機構を含むことを特徴とする請求項４記載の研磨
状況モニタ装置。 - 【請求項７】 前記シャッタ機構が、基準信号を得るた
めのレファレンスミラーを遮光部材として含むことを特
徴とする請求項６記載の研磨状況モニタ装置。 - 【請求項８】 前記シャッタ機構が、ダークノイズを計
測するためのダークノイズ計測部材を遮光部材として含
むことを特徴とする請求項６記載の研磨状況モニタ装
置。 - 【請求項９】 前記研磨状況のモニタ中に、前記測定光
を前記研磨対象物に対して照射させる第１の期間と、前
記測定光を前記研磨対象物に対して遮断又は減光させる
第２の期間とを、繰り返させる第２の測定光制御部を備
えたことを特徴とする請求項４乃至８のいずれかに記載
の研磨状況モニタ装置。 - 【請求項１０】 前記第１の測定光制御部の少なくとも
一部と前記第２の測定光制御部の少なくとも一部とが兼
用されたことを特徴とする請求項９記載の研磨状況モニ
タ装置。 - 【請求項１１】 研磨体と研磨対象物との間に研磨剤を
介在させた状態で、前記研磨体と前記研磨対象物との間
に荷重を加え、かつ相対移動させることにより、前記研
磨対象物を研磨する際に、その研磨状況をその研磨中に
モニタする研磨状況モニタ装置であって、 測定光を前記研磨対象物に照射し、前記測定光の照射に
より前記研磨対象物から得られる光に基づいて、前記研
磨状況をモニタする研磨状況モニタ装置において、 前記研磨状況のモニタ中に、前記測定光を前記研磨対象
物に対して照射させる第１の期間と、前記測定光を前記
研磨対象物に対して遮断又は減光させる第２の期間と
を、繰り返させる測定光制御部を備えたことを特徴とす
る研磨状況モニタ装置。 - 【請求項１２】 研磨体と研磨対象物との間に研磨剤を
介在させた状態で、前記研磨体と前記研磨対象物との間
に荷重を加え、かつ相対移動させることにより、前記研
磨対象物を研磨する際に、その研磨状況をその研磨中に
モニタする研磨状況モニタ装置であって、 測定光を前記研磨対象物に照射し、前記測定光の照射に
より前記研磨対象物から得られる光に基づいて、前記研
磨状況をモニタする研磨状況モニタ装置において、 基準信号を得るためのレファレンスミラーと、 前記レファレンスミラーを前記測定光の光路に対して進
出及び退避させる移動機構とを備えたことを特徴とする
研磨状況モニタ装置。 - 【請求項１３】 研磨体と研磨対象物との間に研磨剤を
介在させた状態で、前記研磨体と前記研磨対象物との間
に荷重を加え、かつ相対移動させることにより、前記研
磨対象物を研磨する際に、その研磨状況をその研磨中に
モニタする研磨状況モニタ装置であって、 測定光を前記研磨対象物に照射し、前記測定光の照射に
より前記研磨対象物から得られる光に基づいて、前記研
磨状況をモニタする研磨状況モニタ装置において、 ダークノイズを計測するためのダークノイズ計測部材
と、 前記ダークノイズ計測部材を前記測定光の光路に対して
進出及び退避させる移動機構とを備えたことを特徴とす
る研磨状況モニタ装置。 - 【請求項１４】 研磨体と、研磨対象物を保持する保持
部とを備え、前記研磨体と前記研磨対象物との間に研磨
剤を介在させた状態で、前記研磨体と前記研磨対象物と
の間に荷重を加え、かつ相対移動させることにより、前
記研磨対象物を研磨する研磨装置において、請求項４乃
至１３のいずれかに記載の研磨状況モニタ装置を備えた
ことを特徴とする研磨装置。 - 【請求項１５】 請求項１４記載の研磨装置を用いて半
導体ウエハの表面を平坦化する工程を有することを特徴
とする半導体デバイス製造方法。 - 【請求項１６】 請求項１５記載の半導体デバイス製造
方法により製造されることを特徴とする半導体デバイ
ス。
Priority Applications (8)
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|---|---|---|---|
| JP2000367876A JP4810728B2 (ja) | 2000-12-04 | 2000-12-04 | 研磨状況モニタ方法及びその装置、研磨装置、並びに半導体デバイス製造方法 |
| CNB018178979A CN1208812C (zh) | 2000-12-04 | 2001-11-07 | 研磨状况监视方法及其装置、研磨装置、半导体器件制造方法、以及半导体器件 |
| PCT/JP2001/009736 WO2002047141A1 (en) | 2000-12-04 | 2001-11-07 | Polishing progress monitoring method and device thereof, polishing device, semiconductor device production method, and semiconductor device |
| US10/433,395 US7481945B2 (en) | 2000-12-04 | 2001-11-07 | Polishing progress monitoring method and device thereof, polishing device, semiconductor device production method, and semiconductor device |
| KR1020037005766A KR100834425B1 (ko) | 2000-12-04 | 2001-11-07 | 연마 상황 모니터 방법과 그 장치, 연마 장치, 반도체장치 제조 방법 및 반도체 장치 |
| DE60122371T DE60122371T2 (de) | 2000-12-04 | 2001-11-07 | Einrichtung zur überwachung des polierfortschrittes und poliereinrichtung |
| EP01981005A EP1341223B1 (en) | 2000-12-04 | 2001-11-07 | Polishing progress monitoring device and polishing device |
| TW090129901A TW531471B (en) | 2000-12-04 | 2001-12-04 | Polishing progress monitoring method and device thereof, polishing device, semiconductor device production method, and semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000367876A JP4810728B2 (ja) | 2000-12-04 | 2000-12-04 | 研磨状況モニタ方法及びその装置、研磨装置、並びに半導体デバイス製造方法 |
Publications (2)
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|---|---|
| JP2002166360A true JP2002166360A (ja) | 2002-06-11 |
| JP4810728B2 JP4810728B2 (ja) | 2011-11-09 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| EP (1) | EP1341223B1 (ja) |
| JP (1) | JP4810728B2 (ja) |
| KR (1) | KR100834425B1 (ja) |
| CN (1) | CN1208812C (ja) |
| DE (1) | DE60122371T2 (ja) |
| TW (1) | TW531471B (ja) |
| WO (1) | WO2002047141A1 (ja) |
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