JP2002178257A - 研磨面観測装置及び研磨装置 - Google Patents
研磨面観測装置及び研磨装置Info
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- JP2002178257A JP2002178257A JP2000377418A JP2000377418A JP2002178257A JP 2002178257 A JP2002178257 A JP 2002178257A JP 2000377418 A JP2000377418 A JP 2000377418A JP 2000377418 A JP2000377418 A JP 2000377418A JP 2002178257 A JP2002178257 A JP 2002178257A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 広い範囲で研磨対象物の研磨面の状態を光学
的に観察できる研磨面観測装置を提供する。 【解決手段】 垂直下方に照射された投受光器7からの
照射光は、透明な研磨定盤3の中に入り、反射ミラー体
10で90°向きを変えて水平方向に進んで反射ミラー
体9で再び90°向きを変えて垂直下方に向かう。そし
て、研磨体4に設けられた透明窓を通してウェハ1の表
面に照射される。ウェハ1からの反射光は、照射光と同
じパスを逆にたどって投受光器7で受光される。このよ
うに、反射ミラーを使用することにより、観測点を従来
では不可能であった研磨定盤の中央部とすることがで
き、広い範囲のウェハ1の表面状態を観察することがで
きる。
的に観察できる研磨面観測装置を提供する。 【解決手段】 垂直下方に照射された投受光器7からの
照射光は、透明な研磨定盤3の中に入り、反射ミラー体
10で90°向きを変えて水平方向に進んで反射ミラー
体9で再び90°向きを変えて垂直下方に向かう。そし
て、研磨体4に設けられた透明窓を通してウェハ1の表
面に照射される。ウェハ1からの反射光は、照射光と同
じパスを逆にたどって投受光器7で受光される。このよ
うに、反射ミラーを使用することにより、観測点を従来
では不可能であった研磨定盤の中央部とすることがで
き、広い範囲のウェハ1の表面状態を観察することがで
きる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は研磨装置に取り付け
られ、研磨中の被研磨体の表面状態を観察することによ
り、被研磨体の皮膜の膜厚を測定する等の目的に用いら
れる研磨面観測装置、及びそれを具備した研磨装置に関
するものである。
られ、研磨中の被研磨体の表面状態を観察することによ
り、被研磨体の皮膜の膜厚を測定する等の目的に用いら
れる研磨面観測装置、及びそれを具備した研磨装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイスの高密度化は限界を見せ
ず進展を続けており、高密度実現のため、種々な技術、
方法の開発が進められている。その一つが多層配線であ
り、これに伴う技術的課題に、グローバルな(比較的大
きなエリアでの)デバイス面の平坦化および、上下層間
の配線がある。リソグラフィの短波長化に伴う露光時の
焦点深度短縮を考慮すると、少なくとも露光エリア程度
の範囲での層間層の平坦化の精度要求は大きい。
ず進展を続けており、高密度実現のため、種々な技術、
方法の開発が進められている。その一つが多層配線であ
り、これに伴う技術的課題に、グローバルな(比較的大
きなエリアでの)デバイス面の平坦化および、上下層間
の配線がある。リソグラフィの短波長化に伴う露光時の
焦点深度短縮を考慮すると、少なくとも露光エリア程度
の範囲での層間層の平坦化の精度要求は大きい。
【0003】また、金属電極層の埋め込みであるいわゆ
る象嵌(プラグ、ダマシン)の要求も多層配線実現にと
っては大きく、この場合、積層後の余分な金属層の除去
及び平坦化を行わなければならない。
る象嵌(プラグ、ダマシン)の要求も多層配線実現にと
っては大きく、この場合、積層後の余分な金属層の除去
及び平坦化を行わなければならない。
【0004】これらの、大きなエリアでの効率的な平坦
化技術として注目を集めているのが、CMPと呼ばれる
研磨工程である。CMP(Chemical Mechanical Polish
ingまたはPlanarization)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)とを併用して、
ウェハの表面層を除いていく工程で、グローバル平坦化
および、電極形成技術の最有力な候補となっている。具
体的には、酸、アルカリなどの研磨物の可溶性溶媒中
に、研磨粒(シリカ、アルミナ、酸化セリウムなどが一
般的)を分散させたスラリーと呼ばれる研磨剤を用い、
適当な研磨布で、ウェハ表面を加圧し、相対運動により
摩擦することにより研磨を進行させる。ウェハ全面にお
いて、加圧と相対運動速度を一様とすることで面内に一
様な研磨が可能になる。
化技術として注目を集めているのが、CMPと呼ばれる
研磨工程である。CMP(Chemical Mechanical Polish
ingまたはPlanarization)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)とを併用して、
ウェハの表面層を除いていく工程で、グローバル平坦化
および、電極形成技術の最有力な候補となっている。具
体的には、酸、アルカリなどの研磨物の可溶性溶媒中
に、研磨粒(シリカ、アルミナ、酸化セリウムなどが一
般的)を分散させたスラリーと呼ばれる研磨剤を用い、
適当な研磨布で、ウェハ表面を加圧し、相対運動により
摩擦することにより研磨を進行させる。ウェハ全面にお
いて、加圧と相対運動速度を一様とすることで面内に一
様な研磨が可能になる。
【0005】この工程は、従来の半導体プロセスとのマ
ッチングの点などでも未だに多くの課題を残している
が、一般的な要求課題の大きなものとして、研磨工程の
終了点の検出がある。ことに、研磨工程を行いながらの
(in-situの)研磨終了点の検出は、工程効率化のため
にも要請が大きい。
ッチングの点などでも未だに多くの課題を残している
が、一般的な要求課題の大きなものとして、研磨工程の
終了点の検出がある。ことに、研磨工程を行いながらの
(in-situの)研磨終了点の検出は、工程効率化のため
にも要請が大きい。
【0006】このような要請に対処するために、本発明
者の同僚らは、ウェハに光を照射したときの反射光、透
過光を、参照特性として求めておき、研磨中にウェハに
光スポットを当てて、ウェハからの反射光、透過光の分
光特性の実測値と、前記参照特性とのフィッティング計
算を行ない、最も良く一致が取れる膜厚を測定値とする
方法を発明し、この発明は特開平11−33901号公
報に開示されている。
者の同僚らは、ウェハに光を照射したときの反射光、透
過光を、参照特性として求めておき、研磨中にウェハに
光スポットを当てて、ウェハからの反射光、透過光の分
光特性の実測値と、前記参照特性とのフィッティング計
算を行ない、最も良く一致が取れる膜厚を測定値とする
方法を発明し、この発明は特開平11−33901号公
報に開示されている。
【0007】この発明により、微細構造を有する部分の
膜厚を、微細構造より大きな光スポットを使用すること
により、膜厚や研磨終了点を正確に測定することができ
るようになり、直接的な方法で、in-situ状態での非破
壊計測が可能となった。
膜厚を、微細構造より大きな光スポットを使用すること
により、膜厚や研磨終了点を正確に測定することができ
るようになり、直接的な方法で、in-situ状態での非破
壊計測が可能となった。
【0008】図12は、このような膜厚測定装置の例を
示す図である。図12において、研磨されるウェハ31
はウェハキャリア32に保持されている。研磨定盤33
の表面には研磨パッド34が設けられており、研磨定盤
33は、その中心軸の周りに回転している。ウェハキャ
リア32は、ウェハ31を研磨パッド34の上に押圧し
ながら回転すると共に往復運動を行ない、研磨パッド3
4によりウェハ31を研磨する。研磨定盤33及び研磨
パッド34には、石英透光窓35が設けられている。照
射光源36から照射された光は、この石英透光窓35を
通してウェハ31表面に投射される。ウェハ31からの
反射光は、光学系により分光処理され、パーソナルコン
ピュータ37によりデータ処理されて、研磨量又は研磨
終了点が検知される。
示す図である。図12において、研磨されるウェハ31
はウェハキャリア32に保持されている。研磨定盤33
の表面には研磨パッド34が設けられており、研磨定盤
33は、その中心軸の周りに回転している。ウェハキャ
リア32は、ウェハ31を研磨パッド34の上に押圧し
ながら回転すると共に往復運動を行ない、研磨パッド3
4によりウェハ31を研磨する。研磨定盤33及び研磨
パッド34には、石英透光窓35が設けられている。照
射光源36から照射された光は、この石英透光窓35を
通してウェハ31表面に投射される。ウェハ31からの
反射光は、光学系により分光処理され、パーソナルコン
ピュータ37によりデータ処理されて、研磨量又は研磨
終了点が検知される。
【0009】以上は、CMPにおける膜厚検出の例を説
明したが、CMP以外の研磨装置においても、膜厚検出
やその他の目的のために、研磨中の表面状態を観察する
ことが求められており、概ね図12に示すような方法が
使用されている。
明したが、CMP以外の研磨装置においても、膜厚検出
やその他の目的のために、研磨中の表面状態を観察する
ことが求められており、概ね図12に示すような方法が
使用されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図12
に示すような方法においては、研磨定盤33の回転によ
り石英透光窓35が照射光源36の上に来たときしか測
定ができず、どうしてもデータが取得できる時間が間欠
的にならざるをえない。この信号取得間隔が大きくなる
ことは、高精度の制御を光学的計測により行う場合に短
所となる。また、研磨パッド34の一部に材質の異なる
石英透明窓35を設けることは、その部分での研磨が変
化することになるので好ましくない。
に示すような方法においては、研磨定盤33の回転によ
り石英透光窓35が照射光源36の上に来たときしか測
定ができず、どうしてもデータが取得できる時間が間欠
的にならざるをえない。この信号取得間隔が大きくなる
ことは、高精度の制御を光学的計測により行う場合に短
所となる。また、研磨パッド34の一部に材質の異なる
石英透明窓35を設けることは、その部分での研磨が変
化することになるので好ましくない。
【0011】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、広い範囲で研磨対象物の研磨面の状態を光学的
に観察できる研磨面観測装置、これに加えて、透明窓を
用いずに研磨対象物(研磨パッド)の表面状態を一様に
できる研磨面観測装置を提供すること、及びこの研磨面
観測装置を使用した研磨装置を提供することを課題とす
る。
もので、広い範囲で研磨対象物の研磨面の状態を光学的
に観察できる研磨面観測装置、これに加えて、透明窓を
用いずに研磨対象物(研磨パッド)の表面状態を一様に
できる研磨面観測装置を提供すること、及びこの研磨面
観測装置を使用した研磨装置を提供することを課題とす
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第1の手段は、研磨定盤に保持された研磨体と研磨対
象物を接触させ、前記研磨定盤を回転させて、両者間の
相対運動により前記研磨対象物を研磨する研磨装置にお
いて、前記研磨対象物表面の状態を光学的に観測する研
磨面観測装置であって、投受光器と、前記研磨定盤中に
設けられ、前記研磨体に設けられた透明窓と前記投受光
器に対向する反射ミラーとを有してなり、前記投受光器
により、前記反射ミラーと前記透明窓を介して前記研磨
対象物の表面に垂直に光を照射すると共に、垂直反射光
を受光して、前記研磨対象物の表面状態の光学的情報を
検出する機能を有することを特徴とする研磨面観測装置
(請求項1)である。
の第1の手段は、研磨定盤に保持された研磨体と研磨対
象物を接触させ、前記研磨定盤を回転させて、両者間の
相対運動により前記研磨対象物を研磨する研磨装置にお
いて、前記研磨対象物表面の状態を光学的に観測する研
磨面観測装置であって、投受光器と、前記研磨定盤中に
設けられ、前記研磨体に設けられた透明窓と前記投受光
器に対向する反射ミラーとを有してなり、前記投受光器
により、前記反射ミラーと前記透明窓を介して前記研磨
対象物の表面に垂直に光を照射すると共に、垂直反射光
を受光して、前記研磨対象物の表面状態の光学的情報を
検出する機能を有することを特徴とする研磨面観測装置
(請求項1)である。
【0013】本手段においては、投受光器から照射され
た光は、研磨定盤中に設けられた反射ミラーによって、
方向を変えられ、研磨体に設けられた透明体を通過して
研磨対象物の表面を垂直に照射する。研磨対象物表面で
垂直に反射された光は、照射光と同じパスを逆に通り、
投受光器により受光される。なお、本手段を始め、各課
題を解決するための手段及び各請求項で「対向する」と
いうのは、投受光される光が伝達される位置関係にある
ことをいい、「投受光器に対向する」とは、常に「対向
する」場合のみならず、研磨定盤の回転位置に応じて
「対向する」場合がある位置関係を含むものとする。ま
た、「垂直」とは、厳密に90°である場合を意味する
ものではなく、投受光器から投光された光の反射光が投
受光器で受光できれば、その程度の90°からのずれを
許容するものである。
た光は、研磨定盤中に設けられた反射ミラーによって、
方向を変えられ、研磨体に設けられた透明体を通過して
研磨対象物の表面を垂直に照射する。研磨対象物表面で
垂直に反射された光は、照射光と同じパスを逆に通り、
投受光器により受光される。なお、本手段を始め、各課
題を解決するための手段及び各請求項で「対向する」と
いうのは、投受光される光が伝達される位置関係にある
ことをいい、「投受光器に対向する」とは、常に「対向
する」場合のみならず、研磨定盤の回転位置に応じて
「対向する」場合がある位置関係を含むものとする。ま
た、「垂直」とは、厳密に90°である場合を意味する
ものではなく、投受光器から投光された光の反射光が投
受光器で受光できれば、その程度の90°からのずれを
許容するものである。
【0014】本手段によれば、従来、研磨定盤の駆動装
置が邪魔になって観察ができにくかった研磨体中心部や
中心部付近の研磨対象物の表面を観察することができる
ようになるので、測定範囲を広くすることができる。な
お、本手段においては、研磨定盤を回転させると共に揺
動させる場合には、投受光器の光軸が、研磨定盤の回転
軸の揺動面内にあるようにすると共に、投受光器の方式
によっては、投受光器の光学系を研磨定盤の位置変動を
許容するような焦点深度の深いものとするか、自動焦点
合わせ機能を有するものにする必要がある場合がある。
置が邪魔になって観察ができにくかった研磨体中心部や
中心部付近の研磨対象物の表面を観察することができる
ようになるので、測定範囲を広くすることができる。な
お、本手段においては、研磨定盤を回転させると共に揺
動させる場合には、投受光器の光軸が、研磨定盤の回転
軸の揺動面内にあるようにすると共に、投受光器の方式
によっては、投受光器の光学系を研磨定盤の位置変動を
許容するような焦点深度の深いものとするか、自動焦点
合わせ機能を有するものにする必要がある場合がある。
【0015】前記課題を解決するための第2の手段は、
前記第1の手段であって、前記反射ミラー、前記透明窓
を、それぞれの、前記研磨定盤の半径方向と円周方向の
位置を変えて、複数対設けたことを特徴とするもの(請
求項2)である。
前記第1の手段であって、前記反射ミラー、前記透明窓
を、それぞれの、前記研磨定盤の半径方向と円周方向の
位置を変えて、複数対設けたことを特徴とするもの(請
求項2)である。
【0016】本手段においては、研磨定盤の半径方向の
異なる複数の位置における研磨対象物の表面状態を、一
つの投受光器で観測することができる。すなわち、各透
明窓の下の研磨対象物の表面は、研磨定盤の回転によ
り、反射ミラーが投受光器に対向したとき、その表面状
態が投受光器により検出される。
異なる複数の位置における研磨対象物の表面状態を、一
つの投受光器で観測することができる。すなわち、各透
明窓の下の研磨対象物の表面は、研磨定盤の回転によ
り、反射ミラーが投受光器に対向したとき、その表面状
態が投受光器により検出される。
【0017】前記課題を解決するための第3の手段は、
前記第1の手段であって、前記透明窓が前記研磨体の中
心に設けられ、かつ、前記反射ミラーが前記研磨定盤の
中心に設けられた円錐状又は角錐状の反射ミラーである
ことを特徴とするもの(請求項3)である。
前記第1の手段であって、前記透明窓が前記研磨体の中
心に設けられ、かつ、前記反射ミラーが前記研磨定盤の
中心に設けられた円錐状又は角錐状の反射ミラーである
ことを特徴とするもの(請求項3)である。
【0018】本手段においては、研磨体の中心に透明窓
と反射ミラーが設けられており、かつ、反射ミラーが円
錐状又は角錘状となっているので、反射ミラーが円錐状
の場合は常に、角錐状の場合はその角数に応じた数に対
応する範囲だけ、投受光器の光は研磨対象物表面に到達
し、その反射光が投受光器に達する。よって、一つの投
受光器で観察できる研磨対象物の表面の面積を広くする
ことができる。
と反射ミラーが設けられており、かつ、反射ミラーが円
錐状又は角錘状となっているので、反射ミラーが円錐状
の場合は常に、角錐状の場合はその角数に応じた数に対
応する範囲だけ、投受光器の光は研磨対象物表面に到達
し、その反射光が投受光器に達する。よって、一つの投
受光器で観察できる研磨対象物の表面の面積を広くする
ことができる。
【0019】前記課題を解決するための第4の手段は、
前記第1の手段であって、前記透明窓と前記反射ミラー
が、前記研磨定盤の回転中心軸を中心とするリング状、
又は多角形状の反射ミラーであることを特徴とするもの
(請求項4)である。
前記第1の手段であって、前記透明窓と前記反射ミラー
が、前記研磨定盤の回転中心軸を中心とするリング状、
又は多角形状の反射ミラーであることを特徴とするもの
(請求項4)である。
【0020】本手段においても、反射ミラーがリング状
の場合は常に、多角形状の場合はその角数に応じた数に
対応する範囲だけ、投受光器の光は研磨対象物表面に到
達し、その反射光が投受光器に達する。よって、一つの
投受光器で観察できる研磨対象物の表面の面積を広くす
ることができる。
の場合は常に、多角形状の場合はその角数に応じた数に
対応する範囲だけ、投受光器の光は研磨対象物表面に到
達し、その反射光が投受光器に達する。よって、一つの
投受光器で観察できる研磨対象物の表面の面積を広くす
ることができる。
【0021】前記課題を解決するための第5の手段は、
研磨定盤に保持された研磨体と研磨対象物を接触させ、
前記研磨定盤を回転させて、両者間の相対運動により前
記研磨対象物を研磨する研磨装置において、前記研磨対
象物表面の状態を光学的に観測する研磨面観測装置であ
って、前記研磨定盤の中心軸と平行な光軸を有する投受
光器と、前記研磨定盤中に設けられ、前記投受光器と後
記第2の反射ミラーに対向する第1の反射ミラーと、前
記研磨体に設けられた透明体からなる透明窓と、当該透
明窓と前記第1の反射ミラーに対向する第2の反射ミラ
ーとを有してなり、前記透明窓、前記第2の反射ミラ
ー、及び前記第1の反射ミラーを通して、前記投受光器
により、前記研磨対象物の表面に垂直に光を照射すると
共に、垂直反射光を受光して、前記研磨対象物の表面状
態の光学的情報を検出する機能を有することを特徴とす
る研磨面観測装置(請求項5)である。
研磨定盤に保持された研磨体と研磨対象物を接触させ、
前記研磨定盤を回転させて、両者間の相対運動により前
記研磨対象物を研磨する研磨装置において、前記研磨対
象物表面の状態を光学的に観測する研磨面観測装置であ
って、前記研磨定盤の中心軸と平行な光軸を有する投受
光器と、前記研磨定盤中に設けられ、前記投受光器と後
記第2の反射ミラーに対向する第1の反射ミラーと、前
記研磨体に設けられた透明体からなる透明窓と、当該透
明窓と前記第1の反射ミラーに対向する第2の反射ミラ
ーとを有してなり、前記透明窓、前記第2の反射ミラ
ー、及び前記第1の反射ミラーを通して、前記投受光器
により、前記研磨対象物の表面に垂直に光を照射すると
共に、垂直反射光を受光して、前記研磨対象物の表面状
態の光学的情報を検出する機能を有することを特徴とす
る研磨面観測装置(請求項5)である。
【0022】本手段においては、投受光器から照射され
た光は、研磨定盤中に設けられた第1の反射ミラーによ
って方向を変えられ、第2の反射ミラーに照射されて再
び方向を変えられて、研磨体に設けられた透明体を通過
して研磨対象物の表面を垂直に照射する。研磨対象物表
面で垂直に反射された光は、照射光と逆のパスを通り、
投受光器により受光される。
た光は、研磨定盤中に設けられた第1の反射ミラーによ
って方向を変えられ、第2の反射ミラーに照射されて再
び方向を変えられて、研磨体に設けられた透明体を通過
して研磨対象物の表面を垂直に照射する。研磨対象物表
面で垂直に反射された光は、照射光と逆のパスを通り、
投受光器により受光される。
【0023】本手段においても、従来、研磨定盤の駆動
装置が邪魔になって観察ができにくかった研磨体中心部
や中心部付近の研磨対象物の表面を観察することができ
るようになるので、測定範囲を広くすることができる。
なお、本手段において、研磨定盤を回転させると共に揺
動させる場合には、投受光器が研磨定盤の揺動機構と一
緒に動くようにする必要がある。
装置が邪魔になって観察ができにくかった研磨体中心部
や中心部付近の研磨対象物の表面を観察することができ
るようになるので、測定範囲を広くすることができる。
なお、本手段において、研磨定盤を回転させると共に揺
動させる場合には、投受光器が研磨定盤の揺動機構と一
緒に動くようにする必要がある。
【0024】前記課題を解決するための第6の手段は、
前記第5の手段であって、前記第2の反射ミラー、前記
透明窓を、それぞれの、前記研磨定盤の半径方向と円周
方向の位置を変えて、複数対設けると共に、前記第1の
反射ミラーを、半径方向の位置を変えて、同一円周上に
設けたことを特徴とするもの(請求項6)である。
前記第5の手段であって、前記第2の反射ミラー、前記
透明窓を、それぞれの、前記研磨定盤の半径方向と円周
方向の位置を変えて、複数対設けると共に、前記第1の
反射ミラーを、半径方向の位置を変えて、同一円周上に
設けたことを特徴とするもの(請求項6)である。
【0025】本手段においては、研磨定盤の異なる半径
位置における研磨対象物の表面状態を、それぞれの位置
に設けられた透明窓を通し、かつ、それに対応する第2
の反射ミラーで反射させ、対応する第1の反射ミラーを
介して投受光器で観察することができる。よって、研磨
定盤の半径方向の異なる複数の位置における研磨対象物
の表面状態を、一つの投受光器で観測することができ
る。
位置における研磨対象物の表面状態を、それぞれの位置
に設けられた透明窓を通し、かつ、それに対応する第2
の反射ミラーで反射させ、対応する第1の反射ミラーを
介して投受光器で観察することができる。よって、研磨
定盤の半径方向の異なる複数の位置における研磨対象物
の表面状態を、一つの投受光器で観測することができ
る。
【0026】すなわち、各透明窓の下の研磨対象物の表
面は、研磨定盤の回転により、第1の反射ミラーが投受
光器に対向したとき、その表面状態が投受光器により検
出される。なお、本手段においては、透明窓と第2の反
射ミラーの半径方向の位置によって、投受光器と研磨対
象物との距離が変化するので、投受光器の方式によって
は、投受光器の光学系を研磨定盤の位置変動を許容する
ような焦点深度の深いものとするか、研磨定盤の回転に
合わせて焦点を調整する必要がある場合がある。
面は、研磨定盤の回転により、第1の反射ミラーが投受
光器に対向したとき、その表面状態が投受光器により検
出される。なお、本手段においては、透明窓と第2の反
射ミラーの半径方向の位置によって、投受光器と研磨対
象物との距離が変化するので、投受光器の方式によって
は、投受光器の光学系を研磨定盤の位置変動を許容する
ような焦点深度の深いものとするか、研磨定盤の回転に
合わせて焦点を調整する必要がある場合がある。
【0027】前記課題を解決するための第7の手段は、
前記第5の手段であって、前記透明窓が前記研磨体の中
心に設けられ、かつ、前記第2の前記反射ミラーが前記
研磨定盤の中心に設けられた円錐状又は角錐状の反射ミ
ラーであり、前記第1の反射ミラーが、研磨定盤の回転
中心を中心とし、リング状又は角錐に対応する多角形ミ
ラーであることを特徴とするもの(請求項7)である。
前記第5の手段であって、前記透明窓が前記研磨体の中
心に設けられ、かつ、前記第2の前記反射ミラーが前記
研磨定盤の中心に設けられた円錐状又は角錐状の反射ミ
ラーであり、前記第1の反射ミラーが、研磨定盤の回転
中心を中心とし、リング状又は角錐に対応する多角形ミ
ラーであることを特徴とするもの(請求項7)である。
【0028】本手段においては、研磨体の中心に透明窓
と第2の反射ミラーが設けられており、かつ、第2の反
射ミラーが円錐状又は角錘状となっているので、第1の
反射ミラーと第2の反射ミラーが円錐状の場合は常に、
少なくとも一方が角錐状か多角形である場合はその角数
に応じた数に対応する範囲だけ、第1の反射ミラーを介
して投受光器の光は研磨対象物表面に到達し、その反射
光が投受光器に達する。よって、一つの投受光器で観察
できる研磨対象物の表面の面積を広くすることができ
る。
と第2の反射ミラーが設けられており、かつ、第2の反
射ミラーが円錐状又は角錘状となっているので、第1の
反射ミラーと第2の反射ミラーが円錐状の場合は常に、
少なくとも一方が角錐状か多角形である場合はその角数
に応じた数に対応する範囲だけ、第1の反射ミラーを介
して投受光器の光は研磨対象物表面に到達し、その反射
光が投受光器に達する。よって、一つの投受光器で観察
できる研磨対象物の表面の面積を広くすることができ
る。
【0029】なお、第2の反射ミラーの角錐又は円錐の
軸は、研磨定盤の回転軸に一致している必要があり、第
2の反射ミラーが角錐の場合は、第1の反射ミラーは、
その各々の面と対向する面を持つ必要がある。よって、
4角錐の場合は4角形、5角錐の場合は5角形というよ
うに対応させるか、リング状ミラーとする必要がある。
また、第1の反射ミラーを多角形とする代わりに、多角
形の一部を構成するように複数の第1の反射ミラーを設
けてもよいことは当業者に自明であり、本手段に対して
均等なものである。
軸は、研磨定盤の回転軸に一致している必要があり、第
2の反射ミラーが角錐の場合は、第1の反射ミラーは、
その各々の面と対向する面を持つ必要がある。よって、
4角錐の場合は4角形、5角錐の場合は5角形というよ
うに対応させるか、リング状ミラーとする必要がある。
また、第1の反射ミラーを多角形とする代わりに、多角
形の一部を構成するように複数の第1の反射ミラーを設
けてもよいことは当業者に自明であり、本手段に対して
均等なものである。
【0030】前記課題を解決するための第8の手段は、
前記第1の手段から第7の手段の研磨面観測装置の前記
研磨体を、前記投受光器の光に対して透明な物質で形成
し、前記透明窓を無くした研磨面観測装置(請求項8)
である。
前記第1の手段から第7の手段の研磨面観測装置の前記
研磨体を、前記投受光器の光に対して透明な物質で形成
し、前記透明窓を無くした研磨面観測装置(請求項8)
である。
【0031】本手段においては、研磨体を投受光器の光
に対して透明な物質で形成しているので、特別な透明窓
を設ける必要が無く、研磨の一様性を増すことができ
る。
に対して透明な物質で形成しているので、特別な透明窓
を設ける必要が無く、研磨の一様性を増すことができ
る。
【0032】前記課題を解決するための第9の手段は、
前記第1の手段から第8の手段のいずれかであって、前
記研磨定盤が、前記投受光器の光に対して透明な物質か
ら構成されていることを特徴とするもの(請求項9)で
ある。
前記第1の手段から第8の手段のいずれかであって、前
記研磨定盤が、前記投受光器の光に対して透明な物質か
ら構成されていることを特徴とするもの(請求項9)で
ある。
【0033】前記第1の手段から第8の手段において
は、研磨定盤の内部に、光の通路が設けられていれば目
的を達成することができる。しかし、光の通路を確保す
るために研磨定盤の内部を加工するためには複雑な加工
を必要とするばかりでなく、研磨定盤の強度を弱くす
る。また、円周方向360°に亘って光の通路を確保す
ることは不可能である。
は、研磨定盤の内部に、光の通路が設けられていれば目
的を達成することができる。しかし、光の通路を確保す
るために研磨定盤の内部を加工するためには複雑な加工
を必要とするばかりでなく、研磨定盤の強度を弱くす
る。また、円周方向360°に亘って光の通路を確保す
ることは不可能である。
【0034】本手段においては、研磨定盤そのものが投
受光器の光に対して透明な物質から構成されているの
で、単に、反射ミラーを埋め込むだけで目的を達成する
ことができ、光の通路を確保する特別な加工が必要でな
くなる。
受光器の光に対して透明な物質から構成されているの
で、単に、反射ミラーを埋め込むだけで目的を達成する
ことができ、光の通路を確保する特別な加工が必要でな
くなる。
【0035】前記課題を解決するための第10の手段
は、研磨定盤に保持された研磨体と研磨対象物を接触さ
せ、前記研磨定盤を回転させて、両者間の相対運動によ
り前記研磨対象物を研磨する研磨装置において、前記研
磨対物象表面の状態を光学的に観測する研磨面観測装置
であって、投受光器と、前記研磨定盤の周囲に設けら
れ、前記研磨対象物と前記投受光器に対向する反射ミラ
ーとを有してなり、前記投受光器により、前記反射ミラ
ーを介して前記研磨対象物の表面に垂直に光を照射する
と共に、垂直反射光を受光して、前記研磨対象物の表面
状態の光学的情報を検出する機能を有することを特徴と
する研磨面観測装置(請求項10)である。
は、研磨定盤に保持された研磨体と研磨対象物を接触さ
せ、前記研磨定盤を回転させて、両者間の相対運動によ
り前記研磨対象物を研磨する研磨装置において、前記研
磨対物象表面の状態を光学的に観測する研磨面観測装置
であって、投受光器と、前記研磨定盤の周囲に設けら
れ、前記研磨対象物と前記投受光器に対向する反射ミラ
ーとを有してなり、前記投受光器により、前記反射ミラ
ーを介して前記研磨対象物の表面に垂直に光を照射する
と共に、垂直反射光を受光して、前記研磨対象物の表面
状態の光学的情報を検出する機能を有することを特徴と
する研磨面観測装置(請求項10)である。
【0036】本手段においては、研磨定盤の周囲に設け
られた反射ミラーを介して、研磨対象物の表面を観察す
ることができる。よって、研磨定盤には特別の加工をす
ることなく、かつ、研磨定盤の直近で研磨対象物の表面
を観察することができる。なお、本手段においては、研
磨定盤を回転させると共に揺動させる場合には、投受光
器の光軸が、研磨定盤の回転軸の揺動面内にあるように
すると共に、投受光器の光学系を、研磨定盤の位置変動
を許容するような焦点深度の深いものとするか、自動焦
点合わせ機能を有するものにする必要がある。
られた反射ミラーを介して、研磨対象物の表面を観察す
ることができる。よって、研磨定盤には特別の加工をす
ることなく、かつ、研磨定盤の直近で研磨対象物の表面
を観察することができる。なお、本手段においては、研
磨定盤を回転させると共に揺動させる場合には、投受光
器の光軸が、研磨定盤の回転軸の揺動面内にあるように
すると共に、投受光器の光学系を、研磨定盤の位置変動
を許容するような焦点深度の深いものとするか、自動焦
点合わせ機能を有するものにする必要がある。
【0037】前記課題を解決するための第11の手段
は、研磨定盤に保持された研磨体と研磨対象物を接触さ
せ、前記研磨定盤を回転させて、両者間の相対運動によ
り前記研磨対象物を研磨する研磨装置において、前記研
磨対象物表面の状態を光学的に観測する研磨面観測装置
であって、投受光器と、前記投受光器に対して定位置と
なるように設けられ、前記投受光器と後記第2の反射ミ
ラーに対向する第1の反射ミラーと、前記研磨体の周囲
に設けられ、前記研磨対象物と前記第1の反射ミラーに
対向する第2の反射ミラーとを有してなり、前記第2の
反射ミラー、及び前記第1の反射ミラーを介して、前記
投受光器により、前記研磨対象物の表面に垂直に光を照
射すると共に、垂直反射光を受光して、前記研磨対象物
の表面状態の光学的情報を検出する機能を有することを
特徴とする研磨面観測装置(請求項11)である。
は、研磨定盤に保持された研磨体と研磨対象物を接触さ
せ、前記研磨定盤を回転させて、両者間の相対運動によ
り前記研磨対象物を研磨する研磨装置において、前記研
磨対象物表面の状態を光学的に観測する研磨面観測装置
であって、投受光器と、前記投受光器に対して定位置と
なるように設けられ、前記投受光器と後記第2の反射ミ
ラーに対向する第1の反射ミラーと、前記研磨体の周囲
に設けられ、前記研磨対象物と前記第1の反射ミラーに
対向する第2の反射ミラーとを有してなり、前記第2の
反射ミラー、及び前記第1の反射ミラーを介して、前記
投受光器により、前記研磨対象物の表面に垂直に光を照
射すると共に、垂直反射光を受光して、前記研磨対象物
の表面状態の光学的情報を検出する機能を有することを
特徴とする研磨面観測装置(請求項11)である。
【0038】本手段においては、第1の反射ミラーで検
出方向を変えていることのみが前記第10の手段と異な
り、他の構成要素の作用は前記第10の手段と同じであ
る。よって、前記第10の手段と同様の作用効果を奏す
る。なお、本手段において、研磨定盤を回転させると共
に揺動させる場合には、投受光器が研磨定盤の揺動機構
と一緒に動くようにする必要がある。
出方向を変えていることのみが前記第10の手段と異な
り、他の構成要素の作用は前記第10の手段と同じであ
る。よって、前記第10の手段と同様の作用効果を奏す
る。なお、本手段において、研磨定盤を回転させると共
に揺動させる場合には、投受光器が研磨定盤の揺動機構
と一緒に動くようにする必要がある。
【0039】前記課題を解決するための第12の手段
は、前記第10の手段又は第11の手段であって、前記
反射ミラー又は前記第2の反射ミラーが、前記研磨定盤
の周囲を取り巻くように設けられたリング状又は多角形
状の反射ミラーであることを特徴とするもの(請求項1
2)である。
は、前記第10の手段又は第11の手段であって、前記
反射ミラー又は前記第2の反射ミラーが、前記研磨定盤
の周囲を取り巻くように設けられたリング状又は多角形
状の反射ミラーであることを特徴とするもの(請求項1
2)である。
【0040】本手段においては、反射ミラー又は第2の
反射ミラーが円錐状又は角錘状となっているので、これ
ら反射ミラーが円錐状の場合は常に、角錐状の場合はそ
の角数に応じた数に対応する範囲だけ、投受光器の光は
研磨対象物表面に到達し、その反射光が投受光器に達す
る。よって、一つの投受光器で観察できる研磨対象物の
表面の面積を広くすることができる。
反射ミラーが円錐状又は角錘状となっているので、これ
ら反射ミラーが円錐状の場合は常に、角錐状の場合はそ
の角数に応じた数に対応する範囲だけ、投受光器の光は
研磨対象物表面に到達し、その反射光が投受光器に達す
る。よって、一つの投受光器で観察できる研磨対象物の
表面の面積を広くすることができる。
【0041】前記課題を解決するための第13の手段
は、研磨定盤に保持された研磨体と研磨対象物を接触さ
せ、前記研磨定盤を回転させて、両者間の相対運動によ
り前記研磨対象物を研磨する研磨装置において、前記研
磨対象物表面の状態を光学的に観測する研磨面観測装置
であって、前記研磨定盤と前記研磨体中に設けられ、前
記研磨対象物に光を投受光できる対物光学系と、当該対
物光学系に光学的に接続され、前記研磨定盤の回転軸の
中を通して光を導く光ファイバーと、当該光ファイバー
の一端に接続された光ロータリージョイントと、当該光
ロータリージョイントの反光ファイバー側に光を照射
し、かつ、受光する投受光器とを有してなることを特徴
とする研磨面観測装置(請求項13)である。
は、研磨定盤に保持された研磨体と研磨対象物を接触さ
せ、前記研磨定盤を回転させて、両者間の相対運動によ
り前記研磨対象物を研磨する研磨装置において、前記研
磨対象物表面の状態を光学的に観測する研磨面観測装置
であって、前記研磨定盤と前記研磨体中に設けられ、前
記研磨対象物に光を投受光できる対物光学系と、当該対
物光学系に光学的に接続され、前記研磨定盤の回転軸の
中を通して光を導く光ファイバーと、当該光ファイバー
の一端に接続された光ロータリージョイントと、当該光
ロータリージョイントの反光ファイバー側に光を照射
し、かつ、受光する投受光器とを有してなることを特徴
とする研磨面観測装置(請求項13)である。
【0042】本手段においては、投受光器からの照射光
は、光ロータリージョイントを介して、研磨定盤の回転
軸中に設けられた光ファイバーに伝達され、さらに、こ
の光ファイバーに光学的に結合された対物光学系に入っ
て、研磨対象物の表面を照射する。研磨対象物からの反
射光は、照射光と同じパスを逆に通って投受光器に達し
て検出される。本手段においては、研磨装置の回りに検
出機構を設置することなく研磨対象物の表面状態を観測
することができる。
は、光ロータリージョイントを介して、研磨定盤の回転
軸中に設けられた光ファイバーに伝達され、さらに、こ
の光ファイバーに光学的に結合された対物光学系に入っ
て、研磨対象物の表面を照射する。研磨対象物からの反
射光は、照射光と同じパスを逆に通って投受光器に達し
て検出される。本手段においては、研磨装置の回りに検
出機構を設置することなく研磨対象物の表面状態を観測
することができる。
【0043】前記課題を解決するための第14の手段
は、研磨定盤に保持された研磨体と研磨対象物を接触さ
せ、前記研磨定盤を回転させて、両者間の相対運動によ
り前記研磨対象物を研磨する研磨装置において、前記研
磨対象物表面の状態を光学的に観測する研磨面観測装置
であって、前記研磨定盤と前記研磨体中に設けられ、前
記研磨対象物に光を投受光できる対物光学系と、当該対
物光学系に光学的に接続され、前記研磨定盤に取り付け
られた投受光器と、前記投受光器が受光した光の情報を
電波信号に変換する前記伝送装置と、前記研磨定盤の回
転軸に取り付けられた電気ロータリージョイントと、当
該ロータリージョイントから前記前記研磨定盤の回転軸
中を通して、前記投受光器と伝送装置に電源装置からの
電源を導く電線と、当該電波信号を受信する受信装置と
を有してなることを特徴とする研磨面観測装置(請求項
14)である。
は、研磨定盤に保持された研磨体と研磨対象物を接触さ
せ、前記研磨定盤を回転させて、両者間の相対運動によ
り前記研磨対象物を研磨する研磨装置において、前記研
磨対象物表面の状態を光学的に観測する研磨面観測装置
であって、前記研磨定盤と前記研磨体中に設けられ、前
記研磨対象物に光を投受光できる対物光学系と、当該対
物光学系に光学的に接続され、前記研磨定盤に取り付け
られた投受光器と、前記投受光器が受光した光の情報を
電波信号に変換する前記伝送装置と、前記研磨定盤の回
転軸に取り付けられた電気ロータリージョイントと、当
該ロータリージョイントから前記前記研磨定盤の回転軸
中を通して、前記投受光器と伝送装置に電源装置からの
電源を導く電線と、当該電波信号を受信する受信装置と
を有してなることを特徴とする研磨面観測装置(請求項
14)である。
【0044】本手段においては、研磨対象物に照射され
反射された光は、投受光器で電気信号に変えられて伝送
装置に送られる。伝送装置はこの電気信号を電波信号に
変えて発信する。この電波信号は、研磨装置本体から離
れた場所にある受信装置によって受信されて解析され
る。投受光器や伝送装置への電源は、電源装置から電気
ロータリージョイントを介して、研磨定盤の中心軸内の
電線に送られ、投受光器や伝送装置に供給される。
反射された光は、投受光器で電気信号に変えられて伝送
装置に送られる。伝送装置はこの電気信号を電波信号に
変えて発信する。この電波信号は、研磨装置本体から離
れた場所にある受信装置によって受信されて解析され
る。投受光器や伝送装置への電源は、電源装置から電気
ロータリージョイントを介して、研磨定盤の中心軸内の
電線に送られ、投受光器や伝送装置に供給される。
【0045】本手段によれば、研磨対象物の表面状態を
常時観測することが可能であると共に、複数の投受光器
と対物光学系を研磨定盤に設けることができるので、複
数場所の表面状態を同時に測定することができる。ま
た、光の伝達に光ロータリージョイントを使用しないの
で安定した測定が可能となる。
常時観測することが可能であると共に、複数の投受光器
と対物光学系を研磨定盤に設けることができるので、複
数場所の表面状態を同時に測定することができる。ま
た、光の伝達に光ロータリージョイントを使用しないの
で安定した測定が可能となる。
【0046】前記課題を解決するための第15の手段
は、前記第1の手段から第14の手段のいずれかを有し
てなる研磨装置(請求項15)である。
は、前記第1の手段から第14の手段のいずれかを有し
てなる研磨装置(請求項15)である。
【0047】本手段においては、広い範囲で被研磨物体
の研磨面の状態を光学的に観察しながら研磨を行うこと
ができるので、研磨終了点の判定を正確に行うことがで
きる。
の研磨面の状態を光学的に観察しながら研磨を行うこと
ができるので、研磨終了点の判定を正確に行うことがで
きる。
【0048】前記課題を解決するための第16の手段
は、前記第15の手段である研磨装置を用いて、ウェハ
の研磨を行う工程を有してなることを特徴とする半導体
デバイスの製造方法(請求項16)である。
は、前記第15の手段である研磨装置を用いて、ウェハ
の研磨を行う工程を有してなることを特徴とする半導体
デバイスの製造方法(請求項16)である。
【0049】本手段においては、半導体デバイス製造工
程中におけるウェハの研磨工程において、前記第15の
手段である研磨装置を用いているので、正確な膜構造を
有し、平坦な表面を有するウェハが得られ、それにより
微細なパターンを有する半導体デバイスを歩留良く製造
することができる。
程中におけるウェハの研磨工程において、前記第15の
手段である研磨装置を用いているので、正確な膜構造を
有し、平坦な表面を有するウェハが得られ、それにより
微細なパターンを有する半導体デバイスを歩留良く製造
することができる。
【0050】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例
を、図を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態
の第1の例である研磨面観測装置の例を示す図である。
研磨対象物であるウェハ1は、ウェハホルダー2の上に
固定されており、ウェハホルダー2は回転すると共に揺
動するようにされている。研磨定盤3には研磨体(研磨
パッド)4が貼り付けられており、研磨定盤3は回転軸
5を中心として回転するようになっている。そして、研
磨体4とウェハ1の相対運動により、ウェハ1の研磨を
行う。CMPの場合は、研磨体4とウェハ1の間に研磨
剤を供給し、機械的研磨と化学的研磨の両方を行うよう
になっている。研磨定盤3の回転軸5を保持する保持部
6には、投受光器7が取り付けられている。
を、図を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態
の第1の例である研磨面観測装置の例を示す図である。
研磨対象物であるウェハ1は、ウェハホルダー2の上に
固定されており、ウェハホルダー2は回転すると共に揺
動するようにされている。研磨定盤3には研磨体(研磨
パッド)4が貼り付けられており、研磨定盤3は回転軸
5を中心として回転するようになっている。そして、研
磨体4とウェハ1の相対運動により、ウェハ1の研磨を
行う。CMPの場合は、研磨体4とウェハ1の間に研磨
剤を供給し、機械的研磨と化学的研磨の両方を行うよう
になっている。研磨定盤3の回転軸5を保持する保持部
6には、投受光器7が取り付けられている。
【0051】この実施の形態においては、研磨定盤3と
しては、投受光器7からの光をウェハ1の表面まで導
き、その反射光を投受光器7で検出したとき、ウェハ面
の状態を分析するのに必要十分なだけの光情報を透過さ
せることができるような樹脂系透明材料又はガラス繊維
材料が選択されている。そして、研磨定盤3の中には、
光の向きを90°変える反射ミラー体9、10が設けら
れている。反射ミラー体9、10は、図に示されるよう
に、平面反射鏡10aを、45°傾けて透明部10bの
中に埋め込んだ構造を有している。
しては、投受光器7からの光をウェハ1の表面まで導
き、その反射光を投受光器7で検出したとき、ウェハ面
の状態を分析するのに必要十分なだけの光情報を透過さ
せることができるような樹脂系透明材料又はガラス繊維
材料が選択されている。そして、研磨定盤3の中には、
光の向きを90°変える反射ミラー体9、10が設けら
れている。反射ミラー体9、10は、図に示されるよう
に、平面反射鏡10aを、45°傾けて透明部10bの
中に埋め込んだ構造を有している。
【0052】垂直下方に照射された投受光器7からの照
射光は、透明な研磨定盤3の中に入り、反射ミラー体1
0で90°向きを変えて水平方向に進んで反射ミラー体
9で再び90°向きを変えて垂直下方に向かう。そし
て、研磨体4に設けられた透明窓8を通してウェハ1の
表面に照射される。ウェハ1からの反射光は、照射光と
同じパスを逆にたどって投受光器7で受光される。この
ように、反射ミラーを使用することにより、観測点を従
来では不可能であった研磨定盤3の中央部とすることが
でき、広い範囲のウェハ1の表面状態を観察することが
できる。ただし、図1に示す実施の形態では、反射ミラ
ー体10が投受光器7の真下に来たときのみ観測が可能
である。
射光は、透明な研磨定盤3の中に入り、反射ミラー体1
0で90°向きを変えて水平方向に進んで反射ミラー体
9で再び90°向きを変えて垂直下方に向かう。そし
て、研磨体4に設けられた透明窓8を通してウェハ1の
表面に照射される。ウェハ1からの反射光は、照射光と
同じパスを逆にたどって投受光器7で受光される。この
ように、反射ミラーを使用することにより、観測点を従
来では不可能であった研磨定盤3の中央部とすることが
でき、広い範囲のウェハ1の表面状態を観察することが
できる。ただし、図1に示す実施の形態では、反射ミラ
ー体10が投受光器7の真下に来たときのみ観測が可能
である。
【0053】図2は、図1に示した実施の形態において
使用する研磨定盤3の他の形態を示したものであり、平
面図である。この研磨定盤には、ウェハ1に対向する反
射ミラー体として、91、92、93、94の4個が、研磨
定盤3の半径方向と円周方向が異なる位置に設けられて
いる。図示されていないが、研磨体4には、それぞれの
反射ミラー体91、92、93、94の下に対応する位置に
透明窓8が設けられている。そして、研磨定盤3の投受
光器7に対向する円周上には、反射ミラー体9 1、92、
93、94にそれぞれ対向して、反射ミラー体101、1
02、103、104が設けられている。
使用する研磨定盤3の他の形態を示したものであり、平
面図である。この研磨定盤には、ウェハ1に対向する反
射ミラー体として、91、92、93、94の4個が、研磨
定盤3の半径方向と円周方向が異なる位置に設けられて
いる。図示されていないが、研磨体4には、それぞれの
反射ミラー体91、92、93、94の下に対応する位置に
透明窓8が設けられている。そして、研磨定盤3の投受
光器7に対向する円周上には、反射ミラー体9 1、92、
93、94にそれぞれ対向して、反射ミラー体101、1
02、103、104が設けられている。
【0054】例えば、反射ミラー体102が投受光器7
の真下に来たとき、投受光器の照射光は、反射ミラー体
102、92と、図示しない透明窓を通してウェハ1上に
照射され、反射光は同じパスを逆に通って投受光器7で
受光される。このようにして、反射ミラー体101、1
02、103、104が投受光器7の真下を通るごとに測
定が行えるので、研磨定盤3が1回転することに4回測
定を行うことができ、しかも、研磨定盤3の半径方向に
異なった位置において測定を行うことができる。
の真下に来たとき、投受光器の照射光は、反射ミラー体
102、92と、図示しない透明窓を通してウェハ1上に
照射され、反射光は同じパスを逆に通って投受光器7で
受光される。このようにして、反射ミラー体101、1
02、103、104が投受光器7の真下を通るごとに測
定が行えるので、研磨定盤3が1回転することに4回測
定を行うことができ、しかも、研磨定盤3の半径方向に
異なった位置において測定を行うことができる。
【0055】この場合、検出する位置に応じて投受光器
7からウェハ1面までの距離が異なってくるので、投受
光器7として十分焦点深度の大きいものを使用するか、
検出位置に同期させて焦点位置を変える必要がある場合
がある。
7からウェハ1面までの距離が異なってくるので、投受
光器7として十分焦点深度の大きいものを使用するか、
検出位置に同期させて焦点位置を変える必要がある場合
がある。
【0056】図3は、本発明の実施の形態の第2の例で
ある研磨面観測装置の例を示す図である。この実施の形
態においては、投受光器7が研磨定盤3とは一緒に移動
しない固定部12に固定され、研磨定盤3に対して横方
向から投受光を行っている。従って反射ミラー体10が
不要となっている点が図1に示した実施の形態と異なっ
ており、他の構成は図1に示したものと同じであるの
で、異なっている部分のみを説明する。
ある研磨面観測装置の例を示す図である。この実施の形
態においては、投受光器7が研磨定盤3とは一緒に移動
しない固定部12に固定され、研磨定盤3に対して横方
向から投受光を行っている。従って反射ミラー体10が
不要となっている点が図1に示した実施の形態と異なっ
ており、他の構成は図1に示したものと同じであるの
で、異なっている部分のみを説明する。
【0057】投受光器7からの照射光は、透明な研磨定
盤3に入り、反射ミラー体9で90°向きを変えて、透
明窓8を通してウェハ1表面に照射される。反射光は照
射光と同じパスを逆にたどって投受光器7で受光され
る。研磨定盤3を揺動させず回転のみさせる場合は、図
3に示す実施の形態の方が図1に示すものより構成が簡
単である。しかし、研磨定盤3を揺動させる場合は、揺
動位置に係わらず投受光器7からの光が反射ミラー体9
に届くように、投受光器7の光軸が、研磨定盤3の回転
軸5の中心の揺動面内にあるようにしなければならな
い。また、揺動位置によって、投受光器7からウェハ1
面までの距離が異なってくるので、投受光器の方式によ
っては、投受光器7として十分焦点深度の大きいものを
使用するか、自動焦点補正付きのものとする必要がある
場合がある。
盤3に入り、反射ミラー体9で90°向きを変えて、透
明窓8を通してウェハ1表面に照射される。反射光は照
射光と同じパスを逆にたどって投受光器7で受光され
る。研磨定盤3を揺動させず回転のみさせる場合は、図
3に示す実施の形態の方が図1に示すものより構成が簡
単である。しかし、研磨定盤3を揺動させる場合は、揺
動位置に係わらず投受光器7からの光が反射ミラー体9
に届くように、投受光器7の光軸が、研磨定盤3の回転
軸5の中心の揺動面内にあるようにしなければならな
い。また、揺動位置によって、投受光器7からウェハ1
面までの距離が異なってくるので、投受光器の方式によ
っては、投受光器7として十分焦点深度の大きいものを
使用するか、自動焦点補正付きのものとする必要がある
場合がある。
【0058】図4は、本発明の実施の形態の第3の例で
ある研磨面観測装置の例を示す図である。この実施の形
態では、図3に示した実施の形態とは、研磨定盤3と研
磨体4の部分が異なるのみであるので、異なる部分のみ
を説明する。
ある研磨面観測装置の例を示す図である。この実施の形
態では、図3に示した実施の形態とは、研磨定盤3と研
磨体4の部分が異なるのみであるので、異なる部分のみ
を説明する。
【0059】研磨定盤3の中には、リング状の反射ミラ
ー体10’が設けられ、研磨体4には、反射ミラー体1
0’の真下に対応する位置に、リング状の窓体(透明
窓)8が設けられている。反射ミラー体10’は、反射
面が45°傾いて、研磨定盤3の中心軸を中心とするリ
ング状に形成されたものである。
ー体10’が設けられ、研磨体4には、反射ミラー体1
0’の真下に対応する位置に、リング状の窓体(透明
窓)8が設けられている。反射ミラー体10’は、反射
面が45°傾いて、研磨定盤3の中心軸を中心とするリ
ング状に形成されたものである。
【0060】投受光器7からの照射光は、透明な研磨定
盤3に入り、反射ミラー体10’で90°向きを変え
て、透明窓8を通してウェハ1表面に照射される。反射
光は照射光と同じパスを逆にたどって投受光器7で受光
される。反射ミラー体10’がリング状になっているの
で、研磨定盤3の回転位置に係わらず、投受光器7の光
は常にウェハ1面に達し、連続して測定を行うことがで
きる。このように、反射ミラー体をリング状にすると、
常に測定を行うことができるので最も好ましいが、多角
形状にしても、研磨定盤3の1回転当たり、その角数に
対応するだけの回数測定を行うことができる。
盤3に入り、反射ミラー体10’で90°向きを変え
て、透明窓8を通してウェハ1表面に照射される。反射
光は照射光と同じパスを逆にたどって投受光器7で受光
される。反射ミラー体10’がリング状になっているの
で、研磨定盤3の回転位置に係わらず、投受光器7の光
は常にウェハ1面に達し、連続して測定を行うことがで
きる。このように、反射ミラー体をリング状にすると、
常に測定を行うことができるので最も好ましいが、多角
形状にしても、研磨定盤3の1回転当たり、その角数に
対応するだけの回数測定を行うことができる。
【0061】図5は、本発明の実施の形態の第4の例で
ある研磨面観測装置の例を示す図である。この実施の形
態も、図3に示した実施の形態とは、研磨定盤3と研磨
体4の部分が異なるのみであるので、異なる部分のみを
説明する。
ある研磨面観測装置の例を示す図である。この実施の形
態も、図3に示した実施の形態とは、研磨定盤3と研磨
体4の部分が異なるのみであるので、異なる部分のみを
説明する。
【0062】研磨定盤3の中心部には、頂角が90°の
円錐形の反射面を有する反射ミラー体9’が、その中心
軸を研磨定盤の回転軸と同一として設けられている。そ
して、研磨体4には、反射ミラー体9’の真下に透明窓
8が設けられている。
円錐形の反射面を有する反射ミラー体9’が、その中心
軸を研磨定盤の回転軸と同一として設けられている。そ
して、研磨体4には、反射ミラー体9’の真下に透明窓
8が設けられている。
【0063】投受光器7からの照射光は、透明な研磨定
盤3に入り、反射ミラー体9’で90°向きを変えて、
透明窓8を通してウェハ1表面に照射される。反射光は
照射光と同じパスを逆にたどって投受光器7で受光され
る。反射ミラー体9’の反射面が円錐状になっているの
で、研磨定盤3の回転位置に係わらず、投受光器7の光
は常に研磨定盤3の中心部近傍でウェハ1面に達し、連
続して測定を行うことができる。このように、反射ミラ
ー体を円錐状にすると、常に測定を行うことができるの
で最も好ましいが、角錐状にしても、研磨定盤3の1回
転当たり、その角数に対応するだけの回数測定を行うこ
とができる。
盤3に入り、反射ミラー体9’で90°向きを変えて、
透明窓8を通してウェハ1表面に照射される。反射光は
照射光と同じパスを逆にたどって投受光器7で受光され
る。反射ミラー体9’の反射面が円錐状になっているの
で、研磨定盤3の回転位置に係わらず、投受光器7の光
は常に研磨定盤3の中心部近傍でウェハ1面に達し、連
続して測定を行うことができる。このように、反射ミラ
ー体を円錐状にすると、常に測定を行うことができるの
で最も好ましいが、角錐状にしても、研磨定盤3の1回
転当たり、その角数に対応するだけの回数測定を行うこ
とができる。
【0064】また、図5に示す研磨定盤3に、図4に示
したリング状の反射ミラー体10’と同様のものを付加
することにより、図1に示したような方式の研磨面観測
装置においても、研磨定盤3の回転位置に係わらず、連
続的に測定を行うことができる。ただし、この場合に
は、リング状の反射ミラー体10’は、その上方から垂
直に照明される光を水平光に変え、反射ミラー体9’に
導くものである必要がある。
したリング状の反射ミラー体10’と同様のものを付加
することにより、図1に示したような方式の研磨面観測
装置においても、研磨定盤3の回転位置に係わらず、連
続的に測定を行うことができる。ただし、この場合に
は、リング状の反射ミラー体10’は、その上方から垂
直に照明される光を水平光に変え、反射ミラー体9’に
導くものである必要がある。
【0065】図6は、本発明の実施の形態の第5の例で
ある研磨面観測装置の例を示す図である。この実施の形
態も、図3に示した実施の形態とは、研磨定盤3と研磨
体4の部分が異なるのみであるので、異なる部分のみを
説明する。
ある研磨面観測装置の例を示す図である。この実施の形
態も、図3に示した実施の形態とは、研磨定盤3と研磨
体4の部分が異なるのみであるので、異なる部分のみを
説明する。
【0066】図6に示す実施の形態では、研磨定盤3が
透明体でできてはおらず、その代わりに、光の通路a、
b、cが内部に設けられている。このようなものが、図
1に示したものと同一の作用効果を奏することは説明の
必要がないであろう。また、図2に示した研磨定盤3が
透明体でない場合に、図6に示すような形式のものとす
れば目的が達成できることも説明を要しないであろう。
同様、図3に示した実施の形態において、研磨定盤3が
透明体でない場合に、光が通る貫通穴を研磨定盤に開け
れば目的が達成できることも明らかであろう。
透明体でできてはおらず、その代わりに、光の通路a、
b、cが内部に設けられている。このようなものが、図
1に示したものと同一の作用効果を奏することは説明の
必要がないであろう。また、図2に示した研磨定盤3が
透明体でない場合に、図6に示すような形式のものとす
れば目的が達成できることも説明を要しないであろう。
同様、図3に示した実施の形態において、研磨定盤3が
透明体でない場合に、光が通る貫通穴を研磨定盤に開け
れば目的が達成できることも明らかであろう。
【0067】図4に示した実施の形態、図5に示した実
施の形態において、研磨定盤3が透明体でない場合に
は、光の通路を円周方向360°に設けることができな
いので、完全には連続測定ができない。しかし、研磨定
盤3の強度が許す範囲で光が通過できる部分を多くする
ことにより、測定時間を多くすることができる。
施の形態において、研磨定盤3が透明体でない場合に
は、光の通路を円周方向360°に設けることができな
いので、完全には連続測定ができない。しかし、研磨定
盤3の強度が許す範囲で光が通過できる部分を多くする
ことにより、測定時間を多くすることができる。
【0068】また、以上に示した実施の形態では、研磨
体4に透明窓8を設けていたが、研磨体4を、使用する
光に対して透明な物質で形成すれば、このような透明窓
8は不要であり、研磨体4と研磨窓8部の不連続に伴う
研磨むらの発生を防止することができる。このような研
磨体の材質としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等が
ある。
体4に透明窓8を設けていたが、研磨体4を、使用する
光に対して透明な物質で形成すれば、このような透明窓
8は不要であり、研磨体4と研磨窓8部の不連続に伴う
研磨むらの発生を防止することができる。このような研
磨体の材質としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等が
ある。
【0069】図7は、本発明の実施の形態の第6の例で
ある研磨面観測装置の例を示す図である。この実施の形
態においては、図1に示した実施の形態と同じように、
研磨定盤3の回転軸5を保持する保持部6には、投受光
器7が取り付けられている。そして、その投受光器7に
支持されて、反射ミラー体11が設けられ、一方、研磨
定盤3の外周にも反射ミラー体10が設けられている。
ある研磨面観測装置の例を示す図である。この実施の形
態においては、図1に示した実施の形態と同じように、
研磨定盤3の回転軸5を保持する保持部6には、投受光
器7が取り付けられている。そして、その投受光器7に
支持されて、反射ミラー体11が設けられ、一方、研磨
定盤3の外周にも反射ミラー体10が設けられている。
【0070】垂直下方に照射された投受光器7からの照
射光は、反射ミラー体11で90°向きを変えて水平方
向に進んで反射ミラー体10で再び90°向きを変えて
垂直下方に向いウェハ1の表面に照射される。ウェハ1
からの反射光は、照射光と同じパスを逆にたどって投受
光器7で受光される。
射光は、反射ミラー体11で90°向きを変えて水平方
向に進んで反射ミラー体10で再び90°向きを変えて
垂直下方に向いウェハ1の表面に照射される。ウェハ1
からの反射光は、照射光と同じパスを逆にたどって投受
光器7で受光される。
【0071】この実施の形態においては、監視されるウ
ェハ1の面は研磨体4の外側になり、それだけ監視され
る時間が短くなるが、研磨定盤3に内部加工を行う必要
が無く、かつ、直接投受光器7で観察を行うよりも、観
察点を研磨定盤3の中心近くにすることができ、観測時
間が従来よりも長くできるという効果がある。
ェハ1の面は研磨体4の外側になり、それだけ監視され
る時間が短くなるが、研磨定盤3に内部加工を行う必要
が無く、かつ、直接投受光器7で観察を行うよりも、観
察点を研磨定盤3の中心近くにすることができ、観測時
間が従来よりも長くできるという効果がある。
【0072】図8は、本発明の実施の形態の第7の例で
ある研磨面観測装置の例を示す図である。この実施の形
態においては、図3に示した実施の形態と同様、投受光
器7が研磨定盤3とは一緒に移動しない固定部12に固
定され、研磨定盤3に対して横方向から投受光を行って
いる。また、研磨定盤3の周囲に設けられる反射ミラー
体として、リング状の反射ミラー体10’を使用してい
る。
ある研磨面観測装置の例を示す図である。この実施の形
態においては、図3に示した実施の形態と同様、投受光
器7が研磨定盤3とは一緒に移動しない固定部12に固
定され、研磨定盤3に対して横方向から投受光を行って
いる。また、研磨定盤3の周囲に設けられる反射ミラー
体として、リング状の反射ミラー体10’を使用してい
る。
【0073】投受光器7からの照射光は、反射ミラー体
10’で90°向きを変えて、ウェハ1表面に照射され
る。反射光は照射光と同じパスを逆にたどって投受光器
7で受光される。この実施の形態は、研磨定盤3を揺動
させず回転のみさせる場合は、構成が簡単である。しか
し、研磨定盤3を揺動させる場合は、揺動位置に係わら
ず投受光器7からの光が反射ミラー体10’に届くよう
に、投受光器7の光軸を、研磨定盤3の回転軸の揺動面
内にあるようにしなければならない。また、揺動位置に
よって、投受光器7からウェハ1面までの距離が異なっ
てくるので、投受光装置の形式によっては、投受光器7
として十分焦点深度の大きいものを使用するか、検出位
置に同期させて焦点位置を変える必要がある場合があ
る。
10’で90°向きを変えて、ウェハ1表面に照射され
る。反射光は照射光と同じパスを逆にたどって投受光器
7で受光される。この実施の形態は、研磨定盤3を揺動
させず回転のみさせる場合は、構成が簡単である。しか
し、研磨定盤3を揺動させる場合は、揺動位置に係わら
ず投受光器7からの光が反射ミラー体10’に届くよう
に、投受光器7の光軸を、研磨定盤3の回転軸の揺動面
内にあるようにしなければならない。また、揺動位置に
よって、投受光器7からウェハ1面までの距離が異なっ
てくるので、投受光装置の形式によっては、投受光器7
として十分焦点深度の大きいものを使用するか、検出位
置に同期させて焦点位置を変える必要がある場合があ
る。
【0074】本実施の形態においては、反射ミラー体1
0’がリング状になっているので、研磨定盤3の回転位
置に係わらず、投受光器7の光は常にウェハ1面に達
し、連続して測定を行うことができる。このように、反
射ミラー体をリング状にすると、常に測定を行うことが
できるので最も好ましいが、多角形状にしても、その角
数に対応するだけの回数測定を行うことができる。反射
ミラー体をリング状又は多角形状にしたものが、図7に
示す実施の形態においても使用可能であることは説明を
要しないであろう。
0’がリング状になっているので、研磨定盤3の回転位
置に係わらず、投受光器7の光は常にウェハ1面に達
し、連続して測定を行うことができる。このように、反
射ミラー体をリング状にすると、常に測定を行うことが
できるので最も好ましいが、多角形状にしても、その角
数に対応するだけの回数測定を行うことができる。反射
ミラー体をリング状又は多角形状にしたものが、図7に
示す実施の形態においても使用可能であることは説明を
要しないであろう。
【0075】図9は、本発明の実施の形態の第8の例で
ある研磨面観測装置の例を示す図である。この実施の形
態においては、投受光器7は、研磨定盤3の回転軸5を
保持する中空の保持部6中に設けられた保持部材16に
支持されている。保持部材16には、光ロータリージョ
イント15の一端部も保持されている。回転軸5は中空
となっており、ベアリング17を介して保持部6に保持
され回転可能とされている。回転軸5を回転させる機構
は図示を省略している。
ある研磨面観測装置の例を示す図である。この実施の形
態においては、投受光器7は、研磨定盤3の回転軸5を
保持する中空の保持部6中に設けられた保持部材16に
支持されている。保持部材16には、光ロータリージョ
イント15の一端部も保持されている。回転軸5は中空
となっており、ベアリング17を介して保持部6に保持
され回転可能とされている。回転軸5を回転させる機構
は図示を省略している。
【0076】回転軸5には、光ロータリージョイント1
5の他端部が支持されており、回転軸5と共に回転す
る。光ロータリージョイント15の回転する側には、光
ファイバー14が結合されており、その光ファイバー1
4は回転軸5中を通って、研磨定盤3と研磨体4中に設
けられた対物光学系13に結合されている。
5の他端部が支持されており、回転軸5と共に回転す
る。光ロータリージョイント15の回転する側には、光
ファイバー14が結合されており、その光ファイバー1
4は回転軸5中を通って、研磨定盤3と研磨体4中に設
けられた対物光学系13に結合されている。
【0077】投受光器7から照射される照射光は、光ロ
ータリージョイント15を通って光ファイバー14中を
伝達され、対物光学系13に入る。対物光学系13は、
対物レンズ等の簡単な光学系からなり、光ファイバー1
4からの光をウェハ1表面に照射する。ウェハ1表面で
反射された光は、照射光と同じパスを逆に通って投受光
器7で受光される。
ータリージョイント15を通って光ファイバー14中を
伝達され、対物光学系13に入る。対物光学系13は、
対物レンズ等の簡単な光学系からなり、光ファイバー1
4からの光をウェハ1表面に照射する。ウェハ1表面で
反射された光は、照射光と同じパスを逆に通って投受光
器7で受光される。
【0078】図10は、本発明の実施の形態の第9の例
である研磨面観測装置の例を示す図である。この実施の
形態においては、投受光器を複数有する投受光器群20
を、研磨定盤3の上に搭載している点が特徴である。こ
れらの投受光器群20から照射された照射光は、それぞ
れ光ファイバー19を通って対物光学系18に入射し
て、前述のようにウェハ1面を照射する。反射光は対物
光学系18で集光され、それぞれ光ファイバー19を通
って投受光器群20で検出される。
である研磨面観測装置の例を示す図である。この実施の
形態においては、投受光器を複数有する投受光器群20
を、研磨定盤3の上に搭載している点が特徴である。こ
れらの投受光器群20から照射された照射光は、それぞ
れ光ファイバー19を通って対物光学系18に入射し
て、前述のようにウェハ1面を照射する。反射光は対物
光学系18で集光され、それぞれ光ファイバー19を通
って投受光器群20で検出される。
【0079】投受光器群20で検出されて電気信号に変
えられた信号は、伝送器(トランスミッタ)21によっ
て電波信号に変えられて送信され、受信装置で受信され
て、コンピュータ25で解析される。
えられた信号は、伝送器(トランスミッタ)21によっ
て電波信号に変えられて送信され、受信装置で受信され
て、コンピュータ25で解析される。
【0080】投受光器群20、伝送器21への給電は、
スリップリング23を通して行われる。すなわち、電源
装置22からの給電は、保持部材16に保持されたスリ
ップリング23を介して、回転する回転軸5の中を通り
回転軸5と共に回転する給電線24を通って投受光器群
20、伝送器21に達する。
スリップリング23を通して行われる。すなわち、電源
装置22からの給電は、保持部材16に保持されたスリ
ップリング23を介して、回転する回転軸5の中を通り
回転軸5と共に回転する給電線24を通って投受光器群
20、伝送器21に達する。
【0081】この実施の形態では、研磨定盤3及び研磨
体4に複数の対物光学系18を配置している。複数の対
物光学系18は異なる径位置に配置されている。本実施
の形態においては、多点測定によりウェハ面の詳細な研
磨プロファイルが得られる。また、図9に示すような光
ロータリージョイント15を使用すると、その回転部分
で物理的に不連続な箇所を光が通過するため、そこが境
界(反射)面となって光量の低下を生じたり、回転角度
や速度によって光量変動が発生し、結果的に終点検出器
の分析精度のS/N比を低下させるなどの問題がある
が、本実施の形態においては、対物光学系18と投受光
器群20は直結しており、理想的に情報が伝達されると
いうメリットがある。
体4に複数の対物光学系18を配置している。複数の対
物光学系18は異なる径位置に配置されている。本実施
の形態においては、多点測定によりウェハ面の詳細な研
磨プロファイルが得られる。また、図9に示すような光
ロータリージョイント15を使用すると、その回転部分
で物理的に不連続な箇所を光が通過するため、そこが境
界(反射)面となって光量の低下を生じたり、回転角度
や速度によって光量変動が発生し、結果的に終点検出器
の分析精度のS/N比を低下させるなどの問題がある
が、本実施の形態においては、対物光学系18と投受光
器群20は直結しており、理想的に情報が伝達されると
いうメリットがある。
【0082】図11は、本発明の実施の形態の一例であ
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。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S100で、次に挙げるステップS101〜S104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S101〜S104のいずれかに進む。
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。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S100で、次に挙げるステップS101〜S104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S101〜S104のいずれかに進む。
【0083】ステップS101はシリコンウェハの表面を酸
化させる酸化工程である。ステップS102はCVD等によ
りシリコンウェハ表面に絶縁膜を形成するCVD工程で
ある。ステップS103はシリコンウェハ上に電極を蒸着等
の工程で形成する電極形成工程である。ステップ104は
シリコンウェハにイオンを打ち込むイオン打ち込み工程
である。
化させる酸化工程である。ステップS102はCVD等によ
りシリコンウェハ表面に絶縁膜を形成するCVD工程で
ある。ステップS103はシリコンウェハ上に電極を蒸着等
の工程で形成する電極形成工程である。ステップ104は
シリコンウェ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S105に進む。ステップS105でCMP工程を実施
するかどうか判断し、実施する場合はS106のCMP工程
に進む。CMP工程を行なわない場合は、S106をバイパ
スする。CMP工程では本発明に係る研磨装置により、
層間絶縁膜の平坦化や、半導体デバイスの表面の金属膜
の研磨によるダマシン(damascene)の形成等が行われ
る。
ステップS105に進む。ステップS105でCMP工程を実施
するかどうか判断し、実施する場合はS106のCMP工程
に進む。CMP工程を行なわない場合は、S106をバイパ
スする。CMP工程では本発明に係る研磨装置により、
層間絶縁膜の平坦化や、半導体デバイスの表面の金属膜
の研磨によるダマシン(damascene)の形成等が行われ
る。
【0085】CMP工程もしくは酸化工程の後でステッ
プS107に進む。ステップS107はフォトリソ工程である。
フォトリソ工程では、シリコンウェ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ェハへの回
路パターンの焼き付け、露光したシリコンウェハの現像
が行われる。さらに次のステップS108は現像したレジス
ト像以外の部分をエッチングにより削り、その後レジス
ト剥離が行われ、エッチングが済んで不要となったレジ
ストを取り除くエッチング工程である。
プS107に進む。ステップS107はフォトリソ工程である。
フォトリソ工程では、シリコンウェ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ェハへの回
路パターンの焼き付け、露光したシリコンウェハの現像
が行われる。さらに次のステップS108は現像したレジス
ト像以外の部分をエッチングにより削り、その後レジス
ト剥離が行われ、エッチングが済んで不要となったレジ
ストを取り除くエッチング工程である。
【0086】次にステップS109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S100に戻
り、先のステップを繰り返して、シリコンウェハ上に回
路パターンが形成される。ステップS109で全工程が完了
したと判断されれば工程を終了する。本実施の形態にお
いては、本発明に係る研摩装置をCMP工程に用いてい
るので、正確な研磨が可能となり、微細なパターンを有
する半導体デバイスを歩留良く製造することができる。
たかを判断し、完了していなければステップS100に戻
り、先のステップを繰り返して、シリコンウェハ上に回
路パターンが形成される。ステップS109で全工程が完了
したと判断されれば工程を終了する。本実施の形態にお
いては、本発明に係る研摩装置をCMP工程に用いてい
るので、正確な研磨が可能となり、微細なパターンを有
する半導体デバイスを歩留良く製造することができる。
【図1】本発明の実施の形態の第1の例である研磨面観
測装置の例を示す図である。
測装置の例を示す図である。
【図2】図1に示した実施の形態において使用する研磨
定盤の他の形態を示した図である。
定盤の他の形態を示した図である。
【図3】本発明の実施の形態の第2の例である研磨面観
測装置の例を示す図である。
測装置の例を示す図である。
【図4】本発明の実施の形態の第3の例である研磨面観
測装置の例を示す図である。
測装置の例を示す図である。
【図5】本発明の実施の形態の第4の例である研磨面観
測装置の例を示す図である。
測装置の例を示す図である。
【図6】本発明の実施の形態の第5の例である研磨面観
測装置の例を示す図である。
測装置の例を示す図である。
【図7】本発明の実施の形態の第6の例である研磨面観
測装置の例を示す図である。
測装置の例を示す図である。
【図8】本発明の実施の形態の第7の例である研磨面観
測装置の例を示す図である。
測装置の例を示す図である。
【図9】本発明の実施の形態の第8の例である研磨面観
測装置の例を示す図である。
測装置の例を示す図である。
【図10】本発明の実施の形態の第9の例である研磨面
観測装置の例を示す図である。
観測装置の例を示す図である。
【図11】本発明の実施の形態の一例である半導体デバ
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。
【図12】従来の膜厚測定装置の概要を示す図である。
1…ウェハ、2…ウェハホルダー、3…研磨定盤、4…
研磨体(研磨パッド)、5…回転軸、6…保持部、7…
投受光器、8…透明窓、9、9’、10、10’…反射
ミラー体、10a…平面反射鏡、10b…透明部、11
…反射ミラー体、12…固定部、13…対物光学系、1
4…光ファイバー、15…光ロータリージョイント、1
6…保持部材、17…ベアリング、18…対物光学系、
19…光ファイバー、20…投受光器群、21…伝送
器、22…電源装置、23…スリップリング、24…給
電線、25…コンピュータ
研磨体(研磨パッド)、5…回転軸、6…保持部、7…
投受光器、8…透明窓、9、9’、10、10’…反射
ミラー体、10a…平面反射鏡、10b…透明部、11
…反射ミラー体、12…固定部、13…対物光学系、1
4…光ファイバー、15…光ロータリージョイント、1
6…保持部材、17…ベアリング、18…対物光学系、
19…光ファイバー、20…投受光器群、21…伝送
器、22…電源装置、23…スリップリング、24…給
電線、25…コンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇田 豊 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 Fターム(参考) 3C034 AA08 AA13 BB27 BB93 CA05
Claims (16)
- 【請求項1】 研磨定盤に保持された研磨体と研磨対象
物を接触させ、前記研磨定盤を回転させて、両者間の相
対運動により前記研磨対象物を研磨する研磨装置におい
て、前記研磨対象物表面の状態を光学的に観測する研磨
面観測装置であって、投受光器と、前記研磨定盤中に設
けられ、前記研磨体に設けられた透明窓と前記投受光器
に対向する反射ミラーとを有してなり、前記投受光器に
より、前記反射ミラーと前記透明窓を介して前記研磨対
象物の表面に垂直に光を照射すると共に、垂直反射光を
受光して、前記研磨対象物の表面状態の光学的情報を検
出する機能を有することを特徴とする研磨面観測装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の研磨面観測装置であっ
て、前記反射ミラー、前記透明窓を、それぞれの、前記
研磨定盤の半径方向と円周方向の位置を変えて、複数対
設けたことを特徴とする研磨面観測装置。 - 【請求項3】 請求項1に記載の研磨面観測装置であっ
て、前記透明窓が前記研磨体の中心に設けられ、かつ、
前記反射ミラーが前記研磨定盤の中心に設けられた円錐
状又は角錐状の反射ミラーであることを特徴とする研磨
面観測装置。 - 【請求項4】 請求項1に記載の研磨面観測装置であっ
て、前記透明窓と前記反射ミラーが、前記研磨定盤の回
転中心軸を中心とするリング状、又は多角形状の反射ミ
ラーであることを特徴とする研磨面観測装置。 - 【請求項5】 研磨定盤に保持された研磨体と研磨対象
物を接触させ、前記研磨定盤を回転させて、両者間の相
対運動により前記研磨対象物を研磨する研磨装置におい
て、前記研磨対象物表面の状態を光学的に観測する研磨
面観測装置であって、前記研磨定盤の中心軸と平行な光
軸を有する投受光器と、前記研磨定盤中に設けられ、前
記投受光器と後記第2の反射ミラーに対向する第1の反
射ミラーと、前記研磨体に設けられた透明体からなる透
明窓と、当該透明窓と前記第1の反射ミラーに対向する
第2の反射ミラーとを有してなり、前記透明窓、前記第
2の反射ミラー、及び前記第1の反射ミラーを通して、
前記投受光器により、前記研磨対象物の表面に垂直に光
を照射すると共に、垂直反射光を受光して、前記研磨対
象物の表面状態の光学的情報を検出する機能を有するこ
とを特徴とする研磨面観測装置。 - 【請求項6】 請求項5に記載の研磨面観測装置であっ
て、前記第2の反射ミラー、前記透明窓を、それぞれ
の、前記研磨定盤の半径方向と円周方向の位置を変え
て、複数対設けると共に、前記第1の反射ミラーを、半
径方向の位置を変えて、同一円周上に設けたことを特徴
とする研磨面観測装置。 - 【請求項7】 請求項5に記載の研磨面観測装置であっ
て、前記透明窓が前記研磨体の中心に設けられ、かつ、
前記第2の反射ミラーが前記研磨定盤の中心に設けられ
た円錐状又は角錐状の反射ミラーであり、前記第1の反
射ミラーが、前記研磨定盤の回転中心を中心とし、リン
グ状又は角錐に対応する多角形ミラーであることを特徴
とする研磨面観測装置。 - 【請求項8】 請求項1から請求項7に記載の研磨面観
測装置の前記研磨体を、前記投受光器の光に対して透明
な物質で形成し、前記透明窓を無くした研磨面観測装
置。 - 【請求項9】 請求項1から請求項8のうちいずれか1
項に記載の研磨面観測装置であって、前記研磨定盤が、
前記投受光器の光に対して透明な物質から構成されてい
ることを特徴とする研磨面観測装置。 - 【請求項10】 研磨定盤に保持された研磨体と研磨対
象物を接触させ、前記研磨定盤を回転させて、両者間の
相対運動により前記研磨対象物を研磨する研磨装置にお
いて、前記研磨対物象表面の状態を光学的に観測する研
磨面観測装置であって、投受光器と、前記研磨定盤の周
囲に設けられ、前記研磨対象物と投受光器に対向する反
射ミラーとを有してなり、前記投受光器により、前記反
射ミラーを介して前記研磨対象物の表面に垂直に光を照
射すると共に、垂直反射光を受光して、前記研磨対象物
の表面状態の光学的情報を検出する機能を有することを
特徴とする研磨面観測装置。 - 【請求項11】 研磨定盤に保持された研磨体と研磨対
象物を接触させ、前記研磨定盤を回転させて、両者間の
相対運動により前記研磨対象物を研磨する研磨装置にお
いて、前記研磨対象物表面の状態を光学的に観測する研
磨面観測装置であって、投受光器と、前記投受光器に対
して定位置となるように設けられ、前記投受光器と後記
第2の反射ミラーに対向する第1の反射ミラーと、前記
研磨体の周囲に設けられ、前記研磨対象物と前記第1の
反射ミラーに対向する第2の反射ミラーとを有してな
り、前記第2の反射ミラー、及び前記第1の反射ミラー
を介して、前記投受光器により、前記研磨対象物の表面
に垂直に光を照射すると共に、垂直反射光を受光して、
前記研磨対象物の表面状態の光学的情報を検出する機能
を有することを特徴とする研磨面観測装置。 - 【請求項12】 請求項10又は請求項11に記載の研
磨面観測装置であって、前記反射ミラー又は前記第2の
反射ミラーが、前記研磨定盤の周囲を取り巻くように設
けられたリング状又は多角形状の反射ミラーであること
を特徴とする研磨面観測装置。 - 【請求項13】 研磨定盤に保持された研磨体と研磨対
象物を接触させ、前記研磨定盤を回転させて、両者間の
相対運動により前記研磨対象物を研磨する研磨装置にお
いて、前記研磨対象物表面の状態を光学的に観測する研
磨面観測装置であって、前記研磨定盤と前記研磨体中に
設けられ、前記研磨対象物に光を投受光できる対物光学
系と、当該対物光学系に光学的に接続され、前記研磨定
盤の回転軸の中を通して光を導く光ファイバーと、当該
光ファイバーの一端に接続された光ロータリージョイン
トと、当該光ロータリージョイントの反光ファイバー側
に光を照射し、かつ、受光する投受光器とを有してなる
ことを特徴とする研磨面観測装置。 - 【請求項14】 研磨定盤に保持された研磨体と研磨対
象物を接触させ、前記研磨定盤を回転させて、両者間の
相対運動により前記研磨対象物を研磨する研磨装置にお
いて、前記研磨対象物表面の状態を光学的に観測する研
磨面観測装置であって、前記研磨定盤と前記研磨体中に
設けられ、前記研磨対象物に光を投受光できる対物光学
系と、当該対物光学系に光学的に接続され、前記研磨定
盤に取り付けられた投受光器と、前記投受光器が受光し
た光の情報を電波信号に変換する伝送装置と、前記研磨
定盤の回転軸に取り付けられた電気ロータリージョイン
トと、当該ロータリージョイントから前記前記研磨定盤
の回転軸中を通して、前記投受光器及び前記伝送装置に
電源装置からの電源を導く電線と、当該電波信号を受信
する受信装置とを有してなることを特徴とする研磨面観
測装置。 - 【請求項15】 請求項1から請求項14のうちいずれ
か1項に記載の研磨面観測装置を有してなることを特徴
とする研磨装置。 - 【請求項16】 請求項15に記載の研磨装置を用い
て、ウェハの研磨を行う工程を有してなることを特徴と
する半導体デバイスの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000377418A JP2002178257A (ja) | 2000-12-12 | 2000-12-12 | 研磨面観測装置及び研磨装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000377418A JP2002178257A (ja) | 2000-12-12 | 2000-12-12 | 研磨面観測装置及び研磨装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002178257A true JP2002178257A (ja) | 2002-06-25 |
Family
ID=18846145
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000377418A Pending JP2002178257A (ja) | 2000-12-12 | 2000-12-12 | 研磨面観測装置及び研磨装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002178257A (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2000
- 2000-12-12 JP JP2000377418A patent/JP2002178257A/ja active Pending
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