JP2004119596A - 研磨装置および層間絶縁膜の平坦化方法 - Google Patents
研磨装置および層間絶縁膜の平坦化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004119596A JP2004119596A JP2002279283A JP2002279283A JP2004119596A JP 2004119596 A JP2004119596 A JP 2004119596A JP 2002279283 A JP2002279283 A JP 2002279283A JP 2002279283 A JP2002279283 A JP 2002279283A JP 2004119596 A JP2004119596 A JP 2004119596A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- interlayer insulating
- insulating film
- film
- polishing
- end point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
【課題】層間絶縁膜のエンドポイントの検出精度を向上させる。
【解決手段】層間絶縁膜３上に反射防止膜４を平成し、層間絶縁膜３を研磨しながら、層間絶縁膜３からの反射光強度をモニタすることにより、層間絶縁膜３のエンドポイントを検出する。
【選択図】 図１
【解決手段】層間絶縁膜３上に反射防止膜４を平成し、層間絶縁膜３を研磨しながら、層間絶縁膜３からの反射光強度をモニタすることにより、層間絶縁膜３のエンドポイントを検出する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は研磨装置および層間絶縁膜の平坦化方法に関し、特に、ＣＭＰ（化学的機械的研磨）による層間膜の平坦化方法に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の層間絶縁膜の平坦化方法では、層間絶縁膜の研磨時間により、層間絶縁膜のエンドポイントを判定する方法があった。
図８は、従来の層間絶縁膜の平坦化工程を示す断面図である。
図８（ａ）において、下地層５１上には配線層５２が形成され、この配線層５２上には、膜厚Ｈ４の層間絶縁膜５３が形成されている。ここで、配線層５２の凹凸に対応して、層間絶縁膜５３の表面には凹凸が発生している。
【０００３】
そして、層間絶縁膜５３の表面の凹凸を除去するため、図８（ｂ）に示すように、ＣＭＰによる層間絶縁膜５３の研磨を行う。
そして、図８（ｃ）に示すように、ＣＭＰの研磨時間を調整し、層間絶縁膜５３の膜厚がＨ６に達した時点でＣＭＰを終了することにより、層間絶縁膜５３を平坦化する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の層間絶縁膜５３の平坦化方法では、層間絶縁膜５３のエンドポイントがＣＭＰの研磨時間で調整されるため、ＣＭＰによる研磨レートおよび層間絶縁膜５３の膜厚Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６を測定しながら、研磨を行う必要があった。
【０００５】
このため、層間絶縁膜５３の平坦化に手間がかかるだけでなく、エンドポイントの検出が困難なため、研磨後の膜厚Ｈ６がばらつくという問題があった。
そこで、本発明の目的は、層間絶縁膜のエンドポイントの検出精度を向上させることが可能な研磨装置および層間絶縁膜の平坦化方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１記載の研磨装置によれば、研磨対象を研磨する研磨板と、前記研磨板を回転させる回転機構と、前記研磨対象を加圧する加圧ヘッドと、前記研磨板上にスラリーを供給するスラリー供給手段と、前記研磨板に設けられた光透過窓と、前記光透過窓を介し、前記研磨対象に設けられた層間絶縁膜からの光反射状態を監視する光監視手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
これにより、層間絶縁膜からの光反射状態に基づいて、層間絶縁膜の研磨状態を判別することが可能となり、層間絶縁膜の光反射率を膜厚方向に変化させることで、層間絶縁膜のエンドポイントを容易に検出することが可能となる。
このため、層間絶縁膜のエンドポイントを検出するために、層間絶縁膜の膜厚を測定する必要がなくなり、層間絶縁膜の平坦化にかかる手間を軽減することが可能となるとともに、平坦化後の層間絶縁膜の膜厚精度を容易に向上させることが可能となる。
【０００８】
また、請求項２記載の研磨装置によれば、研磨対象を研磨する研磨板と、前記研磨板を回転させる回転機構と、前記研磨対象を加圧する加圧ヘッドと、前記研磨板上にスラリーを供給するスラリー供給手段と、前記研磨板に設けられた赤外線透過窓と、前記赤外線透過窓を介し、前記研磨対象表面の温度分布を監視する温度監視手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
これにより、層間絶縁膜の温度分布に基づいて、層間絶縁膜の研磨状態を判別することが可能となり、層間絶縁膜の摩擦係数を膜厚方向に変化させることで、層間絶縁膜のエンドポイントを容易に検出することが可能となる。
このため、層間絶縁膜のエンドポイントを検出するために、層間絶縁膜の膜厚を測定する必要がなくなり、層間絶縁膜の平坦化にかかる手間を軽減することが可能となるとともに、平坦化後の層間絶縁膜の膜厚精度を容易に向上させることが可能となる。
【００１０】
また、請求項３記載の層間絶縁膜の平坦化方法によれば、層間絶縁膜上に光反射率の異なる膜を形成する工程と、前記光反射率の異なる膜が表面に形成された層間絶縁膜からの光反射率をモニタしつつ、前記層間絶縁膜を研磨する工程と、前記層間絶縁膜からの光反射率に基づいて、前記層間絶縁膜のエンドポイントを判定する工程を備えることを特徴とする。
【００１１】
これにより、層間絶縁膜の研磨量に基づいて、層間絶縁膜からの光反射率を変化させることが可能となり、層間絶縁膜からの光反射率をモニタすることで、層間絶縁膜のエンドポイントを検出することが可能となる。
このため、層間絶縁膜のエンドポイントを検出するために、層間絶縁膜の膜厚を測定する必要がなくなり、層間絶縁膜の平坦化にかかる手間を軽減することが可能となるとともに、平坦化後の層間絶縁膜の膜厚精度を容易に向上させることが可能となる。
【００１２】
また、請求項４記載の層間絶縁膜の平坦化方法によれば、層間絶縁膜の間に光反射率の異なる膜を形成する工程と、前記光反射率の異なる膜が形成された層間絶縁膜からの光反射率をモニタしつつ、前記層間絶縁膜を研磨する工程と、前記層間絶縁膜からの光反射率に基づいて、前記層間絶縁膜のエンドポイントを判定する工程を備えることを特徴とする。
【００１３】
これにより、光反射率が変化する膜厚を自由に設定することができ、層間絶縁膜からの光反射率をモニタすることで、層間絶縁膜の平坦化を可能としつつ、層間絶縁膜の膜厚を任意に設定することができ、平坦化後の層間絶縁膜の膜厚精度を容易に向上させることが可能となる。
また、請求項５記載の層間絶縁膜の平坦化方法によれば、前記光反射率が変動状態から安定状態に移行した時点を前記層間絶縁膜のエンドポイントと判定することを特徴とする。
【００１４】
これにより、光反射率の異なる膜を層間絶縁膜上に形成した場合においても、光反射率の異なる膜が完全に除去された時点で、層間絶縁膜の研磨を終了することができ、層間絶縁膜からの光反射率をモニタすることで、層間絶縁膜の平坦化が可能となる。
また、請求項６記載の層間絶縁膜の平坦化方法によれば、前記光反射率の異なる膜は、反射防止膜、アモルファスシリコン膜、多結晶シリコン膜、金属膜、または有機重合体膜であることを特徴とする。
【００１５】
これにより、層間絶縁膜の汚染を抑制しつつ、光反射率の異なる膜を層間絶縁膜上に容易に形成することが可能となる。
また、請求項７記載の層間絶縁膜の平坦化方法によれば、層間絶縁膜上に摩擦係数の異なる膜を形成する工程と、前記摩擦係数の異なる膜が表面に形成された層間絶縁膜の温度分布をモニタしつつ、前記層間絶縁膜を研磨する工程と、前記層間絶縁膜の温度分布に基づいて、前記層間絶縁膜のエンドポイントを判定する工程を備えることを特徴とする。
【００１６】
これにより、層間絶縁膜の研磨量に基づいて、層間絶縁膜の温度分布を変化させることが可能となり、層間絶縁膜の温度分布をモニタすることで、層間絶縁膜のエンドポイントを検出することが可能となる。
このため、層間絶縁膜のエンドポイントを検出するために、層間絶縁膜の膜厚を測定する必要がなくなり、層間絶縁膜の平坦化にかかる手間を軽減することが可能となるとともに、平坦化後の層間絶縁膜の膜厚精度を容易に向上させることが可能となる。
【００１７】
また、請求項８記載の層間絶縁膜の平坦化方法によれば、層間絶縁膜の間に摩擦係数の異なる膜を形成する工程と、前記摩擦係数の異なる膜が形成された層間絶縁膜の温度分布をモニタしつつ、前記層間絶縁膜を研磨する工程と、前記層間絶縁膜の温度分布に基づいて、前記層間絶縁膜のエンドポイントを判定する工程を備えることを特徴とする。
【００１８】
これにより、温度分布が変化する膜厚を自由に設定することができ、層間絶縁膜の温度分布をモニタすることで、層間絶縁膜の平坦化を可能としつつ、層間絶縁膜の膜厚を任意に設定することができ、平坦化後の層間絶縁膜の膜厚精度を容易に向上させることが可能となる。
また、請求項９記載の層間絶縁膜の平坦化方法によれば、前記温度分布が変動状態から安定状態に移行した時点を前記層間絶縁膜のエンドポイントと判定することを特徴とする。
【００１９】
これにより、摩擦係数の異なる膜を層間絶縁膜上に形成した場合においても、摩擦係数の異なる膜が完全に除去された時点で、層間絶縁膜の研磨を終了することができ、層間絶縁膜からの温度分布をモニタすることで、層間絶縁膜の平坦化が可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る研磨装置および平坦化方法について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る層間絶縁膜の平坦化工程を示す断面図、図３（ａ）は、図１の層間絶縁膜の研磨時間と反射率との関係を示す図である。
【００２１】
図１（ａ）において、下地層１上には配線層２が形成され、この配線層２上には層間絶縁膜３が形成され、層間絶縁膜３上には反射防止膜４が形成されている。
ここで、配線層２の凹凸に対応して、層間絶縁膜３の表面には凹凸が発生し、層間絶縁膜３の凹部の膜厚がＨ１に設定されるものとする。
【００２２】
なお、下地層１としては、例えば、半導体基板やガラス基板、フィールド酸化膜、あるいは下層絶縁膜などとすることができる。
そして、図１（ａ）の段階では、層間絶縁膜３の表面に反射防止膜４が形成されているため、図３（ａ）に示すように、層間絶縁膜３からの反射率が低くなる（Ａ１）。
【００２３】
そして、層間絶縁膜３の表面の平坦化を行うため、図１（ｂ）に示すように、ＣＭＰによる層間絶縁膜３の研磨を行うと、層間絶縁膜３の凸部の反射防止膜４が除去され、層間絶縁膜３の露出面積が拡大する。
この結果、図１（ｂ）の段階では、層間絶縁膜３の露出部分で反射される光量が増加し、図３（ａ）に示すように、層間絶縁膜３からの反射率が徐々に高くなる（Ｂ１）。
【００２４】
そして、図１（ｃ）に示すように、層間絶縁膜３の研磨が進み、反射防止膜４が完全に除去されると、層間絶縁膜３が完全に露出されるとともに、層間絶縁膜３が平坦化される。
この結果、図１（ｃ）の段階では、反射防止膜４による透過光がなくなり、図３（ａ）に示すように、層間絶縁膜３からの反射率が飽和状態になる（Ｃ１）。
【００２５】
従って、層間絶縁膜３からの光反射状態をモニタし、層間絶縁膜３からの反射率が飽和状態に達した時点（Ｃ１）で、層間絶縁膜３の研磨を終了させることにより、層間絶縁膜３を平坦化しつつ、層間絶縁膜３の膜厚をＨ１に設定することが可能となる。
このため、ＣＭＰにより層間絶縁膜３を平坦化する場合においても、層間絶縁膜３のエンドポイントを容易に検出することが可能となり、層間絶縁膜３の平坦化にかかる手間を軽減することが可能となるとともに、平坦化後の層間絶縁膜３の膜厚精度を容易に向上させることが可能となる。
【００２６】
図２は、本発明の第２実施形態に係る層間絶縁膜の平坦化工程を示す断面図、図３（ｂ）は、図２の層間絶縁膜の研磨時間と反射率との関係を示す図である。図２（ａ）において、下地層１１上には配線層１２が形成され、この配線層１２上には層間絶縁膜１３ａ、１３ｂが形成され、層間絶縁膜１３ａと層間絶縁膜１３ｂとの間には反射防止膜１４が形成されている。
【００２７】
ここで、配線層１２の凹凸に対応して、層間絶縁膜１３ａ、１３ｂの表面には凹凸が発生し、層間絶縁膜１３ａの凸部の膜厚がＨ２に設定されるものとする。そして、図２（ａ）の段階では、反射防止膜１４が層間絶縁膜１３ｂで覆われ、層間絶縁膜１３ｂが露出しているため、図３（ｂ）に示すように、層間絶縁膜１３ｂからの反射率が高くなる（Ａ２）。
【００２８】
そして、層間絶縁膜１３ａ、１３ｂの表面の平坦化を行うため、図２（ｂ）に示すように、ＣＭＰによる層間絶縁膜１３ａ、１３ｂの研磨を行うと、層間絶縁膜１３ｂの凸部が除去され、反射防止膜１４が露出する。
この結果、図２（ｂ）の段階では、反射防止膜１４の露出部分で透過する光量が増加し、図３（ｂ）に示すように、層間絶縁膜１３ａ、１３ｂからの反射率が徐々に低くなる（Ｂ２）。
【００２９】
そして、図２（ｃ）に示すように、層間絶縁膜１３ａ、１３ｂの研磨が進み、反射防止膜１４が完全に除去されると、層間絶縁膜１３ａが完全に露出されるとともに、層間絶縁膜１３ａが平坦化される。
この結果、図２（ｃ）の段階では、反射防止膜１４による透過光がなくなり、図３（ｂ）に示すように、層間絶縁膜１３からの反射率が上昇して飽和状態になる（Ｃ２）。
【００３０】
従って、層間絶縁膜１３ａ、１３ｂからの光反射状態をモニタし、層間絶縁膜１３からの反射率が下がり始めた時点（Ｂ２）で、層間絶縁膜１３の研磨を終了させることにより、層間絶縁膜１３ｂを平坦化しつつ、層間絶縁膜１３ａ、１３ｂの膜厚をＨ２に設定することが可能となる。
このため、ＣＭＰにより層間絶縁膜１３ａ、１３ｂを平坦化する場合においても、層間絶縁膜１３ａ、１３ｂのエンドポイントを容易に検出することが可能となり、層間絶縁膜１３ａ、１３ｂの平坦化にかかる手間を軽減することが可能となるとともに、平坦化後の層間絶縁膜１３ａ、１３ｂの膜厚精度を容易に向上させることが可能となる。
【００３１】
また、層間絶縁膜１３ａと層間絶縁膜１３ｂとの間に反射防止膜１４を形成することにより、平坦化後の層間絶縁膜１３ａ、１３ｂの膜厚Ｈ２を自由に設定することが可能となり、デバイス特性の制御を精度よく行うことが可能となる。
なお、上述した実施形態では、層間絶縁膜の反射率を厚み方向に変化させるため、層間絶縁膜上または層間絶縁膜内に反射防止膜を設ける方法について説明したが、反射防止膜以外にも、例えば、アモルファスシリコン膜、多結晶シリコン膜、金属膜、またはポリイミドなどの有機重合体膜を層間絶縁膜上または層間絶縁膜内に設けるようにしてもよい。
【００３２】
図４は、本発明の第３実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す斜視図である。
図４において、研磨装置には、研磨板（プラテン）２１が設けられ、研磨板２１は、回転軸２２を介して回転機構２３に結合されている。
また、研磨板２１の上方には、ウェハＷを回転させながら、ウェハＷを押さえつける加圧ヘッド２７が設けられるとともに、スラリーを研磨板２１上に供給するスラリー供給部２８が設けられている。
【００３３】
また、研磨板２１には、光透過窓２４が設けられるとともに、光透過窓２４を透過した光をモニタする光モニタ装置２５が設けられている。
ここで、光モニタ装置２５は回転制御装置２６に接続され、回転制御装置２６は、光モニタ装置２５でモニタされるウェハＷからの反射光量に基づいて、研磨板２１の回転動作を制御する。
【００３４】
そして、ウェハＷ上には、例えば、図１の層間絶縁膜３が形成され、この層間絶縁膜３を平坦化するものとする。
この場合、層間絶縁膜３上に反射防止膜４を形成し、この反射防止膜４が形成されたウェハＷを図４の研磨板２１上に載置する。
そして、このウェハＷを加圧ヘッド２７で押さえつけ、スラリー供給部２８からスラリーを供給しつつ、研磨板２１を回転させる。
【００３５】
そして、光モニタ装置２５は、反射防止膜４の反射防止波長に一致する光を光透過窓２４に向けて出射し、光透過窓２４を介しウェハＷからの反射光を受光する。
そして、光モニタ装置２５は、受光した反射光の強度をモニタし、回転制御装置２６は、光モニタ装置２５による反射光強度のモニタ結果に基づいて、反射光強度の変化を検出する。
【００３６】
そして、回転制御装置２６は、図３（ａ）に示すように、反射光強度が上昇から飽和に転じると（Ｃ１）、回転機構２３を介し研磨板２１の回転を停止させることにより、ウェハＷの研磨を停止する。
これにより、反射防止膜４が形成された層間絶縁膜３からの光反射状態に基づいて、層間絶縁膜３の平坦化状態を判別することが可能となり、この層間絶縁膜３からの反射光強度をモニタすることで、層間絶縁膜３のエンドポイントを容易に検出することが可能となる。
【００３７】
このため、層間絶縁膜３のエンドポイントを検出するために、層間絶縁膜３の膜厚を頻繁に測定する必要がなくなり、層間絶縁膜３の平坦化にかかる手間を軽減することが可能となるとともに、平坦化後の層間絶縁膜３の膜厚精度を容易に向上させることが可能となる。
図５は、本発明の第４実施形態に係る層間絶縁膜の平坦化工程を示す断面図である。
【００３８】
図５において、下地層３１上には配線層３２が形成され、この配線層３２上には層間絶縁膜３３が形成され、層間絶縁膜３３上には層間絶縁膜３３と摩擦係数の異なる摩擦膜３４が形成されている。
ここで、配線層３２の凹凸に対応して、層間絶縁膜３３の表面には凹凸が発生し、層間絶縁膜３３の凹部の膜厚がＨ３に設定されるものとする。
【００３９】
なお、層間絶縁膜３３と摩擦係数の異なる摩擦膜３４としては、例えば、アモルファスシリコン膜、多結晶シリコン膜、タングステンやアルミニウムなどの金属膜、またはポリイミドなどの有機重合体膜の他、ＳｉＣ膜、アルミナ膜、多孔膜などを用いることができる。
図６は、本発明の第４実施形態に係る層間絶縁膜３３の研磨時間と表面温度との関係を示す図である。
【００４０】
図６において、研磨時間が長くなると、層間絶縁膜３３の表面の温度は上昇し、ある程度の時間が経つと、層間絶縁膜３３の表面の温度は一定値に近づく。
ここで、材質Ａの方が、材質Ｂよりも摩擦係数が大きいとすると、材質Ａで構成された膜の方が材質Ｂで構成された膜に比べて温度上昇が激しくなり、ある程度の時間が経つと、一定の温度差を保ったまま推移する。
【００４１】
このため、図５の層間絶縁膜３３は材質Ｂで構成され、図５の摩擦膜３４は材質Ａで構成されているとすると、図５（ａ）の段階では、摩擦膜３４が研磨されるため、研磨面の温度が高くなる。
そして、摩擦膜３４の研磨が進み、図５（ｂ）に示すように、層間絶縁膜３３の凸部が露出すると、摩擦膜３４と層間絶縁膜３３とが同時に研磨されるため、研磨面の温度が徐々に低下する。
【００４２】
そして、層間絶縁膜３３の研磨が進み、図５（ｃ）に示すように、摩擦膜３４が完全に除去されると、層間絶縁膜３３のみが研磨されるため、層間絶縁膜３３の表面の温度は、摩擦膜３４が残存する場合に比べて低い値を維持するとともに、層間絶縁膜３３が平坦化される。
従って、摩擦膜３４が形成された層間絶縁膜３３の温度分布をモニタし、この層間絶縁膜３３の温度分布が変化状態から安定状態に達した時点で、層間絶縁膜３３の研磨を終了させることにより、層間絶縁膜３３を平坦化しつつ、層間絶縁膜３３の膜厚をＨ３に設定することが可能となる。
【００４３】
このため、ＣＭＰにより層間絶縁膜３３を平坦化する場合においても、層間絶縁膜３３のエンドポイントを容易に検出することが可能となり、層間絶縁膜３３の平坦化にかかる手間を軽減することが可能となるとともに、平坦化後の層間絶縁膜３３の膜厚精度を容易に向上させることが可能となる。
なお、上述した第４実施形態では、層間絶縁膜３３の表面に摩擦膜３４を形成する方法について説明したが、層間絶縁膜の間に摩擦膜を形成するようにしてもよい。
【００４４】
図７は、本発明の第５実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す斜視図である。
図７において、研磨装置には、研磨板（プラテン）４１が設けられ、研磨板４１は、回転軸４２を介して回転機構４３に結合されている。
また、研磨板４１の上方には、ウェハＷを回転させながら、ウェハＷを押さえつける加圧ヘッド４７が設けられるとともに、スラリーを研磨板４１上に供給するスラリー供給部４８が設けられている。
【００４５】
また、研磨板４１には、光透過窓４４が設けられるとともに、研磨面の温度をモニタする温度モニタ装置４５が設けられている。
なお、温度モニタ装置４５としては、例えば、赤外線サーモグラフィーを用いることができ、温度モニタ装置４５は、光透過窓４４を透過した赤外光をモニタすることにより、研磨面の温度をモニタすることができる。
【００４６】
ここで、温度モニタ装置４５は回転制御装置４６に接続され、回転制御装置４６は、温度モニタ装置４５でモニタされるウェハＷ表面の温度に基づいて、研磨板４１の回転動作を制御する。
そして、ウェハＷ上には、例えば、図５の層間絶縁膜３３が形成され、この層間絶縁膜３３を平坦化するものとする。
【００４７】
この場合、層間絶縁膜３３上に摩擦膜３４を形成し、この摩擦膜３４が形成されたウェハＷを研磨板４１上に載置する。
そして、このウェハＷを加圧ヘッド４７で押さえつけ、スラリー供給部４８からスラリーを供給しつつ、研磨板４１を回転させる。
そして、温度モニタ装置４５は、光透過窓４４を介しウェハＷから発生する赤外光を受光する。
【００４８】
そして、温度モニタ装置４５は、受光した赤外光をモニタし、回転制御装置４６は、温度モニタ装置４５による赤外光のモニタ結果に基づいて、ウェハＷ表面の温度変化を検出する。
そして、回転制御装置４６は、ウェハＷ表面の温度が所定値で安定すると、回転機構４３を介し研磨板４１の回転を停止させることにより、ウェハＷの研磨を停止する。
【００４９】
これにより、摩擦膜３４が形成された層間絶縁膜３３の温度に基づいて、層間絶縁膜３３の平坦化状態を判別することが可能となり、この層間絶縁膜３３の温度をモニタすることで、層間絶縁膜３３のエンドポイントを容易に検出することが可能となる。
このため、層間絶縁膜３３のエンドポイントを検出するために、層間絶縁膜３３の膜厚を頻繁に測定する必要がなくなり、層間絶縁膜３３の平坦化にかかる手間を軽減することが可能となるとともに、平坦化後の層間絶縁膜３３の膜厚精度を容易に向上させることが可能となる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、層間絶縁膜の光反射率を膜厚方向に変化させることにより、層間絶縁膜のエンドポイントを容易に検出することが可能となり、層間絶縁膜の平坦化にかかる手間を軽減することが可能となるとともに、平坦化後の層間絶縁膜の膜厚精度を容易に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る層間絶縁膜の平坦化工程を示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る層間絶縁膜の平坦化工程を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）は、図１の層間絶縁膜の研磨時間と反射率との関係を示す図、図３（ｂ）は、図２の層間絶縁膜の研磨時間と反射率との関係を示す図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る層間絶縁膜の平坦化工程を示す断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る層間絶縁膜の研磨時間と表面温度との関係を示す図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す斜視図である。
【図８】従来の層間絶縁膜の平坦化工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１１、３１ 下地層、２、１２、３２ 配線層、３、１３ａ、１３ｂ、３３ 層間絶縁膜、４、１４ 反射防止膜、Ｗ ウェハ、２１、４１ 研磨板、２２、４２ 回転軸、２３、４３ 回転機構、２４ 光透過窓、２５ 光モニタ装置、２６、４６ 回転制御装置、２７、４７ 加圧ヘッド、２８、４８ スラリー供給部、３４ 摩擦膜、４４ 赤外線透過窓、４５ 温度モニタ装置
【発明の属する技術分野】
本発明は研磨装置および層間絶縁膜の平坦化方法に関し、特に、ＣＭＰ（化学的機械的研磨）による層間膜の平坦化方法に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の層間絶縁膜の平坦化方法では、層間絶縁膜の研磨時間により、層間絶縁膜のエンドポイントを判定する方法があった。
図８は、従来の層間絶縁膜の平坦化工程を示す断面図である。
図８（ａ）において、下地層５１上には配線層５２が形成され、この配線層５２上には、膜厚Ｈ４の層間絶縁膜５３が形成されている。ここで、配線層５２の凹凸に対応して、層間絶縁膜５３の表面には凹凸が発生している。
【０００３】
そして、層間絶縁膜５３の表面の凹凸を除去するため、図８（ｂ）に示すように、ＣＭＰによる層間絶縁膜５３の研磨を行う。
そして、図８（ｃ）に示すように、ＣＭＰの研磨時間を調整し、層間絶縁膜５３の膜厚がＨ６に達した時点でＣＭＰを終了することにより、層間絶縁膜５３を平坦化する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の層間絶縁膜５３の平坦化方法では、層間絶縁膜５３のエンドポイントがＣＭＰの研磨時間で調整されるため、ＣＭＰによる研磨レートおよび層間絶縁膜５３の膜厚Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６を測定しながら、研磨を行う必要があった。
【０００５】
このため、層間絶縁膜５３の平坦化に手間がかかるだけでなく、エンドポイントの検出が困難なため、研磨後の膜厚Ｈ６がばらつくという問題があった。
そこで、本発明の目的は、層間絶縁膜のエンドポイントの検出精度を向上させることが可能な研磨装置および層間絶縁膜の平坦化方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１記載の研磨装置によれば、研磨対象を研磨する研磨板と、前記研磨板を回転させる回転機構と、前記研磨対象を加圧する加圧ヘッドと、前記研磨板上にスラリーを供給するスラリー供給手段と、前記研磨板に設けられた光透過窓と、前記光透過窓を介し、前記研磨対象に設けられた層間絶縁膜からの光反射状態を監視する光監視手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
これにより、層間絶縁膜からの光反射状態に基づいて、層間絶縁膜の研磨状態を判別することが可能となり、層間絶縁膜の光反射率を膜厚方向に変化させることで、層間絶縁膜のエンドポイントを容易に検出することが可能となる。
このため、層間絶縁膜のエンドポイントを検出するために、層間絶縁膜の膜厚を測定する必要がなくなり、層間絶縁膜の平坦化にかかる手間を軽減することが可能となるとともに、平坦化後の層間絶縁膜の膜厚精度を容易に向上させることが可能となる。
【０００８】
また、請求項２記載の研磨装置によれば、研磨対象を研磨する研磨板と、前記研磨板を回転させる回転機構と、前記研磨対象を加圧する加圧ヘッドと、前記研磨板上にスラリーを供給するスラリー供給手段と、前記研磨板に設けられた赤外線透過窓と、前記赤外線透過窓を介し、前記研磨対象表面の温度分布を監視する温度監視手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
これにより、層間絶縁膜の温度分布に基づいて、層間絶縁膜の研磨状態を判別することが可能となり、層間絶縁膜の摩擦係数を膜厚方向に変化させることで、層間絶縁膜のエンドポイントを容易に検出することが可能となる。
このため、層間絶縁膜のエンドポイントを検出するために、層間絶縁膜の膜厚を測定する必要がなくなり、層間絶縁膜の平坦化にかかる手間を軽減することが可能となるとともに、平坦化後の層間絶縁膜の膜厚精度を容易に向上させることが可能となる。
【００１０】
また、請求項３記載の層間絶縁膜の平坦化方法によれば、層間絶縁膜上に光反射率の異なる膜を形成する工程と、前記光反射率の異なる膜が表面に形成された層間絶縁膜からの光反射率をモニタしつつ、前記層間絶縁膜を研磨する工程と、前記層間絶縁膜からの光反射率に基づいて、前記層間絶縁膜のエンドポイントを判定する工程を備えることを特徴とする。
【００１１】
これにより、層間絶縁膜の研磨量に基づいて、層間絶縁膜からの光反射率を変化させることが可能となり、層間絶縁膜からの光反射率をモニタすることで、層間絶縁膜のエンドポイントを検出することが可能となる。
このため、層間絶縁膜のエンドポイントを検出するために、層間絶縁膜の膜厚を測定する必要がなくなり、層間絶縁膜の平坦化にかかる手間を軽減することが可能となるとともに、平坦化後の層間絶縁膜の膜厚精度を容易に向上させることが可能となる。
【００１２】
また、請求項４記載の層間絶縁膜の平坦化方法によれば、層間絶縁膜の間に光反射率の異なる膜を形成する工程と、前記光反射率の異なる膜が形成された層間絶縁膜からの光反射率をモニタしつつ、前記層間絶縁膜を研磨する工程と、前記層間絶縁膜からの光反射率に基づいて、前記層間絶縁膜のエンドポイントを判定する工程を備えることを特徴とする。
【００１３】
これにより、光反射率が変化する膜厚を自由に設定することができ、層間絶縁膜からの光反射率をモニタすることで、層間絶縁膜の平坦化を可能としつつ、層間絶縁膜の膜厚を任意に設定することができ、平坦化後の層間絶縁膜の膜厚精度を容易に向上させることが可能となる。
また、請求項５記載の層間絶縁膜の平坦化方法によれば、前記光反射率が変動状態から安定状態に移行した時点を前記層間絶縁膜のエンドポイントと判定することを特徴とする。
【００１４】
これにより、光反射率の異なる膜を層間絶縁膜上に形成した場合においても、光反射率の異なる膜が完全に除去された時点で、層間絶縁膜の研磨を終了することができ、層間絶縁膜からの光反射率をモニタすることで、層間絶縁膜の平坦化が可能となる。
また、請求項６記載の層間絶縁膜の平坦化方法によれば、前記光反射率の異なる膜は、反射防止膜、アモルファスシリコン膜、多結晶シリコン膜、金属膜、または有機重合体膜であることを特徴とする。
【００１５】
これにより、層間絶縁膜の汚染を抑制しつつ、光反射率の異なる膜を層間絶縁膜上に容易に形成することが可能となる。
また、請求項７記載の層間絶縁膜の平坦化方法によれば、層間絶縁膜上に摩擦係数の異なる膜を形成する工程と、前記摩擦係数の異なる膜が表面に形成された層間絶縁膜の温度分布をモニタしつつ、前記層間絶縁膜を研磨する工程と、前記層間絶縁膜の温度分布に基づいて、前記層間絶縁膜のエンドポイントを判定する工程を備えることを特徴とする。
【００１６】
これにより、層間絶縁膜の研磨量に基づいて、層間絶縁膜の温度分布を変化させることが可能となり、層間絶縁膜の温度分布をモニタすることで、層間絶縁膜のエンドポイントを検出することが可能となる。
このため、層間絶縁膜のエンドポイントを検出するために、層間絶縁膜の膜厚を測定する必要がなくなり、層間絶縁膜の平坦化にかかる手間を軽減することが可能となるとともに、平坦化後の層間絶縁膜の膜厚精度を容易に向上させることが可能となる。
【００１７】
また、請求項８記載の層間絶縁膜の平坦化方法によれば、層間絶縁膜の間に摩擦係数の異なる膜を形成する工程と、前記摩擦係数の異なる膜が形成された層間絶縁膜の温度分布をモニタしつつ、前記層間絶縁膜を研磨する工程と、前記層間絶縁膜の温度分布に基づいて、前記層間絶縁膜のエンドポイントを判定する工程を備えることを特徴とする。
【００１８】
これにより、温度分布が変化する膜厚を自由に設定することができ、層間絶縁膜の温度分布をモニタすることで、層間絶縁膜の平坦化を可能としつつ、層間絶縁膜の膜厚を任意に設定することができ、平坦化後の層間絶縁膜の膜厚精度を容易に向上させることが可能となる。
また、請求項９記載の層間絶縁膜の平坦化方法によれば、前記温度分布が変動状態から安定状態に移行した時点を前記層間絶縁膜のエンドポイントと判定することを特徴とする。
【００１９】
これにより、摩擦係数の異なる膜を層間絶縁膜上に形成した場合においても、摩擦係数の異なる膜が完全に除去された時点で、層間絶縁膜の研磨を終了することができ、層間絶縁膜からの温度分布をモニタすることで、層間絶縁膜の平坦化が可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る研磨装置および平坦化方法について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る層間絶縁膜の平坦化工程を示す断面図、図３（ａ）は、図１の層間絶縁膜の研磨時間と反射率との関係を示す図である。
【００２１】
図１（ａ）において、下地層１上には配線層２が形成され、この配線層２上には層間絶縁膜３が形成され、層間絶縁膜３上には反射防止膜４が形成されている。
ここで、配線層２の凹凸に対応して、層間絶縁膜３の表面には凹凸が発生し、層間絶縁膜３の凹部の膜厚がＨ１に設定されるものとする。
【００２２】
なお、下地層１としては、例えば、半導体基板やガラス基板、フィールド酸化膜、あるいは下層絶縁膜などとすることができる。
そして、図１（ａ）の段階では、層間絶縁膜３の表面に反射防止膜４が形成されているため、図３（ａ）に示すように、層間絶縁膜３からの反射率が低くなる（Ａ１）。
【００２３】
そして、層間絶縁膜３の表面の平坦化を行うため、図１（ｂ）に示すように、ＣＭＰによる層間絶縁膜３の研磨を行うと、層間絶縁膜３の凸部の反射防止膜４が除去され、層間絶縁膜３の露出面積が拡大する。
この結果、図１（ｂ）の段階では、層間絶縁膜３の露出部分で反射される光量が増加し、図３（ａ）に示すように、層間絶縁膜３からの反射率が徐々に高くなる（Ｂ１）。
【００２４】
そして、図１（ｃ）に示すように、層間絶縁膜３の研磨が進み、反射防止膜４が完全に除去されると、層間絶縁膜３が完全に露出されるとともに、層間絶縁膜３が平坦化される。
この結果、図１（ｃ）の段階では、反射防止膜４による透過光がなくなり、図３（ａ）に示すように、層間絶縁膜３からの反射率が飽和状態になる（Ｃ１）。
【００２５】
従って、層間絶縁膜３からの光反射状態をモニタし、層間絶縁膜３からの反射率が飽和状態に達した時点（Ｃ１）で、層間絶縁膜３の研磨を終了させることにより、層間絶縁膜３を平坦化しつつ、層間絶縁膜３の膜厚をＨ１に設定することが可能となる。
このため、ＣＭＰにより層間絶縁膜３を平坦化する場合においても、層間絶縁膜３のエンドポイントを容易に検出することが可能となり、層間絶縁膜３の平坦化にかかる手間を軽減することが可能となるとともに、平坦化後の層間絶縁膜３の膜厚精度を容易に向上させることが可能となる。
【００２６】
図２は、本発明の第２実施形態に係る層間絶縁膜の平坦化工程を示す断面図、図３（ｂ）は、図２の層間絶縁膜の研磨時間と反射率との関係を示す図である。図２（ａ）において、下地層１１上には配線層１２が形成され、この配線層１２上には層間絶縁膜１３ａ、１３ｂが形成され、層間絶縁膜１３ａと層間絶縁膜１３ｂとの間には反射防止膜１４が形成されている。
【００２７】
ここで、配線層１２の凹凸に対応して、層間絶縁膜１３ａ、１３ｂの表面には凹凸が発生し、層間絶縁膜１３ａの凸部の膜厚がＨ２に設定されるものとする。そして、図２（ａ）の段階では、反射防止膜１４が層間絶縁膜１３ｂで覆われ、層間絶縁膜１３ｂが露出しているため、図３（ｂ）に示すように、層間絶縁膜１３ｂからの反射率が高くなる（Ａ２）。
【００２８】
そして、層間絶縁膜１３ａ、１３ｂの表面の平坦化を行うため、図２（ｂ）に示すように、ＣＭＰによる層間絶縁膜１３ａ、１３ｂの研磨を行うと、層間絶縁膜１３ｂの凸部が除去され、反射防止膜１４が露出する。
この結果、図２（ｂ）の段階では、反射防止膜１４の露出部分で透過する光量が増加し、図３（ｂ）に示すように、層間絶縁膜１３ａ、１３ｂからの反射率が徐々に低くなる（Ｂ２）。
【００２９】
そして、図２（ｃ）に示すように、層間絶縁膜１３ａ、１３ｂの研磨が進み、反射防止膜１４が完全に除去されると、層間絶縁膜１３ａが完全に露出されるとともに、層間絶縁膜１３ａが平坦化される。
この結果、図２（ｃ）の段階では、反射防止膜１４による透過光がなくなり、図３（ｂ）に示すように、層間絶縁膜１３からの反射率が上昇して飽和状態になる（Ｃ２）。
【００３０】
従って、層間絶縁膜１３ａ、１３ｂからの光反射状態をモニタし、層間絶縁膜１３からの反射率が下がり始めた時点（Ｂ２）で、層間絶縁膜１３の研磨を終了させることにより、層間絶縁膜１３ｂを平坦化しつつ、層間絶縁膜１３ａ、１３ｂの膜厚をＨ２に設定することが可能となる。
このため、ＣＭＰにより層間絶縁膜１３ａ、１３ｂを平坦化する場合においても、層間絶縁膜１３ａ、１３ｂのエンドポイントを容易に検出することが可能となり、層間絶縁膜１３ａ、１３ｂの平坦化にかかる手間を軽減することが可能となるとともに、平坦化後の層間絶縁膜１３ａ、１３ｂの膜厚精度を容易に向上させることが可能となる。
【００３１】
また、層間絶縁膜１３ａと層間絶縁膜１３ｂとの間に反射防止膜１４を形成することにより、平坦化後の層間絶縁膜１３ａ、１３ｂの膜厚Ｈ２を自由に設定することが可能となり、デバイス特性の制御を精度よく行うことが可能となる。
なお、上述した実施形態では、層間絶縁膜の反射率を厚み方向に変化させるため、層間絶縁膜上または層間絶縁膜内に反射防止膜を設ける方法について説明したが、反射防止膜以外にも、例えば、アモルファスシリコン膜、多結晶シリコン膜、金属膜、またはポリイミドなどの有機重合体膜を層間絶縁膜上または層間絶縁膜内に設けるようにしてもよい。
【００３２】
図４は、本発明の第３実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す斜視図である。
図４において、研磨装置には、研磨板（プラテン）２１が設けられ、研磨板２１は、回転軸２２を介して回転機構２３に結合されている。
また、研磨板２１の上方には、ウェハＷを回転させながら、ウェハＷを押さえつける加圧ヘッド２７が設けられるとともに、スラリーを研磨板２１上に供給するスラリー供給部２８が設けられている。
【００３３】
また、研磨板２１には、光透過窓２４が設けられるとともに、光透過窓２４を透過した光をモニタする光モニタ装置２５が設けられている。
ここで、光モニタ装置２５は回転制御装置２６に接続され、回転制御装置２６は、光モニタ装置２５でモニタされるウェハＷからの反射光量に基づいて、研磨板２１の回転動作を制御する。
【００３４】
そして、ウェハＷ上には、例えば、図１の層間絶縁膜３が形成され、この層間絶縁膜３を平坦化するものとする。
この場合、層間絶縁膜３上に反射防止膜４を形成し、この反射防止膜４が形成されたウェハＷを図４の研磨板２１上に載置する。
そして、このウェハＷを加圧ヘッド２７で押さえつけ、スラリー供給部２８からスラリーを供給しつつ、研磨板２１を回転させる。
【００３５】
そして、光モニタ装置２５は、反射防止膜４の反射防止波長に一致する光を光透過窓２４に向けて出射し、光透過窓２４を介しウェハＷからの反射光を受光する。
そして、光モニタ装置２５は、受光した反射光の強度をモニタし、回転制御装置２６は、光モニタ装置２５による反射光強度のモニタ結果に基づいて、反射光強度の変化を検出する。
【００３６】
そして、回転制御装置２６は、図３（ａ）に示すように、反射光強度が上昇から飽和に転じると（Ｃ１）、回転機構２３を介し研磨板２１の回転を停止させることにより、ウェハＷの研磨を停止する。
これにより、反射防止膜４が形成された層間絶縁膜３からの光反射状態に基づいて、層間絶縁膜３の平坦化状態を判別することが可能となり、この層間絶縁膜３からの反射光強度をモニタすることで、層間絶縁膜３のエンドポイントを容易に検出することが可能となる。
【００３７】
このため、層間絶縁膜３のエンドポイントを検出するために、層間絶縁膜３の膜厚を頻繁に測定する必要がなくなり、層間絶縁膜３の平坦化にかかる手間を軽減することが可能となるとともに、平坦化後の層間絶縁膜３の膜厚精度を容易に向上させることが可能となる。
図５は、本発明の第４実施形態に係る層間絶縁膜の平坦化工程を示す断面図である。
【００３８】
図５において、下地層３１上には配線層３２が形成され、この配線層３２上には層間絶縁膜３３が形成され、層間絶縁膜３３上には層間絶縁膜３３と摩擦係数の異なる摩擦膜３４が形成されている。
ここで、配線層３２の凹凸に対応して、層間絶縁膜３３の表面には凹凸が発生し、層間絶縁膜３３の凹部の膜厚がＨ３に設定されるものとする。
【００３９】
なお、層間絶縁膜３３と摩擦係数の異なる摩擦膜３４としては、例えば、アモルファスシリコン膜、多結晶シリコン膜、タングステンやアルミニウムなどの金属膜、またはポリイミドなどの有機重合体膜の他、ＳｉＣ膜、アルミナ膜、多孔膜などを用いることができる。
図６は、本発明の第４実施形態に係る層間絶縁膜３３の研磨時間と表面温度との関係を示す図である。
【００４０】
図６において、研磨時間が長くなると、層間絶縁膜３３の表面の温度は上昇し、ある程度の時間が経つと、層間絶縁膜３３の表面の温度は一定値に近づく。
ここで、材質Ａの方が、材質Ｂよりも摩擦係数が大きいとすると、材質Ａで構成された膜の方が材質Ｂで構成された膜に比べて温度上昇が激しくなり、ある程度の時間が経つと、一定の温度差を保ったまま推移する。
【００４１】
このため、図５の層間絶縁膜３３は材質Ｂで構成され、図５の摩擦膜３４は材質Ａで構成されているとすると、図５（ａ）の段階では、摩擦膜３４が研磨されるため、研磨面の温度が高くなる。
そして、摩擦膜３４の研磨が進み、図５（ｂ）に示すように、層間絶縁膜３３の凸部が露出すると、摩擦膜３４と層間絶縁膜３３とが同時に研磨されるため、研磨面の温度が徐々に低下する。
【００４２】
そして、層間絶縁膜３３の研磨が進み、図５（ｃ）に示すように、摩擦膜３４が完全に除去されると、層間絶縁膜３３のみが研磨されるため、層間絶縁膜３３の表面の温度は、摩擦膜３４が残存する場合に比べて低い値を維持するとともに、層間絶縁膜３３が平坦化される。
従って、摩擦膜３４が形成された層間絶縁膜３３の温度分布をモニタし、この層間絶縁膜３３の温度分布が変化状態から安定状態に達した時点で、層間絶縁膜３３の研磨を終了させることにより、層間絶縁膜３３を平坦化しつつ、層間絶縁膜３３の膜厚をＨ３に設定することが可能となる。
【００４３】
このため、ＣＭＰにより層間絶縁膜３３を平坦化する場合においても、層間絶縁膜３３のエンドポイントを容易に検出することが可能となり、層間絶縁膜３３の平坦化にかかる手間を軽減することが可能となるとともに、平坦化後の層間絶縁膜３３の膜厚精度を容易に向上させることが可能となる。
なお、上述した第４実施形態では、層間絶縁膜３３の表面に摩擦膜３４を形成する方法について説明したが、層間絶縁膜の間に摩擦膜を形成するようにしてもよい。
【００４４】
図７は、本発明の第５実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す斜視図である。
図７において、研磨装置には、研磨板（プラテン）４１が設けられ、研磨板４１は、回転軸４２を介して回転機構４３に結合されている。
また、研磨板４１の上方には、ウェハＷを回転させながら、ウェハＷを押さえつける加圧ヘッド４７が設けられるとともに、スラリーを研磨板４１上に供給するスラリー供給部４８が設けられている。
【００４５】
また、研磨板４１には、光透過窓４４が設けられるとともに、研磨面の温度をモニタする温度モニタ装置４５が設けられている。
なお、温度モニタ装置４５としては、例えば、赤外線サーモグラフィーを用いることができ、温度モニタ装置４５は、光透過窓４４を透過した赤外光をモニタすることにより、研磨面の温度をモニタすることができる。
【００４６】
ここで、温度モニタ装置４５は回転制御装置４６に接続され、回転制御装置４６は、温度モニタ装置４５でモニタされるウェハＷ表面の温度に基づいて、研磨板４１の回転動作を制御する。
そして、ウェハＷ上には、例えば、図５の層間絶縁膜３３が形成され、この層間絶縁膜３３を平坦化するものとする。
【００４７】
この場合、層間絶縁膜３３上に摩擦膜３４を形成し、この摩擦膜３４が形成されたウェハＷを研磨板４１上に載置する。
そして、このウェハＷを加圧ヘッド４７で押さえつけ、スラリー供給部４８からスラリーを供給しつつ、研磨板４１を回転させる。
そして、温度モニタ装置４５は、光透過窓４４を介しウェハＷから発生する赤外光を受光する。
【００４８】
そして、温度モニタ装置４５は、受光した赤外光をモニタし、回転制御装置４６は、温度モニタ装置４５による赤外光のモニタ結果に基づいて、ウェハＷ表面の温度変化を検出する。
そして、回転制御装置４６は、ウェハＷ表面の温度が所定値で安定すると、回転機構４３を介し研磨板４１の回転を停止させることにより、ウェハＷの研磨を停止する。
【００４９】
これにより、摩擦膜３４が形成された層間絶縁膜３３の温度に基づいて、層間絶縁膜３３の平坦化状態を判別することが可能となり、この層間絶縁膜３３の温度をモニタすることで、層間絶縁膜３３のエンドポイントを容易に検出することが可能となる。
このため、層間絶縁膜３３のエンドポイントを検出するために、層間絶縁膜３３の膜厚を頻繁に測定する必要がなくなり、層間絶縁膜３３の平坦化にかかる手間を軽減することが可能となるとともに、平坦化後の層間絶縁膜３３の膜厚精度を容易に向上させることが可能となる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、層間絶縁膜の光反射率を膜厚方向に変化させることにより、層間絶縁膜のエンドポイントを容易に検出することが可能となり、層間絶縁膜の平坦化にかかる手間を軽減することが可能となるとともに、平坦化後の層間絶縁膜の膜厚精度を容易に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る層間絶縁膜の平坦化工程を示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る層間絶縁膜の平坦化工程を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）は、図１の層間絶縁膜の研磨時間と反射率との関係を示す図、図３（ｂ）は、図２の層間絶縁膜の研磨時間と反射率との関係を示す図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る層間絶縁膜の平坦化工程を示す断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る層間絶縁膜の研磨時間と表面温度との関係を示す図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す斜視図である。
【図８】従来の層間絶縁膜の平坦化工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１１、３１ 下地層、２、１２、３２ 配線層、３、１３ａ、１３ｂ、３３ 層間絶縁膜、４、１４ 反射防止膜、Ｗ ウェハ、２１、４１ 研磨板、２２、４２ 回転軸、２３、４３ 回転機構、２４ 光透過窓、２５ 光モニタ装置、２６、４６ 回転制御装置、２７、４７ 加圧ヘッド、２８、４８ スラリー供給部、３４ 摩擦膜、４４ 赤外線透過窓、４５ 温度モニタ装置
Claims (9)
- 研磨対象を研磨する研磨板と、
前記研磨板を回転させる回転機構と、
前記研磨対象を加圧する加圧ヘッドと、
前記研磨板上にスラリーを供給するスラリー供給手段と、
前記研磨板に設けられた光透過窓と、
前記光透過窓を介し、前記研磨対象に設けられた層間絶縁膜からの光反射状態を監視する光監視手段とを備えることを特徴とする研磨装置。 - 研磨対象を研磨する研磨板と、
前記研磨板を回転させる回転機構と、
前記研磨対象を加圧する加圧ヘッドと、
前記研磨板上にスラリーを供給するスラリー供給手段と、
前記研磨板に設けられた赤外線透過窓と、
前記赤外線透過窓を介し、前記研磨対象表面の温度分布を監視する温度監視手段とを備えることを特徴とする研磨装置。 - 層間絶縁膜上に光反射率の異なる膜を形成する工程と、
前記光反射率の異なる膜が表面に形成された層間絶縁膜からの光反射率をモニタしつつ、前記層間絶縁膜を研磨する工程と、
前記層間絶縁膜からの光反射率に基づいて、前記層間絶縁膜のエンドポイントを判定する工程を備えることを特徴とする層間絶縁膜の平坦化方法。 - 層間絶縁膜の間に光反射率の異なる膜を形成する工程と、
前記光反射率の異なる膜が形成された層間絶縁膜からの光反射率をモニタしつつ、前記層間絶縁膜を研磨する工程と、
前記層間絶縁膜からの光反射率に基づいて、前記層間絶縁膜のエンドポイントを判定する工程を備えることを特徴とする層間絶縁膜の平坦化方法。 - 前記光反射率が変動状態から安定状態に移行した時点を前記層間絶縁膜のエンドポイントと判定することを特徴とする請求項３または４記載の層間絶縁膜の平坦化方法。
- 前記光反射率の異なる膜は、反射防止膜、アモルファスシリコン膜、多結晶シリコン膜、金属膜、または有機重合体膜であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項記載の層間絶縁膜の平坦化方法。
- 層間絶縁膜上に摩擦係数の異なる膜を形成する工程と、
前記摩擦係数の異なる膜が表面に形成された層間絶縁膜の温度分布をモニタしつつ、前記層間絶縁膜を研磨する工程と、
前記層間絶縁膜の温度分布に基づいて、前記層間絶縁膜のエンドポイントを判定する工程を備えることを特徴とする層間絶縁膜の平坦化方法。 - 層間絶縁膜の間に摩擦係数の異なる膜を形成する工程と、
前記摩擦係数の異なる膜が形成された層間絶縁膜の温度分布をモニタしつつ、前記層間絶縁膜を研磨する工程と、
前記層間絶縁膜の温度分布に基づいて、前記層間絶縁膜のエンドポイントを判定する工程を備えることを特徴とする層間絶縁膜の平坦化方法。 - 前記温度分布が変動状態から安定状態に移行した時点を前記層間絶縁膜のエンドポイントと判定することを特徴とする請求項７または８記載の層間絶縁膜の平坦化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002279283A JP2004119596A (ja) | 2002-09-25 | 2002-09-25 | 研磨装置および層間絶縁膜の平坦化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002279283A JP2004119596A (ja) | 2002-09-25 | 2002-09-25 | 研磨装置および層間絶縁膜の平坦化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004119596A true JP2004119596A (ja) | 2004-04-15 |
Family
ID=32274336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002279283A Withdrawn JP2004119596A (ja) | 2002-09-25 | 2002-09-25 | 研磨装置および層間絶縁膜の平坦化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004119596A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102615585A (zh) * | 2011-01-26 | 2012-08-01 | 株式会社迪思科 | 磨削装置 |
-
2002
- 2002-09-25 JP JP2002279283A patent/JP2004119596A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102615585A (zh) * | 2011-01-26 | 2012-08-01 | 株式会社迪思科 | 磨削装置 |
| JP2012152858A (ja) * | 2011-01-26 | 2012-08-16 | Disco Corp | 研削装置 |
| CN102615585B (zh) * | 2011-01-26 | 2016-06-15 | 株式会社迪思科 | 磨削装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5583137B2 (ja) | フィードバックおよびフィードフォワードプロセス制御のために光計測学を使用すること | |
| US10948900B2 (en) | Display of spectra contour plots versus time for semiconductor processing system control | |
| US8751033B2 (en) | Adaptive tracking spectrum features for endpoint detection | |
| US5695601A (en) | Method for planarizing a semiconductor body by CMP method and an apparatus for manufacturing a semiconductor device using the method | |
| US6153116A (en) | Method of detecting end point and monitoring uniformity in chemical-mechanical polishing operation | |
| US5722875A (en) | Method and apparatus for polishing | |
| US5647952A (en) | Chemical/mechanical polish (CMP) endpoint method | |
| US5830041A (en) | Method and apparatus for determining endpoint during a polishing process | |
| US8460057B2 (en) | Computer-implemented process control in chemical mechanical polishing | |
| US8930013B2 (en) | Adaptively tracking spectrum features for endpoint detection | |
| US8834229B2 (en) | Dynamically tracking spectrum features for endpoint detection | |
| JPH08227867A (ja) | 研磨方法および研磨装置 | |
| US6746319B2 (en) | Measuring apparatus | |
| KR20130098172A (ko) | 종료점 검출을 위한 스펙트럼 피쳐들의 동적 또는 적응 트랙킹 | |
| US8585790B2 (en) | Treatment of polishing pad window | |
| JP3011113B2 (ja) | 基板の研磨方法及び研磨装置 | |
| TW201205704A (en) | Control of overpolishing of multiple substrates on the same platen in chemical mechanical polishing | |
| US8568199B2 (en) | Polishing endpoint detection apparatus | |
| US20050118839A1 (en) | Chemical mechanical polish process control method using thermal imaging of polishing pad | |
| US20120171931A1 (en) | Polishing method, polishing apparatus, and method for manufacturing semiconductor device | |
| WO2021181944A1 (ja) | 研磨方法、研磨装置、およびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 | |
| JP2004119596A (ja) | 研磨装置および層間絶縁膜の平坦化方法 | |
| JP2010062251A (ja) | 終点検出方法及び半導体装置の製造方法 | |
| US7029596B2 (en) | Computer integrated manufacturing control system for oxide chemical mechanical polishing | |
| JP2006263876A (ja) | 研磨装置、研磨方法および半導体装置の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060110 |