JP3321338B2 - 半導体装置の製造方法および製造装置 - Google Patents
半導体装置の製造方法および製造装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の表面
を平坦化する方法およびその装置に関し、特に、半導体
装置の表面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎ
ｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ：化学的機械研磨）法
により平坦化する場合に関する。
を平坦化する方法およびその装置に関し、特に、半導体
装置の表面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎ
ｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ：化学的機械研磨）法
により平坦化する場合に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の微細化、高集積化に伴い、
半導体装置の表面の段差が問題となってきている。その
ため表面を平坦化する方法として、ＣＭＰ法が注目され
ている。以下、従来のＣＭＰ法を簡単に説明する。まず
ＣＭＰ装置の研磨クロスを張り替えて研磨を開始する
時、研磨率を測定するために、サンプル用のウェハを研
磨する。なおサンプル用のウェハの初期膜厚はあらかじ
め測定しておく。研磨後の残膜厚と初期膜厚および研磨
時間とから、研磨率を算出する。この後のウェハの研磨
においては、この研磨率に基ずいて、所望の膜厚にする
ために算出した時間で研磨を行う。
半導体装置の表面の段差が問題となってきている。その
ため表面を平坦化する方法として、ＣＭＰ法が注目され
ている。以下、従来のＣＭＰ法を簡単に説明する。まず
ＣＭＰ装置の研磨クロスを張り替えて研磨を開始する
時、研磨率を測定するために、サンプル用のウェハを研
磨する。なおサンプル用のウェハの初期膜厚はあらかじ
め測定しておく。研磨後の残膜厚と初期膜厚および研磨
時間とから、研磨率を算出する。この後のウェハの研磨
においては、この研磨率に基ずいて、所望の膜厚にする
ために算出した時間で研磨を行う。
【０００３】しかし、ＣＭＰ法における研磨率は、研磨
クロスの表面状態に依存して変動する。そのため、多数
枚のウェハを固定された研磨時間だけ研磨すると、研磨
率の変動に伴い残膜厚にばらつきが生じるという問題が
あった。この様なばらつきを最小限に押さえるため、従
来のＣＭＰ法では、ウェハを数枚研磨する毎に研磨時間
の設定を見直す作業を必要としていた。この見直し作業
は多大な時間と手間がかかり、装置のスル−プットを落
とす原因となっていた。
クロスの表面状態に依存して変動する。そのため、多数
枚のウェハを固定された研磨時間だけ研磨すると、研磨
率の変動に伴い残膜厚にばらつきが生じるという問題が
あった。この様なばらつきを最小限に押さえるため、従
来のＣＭＰ法では、ウェハを数枚研磨する毎に研磨時間
の設定を見直す作業を必要としていた。この見直し作業
は多大な時間と手間がかかり、装置のスル−プットを落
とす原因となっていた。
【０００４】この様な問題を解決する方法として、研磨
を行うと同時に膜厚の測定を行う方法が提案されている
（特開平５−３０９５５９号公報）。この方法を図５を
用いて簡単に説明する。図５（ａ）は従来例による研磨
装置の断面図、図５（ｂ）は上定盤を除いた平面図であ
る。遊星運動するキャリア１１２上に保持されたウェハ
１１３が、上定盤１１０および下底盤１１１により加圧
研磨される。このウェハ１１３は、研磨加工中に上下の
定盤１１０、１１１から部分的にオ−バ−ハングし、測
定点１１４において、上下に設置されたレ−ザ−変位セ
ンサ１１５、１１６を用いてウェハ上下面の位置が検出
され、演算処理により膜厚が測定される。
を行うと同時に膜厚の測定を行う方法が提案されている
（特開平５−３０９５５９号公報）。この方法を図５を
用いて簡単に説明する。図５（ａ）は従来例による研磨
装置の断面図、図５（ｂ）は上定盤を除いた平面図であ
る。遊星運動するキャリア１１２上に保持されたウェハ
１１３が、上定盤１１０および下底盤１１１により加圧
研磨される。このウェハ１１３は、研磨加工中に上下の
定盤１１０、１１１から部分的にオ−バ−ハングし、測
定点１１４において、上下に設置されたレ−ザ−変位セ
ンサ１１５、１１６を用いてウェハ上下面の位置が検出
され、演算処理により膜厚が測定される。
【０００５】しかし、この方法では、膜厚測定のために
オ−バ−ハングされたウェハの外周部分はオ−バ−ハン
グされない他の内周部分に比べて、常に短い時間しか研
磨されず、したがって測定部分とその他の部分におい
て、実際には膜厚が異なるという問題がある。さらにこ
の研磨装置ではウェハ上下面の位置を測定し演算処理に
より膜厚を測定しているが、例えば干渉を利用して、直
接被研磨膜の膜厚を測定する方法に比べて、測定精度が
劣る。また、ウェハ上下方向から位置を測定するために
レ−ザ−変位センサを二つ必要とするため、経済効率が
悪い。
オ−バ−ハングされたウェハの外周部分はオ−バ−ハン
グされない他の内周部分に比べて、常に短い時間しか研
磨されず、したがって測定部分とその他の部分におい
て、実際には膜厚が異なるという問題がある。さらにこ
の研磨装置ではウェハ上下面の位置を測定し演算処理に
より膜厚を測定しているが、例えば干渉を利用して、直
接被研磨膜の膜厚を測定する方法に比べて、測定精度が
劣る。また、ウェハ上下方向から位置を測定するために
レ−ザ−変位センサを二つ必要とするため、経済効率が
悪い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のＣ
ＭＰ装置による研磨方法では、被研磨部分と膜厚測定部
分との間に研磨時間の差を生じてしまい、正確な膜厚が
測定できず、所望の膜厚で研磨を終了させることは困難
であった。
ＭＰ装置による研磨方法では、被研磨部分と膜厚測定部
分との間に研磨時間の差を生じてしまい、正確な膜厚が
測定できず、所望の膜厚で研磨を終了させることは困難
であった。
【０００７】本発明の第１の目的は、研磨中の被研磨膜
の膜厚あるいは反射率を研磨領域内で直接測定し、所望
の膜厚あるいは反射率で研磨を終了させることができる
半導体装置の製造方法を提供することである。
の膜厚あるいは反射率を研磨領域内で直接測定し、所望
の膜厚あるいは反射率で研磨を終了させることができる
半導体装置の製造方法を提供することである。
【０００８】本発明の第２の目的は、研磨中の被研磨膜
の膜厚あるいは反射率を研磨領域内で自動測定し、その
測定結果に応じて研磨を制御する機構を有する半導体製
造装置を提供することである。
の膜厚あるいは反射率を研磨領域内で自動測定し、その
測定結果に応じて研磨を制御する機構を有する半導体製
造装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の半導体装置の製造方法および
半導体製造装置は、以下の如く構成されている。本発明
による半導体装置の製造方法は、研磨クロス内に開口さ
れ、研磨特性には影響を与えない程度の小さな少なくと
も一つの光学的窓を通して、前記研磨クロスの裏面側か
ら、被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率を、光
学的手段を用いて測定し、前記光学的手段によって測定
した被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率に応じ
て前記被研磨膜の研磨率を変化させることにより、所望
の膜厚あるいは反射率で、被研磨膜の研磨を終了させる
ことを特徴とする。また本発明による半導体製造装置
は、研磨クロスに設けられ、研磨特性には影響を与えな
い程度の小さな少なくとも一つの開口部を通して研磨ク
ロスの裏面側から光学的に被研磨膜の膜厚あるいは被研
磨膜面の反射率を研磨中に測定する測定装置と、測定結
果に応じて研磨を制御する制御装置とを有することを特
徴とする。
達成するために、本発明の半導体装置の製造方法および
半導体製造装置は、以下の如く構成されている。本発明
による半導体装置の製造方法は、研磨クロス内に開口さ
れ、研磨特性には影響を与えない程度の小さな少なくと
も一つの光学的窓を通して、前記研磨クロスの裏面側か
ら、被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率を、光
学的手段を用いて測定し、前記光学的手段によって測定
した被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率に応じ
て前記被研磨膜の研磨率を変化させることにより、所望
の膜厚あるいは反射率で、被研磨膜の研磨を終了させる
ことを特徴とする。また本発明による半導体製造装置
は、研磨クロスに設けられ、研磨特性には影響を与えな
い程度の小さな少なくとも一つの開口部を通して研磨ク
ロスの裏面側から光学的に被研磨膜の膜厚あるいは被研
磨膜面の反射率を研磨中に測定する測定装置と、測定結
果に応じて研磨を制御する制御装置とを有することを特
徴とする。
【００１０】このように、本発明による研磨方法では被
研磨膜の膜厚あるいは反射率を研磨中に被研磨領域内で
測定するため、膜厚を正確に測定することができ、その
結果に応じて研磨を制御するので、常に所望の膜厚ある
いは反射率で正確に研磨を終了させることができ、研磨
膜厚の制御性の大幅な向上を図ることができる。
研磨膜の膜厚あるいは反射率を研磨中に被研磨領域内で
測定するため、膜厚を正確に測定することができ、その
結果に応じて研磨を制御するので、常に所望の膜厚ある
いは反射率で正確に研磨を終了させることができ、研磨
膜厚の制御性の大幅な向上を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１（ａ）は本発明による
ＣＭＰ装置の断面図である。ＣＭＰ装置は底盤１０と底
盤１０上にはられた研磨クロス１１と、底盤１０の上方
に設けられたウェハホルダ１３と、スラリ−１４を研磨
クロス１１上に供給するスラリ−供給管１５とを有す
る。スラリ−供給管１５からスラリ−１４が研磨クロス
１１上に滴下される。ウェハ１２はウェハホルダ１３に
より研磨クロス１１に対して加圧される。ウェハホルダ
１３および底盤１０がそれぞれ回転し、ウェハ１２は研
磨クロスおよびスラリ−１４で研磨される。
て図面を参照して説明する。図１（ａ）は本発明による
ＣＭＰ装置の断面図である。ＣＭＰ装置は底盤１０と底
盤１０上にはられた研磨クロス１１と、底盤１０の上方
に設けられたウェハホルダ１３と、スラリ−１４を研磨
クロス１１上に供給するスラリ−供給管１５とを有す
る。スラリ−供給管１５からスラリ−１４が研磨クロス
１１上に滴下される。ウェハ１２はウェハホルダ１３に
より研磨クロス１１に対して加圧される。ウェハホルダ
１３および底盤１０がそれぞれ回転し、ウェハ１２は研
磨クロスおよびスラリ−１４で研磨される。
【００１２】本発明においては、研磨クロス１１の一部
には光学用センサ窓１６が形成されている。なお、この
光学用センサ窓１６はＣＭＰの研磨特性には影響を与え
ない程度に十分小さくなければならない。
には光学用センサ窓１６が形成されている。なお、この
光学用センサ窓１６はＣＭＰの研磨特性には影響を与え
ない程度に十分小さくなければならない。
【００１３】この下には、光学センサ１７が底盤１０に
固定されている。光学センサはウェハ１２の被研磨膜に
光を照射し、その反射光を受光測定し、解析することに
より、被研磨膜の膜厚または反射率を検知する。
固定されている。光学センサはウェハ１２の被研磨膜に
光を照射し、その反射光を受光測定し、解析することに
より、被研磨膜の膜厚または反射率を検知する。
【００１４】この光学センサ１７で得られた実測値に応
じて、制御装置１８は研磨率を変化させる。研磨率を変
化させるための制御には例えば次のようないくつかの方
法がある。すなわち、第１に制御装置１８は底盤１０お
よびウェハホルダ１３の回転数を制御することができ
る。また、第２に制御装置１８は、例えば純水を用いて
希釈率を増減することにより、スラリ−１４中の研磨剤
濃度を制御することができる。さらに、第３に制御装置
１８はウェハホルダ１３の位置を調節することにより、
ウェハ１２の研磨クロス１１に対する圧力を制御するこ
とができる。またこれらの方法を組み合わせて制御する
ことも可能である。それらの方法により、制御装置１８
は測定された膜厚または反射率に基づいて、研磨率を調
節する。
じて、制御装置１８は研磨率を変化させる。研磨率を変
化させるための制御には例えば次のようないくつかの方
法がある。すなわち、第１に制御装置１８は底盤１０お
よびウェハホルダ１３の回転数を制御することができ
る。また、第２に制御装置１８は、例えば純水を用いて
希釈率を増減することにより、スラリ−１４中の研磨剤
濃度を制御することができる。さらに、第３に制御装置
１８はウェハホルダ１３の位置を調節することにより、
ウェハ１２の研磨クロス１１に対する圧力を制御するこ
とができる。またこれらの方法を組み合わせて制御する
ことも可能である。それらの方法により、制御装置１８
は測定された膜厚または反射率に基づいて、研磨率を調
節する。
【００１５】なお、図１（ａ）では光学センサ１７は底
盤１０に一体化して固定されており、底盤１０と共に回
転するようになっているが、これに限らず、底盤１０に
も開口部を形成し、光学センサ１７は底盤１０と別に設
置してもよい。
盤１０に一体化して固定されており、底盤１０と共に回
転するようになっているが、これに限らず、底盤１０に
も開口部を形成し、光学センサ１７は底盤１０と別に設
置してもよい。
【００１６】ところで、光学用センサ窓１６はＣＭＰの
研磨特性には影響を与えない程度に十分小さく研磨クロ
ス１１内部に形成されなければならない。この様子を図
１（ｂ）を用いて説明する。図１（ｂ）は本発明による
ＣＭＰ装置を上から見た概略図である。光学用センサ窓
１６は研磨クロス１１に比べて、十分に小さく形成され
ている。さらに、光学用センサ窓１６が研磨クロス１１
と共にＱを中心として回転し、ウェハホルダ−１３によ
り研磨クロス１１に加圧されているウェハ１２の下を通
過する度に、光学センサ１７は被研磨膜からの反射光を
観測する。
研磨特性には影響を与えない程度に十分小さく研磨クロ
ス１１内部に形成されなければならない。この様子を図
１（ｂ）を用いて説明する。図１（ｂ）は本発明による
ＣＭＰ装置を上から見た概略図である。光学用センサ窓
１６は研磨クロス１１に比べて、十分に小さく形成され
ている。さらに、光学用センサ窓１６が研磨クロス１１
と共にＱを中心として回転し、ウェハホルダ−１３によ
り研磨クロス１１に加圧されているウェハ１２の下を通
過する度に、光学センサ１７は被研磨膜からの反射光を
観測する。
【００１７】以下、本発明によるＣＭＰ装置を用いた研
磨方法について具体的に例を挙げながら説明する。第１
の実施の形態として、被研磨膜として例えばＷ、Ａｌ、
Ｃｕのような反射率の高い金属膜を使用して、これら金
属膜の埋め込み配線を本発明によるＣＭＰ装置を用いて
形成する場合を、図２を用いて説明すると、図２（ａ）
は層間絶縁膜２９に配線用の溝もしくはコンタクトホ−
ルを形成した後埋め込み配線材料として金属膜３０が堆
積された直後の半導体装置の断面図である。この金属膜
３０を研磨して、図２（ｂ）に示すように埋め込み配線
部以外の金属膜を除去し、埋め込み配線部のみに残す場
合を考える。
磨方法について具体的に例を挙げながら説明する。第１
の実施の形態として、被研磨膜として例えばＷ、Ａｌ、
Ｃｕのような反射率の高い金属膜を使用して、これら金
属膜の埋め込み配線を本発明によるＣＭＰ装置を用いて
形成する場合を、図２を用いて説明すると、図２（ａ）
は層間絶縁膜２９に配線用の溝もしくはコンタクトホ−
ルを形成した後埋め込み配線材料として金属膜３０が堆
積された直後の半導体装置の断面図である。この金属膜
３０を研磨して、図２（ｂ）に示すように埋め込み配線
部以外の金属膜を除去し、埋め込み配線部のみに残す場
合を考える。
【００１８】まず研磨が開始すると同時（時刻ｔ＝０）
に光学センサ１７は反射光の測定を開始する。光学セン
サ１７は底盤１０が一回転する度に一回、ウェハの下を
通過し、この間にウェハ表面の反射率ｒを測定する。
に光学センサ１７は反射光の測定を開始する。光学セン
サ１７は底盤１０が一回転する度に一回、ウェハの下を
通過し、この間にウェハ表面の反射率ｒを測定する。
【００１９】図２（ｃ）は研磨時間ｔに対する表面の反
射率の変化を示している。研磨開始当初は堆積された金
属膜３０が表面全体を覆っているためこの金属膜３０の
反射率Ｒ0 が測定される。研磨が進み、埋め込み配線部
以外の金属膜が除去されると、光学センサ１７はウェハ
の大部分を占める層間絶縁膜２９の反射率Ｒ1 を測定
し、反射率の低下が検知される。制御装置１８はこの情
報を受けた時点（ｔ＝Ｔｃ）で研磨を終了させる。
射率の変化を示している。研磨開始当初は堆積された金
属膜３０が表面全体を覆っているためこの金属膜３０の
反射率Ｒ0 が測定される。研磨が進み、埋め込み配線部
以外の金属膜が除去されると、光学センサ１７はウェハ
の大部分を占める層間絶縁膜２９の反射率Ｒ1 を測定
し、反射率の低下が検知される。制御装置１８はこの情
報を受けた時点（ｔ＝Ｔｃ）で研磨を終了させる。
【００２０】この方法によれば、光学センサ１７が金属
膜の反射率の低下を常に被研磨領域内で検知するため、
埋め込み配線部以外の金属膜が除去される時刻を正確に
検知することができ、制御性良く所望の埋め込み形状を
得ることができる。
膜の反射率の低下を常に被研磨領域内で検知するため、
埋め込み配線部以外の金属膜が除去される時刻を正確に
検知することができ、制御性良く所望の埋め込み形状を
得ることができる。
【００２１】なお、前記実施の形態では、制御装置１８
は、埋め込み配線部以外の金属膜が研磨されて反射率の
低下が検出された時点で研磨を終了させていたが、第２
の実施の形態として、ウェハ面内における金属膜の残り
をなくす方法を説明する。この方法では、反射率を常に
観測し、埋め込み配線部以外の金属膜が研磨されて反射
率の低下が検出された時点よりさらに適切な時間Ｔ0 だ
け長い時間研磨を行ったのちに研磨を終了させる。この
ようにすれば、ウェハ面内で金属膜厚にばらつきがある
場合でも、金属膜が残ることが無く、配線のショ−トを
防ぐことができる。
は、埋め込み配線部以外の金属膜が研磨されて反射率の
低下が検出された時点で研磨を終了させていたが、第２
の実施の形態として、ウェハ面内における金属膜の残り
をなくす方法を説明する。この方法では、反射率を常に
観測し、埋め込み配線部以外の金属膜が研磨されて反射
率の低下が検出された時点よりさらに適切な時間Ｔ0 だ
け長い時間研磨を行ったのちに研磨を終了させる。この
ようにすれば、ウェハ面内で金属膜厚にばらつきがある
場合でも、金属膜が残ることが無く、配線のショ−トを
防ぐことができる。
【００２２】第３の実施の形態として、被研磨膜として
層間絶縁膜を想定し、この層間絶縁膜を本発明によるＣ
ＭＰ装置を用いた研磨により平坦化する場合を、図３を
用いて説明する。図３（ａ）は電極３９上に層間絶縁膜
４０が膜厚Ｘ0 で堆積された直後の半導体装置の断面図
である。この層間絶縁膜４０を所望の膜厚Ｘc まで研磨
して、図３（ｂ）に示すように平坦化する場合を考え
る。
層間絶縁膜を想定し、この層間絶縁膜を本発明によるＣ
ＭＰ装置を用いた研磨により平坦化する場合を、図３を
用いて説明する。図３（ａ）は電極３９上に層間絶縁膜
４０が膜厚Ｘ0 で堆積された直後の半導体装置の断面図
である。この層間絶縁膜４０を所望の膜厚Ｘc まで研磨
して、図３（ｂ）に示すように平坦化する場合を考え
る。
【００２３】図３（ｃ）は研磨時間ｔに対する層間絶縁
膜４０の膜厚ｘを示している。まず研磨が開始すると同
時（時刻ｔ＝０）に光学センサ１７は反射光の測定を開
始する。光学センサ１７は底盤１０が一回転する度に一
回、ウェハの下を通過し、この間に層間絶縁膜４０の膜
厚ｘを測定する。制御装置１８はこの情報を受けて、層
間絶縁膜４０の膜厚が所望の値Ｘc に達した時点（ｔ＝
Ｔｃ）で研磨を終了させる（実線参照）。
膜４０の膜厚ｘを示している。まず研磨が開始すると同
時（時刻ｔ＝０）に光学センサ１７は反射光の測定を開
始する。光学センサ１７は底盤１０が一回転する度に一
回、ウェハの下を通過し、この間に層間絶縁膜４０の膜
厚ｘを測定する。制御装置１８はこの情報を受けて、層
間絶縁膜４０の膜厚が所望の値Ｘc に達した時点（ｔ＝
Ｔｃ）で研磨を終了させる（実線参照）。
【００２４】ところで、研磨クロスの表面状態その他の
影響により、研磨率は変化することがある。図３（ｃ）
中の破線（ｆ）は研磨率が大きい場合、図３（ｃ）中の
破線（ｓ）は研磨率が小さい場合をそれぞれ示してい
る。この様に研磨率の変動に対応して、所望の膜厚に達
する時刻はそれぞれＴｆ，Ｔｓのように変化する。本実
施の形態の方法によれば残膜厚を被研磨領域内で常に観
測しているため、層間絶縁膜４０の膜厚が所望の値Ｘc
に達した時点（ｔ＝Ｔｆ、もしくはＴｓ）で研磨を終了
させることができる。すなわち、研磨率の変動に対応し
て、研磨時間を増減させることにより、常に所望の膜厚
Ｘc を得ることができる。
影響により、研磨率は変化することがある。図３（ｃ）
中の破線（ｆ）は研磨率が大きい場合、図３（ｃ）中の
破線（ｓ）は研磨率が小さい場合をそれぞれ示してい
る。この様に研磨率の変動に対応して、所望の膜厚に達
する時刻はそれぞれＴｆ，Ｔｓのように変化する。本実
施の形態の方法によれば残膜厚を被研磨領域内で常に観
測しているため、層間絶縁膜４０の膜厚が所望の値Ｘc
に達した時点（ｔ＝Ｔｆ、もしくはＴｓ）で研磨を終了
させることができる。すなわち、研磨率の変動に対応し
て、研磨時間を増減させることにより、常に所望の膜厚
Ｘc を得ることができる。
【００２５】第４の実施の形態として、研磨のスル−プ
ットを改善し、さらに被研磨膜の膜厚の制御性を向上さ
せる研磨方法について説明する。前記第３の実施の形態
と同様に、被研磨膜として層間絶縁膜を使用し、この層
間絶縁膜を本発明によるＣＭＰ装置を用いた研磨により
平坦化する場合を説明する。
ットを改善し、さらに被研磨膜の膜厚の制御性を向上さ
せる研磨方法について説明する。前記第３の実施の形態
と同様に、被研磨膜として層間絶縁膜を使用し、この層
間絶縁膜を本発明によるＣＭＰ装置を用いた研磨により
平坦化する場合を説明する。
【００２６】図４は研磨時間ｔに対する層間絶縁膜４０
の膜厚ｘを示している。実線（ａ）は本実施の形態に対
応し、実線（ｂ）は前記第３の実施の形態に対応してい
る。以下、実線（ａ）にしたがって説明する。
の膜厚ｘを示している。実線（ａ）は本実施の形態に対
応し、実線（ｂ）は前記第３の実施の形態に対応してい
る。以下、実線（ａ）にしたがって説明する。
【００２７】まず研磨が開始すると同時（時刻ｔ＝０）
に光学センサ１７は反射光の測定を開始する。光学セン
サ１７は底盤１０が一回転する度に一回、ウェハの下を
通過し、この間に層間絶縁膜４０の膜厚ｘを測定する。
に光学センサ１７は反射光の測定を開始する。光学セン
サ１７は底盤１０が一回転する度に一回、ウェハの下を
通過し、この間に層間絶縁膜４０の膜厚ｘを測定する。
【００２８】なお、研磨開始当初はスル−プットの向上
を目的として、スラリ−中の研磨剤濃度を高くして、研
磨率を大きめに設定しておく。そして層間絶縁膜４０の
膜厚が所望の膜厚Ｘ2 に近い値Ｘ1 になった時点Ｔ1 で
制御装置１８はスラリ−１４中の研磨剤濃度を低下さ
せ、研磨率を低下させる。そして層間絶縁膜４０の膜厚
が所望の値Ｘ2 になった時点Ｔ2 で制御装置１８は研磨
を終了させる。
を目的として、スラリ−中の研磨剤濃度を高くして、研
磨率を大きめに設定しておく。そして層間絶縁膜４０の
膜厚が所望の膜厚Ｘ2 に近い値Ｘ1 になった時点Ｔ1 で
制御装置１８はスラリ−１４中の研磨剤濃度を低下さ
せ、研磨率を低下させる。そして層間絶縁膜４０の膜厚
が所望の値Ｘ2 になった時点Ｔ2 で制御装置１８は研磨
を終了させる。
【００２９】本実施の形態によれば研磨終了間際の研磨
率が小さいために研磨時間のばらつきに対する膜厚のば
らつきを小さく抑えることができる。例えば、図４に示
すように、研磨時間のばらつきΔＴに対する膜厚のばら
つきΔＸ2 は前記第１の実施の形態による膜厚のばらつ
きΔＸ3 よりも小さくすることができる。さらに研磨開
始当初（ｔ＝０〜Ｔ1 ）の研磨率を高く設定しているた
め、研磨にかかる全体の時間Ｔ2 は、前記第１の実施の
形態における研磨時間Ｔ3 よりも短くてすむ。この様に
本実施の形態によれば研磨のスル−プットを改善し、さ
らに被研磨膜の膜厚の制御性を向上させることができ
る。
率が小さいために研磨時間のばらつきに対する膜厚のば
らつきを小さく抑えることができる。例えば、図４に示
すように、研磨時間のばらつきΔＴに対する膜厚のばら
つきΔＸ2 は前記第１の実施の形態による膜厚のばらつ
きΔＸ3 よりも小さくすることができる。さらに研磨開
始当初（ｔ＝０〜Ｔ1 ）の研磨率を高く設定しているた
め、研磨にかかる全体の時間Ｔ2 は、前記第１の実施の
形態における研磨時間Ｔ3 よりも短くてすむ。この様に
本実施の形態によれば研磨のスル−プットを改善し、さ
らに被研磨膜の膜厚の制御性を向上させることができ
る。
【００３０】なお前記第４の実施の形態では、スラリ−
１４中の研磨剤濃度を変えることで、研磨率を変化させ
たが、これに限らず、底盤１０とウェハホルダ１３の少
なくとも一方の回転数を変化させることにより研磨率を
変化させることも可能である。あるいは、ウェハホルダ
１３の位置を調節することによりウェハ１２に加えられ
る圧力を変化させることで研磨率を変化させることもで
きる。
１４中の研磨剤濃度を変えることで、研磨率を変化させ
たが、これに限らず、底盤１０とウェハホルダ１３の少
なくとも一方の回転数を変化させることにより研磨率を
変化させることも可能である。あるいは、ウェハホルダ
１３の位置を調節することによりウェハ１２に加えられ
る圧力を変化させることで研磨率を変化させることもで
きる。
【００３１】
【発明の効果】本発明による研磨方法によれば、研磨ク
ロス内に開口された光学的窓を通して研磨中にこの研磨
クロス裏面側から被研磨膜の膜厚あるいは反射率を測定
しているので、従来のＣＭＰ装置による研磨方法のよう
に、被研磨部分と膜厚測定部分との間に研磨時間の差が
生じることがなく、実際の被研磨膜と等しい膜厚を常に
測定することが可能である。したがって、この測定結果
に応じて研磨を制御する本発明による研磨方法によれ
ば、従来の研磨方法よりいっそう正確に所望の結果を得
ることができる。また、本発明のＣＭＰ装置は光学セン
サを一つしか必要としないため、光学センサを二つ必要
としていた従来の方法に比べ、経済効率が優れており、
また測定手段をウェハの一方の側に設置すればよいの
で、装置の構成も簡略化することができる。さらに、本
発明のＣＭＰ装置は、例えば干渉による光学的手段を用
いて直接被研磨膜の膜厚を測定しているため、精度良く
膜厚を測定することができるので、より厳密に研磨の制
御を行うことができる。
ロス内に開口された光学的窓を通して研磨中にこの研磨
クロス裏面側から被研磨膜の膜厚あるいは反射率を測定
しているので、従来のＣＭＰ装置による研磨方法のよう
に、被研磨部分と膜厚測定部分との間に研磨時間の差が
生じることがなく、実際の被研磨膜と等しい膜厚を常に
測定することが可能である。したがって、この測定結果
に応じて研磨を制御する本発明による研磨方法によれ
ば、従来の研磨方法よりいっそう正確に所望の結果を得
ることができる。また、本発明のＣＭＰ装置は光学セン
サを一つしか必要としないため、光学センサを二つ必要
としていた従来の方法に比べ、経済効率が優れており、
また測定手段をウェハの一方の側に設置すればよいの
で、装置の構成も簡略化することができる。さらに、本
発明のＣＭＰ装置は、例えば干渉による光学的手段を用
いて直接被研磨膜の膜厚を測定しているため、精度良く
膜厚を測定することができるので、より厳密に研磨の制
御を行うことができる。
【図１】本発明ＣＭＰ装置の構造を示す図である。
【図２】本発明ＣＭＰ装置による第１の実施の形態の説
明図である。
明図である。
【図３】本発明ＣＭＰ装置による第３の実施の形態の説
明図である。
明図である。
【図４】本発明ＣＭＰ装置による第４の実施の形態の説
明図である。
明図である。
【図５】従来のＣＭＰ装置を示す図である。
Ｏ、Ｑ…回転軸、１０…底盤、１１…研磨クロス、１２
…ウェハ、１３…ウェハホルダ、１４…スラリ−、１５
…スラリ−供給管、１６…光学センサ窓、１７…光学セ
ンサ、１８…制御装置、３９…電極、２９、４０…層間
絶縁膜、３０…金属膜、１１０…上定盤、１１１…下定
盤、１１２…キャリア、１１３…ウェハ、１１４…測定
部、１１５、１１６…レ−ザ−光学センサ。
…ウェハ、１３…ウェハホルダ、１４…スラリ−、１５
…スラリ−供給管、１６…光学センサ窓、１７…光学セ
ンサ、１８…制御装置、３９…電極、２９、４０…層間
絶縁膜、３０…金属膜、１１０…上定盤、１１１…下定
盤、１１２…キャリア、１１３…ウェハ、１１４…測定
部、１１５、１１６…レ−ザ−光学センサ。
Claims (3)
- 【請求項１】 被研磨膜を有するウェハを、研磨クロス
を用いて研磨する半導体装置の製造方法において、前記
研磨クロス内に、研磨特性には影響を与えない程度の小
さな少なくとも一つの光学的窓を開口し、研磨中にこの
窓を通して、前記研磨クロスの裏面側から、被研磨膜の
膜厚あるいは被研磨膜面の反射率を、光学的手段を用い
て測定し、前記光学的手段によって測定した被研磨膜の
膜厚あるいは被研磨膜面の反射率に応じて、スラリー中
の研磨剤濃度、研磨クロスの張られた底盤の回転速度お
よびウェハの回転速度、研磨クロスに対してウェハに加
えられる圧力のいずれかを変化させることで、前記被研
磨膜の研磨率を変化させることを特徴とする半導体装置
の製造方法。 - 【請求項２】 前記光学的手段によって測定した被研磨
膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率が、所定の値に達
した時点で研磨を終了させることを特徴とする請求項１
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 被研磨膜を有するウェハを、研磨クロス
を用いて研磨する半導体装置において、前記研磨クロス
に、研磨特性には影響を与えない程度の小さな少なくと
も一つの開口部を備え、この開口部の背後に、研磨中に
前記研磨クロスの裏面側から、光学的手段を用いてウェ
ハ表面の被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率を
測定する測定装置と、研磨中に前記測定装置で測定され
た前記被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率に応
じて、スラリー中の研磨剤濃度、研磨クロスの張られた
底盤の回転速度およびウェハの回転速度、研磨クロスに
対してウェハに加えられる圧力のいずれかを変化させる
ことで、研磨を制御する制御装置とを具備することを特
徴とする半導体製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18715595A JP3321338B2 (ja) | 1995-07-24 | 1995-07-24 | 半導体装置の製造方法および製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18715595A JP3321338B2 (ja) | 1995-07-24 | 1995-07-24 | 半導体装置の製造方法および製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0936072A JPH0936072A (ja) | 1997-02-07 |
| JP3321338B2 true JP3321338B2 (ja) | 2002-09-03 |
Family
ID=16201093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18715595A Ceased JP3321338B2 (ja) | 1995-07-24 | 1995-07-24 | 半導体装置の製造方法および製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3321338B2 (ja) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69618698T2 (de) | 1995-03-28 | 2002-08-14 | Applied Materials Inc | Verfahren und Vorrichtung zur In-Situ-Kontroll und Bestimmung des Endes von chemisch-mechanischen Planiervorgänge |
| US5893796A (en) | 1995-03-28 | 1999-04-13 | Applied Materials, Inc. | Forming a transparent window in a polishing pad for a chemical mechanical polishing apparatus |
| JPH11204468A (ja) * | 1998-01-09 | 1999-07-30 | Speedfam Co Ltd | 半導体ウエハの表面平坦化装置 |
| US6068539A (en) * | 1998-03-10 | 2000-05-30 | Lam Research Corporation | Wafer polishing device with movable window |
| JPH11300607A (ja) * | 1998-04-16 | 1999-11-02 | Speedfam-Ipec Co Ltd | 研磨装置 |
| US6190234B1 (en) | 1999-01-25 | 2001-02-20 | Applied Materials, Inc. | Endpoint detection with light beams of different wavelengths |
| US6994607B2 (en) | 2001-12-28 | 2006-02-07 | Applied Materials, Inc. | Polishing pad with window |
| US6716085B2 (en) | 2001-12-28 | 2004-04-06 | Applied Materials Inc. | Polishing pad with transparent window |
| US6179709B1 (en) | 1999-02-04 | 2001-01-30 | Applied Materials, Inc. | In-situ monitoring of linear substrate polishing operations |
| US6524164B1 (en) | 1999-09-14 | 2003-02-25 | Applied Materials, Inc. | Polishing pad with transparent window having reduced window leakage for a chemical mechanical polishing apparatus |
| WO2001046684A1 (en) * | 1999-12-23 | 2001-06-28 | Kla-Tencor Corporation | In-situ metalization monitoring using eddy current measurements and optical measurements |
| KR100773165B1 (ko) * | 1999-12-24 | 2007-11-02 | 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 | 반도체기판처리장치 및 처리방법 |
| US7374477B2 (en) | 2002-02-06 | 2008-05-20 | Applied Materials, Inc. | Polishing pads useful for endpoint detection in chemical mechanical polishing |
| US8485862B2 (en) | 2000-05-19 | 2013-07-16 | Applied Materials, Inc. | Polishing pad for endpoint detection and related methods |
| TW200401687A (en) * | 2002-07-26 | 2004-02-01 | Nippon Kogaku Kk | Polishing device |
| KR101047933B1 (ko) | 2002-11-27 | 2011-07-11 | 도요 고무 고교 가부시키가이샤 | 연마 패드 및 반도체 장치의 제조 방법 |
| US7008295B2 (en) | 2003-02-04 | 2006-03-07 | Applied Materials Inc. | Substrate monitoring during chemical mechanical polishing |
| JP4202841B2 (ja) | 2003-06-30 | 2008-12-24 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | 表面研磨装置 |
| US7264536B2 (en) | 2003-09-23 | 2007-09-04 | Applied Materials, Inc. | Polishing pad with window |
| CN1926666A (zh) | 2004-03-11 | 2007-03-07 | 东洋橡胶工业株式会社 | 研磨垫及半导体器件的制造方法 |
| US7871309B2 (en) | 2004-12-10 | 2011-01-18 | Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. | Polishing pad |
| KR101294863B1 (ko) * | 2006-02-06 | 2013-08-08 | 도레이 카부시키가이샤 | 연마 패드 및 연마 장치 |
-
1995
- 1995-07-24 JP JP18715595A patent/JP3321338B2/ja not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0936072A (ja) | 1997-02-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RVOP | Cancellation by post-grant opposition |