JP3327175B2 - Detection unit and wafer polishing apparatus provided with the detection unit - Google Patents

Detection unit and wafer polishing apparatus provided with the detection unit

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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子が形成
されたウェハの、層間絶縁層又は金属電極膜の少なくと
も一部を、研磨により取り除くウェハ研磨装置及びこの
ウェハ研磨装置に用いる検知部に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device
At least an interlayer insulating layer or a metal electrode film
Polishing device that removes part of
The present invention relates to a detection unit used in a wafer polishing apparatus.

【0002】[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、高密度化に伴う様々の障害のいく
つかは、種々の技術、方法により克服されつつある。大
きな課題のひとつとして、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がある。デバイスの集
積度が上がるにつれ、電極他の更なる積層化は避けられ
ない。リソグラフィの短波長化に付随した、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、層間層を精度良く平坦化することへの要求は大
きい。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)の要求も高く、この場合、積層後
の余分な金属層の除去及び平坦化が必須のものとして要
求される。
2. Description of the Related Art Densification of semiconductor devices has been progressing without limitation and some of various obstacles accompanying the densification are being overcome by various techniques and methods. One of the major challenges is the flattening of global (relatively large) device surfaces. As the degree of integration of devices increases, further lamination of electrodes and the like is inevitable. In view of the reduction in the depth of focus during exposure accompanying the shortening of the wavelength of lithography, there is a great demand for accurately flattening the interlayer layer at least in the range of the exposure area. In addition, there is a high demand for so-called inlay (plug, damascene) in which the metal electrode layer is embedded, and in this case, removal and flattening of an extra metal layer after lamination are required as essential.

【0003】従来より、成膜法などの改良により局所的
に層間層を平坦化する方法が多く提案、実行されている
が、今後さらに必要とされる、より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
(Chemical Mechanical PolishingまたはPlanarizatio
n)とよばれる研磨工程である。
Conventionally, many methods for locally planarizing an interlayer layer by improving a film forming method and the like have been proposed and implemented, but efficient planarization in a larger area, which is further required in the future, has been proposed. CMP is attracting attention as a technology.
(Chemical Mechanical Polishing or Planarizatio
This is a polishing process called n).

【0004】CMPは、物理的研磨に化学的な作用(研
磨材、溶液による溶かし出し)を併用してウェハーの表
面凹凸を除いていく工程であり、グローバル平坦化技術
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
面を加圧して相対運動により摩擦することで研磨を進行
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を一様に研磨することが可能にな
る。
[0004] CMP is a process for removing the surface irregularities of a wafer by using a chemical action (dissolution with an abrasive or a solution) in combination with physical polishing, and is the most promising candidate for global planarization technology. ing. Specifically, a wafer called a slurry using a slurry called a slurry in which abrasive particles (generally silica, alumina, cerium oxide, etc.) are dispersed in a soluble solvent of a polishing material such as an acid or an alkali, and the wafer is coated with an appropriate polishing cloth. Polishing proceeds by pressing the surface and rubbing by relative motion. By making the pressure and the relative movement speed uniform over the entire surface of the wafer, it is possible to uniformly polish the surface.

【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
終了の検知がある。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。
Although this process still has many problems in terms of matching with the conventional semiconductor process, etc., one of the general required problems is to detect the end of the polishing process. In particular, the detection of the polishing end point (in-situ) while performing the polishing step is greatly demanded for improving the process efficiency.

【0006】研磨工程の終了を検出する方法のひとつと
して、目的研磨層と異なった層へ研磨が進んだ場合の摩
擦変動を、ウェハやパッドを回転させるモーターのトル
ク変化によって検出する方法が用いられている。
As one of the methods for detecting the end of the polishing step, a method of detecting a change in friction when polishing proceeds to a layer different from the target polishing layer by a change in torque of a motor for rotating a wafer or a pad is used. ing.

【0007】また、研磨パッドに光路を設けてウェハ表
面に光を照射したり、ウェハキャリアに光路を設けてウ
ェハ裏面からウェハ透過性の光(赤外光)を照射したり
して、光学的な干渉によって研磨中の薄膜の膜厚を測定
する方法も実用化に向け開発が進められている。
Further, an optical path is provided on the polishing pad to irradiate the wafer surface with light, or an optical path is provided on the wafer carrier to irradiate light (infrared light) that is transparent to the wafer from the back surface of the wafer. A method for measuring the thickness of a thin film being polished due to interference is also being developed for practical use.

【0008】これは、研磨されていく層間絶縁膜を計測
する際に、レーザ光を研磨面に照射し、その反射光の強
度の時間変化をモニタするものである。膜厚変動による
照射光の干渉条件の変化から、光量の変動(膜厚減少速
度が一定であれば、通常正弦波的変動となる)がおこ
る。これにより、膜厚即ち研磨量を算出することが可能
になる。
In this method, when measuring an interlayer insulating film to be polished, a laser beam is applied to a polished surface, and a change in intensity of reflected light with time is monitored. The change in the interference condition of the irradiation light due to the change in the film thickness causes a change in the light quantity (a normal sinusoidal change if the film thickness reduction rate is constant). This makes it possible to calculate the film thickness, that is, the polishing amount.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような、CMPにおける研磨量や研磨終了点を研磨中に
モニタする技術は、要請が高まっているにも関わらず決
定的といえる解決方法が確立されていない。
However, the technique for monitoring the amount of polishing and the end point of polishing during CMP during polishing as described above has established a decisive solution in spite of increasing demand. It has not been.

【0010】例えば、研磨終了点をモータートルクで検
出する方法は、現時点においては、明らかに異なる層の
研磨開始を検知する場合にのみ有効で、しかも精度の上
で不十分である。
For example, the method of detecting the polishing end point by the motor torque is effective at present only for detecting the start of polishing of a clearly different layer, and is insufficient in accuracy.

【0011】また、干渉利用の膜厚計測の方法(レーザ
光を照射し、反射光量の時間変動を追跡する方法)にお
いても、パターン依存での不確定性、測定位置による誤
差などが指摘されている。
Also, in the method of measuring the film thickness using interference (method of irradiating a laser beam and tracking the time variation of the reflected light amount), uncertainties depending on patterns, errors due to measurement positions, and the like have been pointed out. I have.

【0012】すなわち、この方法で問題になることの一
つとして、研磨ウェハが光学的に一様な性質を持たない
ことがある。この理由を図6を用いて説明する。一般に
は、図6(a)のように、研磨ウェハ1の下地に金属配
線層102などがある状態で層間絶縁膜101の研磨を
行ったり、(b)のような状態で、層間絶縁層101上
の金属膜102の研磨を行う。
That is, one of the problems with this method is that the polished wafer does not have optically uniform properties. The reason will be described with reference to FIG. In general, as shown in FIG. 6A, the interlayer insulating film 101 is polished in a state where the metal wiring layer 102 and the like are under the polishing wafer 1, or in the state shown in FIG. The upper metal film 102 is polished.

【0013】このようなデバイスパターン(下地パター
ン)が存在するため、プローブ光の反射光あるいは透過
光が、それによる様々な影響を受ける。簡単な例をあげ
ると、下地に金属電極102のパターンがあれば、その
部分においては、(通常の波長では)透過光は存在しな
くなるし、反射光は大きくなる。
Since such a device pattern (base pattern) exists, reflected light or transmitted light of the probe light is variously affected by the light. To give a simple example, if there is a pattern of the metal electrode 102 on the base, there is no transmitted light (at a normal wavelength) in that part, and the reflected light becomes large.

【0014】また、図6(a)に示されるような場合に
は、膜厚変動するのは、ウェハ一面でなくその一部であ
る凸部のみであることが多いため、その部分からの光量
変動のみしか検出されない。さらに、凹凸が存在する場
合の研磨の進行は、平面状に研磨されていくという形で
はなく、不均一な形で進行することが多いため、一様な
膜厚変化から単純に予測される信号は得られない。
In the case shown in FIG. 6 (a), the film thickness often fluctuates not only on the whole surface of the wafer but only on the convex portion which is a part thereof. Only fluctuations are detected. Furthermore, in the case where unevenness is present, the progress of polishing often progresses in a non-uniform manner, not in a form in which the polishing is performed in a planar manner. Cannot be obtained.

【0015】そのため、ブランクのウェハ(パターンの
存在しない一面成膜のウェハ)においては良好な膜厚計
測性能をみせる干渉膜厚計測機構も、電極の設けられた
パターンウェハにおいては、信号にノイズが多く混入す
るようになり、場合によっては計測が困難になるという
ことも報告されている。
For this reason, the interference film thickness measuring mechanism which shows a good film thickness measuring performance on a blank wafer (one-side film-forming wafer having no pattern) also has a noise on a signal on a patterned wafer provided with electrodes. It has also been reported that a large amount of manganese is mixed, and in some cases, measurement becomes difficult.

【0016】また、研磨中に同時計測(in-situ計測)
を行なおうとすると、どうしても運動中のウェハを計測
しなければならなくなり、さらに信号が複雑になるう
え、光線上に研磨剤であるスラリ−が介在することによ
り測定値(反射光強度など)が不安定度を増すという問
題点がある。
Simultaneous measurement during polishing (in-situ measurement)
In order to perform the measurement, the moving wafer must be measured, the signal becomes more complicated, and the measured value (reflected light intensity, etc.) is increased due to the presence of the slurry, which is an abrasive, on the light beam. There is a problem of increasing instability.

【0017】このように、研磨量や研磨終了点を研磨中
にモニタする技術が不十分なため、実際のプロセスにお
いては、研磨時間による制御などで対処することが多
く、その精度不足のため、必要以上の膜厚を成膜するこ
とになっている。
As described above, since the technique for monitoring the polishing amount and the polishing end point during polishing is insufficient, the actual process is often dealt with by controlling the polishing time or the like. The film thickness is to be formed more than necessary.

【0018】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、半導体素子が形成されたウェハ
の、層間絶縁層又は金属電極膜の少なくとも一部を研磨
により取り除く際に、研磨量又は研磨終了点を、精度よ
く、簡便に、研磨中あるいは研磨後に検知することがで
きるウェハ研磨装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is intended to remove at least a part of an interlayer insulating layer or a metal electrode film from a wafer on which semiconductor elements are formed by polishing. It is an object of the present invention to provide a wafer polishing apparatus capable of accurately and simply detecting a quantity or a polishing end point during or after polishing.

【0019】[0019]

【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、半導体素子が形成され、最上層が金属
膜である2以上の層を有するウェハ中の前記金属膜の少
なくとも一部を研磨により除くウェハ研磨装置であっ
て、半導体素子が形成されたウェハ研磨面の前記金属膜
一部または全部にプローブ光を照射するプローブ光照
射部と、ウェハ表面から反射されたプローブ光又はウェ
ハを透過したプローブ光の分光反射率又は分光透過率の
変化から、研磨終了点を検知する検知部を有してなるこ
とを特徴とするウェハ研磨装置(請求項1)である。
A first means for solving the above-mentioned problems is that a semiconductor element is formed and a top layer is made of metal.
A wafer polishing apparatus for removing at least a part of the metal film in a wafer having two or more layers by polishing, the metal film being on a polished surface of a wafer on which a semiconductor element is formed.
A probe light irradiating unit that irradiates a part or all of the probe light with the probe light reflected from the wafer surface or the spectral reflectance or the spectral transmittance of the probe light transmitted through the wafer .
A wafer polishing apparatus (Claim 1), comprising a detection unit for detecting a polishing end point from a change .

【0020】半導体素子が形成されたウェハ研磨面から
の反射光及び透過光は、デバイス(積層薄膜)の各層、
各部分からの光波の重ね合わせと見ることができ、波長
依存性(分光反射率又は分光透過率)の波形は、研磨し
ている層(最上層)の膜厚により変化する。この変化
は、反射光量、透過光量の変化に比して安定しており
(再現性があり)、かつ介在スラリーや、膜厚の不均
一、表面・界面の凹凸等の影響を受けにくい。よって、
前記装置によればこれらのノイズ要因にかかわらず、ウ
ェハ厚さ、研磨量又は研磨終了点を正確に検知すること
ができる。なお、研磨量は、ウェハの初期厚さと測定さ
れたウェハ厚さから間接的に測定する。
The reflected light and the transmitted light from the polished surface of the wafer on which the semiconductor element is formed are reflected on each layer of the device (laminated thin film),
This can be seen as the superposition of light waves from each part, and the waveform of the wavelength dependency (spectral reflectance or spectral transmittance) changes depending on the thickness of the layer being polished (uppermost layer). This change is more stable (has reproducibility) than changes in the amount of reflected light and the amount of transmitted light, and is less susceptible to intervening slurries, non-uniform film thickness, surface / interface irregularities, and the like. Therefore,
According to the apparatus, the wafer thickness, the amount of polishing, or the polishing end point can be accurately detected regardless of these noise factors. The polishing amount is measured indirectly from the initial thickness of the wafer and the measured wafer thickness.

【0021】半導体素子が形成されたウェハ中の層間絶
縁層又は金属電極膜の少なくとも一部を研磨により除く
ウェハ研磨装置であって、半導体素子が形成されたウェ
ハ研磨面の一部または全部にプローブ光を照射するプロ
ーブ光照射部と、ウェハ表面から反射されたプローブ光
又はウェハを透過したプローブ光の分光反射率又は分光
透過率の変化により研磨量又は研磨終了点を検知する検
知部を有し、前記検知部が、反射率又は透過率の分光曲
線における少なくとも一つの極大点もしくは極小点、又
はその両方の波長の変動、又は極大点、極小点の出現も
しくは消滅を検出することにより、研磨量又は研磨終了
点を検知するものであることを特徴とするウェハ研磨装
置(請求項2)である。
Interlayer insulation in a wafer on which semiconductor elements are formed
At least a part of the edge layer or the metal electrode film is removed by polishing.
A wafer polishing apparatus, comprising a wafer on which a semiconductor element is formed.
C. A probe that irradiates a part or all of the polished surface with probe light.
Probe light irradiator and probe light reflected from wafer surface
Or the spectral reflectance or spectrum of the probe light transmitted through the wafer
A detection that detects the polishing amount or polishing end point based on the change in transmittance.
A detection unit , wherein the detection unit detects at least one maximum point or minimum point in the spectral curve of reflectance or transmittance, or a change in the wavelength of both, or a maximum point, the appearance or disappearance of a minimum point. Thus, a wafer polishing apparatus (claim 2) for detecting a polishing amount or a polishing end point.

【0022】ウェハ表面から反射されたプローブ光又は
ウェハを透過したプローブ光の波長依存性(分光反射率
又は分光透過率)の変化のうちでも、反射率又は透過率
の分光曲線における少なくとも一つの極大点もしくは極
小点、又はその両方の位置(波長)の変動、又は極大点
極小点の出現もしくは消滅は、研磨している層(最上
層)の膜厚と特に相関関係があり、安定した再現性のあ
る信号である。よって、この信号を研磨量又は研磨終了
点を検知するための信号として用いることにより、正確
な測定が可能となる。
Among the changes in the wavelength dependence (spectral reflectance or spectral transmittance) of the probe light reflected from the wafer surface or the probe light transmitted through the wafer, at least one local maximum in the reflectance or transmittance spectral curve. Fluctuations in the position (wavelength) of the point or the minimum point, or both, or the appearance or disappearance of the maximum point / minimum point are particularly correlated with the thickness of the layer being polished (the uppermost layer), and provide stable reproducibility. It is a signal with. Therefore, accurate measurement becomes possible by using this signal as a signal for detecting the polishing amount or the polishing end point.

【0023】半導体素子が形成されたウェハ中の層間絶
縁層又は金属電極膜の少なくとも一部を研磨により除く
ウェハ研磨装置であって、半導体素子が形成されたウェ
ハ研磨面の一部または全部にプローブ光を照射するプロ
ーブ光照射部と、ウェハ表面から反射されたプローブ光
又はウェハを透過したプローブ光の分光反射率又は分光
透過率の変化により研磨量又は研磨終了点を検知する検
知部を有し、前記検知部が、予め算出又は実測された研
磨終了点における分光反射率又は分光透過率の波形と、
実測された分光反射率又は分光透過率の波形とを比較す
ることにより、研磨終了点を検知するものであることを
特徴とするウェハ研磨装置(請求項3)である。
Interlayer insulation in a wafer on which semiconductor elements are formed
At least a part of the edge layer or the metal electrode film is removed by polishing.
A wafer polishing apparatus, comprising a wafer on which a semiconductor element is formed.
C. A probe that irradiates a part or all of the polished surface with probe light.
Probe light irradiator and probe light reflected from wafer surface
Or the spectral reflectance or spectrum of the probe light transmitted through the wafer
A detection that detects the polishing amount or polishing end point based on the change in transmittance.
Having a sensing unit , the detection unit, the waveform of the spectral reflectance or spectral transmittance at the polishing end point calculated or measured in advance,
A wafer polishing apparatus according to claim 3, wherein a polishing end point is detected by comparing the measured spectral reflectance or spectral transmittance waveform.

【0024】一般に研磨終了点においては、分光反射率
又は分光透過率の波形は、研磨終了前の分光反射率又は
分光透過率の波形と大きく異なったパターンを有するの
で、これを計算又は実測により求めておき、実測値と予
め求められた研磨終了点における分光反射率又は分光透
過率を比較することにより、研磨終了点を正確に検知す
ることができる。
Generally, at the polishing end point, the waveform of the spectral reflectance or the spectral transmittance has a significantly different pattern from the waveform of the spectral reflectance or the spectral transmittance before the polishing is completed. The polishing end point can be accurately detected by comparing the actually measured value with the spectral reflectance or the spectral transmittance at the polishing end point obtained in advance.

【0025】前記課題を解決するための第4の手段は、
前記第1の手段から第3の手段のいずれかにおいて、プ
ローブ光が、ウェハのデバイスの最小構造より十分大き
なスポット径で、ウェハのパタ−ン構造部分に照射され
るウェハ研磨装置(請求項4)である。
A fourth means for solving the above-mentioned problem is as follows.
A wafer polishing apparatus according to any one of the first to third means, wherein the probe light is applied to a pattern structure portion of the wafer with a spot diameter sufficiently larger than the minimum structure of the device of the wafer. ).

【0026】研磨対象であるウェハには小さな個別素子
の集合体である多数の周期構造が存在し、ウエハは微細
に見れば一様でない。よって、照射されるプローブ光の
スポット径が小さいときは、反射光又は透過光は、この
微細構造の影響を受け、照射位置によって変化し、これ
がノイズとなる可能性がある。しかしながら、照射する
プローブ光のスポット径をウェハのデバイスの最小構造
より十分大きなものとすることにより、反射光又は透過
光は、プローブ光の照射位置に関係なく一定となり、安
定した信号が得られる。
A wafer to be polished has a large number of periodic structures which are aggregates of small individual elements, and the wafer is not uniform when viewed finely. Therefore, when the spot diameter of the probe light to be irradiated is small, the reflected light or the transmitted light is affected by the fine structure and changes depending on the irradiation position, which may cause noise. However, by setting the spot diameter of the probe light to be irradiated to be sufficiently larger than the minimum structure of the device on the wafer, the reflected light or the transmitted light becomes constant regardless of the irradiation position of the probe light, and a stable signal can be obtained.

【0027】前記課題を解決するための第5の手段は、
前記第1の手段から第3の手段のいずれかにおいて、前
記プローブ光が、ウェハのデバイスの最小構造より十分
大きなスポット径で、ウェハのパタ−ン構造部分に照射
され、前記ウェハ表面から反射されたプローブ光又は前
記ウェハを透過したプローブ光は、前記デバイスの各部
分からの光波の重ね合わせであることを特徴とするウェ
ハ研磨装置(請求項5)である。前記課題を解決するた
めの第の手段は、第4又は第5の手段において、検知
部が、ウェハのパタ−ン構造部分のみがプローブ光に照
射されているときの信号のみを用いて研磨量又は研磨終
了点を検知するものであるウェハ研磨装置(請求項
である。
A fifth means for solving the above problem is as follows.
In any one of the first to third means,
The probe light is more than the minimum structure of the device on the wafer
Irradiates the pattern structure portion of the wafer with a large spot diameter
Probe light reflected from the wafer surface or
The probe light transmitted through the wafer is transmitted to each part of the device.
A superposition of light waves from
A polishing apparatus (Claim 5). A sixth means for solving the above-mentioned problem is the fourth or fifth means, wherein the detection unit is polished using only a signal when only the pattern structure portion of the wafer is irradiated with the probe light. A wafer polishing apparatus for detecting an amount or a polishing end point (Claim 6 )
It is.

【0028】既に説明したように、本ウェハ研磨装置に
おいて、研磨量又は研磨終了点を検知する原理は、半導
体素子が形成されたウェハ研磨面からの反射光及び透過
光が、デバイス(積層薄膜)の各層、各部分からの光波
の重ね合わせと見ることができるということである。従
って、プローブ光が、パターン構造の無い部分に照射さ
れた場合には、有意な検出信号が得られない。よって、
ウェハのパタ−ン構造部分のみがプローブ光に照射され
ているときの信号のみを用いて研磨量又は研磨終了点を
検知することにより、有意な信号のみを用いて検出を行
うことができ、測定結果が正確になる。
As described above, in the present wafer polishing apparatus, the principle of detecting the polishing amount or the polishing end point is that reflected light and transmitted light from the wafer polished surface on which the semiconductor element is formed are converted into a device (laminated thin film). Can be viewed as the superposition of light waves from each layer and each part. Therefore, when the probe light is applied to a portion having no pattern structure, a significant detection signal cannot be obtained. Therefore,
By detecting the polishing amount or the polishing end point using only the signal when only the pattern structure portion of the wafer is irradiated with the probe light, the detection can be performed using only a significant signal, and the measurement can be performed. The result will be accurate.

【0029】前記課題を解決するための第の手段は、
前記第1の手段から第の手段のいずれかにおいて、プ
ローブ光が、研磨定盤及び研磨パッドに設けられた透光
部材を通してウェハに照射されるウェハ研磨装置(請求
)である。
[0029] A seventh means for solving the above problem is as follows.
In any of the sixth means from the first means, the probe light, a wafer polishing apparatus which is irradiated on the wafer through the light transmitting member provided in the polishing table and the polishing pad (claim 7).

【0030】通常、研磨は、回転する研磨定盤に設けら
れた研磨パッドに、ウェハキャリアに保持されたウェハ
を押し付けて回転させながら揺動させることによって行
われる。よって、研磨定盤及び研磨パッドに透光部材を
設け、当該透光部材を通してプローブ光をウェハ面に照
射することにより、研磨進行中(in-situ)であっても
測定を行うことができる。
Usually, polishing is performed by pressing a wafer held by a wafer carrier against a polishing pad provided on a rotating polishing platen and swinging while rotating. Therefore, by providing a light-transmitting member on the polishing platen and the polishing pad and irradiating the wafer surface with probe light through the light-transmitting member, measurement can be performed even during polishing (in-situ).

【0031】前記課題を解決するための第の手段は、
前記第1の手段から第の手段のいずれかにおいて、プ
ローブ光が、研磨パッドからはみだしたウェハ部分に照
射されるウェハ研磨装置(請求項)である。
An eighth means for solving the above-mentioned problem is as follows.
In any of the sixth means from the first means, the probe light, a wafer polishing apparatus which is irradiated on the wafer portion protruding from the polishing pad (claim 8).

【0032】これにより、研磨進行中にウェハを一時的
に研磨パッドからはみださせて測定を行うことができる
ので、研磨進行中であっても正確な測定ができる。
Thus, the measurement can be performed while the polishing is in progress while the wafer is temporarily protruded from the polishing pad, so that accurate measurement can be performed even while the polishing is in progress.

【0033】前記課題を解決するための第の手段は、
前記第1の手段から第の手段のいずれかにおいて、ウ
ェハに照射されるプローブ光が広範囲の波長成分を有す
るものであり、かつ、反射光もしくは透過光を分光する
分光器、又は反射光もしくは透過光中の特定波長の選別
を行うフィルタを有するウェハ研磨装置(請求項)で
ある。
A ninth means for solving the above-mentioned problems is as follows:
In any one of the first to eighth means, the probe light applied to the wafer has a wide range of wavelength components, and a spectroscope that separates reflected light or transmitted light, or reflected light or transmitted light. a wafer polishing apparatus having a filter for selecting a specific wavelength in the transmitted light (claim 9).

【0034】これにより、照射光を分光して単一波長の
光とし、逐次的に異なる波長の光を照射してその反射光
又は透過光を検出することにより分光特性を検出する装
置に比して、短時間で研磨量又は研磨終了点を検出する
ことができる。前記課題を解決するための第10の手段
は、半導体素子が形成され、最上層が金属膜である2以
上の層を有するウェハ中の前記金属膜の少なくとも一部
を研磨により除くウェハ研磨に際して、プローブ光照射
部が半導体素子が形成されたウェハ研磨面の前記金属膜
一部または全部に多成分の波長のプローブ光を照射
し、ウェハ表面から反射されたプローブ光又はウェハを
透過したプローブ光の分光反射率又は分光透過率の変化
から、研磨終了点を検知することを特徴とする検知部
(請求項10)である。前記課題を解決するための第
の手段は、半導体素子が形成されたウェハ中の層間絶
縁層又は金属電極膜の少なくとも一部を研磨により除く
ウェハ研磨に際して、プローブ光照射部が半導体素子が
形成されたウェハ研磨面の一部または全部に多成分の波
長のプローブ光を照射し、ウェハ表面から反射されたプ
ローブ光又はウェハを透過したプローブ光の分光反射率
又は分光透過率の変化のうち、反射率又は透過率の分光
曲線における少なくとも一つの極大点もしくは極小点、
又はその両方の波長の変動、又は極大点、極小点の出現
もしくは消滅を検出することにより、研磨量又は研磨終
了点を検知することを特徴とする検知部(請求項11
である。前記課題を解決するための第12の手段は、
導体素子が形成されたウェハ中の層間絶縁層又は金属電
極膜の少なくとも一部を研磨により除くウェハ研磨に際
して、プローブ光照射部が半導体素子が形成されたウェ
ハ研磨面の一部または全部に多成分の波長のプローブ光
を照射し、ウェハ表面から反射されたプローブ光又はウ
ェハを透過したプローブ光の分光反射率又は分光透過率
の変化のうち、予め算出又は実測された研磨終了点にお
ける分光反射率又は分光透過率の波形と、実測された分
光反射率又は分光透過率の波形とを比較することによ
り、研磨終了点を検知することを特徴とする検知部(請
求項12)である。前記課題を解決するための第13
手段は、請求項10から請求項12のいずれかにおい
て、前記プローブ光が、ウェハのデバイスの最小構造よ
り十分大きなスポット径で、ウェハのパタ−ン構造部分
に照射される検知部(請求項13)である。前記課題を
解決するための第14の手段は、請求項10から請求項
12のいずれかにおいて、前記プローブ光が、ウェハの
デバイスの最小構造より十分大きなスポット径で、ウェ
ハのパタ−ン構造部分に照射され、前記ウェハ表面から
反射されたプローブ光又は前記ウェハを透過したプロー
ブ光は、前記デバイスの各部分からの光波の重ね合わせ
であることを特徴とする検知部(請求項14)である。
前記課題を解決するための第15の手段は、請求項13
又は14において、ウェハのパタ−ン構造部分のみがプ
ローブ光に照射されているときの信号のみを用いて研磨
量又は研磨終了点を検知する検知部(請求項15)であ
る。前記課題を解決するための第16の手段は、請求項
10から請求項15のうちいずれかにおいて、前記プロ
ーブ光が、研磨定盤及び研磨パッド或いはウェハキャリ
アに設けられた透光部材を通してウェハに照射される検
知部(請求項16)である。前記課題を解決するための
17の手段は、請求項10から請求項15のうちいず
れかにおいて、プローブ光が、研磨パッドからはみだし
たウェハ部分に照射される検知部(請求項17)であ
る。
[0034] Thus, compared to an apparatus that spectrally irradiates the irradiating light into light of a single wavelength, sequentially irradiates light of different wavelengths, and detects reflected light or transmitted light to detect spectral characteristics. Thus, the polishing amount or the polishing end point can be detected in a short time. A tenth means for solving the above-mentioned problem is that a semiconductor element is formed and the uppermost layer is a metal film.
In polishing the wafer, at least a part of the metal film in the wafer having the upper layer is removed by polishing, the probe light irradiating section is formed by polishing the metal film on the wafer polishing surface on which the semiconductor element is formed.
Irradiating a portion or the probe light of the wavelength of all the multicomponent
Change in the spectral reflectance or spectral transmittance of the probe light reflected from the wafer surface or the probe light transmitted through the wafer
From a detection unit and detecting the polishing endpoint (claim 10). The first to solve the above problems
One means is to provide interlayer insulation in a wafer on which semiconductor elements are formed.
At least a part of the edge layer or the metal electrode film is removed by polishing.
When polishing the wafer, the probe light irradiation unit
Multi-component waves on part or all of the formed wafer polishing surface
Irradiates a long probe light, and the probe reflected from the wafer surface
Spectral reflectance of lobe light or probe light transmitted through wafer
Or, among the changes in spectral transmittance, at least one local maximum or local minimum in the spectral curve of reflectance or transmittance,
Or variation in the wavelength of both, or maximum point, by detecting the appearance or disappearance of local minimum point, the detection unit and detecting the amount of polishing or polishing endpoint (claim 11)
It is. Twelfth means for solving the above problem, the semi
An interlayer insulating layer or metal electrode in a wafer on which conductive elements are formed
When polishing wafers to remove at least part of the polar film by polishing
As a result, the probe light irradiating part is
Probe light of multi-component wavelength on part or all of the polished surface
And the probe light or the wafer reflected from the wafer surface
Spectral reflectance or transmittance of probe light transmitted through wafer
Of the changes in the above, the polishing end point is detected by comparing the waveform of the spectral reflectance or spectral transmittance at the polishing end point calculated or measured in advance with the waveform of the actually measured spectral reflectance or spectral transmittance. A detecting unit (claim 12 ). A thirteenth means for solving the above-mentioned problem is the device according to any one of claims 10 to 12 , wherein the probe light has a spot diameter sufficiently larger than a minimum structure of a device of the wafer and a pattern structure portion of the wafer. The detecting unit (claim 13 ) irradiates the. The task
A fourteenth means for solving the problems is defined in claims 10 to
12. In any one of the above 12, wherein the probe light
With a spot diameter sufficiently larger than the minimum structure of the device,
Irradiated on the pattern structure part of c, from the wafer surface
Reflected probe light or probe transmitted through the wafer
Light is a superposition of light waves from each part of the device
A detection unit (claim 14).
A fifteenth means for solving the above-mentioned problem is defined in claim 13
(14 ) In the detecting section ( 14 ), a detecting section for detecting the polishing amount or the polishing end point by using only a signal when only the pattern structure portion of the wafer is irradiated with the probe light. A sixteenth means for solving the above-mentioned problem is defined in the claims.
In any one of claims 15 to 10, the probe light, a detecting portion to be irradiated on the wafer through the light transmitting member provided in the polishing table and the polishing pad or the wafer carrier (claim 16). A seventeenth means for solving the above-mentioned problem is the detector according to any one of claims 10 to 15 , wherein the probe light is applied to a wafer portion protruding from the polishing pad (claim 17 ). .

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態の一例を
示す図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an example of an embodiment of the present invention.

【0036】図1において、研磨されるウエハ1はウエ
ハキャリア2に保持されている。研磨定盤3の表面には
研磨パッド4が設けられており、研磨定盤3は、その中
心軸の周りに回転している。ウエハキャリア2は、ウエ
ハ1を研磨パッド4の上に押圧しながら回転すると共に
往復運動を行い、研磨パッド4によりウエハ1を研磨す
る。研磨定盤3及び研磨パッド4には、石英透光窓5が
設けられている。照射光源6から照射された光は、この
石英透光窓5を通してウエハ1表面に投射される。ウエ
ハ1からの反射光は、図2に示されるような光学系によ
り分光処理され、パーソナルコンピュータ7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。
In FIG. 1, a wafer 1 to be polished is held by a wafer carrier 2. A polishing pad 4 is provided on the surface of the polishing platen 3, and the polishing platen 3 is rotated around its central axis. The wafer carrier 2 rotates and reciprocates while pressing the wafer 1 on the polishing pad 4, and polishes the wafer 1 with the polishing pad 4. The polishing platen 3 and the polishing pad 4 are provided with a quartz light transmitting window 5. Light emitted from the irradiation light source 6 is projected on the surface of the wafer 1 through the quartz light transmitting window 5. The reflected light from the wafer 1 is spectrally processed by an optical system as shown in FIG. 2 and data processed by a personal computer 7 to detect the polishing amount or the polishing end point.

【0037】図2は、図1に示す実施の形態において使
用される光学系の一例の詳細を示す図である。図2にお
いて、照射光源であるキセノンランプ8からの光は、レ
ンズ9により平行光束に変換され、スリット10を通っ
た後、レンズ11によりビームスプリッタ12に集光さ
れる。ビームスプリッタ12を通過した光は、レンズ1
3により再び平行光束とされ、図1における石英透光窓
5を通してウエハ1の表面に投射される。
FIG. 2 is a diagram showing details of an example of the optical system used in the embodiment shown in FIG. In FIG. 2, light from a xenon lamp 8, which is an irradiation light source, is converted into a parallel light beam by a lens 9, passes through a slit 10, and is condensed on a beam splitter 12 by a lens 11. The light that has passed through the beam splitter 12 is
The light beam is again converted into a parallel light beam by 3 and projected on the surface of the wafer 1 through the quartz light transmitting window 5 in FIG.

【0038】その反射光は、再び石英透光窓5、レンズ
13を通してビームスプリッタ12に集光される。ビー
ムスプリッタ12において、反射光は90°方向を変え
られ、レンズ14により平行光束とされる。そして、反
射鏡15で反射され、レンズ16でピンホール17上に
集光される。そして、散乱光、回折光等のノイズ成分を
除去され、レンズ18を介して回折格子19に投射さ
れ、分光される。分光された光は、リニアセンサ20に
入射し、分光強度が測定される。
The reflected light is condensed on the beam splitter 12 again through the quartz light transmitting window 5 and the lens 13. In the beam splitter 12, the reflected light has its direction changed by 90 ° and is converted into a parallel light by the lens 14. Then, the light is reflected by the reflecting mirror 15 and condensed on the pinhole 17 by the lens 16. Then, noise components such as scattered light and diffracted light are removed, and the light is projected on the diffraction grating 19 via the lens 18 and separated. The split light enters the linear sensor 20, and the spectral intensity is measured.

【0039】パーソナルコンピュータ7は、分光強度の
分布の変化を検知し、予め定められたアルゴリズムに基
づいて、研磨している層(最上層)の膜厚や、研磨終了
点を検出する。また、ウェハの初期厚さと、研磨してい
る層(最上層)の膜厚から、研磨量を求める。
The personal computer 7 detects a change in the distribution of the spectral intensity, and detects the thickness of the layer to be polished (uppermost layer) and the polishing end point based on a predetermined algorithm. The polishing amount is determined from the initial thickness of the wafer and the thickness of the layer being polished (the uppermost layer).

【0040】この方式によれば、装置を変更することな
く、層間絶縁膜研磨時と金属電極膜研磨時の双方におい
て、研磨量又は研磨終了点を計測することが可能とな
る。
According to this method, it is possible to measure the polishing amount or the polishing end point in both the polishing of the interlayer insulating film and the polishing of the metal electrode film without changing the apparatus.

【0041】照射光を、ウェハの、パタ−ンの無い部分
に照射する場合には、分光反射率又は分光透過率は予測
が容易な単純波形となり、既存の膜厚検出装置で実現さ
れているように膜厚の算出も容易である。しかし、一般
にはパタ−ンのない部分は面積的に非常に小さい上に、
ウェハによって位置が一定ではないため、この方法で
は、簡単な機構で高速に計測することは困難である。
When the irradiation light is applied to a portion of the wafer having no pattern, the spectral reflectance or the spectral transmittance becomes a simple waveform that can be easily predicted, and is realized by the existing film thickness detecting device. Thus, the calculation of the film thickness is also easy. However, in general, areas without patterns are very small in area, and
Since the position is not constant depending on the wafer, it is difficult to perform high-speed measurement with a simple mechanism using this method.

【0042】本発明の特徴は、このようなブランク面へ
の照射だけでなく、電極パタ−ンや凹凸のある部分への
照射によっても計測が可能なことにある。
A feature of the present invention is that measurement can be performed not only by irradiating such a blank surface but also by irradiating an electrode pattern or an uneven portion.

【0043】ブランクでない構造部分からの反射光は、
デバイス(積層薄膜)の各層、各部分からの光波の重ね
合わせとみることができ、波長依存(分光特性)の波形
は、通常複雑な干渉効果のため、多数個の極大極小値
(ピ−ク)を持ったものとなる。
The reflected light from the non-blank structural part is
It can be considered as a superposition of light waves from each layer and each part of the device (laminated thin film), and the wavelength-dependent (spectral characteristic) waveform usually has a large number of local minimums (peaks) due to complicated interference effects. ).

【0044】あらかじめ、計測しているデバイスの構造
(二次元構造および膜厚)を知っておけば、この波形を
解析することで、研磨している層(最上層)の膜厚を求
めることが可能である。
If the structure (two-dimensional structure and film thickness) of the device being measured is known in advance, it is possible to obtain the film thickness of the polished layer (top layer) by analyzing this waveform. It is possible.

【0045】反射光信号の絶対値については、種々これ
を乱す要因がある。例えばin-situの場合の介在スラリ
−や、膜質の不均質による光学定数のばらつき、表面あ
るいは膜界面の凹凸などである。従って、従来技術のよ
うに、反射光信号の絶対値から研磨量又は研磨終了点を
検出しようとすると誤差が大きくなる。
There are various factors that disturb the absolute value of the reflected light signal. For example, interstitial slurry in the case of in-situ, variations in optical constants due to inhomogeneous film quality, and irregularities on the surface or film interface. Therefore, when the polishing amount or the polishing end point is detected from the absolute value of the reflected light signal as in the related art, an error increases.

【0046】本発明においては、これら雑音因子を考慮
して、請求項1にかかる発明においては、波長依存性
(分光反射率又は分光透過率)の変化を、請求項2にか
かる発明においては、分光特性における極大極小の位置
(波長)を重要な判断デ−タとする。本発明者等は、こ
れらのデータが上記の種々の誤差要因に対しあまり敏感
でないことを見いだした。反射光量の絶対値の時間変化
から研磨終了点を検知する従来提案の方法と比較して、
本発明が雑音影響に強い、優れた検出法となる理由は、
この波長依存性の変化、特に分光特性の極大極小位置を
利用する点にある。
In the present invention, in consideration of these noise factors, in the invention according to the first aspect, the change in the wavelength dependency (spectral reflectance or spectral transmittance) is changed. The position (wavelength) of the maximum and minimum in the spectral characteristics is used as important judgment data. The present inventors have found that these data are not very sensitive to the various error factors mentioned above. Compared with the conventionally proposed method of detecting the polishing end point from the time change of the absolute value of the reflected light amount,
The reason why the present invention is a strong detection method that is strong against noise effects is as follows.
The point is to use the change in the wavelength dependence, particularly the maximum and minimum positions of the spectral characteristics.

【0047】デバイスが多層で、複雑な構造になると、
この方法(分光特性から膜厚の計算を行う)をとること
が容易でないこともある。そのような場合は、あらかじ
め、研磨終了として望ましい所定の膜厚になったデバイ
ス構造からの分光反射波形を計算(これは、波形からの
逆算よりははるかに容易である)し、この波形の形状に
測定された波形の形状が一致したこと、典型的にはその
計算された波形の極大極小位置に、測定値の極大極小位
置が一致したことをもって研磨終了点とすることが有効
である。
When the device has a multilayer structure and a complicated structure,
It may not be easy to use this method (calculation of the film thickness from the spectral characteristics). In such a case, a spectral reflection waveform from a device structure having a predetermined film thickness that is desirable as the end of polishing is calculated in advance (this is much easier than back calculation from the waveform), and the shape of this waveform is calculated. It is effective that the polishing end point is determined by the fact that the shapes of the measured waveforms coincide with each other, and typically, that the maximum and minimum positions of the measured values coincide with the maximum and minimum positions of the calculated waveform.

【0048】さらに、デバイス研磨において通常行なわ
れるダミ−のウェハ研磨により、望ましい終了点まで研
磨したものの分光反射率の実測値を得ることができる場
合は、この実測値をレファレンスとして使用して研磨終
了点を判断することが、より実際的で簡便である。
Further, if the actual measured value of the spectral reflectance of the wafer polished to the desired end point can be obtained by the dummy wafer polishing usually performed in the device polishing, the actual measured value is used as a reference to finish the polishing. Judging a point is more practical and convenient.

【0049】以上、専ら干渉を引き起こす誘電体膜(層
間絶縁膜)の膜厚測定を念頭においた説明としたが、本
発明は、金属膜研磨においても全く同様に適用可能であ
る。即ち、一般に、電極層埋め込み(象嵌)の、全面に
積層された金属を研磨していく場合、研磨が進むと、金
属層のある部分とない部分がでてくる。反射光の分光曲
線は、金属膜においては通常滑らかなものである(表面
凹凸の大きい場合はこの限りではない)。金属膜がなく
なり、パターンが出現すると、下地誘電体層の影響を受
け、分光波形は大きく変化する(多数の極大極小が現れ
る)。この変動を観察することで、金属膜研磨の終了即
ち下地の出現を検知できる。
Although the above description has been made with the thickness measurement of a dielectric film (interlayer insulating film) causing interference exclusively in mind, the present invention can be applied to metal film polishing in the same manner. That is, in general, when polishing the metal laminated on the entire surface of the electrode layer embedded (inlaid), as the polishing progresses, a portion with and without a metal layer appears. The spectral curve of the reflected light is usually smooth in the case of a metal film (this is not always the case when the surface unevenness is large). When the metal film disappears and a pattern appears, the spectral waveform changes greatly due to the influence of the underlying dielectric layer (many maxima and minima appear). By observing this change, the end of the metal film polishing, that is, the appearance of the base can be detected.

【0050】CMPにおいて研磨対象であるウェハは、
集積されたデバイスであり、メモリーであってもCPU
であっても、構造的には、小さな個別素子(配線パター
ン)のかなり多数の周期構造が存在する。64MのDR
AMを例にとると、ほぼ1μm□のセルの集積体であっ
て、このセルが、約1cm2に敷きつめられた1チップ
がさらに並べられてウェハを構成している。従って微細
に見れば、一様でない様に見えてもマクロに見ると(一
般に数mmから、数cmオ−ダで見れば)均一と見るこ
とができる場合が多い。
The wafer to be polished in CMP is
It is an integrated device.
However, structurally, there are quite a number of periodic structures of small individual elements (wiring patterns). 64M DR
Taking AM as an example, it is an integrated body of cells of about 1 μm square, and the cells are further arranged with one chip spread over about 1 cm 2 to constitute a wafer. Therefore, when viewed finely, even if it looks uneven, it can often be seen as uniform (generally from several mm to several cm) when viewed macroscopically.

【0051】こういう構造へ、セルの最小単位よりも十
分大きなスポットの光を照射すれば、照射位置の制御を
行なわなくても、あるいは非常に簡単な制御を行なうこ
と(例えばエッジなどの特別な位置をさけるというよう
な処置)だけで一様な信号を得ることができ、本発明で
の計測が可能になる。
By irradiating such a structure with light of a spot sufficiently larger than the minimum unit of the cell, it is possible to perform control without irradiating position control or very simple control (for example, a special position such as an edge). ), A uniform signal can be obtained, and the measurement according to the present invention becomes possible.

【0052】これら計測は研磨工程後に計測するいわゆ
るin-lineまたはoff-line計測でも勿論有効であるが、
研磨進行中にin-situで計測することができればさらに
有効である。普通の研磨装置においては、研磨パッドの
ほうが、ウェハより大きいので、これを実現するために
は、図1に示すように、パッドおよび定盤の一部を透光
性としてそこから照射及び反射光計測を行なったり、ウ
ェハをパッドよりはみ出させて、そこで照射及び反射光
計測を行なうことなどが考えられる。
These measurements are of course effective in so-called in-line or off-line measurement after the polishing step.
It is more effective if measurement can be performed in-situ while polishing is in progress. In an ordinary polishing apparatus, the polishing pad is larger than the wafer. To realize this, as shown in FIG. It is conceivable to perform measurement or to make the wafer protrude from the pad, and perform irradiation and reflected light measurement there.

【0053】研磨中に計測をする際に留意しなければな
らないこととして、ウェハ、研磨パッドとも常に動いて
いることがある。パッドもウェハ(キャリア)も回転し
ており、ウェハ(キャリア)は揺動も行うことが普通で
あるため、相当複雑な機構(照射光源が、ウェハと同期
運動をするなど)としない限り、ウェハの一定位置を観
察することは困難である。そうした場合、照射されてい
る場所が変動することにより観察する光信号は当然影響
を受ける。しかるに前述のように、比較的大きなスポッ
トで平均的な信号を取得している限りにおいては、移動
の影響を小さく抑えることは可能である。
It should be noted that measurement is performed during polishing, as both the wafer and the polishing pad are constantly moving. Since both the pad and the wafer (carrier) are rotating, and the wafer (carrier) usually swings, the wafer (carrier) moves unless a considerably complicated mechanism (irradiation light source moves synchronously with the wafer) is used. It is difficult to observe a certain position of the camera. In such a case, the optical signal to be observed is naturally affected by the change of the irradiation place. However, as described above, as long as an average signal is obtained in a relatively large spot, it is possible to suppress the influence of movement.

【0054】ただし、やはり、照射部分の一部または全
部が平均的構造部分をはずれることはあり得る。例えば
ウェハそのものが検出照射部分から外れたり、照射光が
エッジの部分(パターン構造のない部分)を大きく含む
ところへ照射されることなどである。
However, it is possible that part or all of the illuminated portion may deviate from the average structural portion. For example, the wafer itself may deviate from the detection irradiation part, or irradiation light may be irradiated to a part that largely includes an edge part (a part without a pattern structure).

【0055】こうしたマクロにみた不均質部分からの反
射光による変動は、不連続で量的にも大きなものが多い
ため、信号処理の段階で除くことが可能なことが多い
が、照射位置を認識しながら計測を行うことで影響を除
く方式も考えられる。これには、CCDなどの撮像素子
でウェハ表面を観察し、パターンを認識しながら、所定
の構造へ適切にプローブ光を照射して計測することを行
えばよい。この場合、照射位置の変更を行う機構を設け
ることも有効である。
Since the fluctuation due to the reflected light from the inhomogeneous portion seen in the macro is often discontinuous and large in quantity, it is often possible to eliminate it at the signal processing stage. It is also conceivable to eliminate the effect by performing measurement while measuring. This can be done by observing the wafer surface with an imaging device such as a CCD and irradiating a predetermined structure with appropriate probe light while recognizing the pattern to perform measurement. In this case, it is also effective to provide a mechanism for changing the irradiation position.

【0056】また、適切に照射していないときは信号取
得を行なわないことでもよい。これは、照射面のパター
ンを認識し、照射が所定の周期構造へ適切に行われてい
る期間のみ信号の検出を行うものである。この方式の問
題点は、信号の検出ができない間に研磨が進み、研磨の
要求精度を超えて研磨してしまうことである。研磨に要
する時間をtpとし、研磨の要求精度を研磨量のp
(%)とすれば、研磨の要求精度分を研磨する時間は、
tp×p/100となる。信号検出不能時間がこの値に比して
十分短ければ、前記のように計測不能時間中に余分に研
磨してしまうことを避けることができる。
Further, when the irradiation is not properly performed, the signal acquisition may not be performed. In this method, a pattern on an irradiation surface is recognized, and a signal is detected only during a period in which irradiation is appropriately performed on a predetermined periodic structure. The problem with this method is that the polishing proceeds while the signal cannot be detected, and the polishing exceeds the required accuracy of the polishing. The time required for polishing is tp, and the required accuracy of polishing is p
(%), The time required to polish the required precision of polishing is
tp × p / 100. If the signal undetectable time is sufficiently shorter than this value, it is possible to avoid extra polishing during the unmeasurable time as described above.

【0057】高速でウェハが回転している研磨進行中に
固定位置から計測する場合には、その計測所用時間も重
要となる。できるだけ高速に行うことが望ましい。この
要求に沿うために、図1に示す本発明の実施の形態にお
いては、照射光として多成分の波長の光を用いる。具体
的には、白色光(あるいはそれを分光した成分)を照射
することが考えられる。入射光として広波長域の光を含
む光を入射し、反射光を回折格子、ホログラムなどの素
子を用いて分光処理し、各波長の強度を多分割の受光セ
ンサで受けることが考えられる。
When measuring from a fixed position while polishing is in progress while the wafer is rotating at high speed, the time required for the measurement is also important. It is desirable to do it as fast as possible. In order to meet this requirement, in the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, light having a multi-component wavelength is used as irradiation light. Specifically, it is conceivable to irradiate white light (or a component obtained by dividing the light). It is conceivable that light containing light in a wide wavelength range is incident as incident light, the reflected light is spectrally processed using an element such as a diffraction grating or a hologram, and the intensity of each wavelength is received by a multi-division light receiving sensor.

【0058】この方法によれば、計測としては単なる反
射光を取得するだけであり、分光処理が即時にできるの
で迅速な計測が可能になる。この方法によって分光特性
を測定する際には、当然光源の波長分布も考慮する(あ
らかじめ計測したり、分岐光路において計測するなど)
必要がある。
According to this method, only the reflected light is obtained as the measurement, and the spectral processing can be performed immediately, so that the measurement can be performed quickly. When measuring spectral characteristics by this method, naturally consider the wavelength distribution of the light source (measurement is made in advance, or measurement is performed on a branch optical path).
There is a need.

【0059】また、取得信号としての情報量は減るが、
色選別フィルタやダイクロイックミラーを用い、反射光
の波長分布情報を得る構成も高速計測の一例として考え
られる。
Although the amount of information as an acquisition signal decreases,
A configuration that uses a color selection filter or a dichroic mirror to obtain wavelength distribution information of reflected light is also considered as an example of high-speed measurement.

【0060】勿論、時間が許せば、波長の異なる単波長
の光を逐次的に照射し、各々の反射光を測定することに
より分光特性を求めてもよい。
Of course, if time permits, it is also possible to sequentially irradiate light of a single wavelength having a different wavelength and measure the reflected light to determine the spectral characteristics.

【0061】以上においては、図1に示すように、ウェ
ハの表面側(研磨面側)からプローブ光を照射する方式
について説明してきたが、たとえば図1におけるウェハ
キャリア2に光源を埋め込み、ウェハ1の裏面からプロ
ーブ光を照射してもよい。この方式は、照射光のウエハ
研磨面からの反射光の波長依存即ち分光特性をみること
により、研磨状況を知るものである。この場合は、ウェ
ハを透過する赤外域での多成分波長光源が必要になる。
In the above, the method of irradiating the probe light from the front side (polishing surface side) of the wafer as shown in FIG. 1 has been described. For example, the light source is embedded in the wafer carrier 2 in FIG. The probe light may be irradiated from the back surface of the substrate. In this method, the polishing state is known by observing the wavelength dependence of the reflected light from the polished surface of the wafer, that is, the spectral characteristics. In this case, a multi-component wavelength light source in the infrared region transmitting through the wafer is required.

【0062】また、図1において、ウェハキャリア2に
も石英透光窓を設け、ウェハ1を透過してきた光を、ウ
ェハキャリア2側に設けられた受光部で受けて分光特性
を測定するようにしてもよい。逆に、ウェハキャリア2
側に投光部を、研磨定盤3側に受光部を設けて、分光透
過特性を測定してもよい。
Further, in FIG. 1, a quartz light transmitting window is also provided in the wafer carrier 2 so that light transmitted through the wafer 1 is received by a light receiving section provided on the wafer carrier 2 side to measure spectral characteristics. You may. Conversely, wafer carrier 2
A light transmitting unit may be provided on the side of the polishing table 3 and a light receiving unit may be provided on the side of the polishing platen 3 to measure the spectral transmission characteristics.

【0063】[0063]

【実施例】【Example】

(実施例1)実際に図1に示す研磨システムにおいて、
6インチウェハ上の撮像素子の層間絶縁膜SiO2を研
磨し、その研磨終了点検出を試みた。研磨した撮像素子
は、約10μm□の最小周期構造を持つ。光照射は、下
面の研磨パッド4(エポキシ系研磨布)及び研磨定盤3
に約2cmφの円形孔を開け、研磨パッド面と同一面に
石英の透光窓5を設けた構成で行うこととした。
(Example 1) In the actual polishing system shown in FIG.
The interlayer insulating film SiO 2 of the imaging device on the 6-inch wafer was polished, and the end point of the polishing was detected. The polished image sensor has a minimum periodic structure of about 10 μm square. Light irradiation is performed on the polishing pad 4 (epoxy polishing cloth) on the lower surface and the polishing platen 3
Then, a circular hole of about 2 cmφ was opened, and a light transmitting window 5 made of quartz was provided on the same surface as the polishing pad surface.

【0064】照射光学系は、図2のようなキセノンラン
プ8からの光をウェハ1面に垂直入射させる光学系で、
その反射光をピンホール17で散乱光、回折光を除去し
た後、回折格子19で波長分解し、異なった方向に異な
った波長の光が向かうようにして、光ダイオード型のリ
ニアセンサ20(50素子)で検出する方式とした。計
測波長範囲はほぼ400nmから800nm、照射スポ
ット系は約2mmφである。センサからの出力は増幅
後、パソコン7で処理される。その際、あらかじめ計測
された光源光の分光強度情報が、処理時の係数として用
いられる。
The irradiation optical system is an optical system for making light from the xenon lamp 8 as shown in FIG.
After the scattered light and the diffracted light are removed from the reflected light by the pinhole 17, the wavelength is decomposed by the diffraction grating 19, and the light of the different wavelength is directed to the different direction, so that the photodiode type linear sensor 20 (50) Element). The measurement wavelength range is approximately 400 nm to 800 nm, and the irradiation spot system is about 2 mmφ. The output from the sensor is processed by the personal computer 7 after amplification. At that time, the spectral intensity information of the light source light measured in advance is used as a coefficient at the time of processing.

【0065】研磨材(スラリー)は、シリカ粒をアルカ
リ溶媒に分散させたものを用い、100g/cm2程度
の研磨圧で研磨を行った。スラリー介在による光量への
影響(主に散乱損失)は1%以下であった。
As the abrasive (slurry), silica particles dispersed in an alkaline solvent were used and polished at a polishing pressure of about 100 g / cm 2 . The effect on the light quantity (mainly scattering loss) due to the presence of the slurry was 1% or less.

【0066】得られた分光反射率を観察すると、セル部
分に照射されている場合は、照射位置が移動しても殆ど
変化(差違)は見られず、安定して図3のような波形が
得られた。図3において実線と点線は、照射位置が異な
る部分からの反射光の波形を示すが、両者は殆ど重なっ
ており、照射位置による変化(差違)が無いことを示し
ている。
Observation of the obtained spectral reflectance shows that when the cell portion is irradiated, there is almost no change (difference) even if the irradiation position is moved, and the waveform as shown in FIG. Obtained. In FIG. 3, the solid line and the dotted line show the waveforms of the reflected light from the portions where the irradiation positions are different, but both of them almost overlap, indicating that there is no change (difference) due to the irradiation position.

【0067】照射光が、セル以外の部分、即ちスクライ
ブラインと呼ばれるセルの周囲部分や、ウェハエッジ近
傍のセルのない部分に照射されると、波形は大きく異な
り、反射率の絶対値は約2倍となった。本例において
は、特定波長の光量が一定値以上となった場合に信号取
得を行わない(取得信号を処理しない)アルゴリズムと
することで、これら特殊部分の影響を除くことができ
た。
When the irradiation light is applied to a portion other than the cell, that is, a portion around the cell called a scribe line or a portion without a cell near the wafer edge, the waveform is greatly different, and the absolute value of the reflectance is about twice. It became. In the present example, the effect of these special parts could be eliminated by using an algorithm that does not perform signal acquisition (does not process the acquired signal) when the light amount of the specific wavelength becomes a certain value or more.

【0068】デバイス最表面に、約400nmのCVD
成膜した絶縁膜SiO2を研磨し、約150nmの厚み
で研磨終了させる研磨を行うこととした。先ずダミーと
して、所定研磨を行ったサンプルの計測を行い、図4の
ような分光特性波形を得、その極大極小位置を抽出した
(ピークサーチのプログラム使用)。実際に研磨を行っ
て信号を取得し、この抽出位置(図の丸印)に分光特性
波形の極大極小位置が一致した状態をもって研磨終了と
した。研磨終了と判断したウェハを何枚か実際に観察す
ると、表面は平坦化され、目的研磨厚の約10%程度の
誤差で研磨されていることが確認できた。
On the outermost surface of the device, a CVD
The formed insulating film SiO 2 is polished and polished to a polishing thickness of about 150 nm. First, a sample subjected to predetermined polishing was measured as a dummy, a spectral characteristic waveform as shown in FIG. 4 was obtained, and the maximum and minimum positions thereof were extracted (using a peak search program). A signal was obtained by actually performing polishing, and polishing was terminated when a state where the maximum and minimum positions of the spectral characteristic waveform coincided with the extracted positions (circles in the figure). By actually observing some wafers for which polishing was determined to have been completed, it was confirmed that the surface was flattened and polished with an error of about 10% of the target polishing thickness.

【0069】(実施例2)実施例1と同様の計測を行い
ながら、本例では、あらかじめ研磨終了点の構造の反射
光分光特性を計算し、その極大極小値の計算値と実測値
を比較することを行った。計算による反射光波形は、実
測波形とその絶対値においてはフィッティングしなかっ
たが、極大極小位置については良好な一致をみせた。こ
の計算極大極小位置を用いた研磨終了点検出で、やは
り、膜厚の10%程度の精度での研磨終了検知が可能に
なった。
(Embodiment 2) In the present embodiment, while performing the same measurements as in Embodiment 1, the reflected light spectral characteristics of the structure at the polishing end point are calculated in advance, and the calculated maximum and minimum values are compared with the actually measured values. I did that. The calculated reflected light waveform did not fit in the measured waveform and its absolute value, but showed good agreement at the local maximum and local minimum positions. By detecting the polishing end point using the calculated maximum and minimum positions, the polishing end can be detected with an accuracy of about 10% of the film thickness.

【0070】(実施例3)実施例1の測定と、同様の機
構配置により、金属層(Al)研磨のモニタを行った。
研磨開始時には全面を金属が覆った形であり、反射光を
観察すると概ね平坦な図5のaのような分光特性波形が
得られる。研磨が進行し、絶縁層が露出するにつれ、反
射光量の絶対値が下がるとともに、干渉効果によって極
大、極小値をもつ波形bが出現する。この波形bが安定
した時点で研磨終了とすることで、300nmほど研磨
する工程において、約10%の精度での終了検知が可能
になった。
(Example 3) The measurement of Example 1 and the monitoring of the polishing of the metal layer (Al) were performed by the same mechanism arrangement.
When the polishing is started, the entire surface is covered with metal, and when the reflected light is observed, a substantially flat spectral characteristic waveform as shown in FIG. 5A is obtained. As the polishing progresses and the insulating layer is exposed, the absolute value of the amount of reflected light decreases, and a waveform b having a maximum value and a minimum value appears due to the interference effect. By terminating the polishing when the waveform b becomes stable, it is possible to detect the termination with an accuracy of about 10% in the polishing step of about 300 nm.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、半導体素子が形成されたウェハ中の層間絶縁層又は
金属電極膜の少なくとも一部を研磨により除くウェハ研
磨装置であって、半導体素子が形成されたウェハ研磨面
の一部または全部にプローブ光を照射するプローブ光照
射部と、ウェハ表面から反射されたプローブ光又はウェ
ハを透過したプローブ光の波長依存性(分光反射率又は
分光透過率)の変化により、研磨量又は研磨終了点を検
知する検知部を有しているので、半導体研磨において、
研磨中あるいは研磨後の研磨量又は研磨終了点の検知が
感度よく、簡便な機構でなされる。この装置は雑音に強
く、信号擾乱の影響も小さい。
As described above, according to the present invention, there is provided a wafer polishing apparatus for removing at least a part of an interlayer insulating layer or a metal electrode film in a wafer having a semiconductor element formed thereon by polishing, wherein the semiconductor element is A probe light irradiator that irradiates a part or all of the formed wafer polished surface with probe light, and a wavelength dependence of the probe light reflected from the wafer surface or the probe light transmitted through the wafer (spectral reflectance or spectral transmittance) ), A detection unit for detecting a polishing amount or a polishing end point is provided.
The detection of the polishing amount or the polishing end point during or after polishing is performed with a high sensitivity and a simple mechanism. This device is immune to noise and less affected by signal disturbances.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態である装置の一例を示す図
である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of an apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す装置において用いられる光学系の例
の概要図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of an example of an optical system used in the apparatus shown in FIG.

【図3】実施例1での研磨終了前の計測波形を示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram showing measured waveforms before the end of polishing in Example 1.

【図4】実施例1における研磨終了点での波形を示す図
である。
FIG. 4 is a diagram showing a waveform at a polishing end point in the first embodiment.

【図5】実施例3における金属面の計測波形と、研磨終
了点における計測波形を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a measurement waveform on a metal surface and a measurement waveform at a polishing end point in Example 3.

【図6】CMPによる研磨加工の模式図である。(a)
は層間絶縁層の研磨、(b)は金属層(象嵌)の研磨を
示す。いずれも上図が研磨前、下図が研磨後である。
FIG. 6 is a schematic view of a polishing process by CMP. (A)
Shows polishing of an interlayer insulating layer, and (b) shows polishing of a metal layer (inlaid). In each case, the upper figure is before polishing and the lower figure is after polishing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ウェハ 2…ウェハキャリア 3…研磨定盤 4…研磨パッド 5…石英透光窓 6…照射光源 7…パーソナルコンピュータ 8…キセノンランプ 9、11、13、14、16、18…レンズ 10…スリット 12…ビームスプリッタ 15…ミラー 17…ピンホール 19…回折格子 20…リニアセンサ 101…層間絶縁層 102…金属電極膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wafer 2 ... Wafer carrier 3 ... Polishing surface plate 4 ... Polishing pad 5 ... Quartz translucent window 6 ... Irradiation light source 7 ... Personal computer 8 ... Xenon lamp 9, 11, 13, 14, 16, 18 ... Lens 10 ... Slit DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Beam splitter 15 ... Mirror 17 ... Pinhole 19 ... Diffraction grating 20 ... Linear sensor 101 ... Interlayer insulating layer 102 ... Metal electrode film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/304 B24B 37/04 B24B 49/12 G01B 11/06 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/304 B24B 37/04 B24B 49/12 G01B 11/06

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体素子が形成され、最上層が金属膜
である2以上の層を有するウェハ中の前記金属膜の少な
くとも一部を研磨により除くウェハ研磨装置であって、
半導体素子が形成されたウェハ研磨面の前記金属膜の
部または全部にプローブ光を照射するプローブ光照射部
と、ウェハ表面から反射されたプローブ光又はウェハを
透過したプローブ光の分光反射率又は分光透過率の変化
から、研磨終了点を検知する検知部を有してなることを
特徴とするウェハ研磨装置。
A semiconductor element is formed, and a top layer is a metal film
A wafer polishing apparatus for removing at least a part of the metal film in a wafer having two or more layers by polishing,
A probe light irradiating unit for irradiating a part or all of the metal film on the polished surface of the wafer on which the semiconductor element is formed, and a spectral reflectance of the probe light reflected from the wafer surface or the probe light transmitted through the wafer or Changes in spectral transmittance
And a detecting unit for detecting a polishing end point .
【請求項2】 半導体素子が形成されたウェハ中の層間
絶縁層又は金属電極膜の少なくとも一部を研磨により除
くウェハ研磨装置であって、半導体素子が形成されたウ
ェハ研磨面の一部または全部にプローブ光を照射するプ
ローブ光照射部と、ウェハ表面から反射されたプローブ
光又はウェハを透過したプローブ光の分光反射率又は分
光透過率の変化により研磨量又は研磨終了点を検知する
検知部を有し、前記検知部が、反射率又は透過率の分光
曲線における少なくとも一つの極大点もしくは極小点、
又はその両方の波長の変動、又は極大点、極小点の出現
もしくは消滅を検出することにより、研磨量又は研磨終
了点を検知するものであることを特徴とするウェハ研磨
装置。
2. An interlayer in a wafer on which semiconductor elements are formed.
At least a part of the insulating layer or the metal electrode film is removed by polishing.
A wafer polishing apparatus, in which a semiconductor element is formed.
A probe for irradiating a part or all of the polished surface with probe light
Lobe light irradiator and probe reflected from wafer surface
Spectral reflectance or fraction of light or probe light transmitted through the wafer
Detects polishing amount or polishing end point based on change in light transmittance
Having a detection unit, the detection unit, at least one maximum point or minimum point in the reflectance or transmittance spectral curve,
A wafer polishing apparatus for detecting a polishing amount or a polishing end point by detecting a change in wavelength of both of them, or the appearance or disappearance of a maximum point or a minimum point.
【請求項3】 半導体素子が形成されたウェハ中の層間
絶縁層又は金属電極膜の少なくとも一部を研磨により除
くウェハ研磨装置であって、半導体素子が形成されたウ
ェハ研磨面の一部または全部にプローブ光を照射するプ
ローブ光照射部と、ウェハ表面から反射されたプローブ
光又はウェハを透過したプローブ光の分光反射率又は分
光透過率の変化により研磨量又は研磨終了点を検知する
検知部を有し、前記検知部が、予め算出又は実測された
研磨終了点における分光反射率又は分光透過率の波形
と、実測された分光反射率又は分光透過率の波形とを比
較することにより、研磨終了点を検知するものであるこ
とを特徴とするウェハ研磨装置。
3. An interlayer in a wafer on which semiconductor elements are formed.
At least a part of the insulating layer or the metal electrode film is removed by polishing.
A wafer polishing apparatus, in which a semiconductor element is formed.
A probe for irradiating a part or all of the polished surface with probe light
Lobe light irradiator and probe reflected from wafer surface
Spectral reflectance or fraction of light or probe light transmitted through the wafer
Detects polishing amount or polishing end point based on change in light transmittance
Having a detection unit, the detection unit compares the waveform of the spectral reflectance or spectral transmittance at the polishing end point calculated or measured in advance with the waveform of the actually measured spectral reflectance or spectral transmittance. A wafer polishing apparatus for detecting a polishing end point.
【請求項4】 前記プローブ光が、ウェハのデバイスの
最小構造より十分大きなスポット径で、ウェハのパタ−
ン構造部分に照射されることを特徴とする請求項1から
請求項3のいずれか1項に記載のウェハ研磨装置。
4. The method according to claim 1, wherein the probe light has a spot diameter sufficiently larger than a minimum structure of a device on the wafer and a pattern on the wafer.
The wafer polishing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the wafer is irradiated to a wafer structure portion.
【請求項5】 前記プローブ光が、ウェハのデバイスの5. The method according to claim 1, wherein the probe light is a device of a wafer.
最小構造より十分大きなスポット径で、ウェハのパタ−With a spot diameter sufficiently larger than the minimum structure,
ン構造部分に照射され、前記ウェハ表面から反射されたIrradiated on the wafer structure and reflected from the wafer surface
プローブ光又は前記ウェハを透過したプローブ光は、前The probe light or the probe light transmitted through the wafer is
記デバイスの各部分からの光波の重ね合わせであることSuperposition of light waves from each part of the device
を特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記The method according to any one of claims 1 to 3, wherein
載のウェハ研磨装置。Wafer polishing equipment.
【請求項6】 前記検知部が、ウェハのパタ−ン構造部
分のみがプローブ光に照射されているときの信号のみを
用いて研磨量又は研磨終了点を検知するものであること
を特徴とする請求項4又は5に記載のウェハ研磨装置。
6. The polishing apparatus according to claim 1, wherein the detecting section detects the polishing amount or the polishing end point using only a signal when only the pattern structure portion of the wafer is irradiated with the probe light. wafer polishing apparatus according to claim 4 or 5.
【請求項7】 前記プローブ光が、研磨定盤及び研磨パ
ッド或いはウェハキャリアに設けられた透光部材を通し
てウェハに照射されることを特徴とする請求項1から請
求項のうちいずれか1項に記載のウェハ研磨装置。
Wherein said probe light, any one of the claims 1 to 6, characterized in that it is irradiated on the wafer through the light transmitting member provided in the polishing table and the polishing pad or the wafer carrier 3. The wafer polishing apparatus according to claim 1.
【請求項8】 前記プローブ光が、研磨パッドからはみ
だしたウェハ部分に照射されることを特徴とする請求項
1から請求項のうちいずれか1項に記載のウェハ研磨
装置。
Wherein said probe light, the wafer polishing apparatus according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it is irradiated on the wafer portion protruding from the polishing pad.
【請求項9】 前記ウェハに照射されるプローブ光が広
範囲の波長成分を有するものであり、かつ、反射光もし
くは透過光を分光する分光器、又は反射光もしくは透過
光中の特定波長の選別を行うフィルタを有することを特
徴とする請求項1から請求項のうちいずれか1項に記
載のウェハ研磨装置。
9. A probe light applied to the wafer has a wide range of wavelength components, and a spectroscope for separating reflected light or transmitted light, or selection of a specific wavelength in reflected light or transmitted light. The wafer polishing apparatus according to any one of claims 1 to 8 , further comprising a filter for performing the operation.
【請求項10】 半導体素子が形成され、最上層が金属
膜である2以上の層を有するウェハ中の前記金属膜の少
なくとも一部を研磨により除くウェハ研磨に際して、プ
ローブ光照射部が半導体素子が形成されたウェハ研磨面
前記金属膜の一部または全部に多成分の波長のプロー
ブ光を照射し、ウェハ表面から反射されたプローブ光又
はウェハを透過したプローブ光の分光反射率又は分光透
過率の変化から、研磨終了点を検知することを特徴とす
る検知部。
10. A semiconductor device is formed, and a top layer is formed of a metal.
In polishing a wafer having at least a part of the metal film in a wafer having two or more layers, which is a film, a probe light irradiating part is partially or wholly part of the metal film on a wafer polishing surface on which a semiconductor element is formed. Is irradiated with probe light having a multi-component wavelength, and the spectral reflectance or transmittance of the probe light reflected from the wafer surface or the probe light transmitted through the wafer is irradiated.
A detection unit that detects a polishing end point from a change in the excess rate .
【請求項11】 半導体素子が形成されたウェハ中の層
間絶縁層又は金属電極膜の少なくとも一部を研磨により
除くウェハ研磨に際して、プローブ光照射部が半導体素
子が形成されたウェハ研磨面の一部または全部に多成分
の波長のプローブ光を照射し、ウェハ表面から反射され
たプローブ光又はウェハを透過したプローブ光の分光反
射率又は分光透過率の変化のうち、反射率又は透過率の
分光曲線における少なくとも一つの極大点もしくは極小
点、又はその両方の波長の変動、又は極大点、極小点の
出現もしくは消滅を検出することにより、研磨量又は研
磨終了点を検知することを特徴とする検知部。
11. A layer in a wafer on which a semiconductor element is formed.
Polishing at least a part of the inter-insulation layer or the metal electrode film
During wafer polishing, the probe light irradiation part is
Multi-component on part or all of wafer polished surface on which wafers are formed
Irradiates a probe light with a wavelength of
Of the probe light transmitted through the wafer or the probe light transmitted through the wafer
Iritsu or of the change in the spectral transmittance, detecting at least one maximum point or minimum point, or variation in the wavelength of both, or maximum point, the appearance or disappearance of local minimum points in the spectral curve of reflectance or transmittance A detection unit for detecting a polishing amount or a polishing end point.
【請求項12】 半導体素子が形成されたウェハ中の層
間絶縁層又は金属電極膜の少なくとも一部を研磨により
除くウェハ研磨に際して、プローブ光照射部が半導体素
子が形成されたウェハ研磨面の一部または全部に多成分
の波長のプローブ光を照射し、ウェハ表面から反射され
たプローブ光又はウェハを透過したプローブ光の分光反
射率又は分光透過率の変化のうち、予め算出又は実測さ
れた研磨終了点における分光反射率又は分光透過率の波
形と、実測された分光反射率又は分光透過率の波形とを
比較することにより、研磨終了点を検知することを特徴
とする検知部。
12. A layer in a wafer on which a semiconductor element is formed.
Polishing at least a part of the inter-insulation layer or the metal electrode film
During wafer polishing, the probe light irradiation part is
Multi-component on part or all of wafer polished surface on which wafers are formed
Irradiates a probe light with a wavelength of
Of the probe light transmitted through the wafer or the probe light transmitted through the wafer
By comparing the waveform of the spectral reflectance or spectral transmittance at the polishing end point calculated or measured in advance, and the measured spectral reflectance or spectral transmittance waveform among the changes in the emissivity or spectral transmittance. A detecting unit for detecting a polishing end point.
【請求項13】 前記プローブ光が、ウェハのデバイス
の最小構造より十分大きなスポット径で、ウェハのパタ
−ン構造部分に照射されることを特徴とする請求項10
から請求項12のいずれか1項に記載の検知部。
Wherein said probe light, a sufficiently large spot diameter than the minimum structure of the wafer of devices, patterns of wafer - claim 10, characterized in that is applied to the down structural part
Detection unit according to any one of claims 12 to.
【請求項14】 前記プローブ光が、ウェハのデバイス14. The device according to claim 1, wherein the probe light is a wafer device.
の最小構造より十分大きなスポット径で、ウェハのパタWith a spot diameter sufficiently larger than the minimum structure of
−ン構造部分に照射され、前記ウェハ表面から反射されAnd is reflected from the wafer surface.
たプローブ光又は前記ウェハを透過したプローブ光は、Probe light or probe light transmitted through the wafer,
前記デバイスの各部分からの光波の重ね合わせであるこThe superposition of light waves from each part of the device.
とを特徴とする請求項10から請求項12のいずれか113. The method according to claim 10, wherein:
項に記載の検知部。The detection unit according to the item.
【請求項15】 前記検知部が、ウェハのパタ−ン構造
部分のみがプローブ光に照射されているときの信号のみ
を用いて研磨量又は研磨終了点を検知するものであるこ
とを特徴とする請求項13又は14に記載の検知部。
15. The polishing apparatus according to claim 15, wherein the detection section detects the polishing amount or the polishing end point using only a signal when only the pattern structure portion of the wafer is irradiated with the probe light. The detection unit according to claim 13 .
【請求項16】 前記プローブ光が、研磨定盤及び研磨
パッド或いはウェハキャリアに設けられた透光部材を通
してウェハに照射されることを特徴とする請求項10
ら請求項15のうちいずれか1項に記載の検知部。
16. The probe light, any one of claims 15 to be irradiated on the wafer through the light transmitting member provided in the polishing table and the polishing pad or the wafer carrier from claim 10, wherein The detection unit according to 1.
【請求項17】 前記プローブ光が、研磨パッドからは
みだしたウェハ部分に照射されることを特徴とする請求
10から請求項15のうちいずれか1項に記載の検知
部。
17. The probe light, the detection unit according to any one of claims 15 claim 10, characterized in that it is irradiated on the wafer portion protruding from the polishing pad.
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