JP4335459B2 - ケミカルメカニカルポリシング中の基板の層厚測定方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には基板のケミカルメカニカルポリシングに関し、更に詳細には、ケミカルメカニカルポリシング中の基板の層厚測定の方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路は、普通、シリコンウエハ上の導電層、半導電層または絶縁層の逐次的な堆積によって基板上に形成される。各層が堆積された後、その層はエッチングされて回路フィーチャを創生する。一連の層が逐次的に堆積され、エッチングされるので、基板の外側つまり最も上の表面、すなわち基板の露出表面は次第に非平面となっていく。この非平面の表面は、集積回路製造工程のフォトリソグラフィの段階で問題となる。従って、基板表面を周期的に平坦化する必要がある。
【０００３】
ケミカルメカニカルポリシング（ＣＭＰ）は公認された平坦化の一方法である。この平坦化法は、普通、基板をキャリア上か研磨ヘッド上に装着する必要がある。基板の露出表面は、回転するポリシングパッドに対向して設置される。ポリシングパッドは、「標準」パッドまたは固定研磨剤パッドの何れでもよい。標準パッドは耐久性のある粗面を有し、他方、固定研磨剤パッドは包含媒体に保持される研磨剤粒子を有する。キャリアヘッドは、基板に制御可能荷重、すなわち圧力を加えて、ポリシングパッドに基板を押圧する。標準パッドを用いる場合は、少なくとも一つの化学反応性薬剤を含む研磨スラリ、および研磨剤粒子がポリシングパッドの表面に供給される。
【０００４】
ＣＭＰプロセスの有効性は、基板表面の研磨速度、および結果の面仕上げ（微細寸法の粗さがないこと）と平坦度（大規模な山谷がないこと）によって測定され得る。研磨速度、面仕上げおよび平坦度は、パッドとスラリの組み合わせ、キャリアヘッドの構成、基板とパッドの相対速度、および基板をパッドに押圧する力によって決定される。
【０００５】
異なる研磨器具と処理の有効性を判定するために、いわゆる「ブランク」ウエハ、つまり多層を有するがパターンを有しないウエハが、器具／処理の品質判定ステップで研磨される。研磨後、残りの層厚が基板表面上のいくつかの点で測定される。層厚の偏差は、ウエハ表面の均一性の度合いを表し、また基板の異なる領域の相対的な研磨速度の度合いを表す。基板層厚と研磨の均一性を判定する一方法は、研磨装置から基板を取り外してそれを検査することである。例えば、基板は測定ステーションに移されて、そこで基板層厚が例えば偏光解析器によって測定される。残念ながらこのプロセスは、時間を消費することでコストがかかり、また測定装置は高価である。
【０００６】
ＣＭＰにおける一問題は、研磨処理が完了したかどうか、つまり、基板層が、所望の平坦度や厚さに平面研磨されたかどうかを判定することにある。基板層の初期の厚さの偏差、スラリの構成、ポリシングパッドの状態、ポリシングパッドと基板の相対速度、および基板への荷重は、材料除去率の偏差要因となる。これらの偏差は、研磨完了に到るまでに必要とする時間の偏差を生み出す。従って、研磨完了を単に研磨時間の関数として決定することはできない。
【０００７】
研磨完了を判定する一方法は、研磨表面から基板を外してそれを検査することである。例えば、基板は測定ステーションに移されてそこで基板層厚が、例えば偏光解析器によって測定される。所望の仕様が満足されていない場合、基板は更に処理されるためにＣＭＰ装置に再装着される。これはＣＭＰのスループットを低下させる時間浪費の手順である。あるいは、その検査が材料の過度の除去を示す可能性があり、その基板は使用不可となる。
【０００８】
従って、基板層の厚さと平坦度を処理状態のまま測定し、所望の厚さと平坦度に到達したかどうかを検知する方法が必要である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
いくつかの方法が処理状態のまま研磨完了の検知をするために開発されている。それらの方法の大部分は、基板表面と関連するパラメータをモニタし、そのパラメータが急に変化する時に完了を指示することを含む。例えば、絶縁層つまり誘電層を研磨して下地金属層を露出させる場合、金属層が露出した時の基板の摩擦係数と反射率は急に変化する。
【００１０】
モニタパラメータが研磨完了で急に変化する場合は、そのような完了検知法が無難である。しかし、基板が研磨されている場合に、パッドと基板との境界でのポリシングパッドの状態とスラリ構成が変化することもある。そのような変化は下地層の露出を覆い隠すか、あるいはそれらが完了の状態に似てしまうかもしれない。更に、そのような完了検知法は、平坦化のみが実行されている場合、下地層が研磨されるべき場合、または下地層とその上の層が類似した物理特性を有する場合には機能しない。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
一般に、一局面において、本発明は、ケミカルメカニカルポリシング中における基板上の層の特性を測定する方法を特徴としている。基板表面は窓を有するポリシングパッドと接触している。相対運動は、基板とポリシングパッド間で創生される。光ビームはその窓を通じて分割され、基板に対するポリシングパッドの動きが、光ビームを基板表面を横断するパス内で動かす。基板から反射する光ビームによって生じる干渉信号がモニタされて、複数の強度測定値が干渉信号から抽出される。各強度測定値は、基板表面を横断するパス内のサンプリング領域に対応する。半径方向位置は、サンプリング領域毎に決定され、強度測定は半径方向位置に従って複数の半径方向幅へ分割される。特性は半径方向幅に関連する強度測定値から半径方向幅毎に計算される。
【００１２】
本発明の実施は一つ以上の下記特徴を含んでもよい。その特性は、研磨速度、基板層の初期の厚さ、残りの厚さ、または基板層の初期の厚さと残りの厚さの差であってもよい。研磨の均一性の測定値は、半径方向幅毎に測定される特性から算出されでもよい。正弦関数等のモデル関数は半径方向幅毎に決定されてもよい。正弦関数は周期と位相オフセットによって記述され、関連する半径方向幅における強度測定値へモデル関数を最小自乗法で適合させて計算される。強度測定値は、一連のサンプリング時間全体にわたって干渉信号を積分することによって抽出されてもよい。各サンプリング領域は、基板の一部に対応してもよく、光ビームが,対応するサンプリング時間の間、各サンプリング領域を横切って進む。窓が基板の中心線を横切る時間が判定され、ポリシングパッドの位置が、測定時間と窓が基板の中心線を横切る時間との差から判定されてもよい。基板は、支持リングを有するキャリアヘッドによってポリシングパッド上に位置決めされ、窓が基板の中心線を横断する時間は、窓が支持リングの直下を通過する時の第1および第２時間から決定されてもよい。窓が基板の中心線を横断する時間の決定は、ポリシングパッドの位置をモニタする位置センサからの信号によって決定されてもよい。半径方向位置はヘッド掃引プロフィルから決定されてもよい。所定半径以上の半径方向位置を有するサンプリング領域からの強度測定値は破棄されてもよい。ポリシングパッドはプラテン上に配置され、そのプラテンは、基板とポリシングパッド間の相対運動を創生するように、回転されてもよい。例えば、レーザ等の光源が接続されてプラテンとともに回転してもよい。
【００１３】
別の局面では、本発明は、ケミカルメカニカルポリシング中における基板上の層の特性の測定方法を導く。基板表面はポリシングパッドに接触し、光ビームはポリシングパッドの窓を通って基板上に配向されている。光ビームは基板表面を横断するパス内を移動する。複数の強度測定値が、基板からの光ビームの反射によって生成される。強度測定は、強度測定の間、基板上の光ビームの半径方向位置に従って複数の半径域へ分割され、その特性は、半径域と関連する強度測定から半径域毎に計算される。
【００１４】
別の局面では、本発明は、ケミカルメカニカルポリシング装置に向けられている。本装置は、窓を有する可動研磨表面と、ポリシングパッドにその上で接する層を有する基板を保持するためのキャリアヘッドを含む。光源は窓を通る光ビームを導出し、基板に対するポリシングパッドの動きが、光ビームを基板表面を横断するパス内で移動させる。検出器は、基板から反射する光ビームから生成される干渉信号をモニタする。コンピュータは、干渉信号から複数の強度測定値を抽出し、強度測定値毎に対応するサンプリング領域に対する半径方向位置を決定し、強度測定値を半径方向位置に従って複数の半径方向幅に分割し、そして半径方向幅に関連する強度測定値から半径方向幅毎に基板の層の特性を計算するよう構成される。
【００１５】
本発明の実施は下記項目を含んでもよい。キャリアヘッドは、低反射率表面を支持リングを含んでもよい。位置センサは、ポリシングパッドとキャリアヘッドの位置をモニタしてもよい。
【００１６】
本発明の利点は、一つ以上の下記項目を含んでもよい。ブランクウエハ上の基板層の厚さは、ＣＭＰ器具と処理の有効性を示すよう研磨の均一性の測定値を生成するために複数の半径方向位置で処理状態のままで測定されてもよい。厚さ測定値は、完了基準を判定するか、または研磨パラメータを調整して研磨の均一性を改良するように、用いられてもよい。厚さ測定はまた、装置ウエハを研磨して研磨完了を検知する時に実行されてもよい。
【００１７】
本発明の他の特徴と利点は、以下の図面と請求の範囲を含む説明から明らかになろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１と図２を参照して、一枚以上の基板１０が、ケミカルメカニカルポリシング（化学機械研磨：ＣＭＰ）装置２０によって研磨される。類似の研磨装置２０の記載が米国特許第５，７３８，５７４号にあり、そのすべての開示を引用して本明細書に組み込む。研磨装置２０は一連の研磨ステーション２２と転送ステーション２３を含む。転送ステーション２３は、複数の働きを成し、装着装置（不図示）から個々の基板１０を受容し、基板を洗浄し、基板をキャリアヘッドに装着し、基板をキャリアヘッドから受容し、基板を再度洗浄し、そして最後に基板を装着装置へ搬送することを含む。
【００１９】
各研磨ステーションは回転式プラテン２４を含み、その上にポリシングパッド３０が載置される。第１と第２ステーションは硬質耐久性外表面を備える２層のポリシングパッドを含んでもよく、一方、最終研磨ステーションは比較的柔軟なパッドを含んでもよい。基板１０が、直径「８インチ」（２００ｍｍ）または「１０インチ」（３００ｍｍ）のディスクである場合、プラテンとポリシングパッドはそれぞれ直径が約２０インチか３０インチとなろう。各プラテン２４は、プラテン駆動モータ（不図示）へ接続されてもよい。大部分の研磨処理に対し、プラテン駆動モータはプラテン２４を毎分３０〜２００回転で回転させるが、より低速またはより高速回転を用いてもよい。各研磨ステーションはまた、ポリシングパッドの状態を維持するように、パッド調整装置２８を含んでもよく、基板は効果的に研磨されよう。
【００２０】
ポリシングパッド３０は、普通は、プラテン２４の表面に当接する背面層３２と、基板１０を研磨するために用いるカバー層３４を有する。カバー層３４は、普通は背面層３２より硬い。しかし、パッドによってはカバー層だけで背面層を有していないものもある。カバー層３４は、連続気泡の発泡ポリウレタンか溝のある表面を備えるポリウレタンのシートで構成されてもよい。背面層３２はウレタンをしみ込ませた圧縮フェルト繊維で構成されてもよい。ＩＣ−１０００で構成されるカバー層とＳＵＢＡ−４で構成される背面層を備える２層ポリシングパッドは、デラウェア州、ニューアークのRodel,Inc. から購入できる（ＩＣ−１０００およびＳＵＢＡ−４はRodel,Inc. の商標である）。
【００２１】
回転可能な複数ヘッドのカラセル６０は、中央柱６２で支持され、カラセルモータ部（不図示）によってカラセル軸６４廻りを回転する。中央柱６２は、カラセル支持板６６とカバー６８を支持する。カラセル６０は４つのキャリアヘッドシステム７０を含む。中央柱６２によって、カラセルモータが、カラセル軸６４廻りに、カラセル支持板６６を回転させ、キャリアヘッドシステムとそれに取り付けられた基板を周回させることができる。３つのキャリアヘッドシステムが基板を受容して保持し、ポリシングパッドにそれらを押し付けることによってそれらを研磨する。一方、キャリアヘッドシステムの一つは、転送ステーションから基板を受容して、転送ステーション２３へ基板を渡す。
【００２２】
各キャリアヘッドシステムは、キャリアまたはキャリアヘッド８０を含む。キャリア駆動シャフト７４は、キャリアヘッド回転モータ７６（カバー６８の４分の１を除去して示す）を各キャリアヘッド８０へ接続し、それにより各キャリアヘッドは、その軸廻りに独立して回転できる。ヘッド毎に一つのキャリア駆動シャフトとモータがある。更に、各キャリアヘッド８０は、カラセル支持板６６に形成された半径方向スロット７２内を独立して横振動する。スライダ（不図示）は、組み合わされる半径方向スロット内の各駆動シャフトを支持する。半径方向駆動モータ（不図示）は、スライダを移動させてキャリアヘッドを横振動させる。
【００２３】
キャリアヘッド８０は、いくつかの機械的働きを実行する。一般に、キャリアヘッドは、ポリシングパッドに対して基板を保持し、基板の裏面に垂直な下向きの圧力を等しく配分し、駆動シャフトからのトルクを基板へ転送し、そして基板が研磨動作中にキャリアヘッドの下から滑り落ちないことを確実にする。
【００２４】
キャリアヘッド８０は、基板１０のための装着面を提供する可撓膜８２、および装着面の下に基板を保持するための支持リング８４を含んでもよい。可撓膜８２によって画成されるチャンバ８６の圧力は、基板をポリシングパッドに押し付ける。支持リング８４は、高反射率材料で形成されてもよく、あるいは低反射率表面８８をそれに与えるよう反射性の層で被覆してもよい。類似のキャリアヘッド８０の記載が、Steven M. Zuniga他による、本発明の譲受人へ譲渡された米国特許出願第０８／７４５，６７９号「ケミカルメカニカルポリシングシステムのための可撓膜を有するキャリアヘッド」１９９６年１１月８日出願、に見られ、そのすべての開示は引用によって本明細書に組み込む。
【００２５】
反応性薬剤（例えば、酸化研磨用の純水）および化学反応性触媒（例えば、酸化研磨用の水酸化カリウム）とを含むスラリ３８が、スラリ供給ポートによって、またはスラリ／リンス組み合わせアーム３９によってポリシングパッド３０の表面に供給されてもよい。ポリシングパッド３０が標準パッドである場合には、スラリ３８はまた、研磨剤粒子（例えば、酸化研磨用の二酸化シリコン）を含んでいてもよい。
【００２６】
動作に関しては、プラテンはその中心軸２５の廻りを回転し、キャリアヘッドはその中心軸８１の廻りを回転し、そしてポリシングパッドの表面を横断して横方向に移動させられる。
【００２７】
孔２６はプラテン２４に形成され、透明窓３６は孔を覆うポリシングパッド３０の一部に形成される。透明窓３６は、Manoocher Birang他による、本発明の譲受人へ譲渡された、米国特許出願第０８／６８９，９３０号「ケミカルメカニカルポリシング装置用のポリシングパッド内の透明窓形成の方法」１９９６年８月２６日出願、に記載されているように構成されてもよく、そのすべての開示は引用されて本明細書に組み込む。孔２６と透明窓３６は、キャリアヘッドの移動による位置とは無関係に、プラテン回転の一部の間、基板１０が見えるように位置決めされる。
【００２８】
例えばレーザー干渉計等の干渉計４０が、孔２６の略直下のプラテン２４に取り付けられている。干渉計は光源４４と検出器４６を含む。光源は、透明窓３６とスラリ３８（図３参照）を通って伝わる光ビーム４２を生成して、基板１０の露出表面に当たる。例えば、光源４４は、レーザーであってもよく、光ビーム４２は平行レーザービームであってもよい。光レーザービーム４２は、基板１０の表面に垂直な軸からの角度で、すなわち、軸２５と軸８１からの角度でレーザー４４から放射される。更に、孔２６と窓３６が延長される場合、ビーム拡張器（不図示）は、光ビームを窓の伸張された軸に沿って引き伸ばすように光ビームのパス内に配置されてもよい。
【００２９】
レーザー４４は連続動作可能である。代替として、レーザーは、孔２６が基板１０に略隣接する時間の間、レーザービーム４２を生成するよう駆動されてもよい。図２と図５Ａ〜図５Ｅを参照して、ＣＭＰ装置２０は、窓３６が基板に近くにあることを検知する光遮断センサ等の位置センサ１６０を含んでもよい。例えば、光遮断センサは、キャリアヘッド８０の反対の固定点に装着できる。フラグ１６２がプラテンの周辺に取り付けられる。フラグ１６２の取り付け位置と長さが適切に選択されて、それにより、窓３６がキャリアヘッド８０直下を掃引する直前の時間から直後の時間まで、センサ１６０の光信号を遮断する。検出器４６からの出力信号は、センサ１６０の光信号が遮断されている間、測定されて、記憶されてもよい。
【００３０】
米国特許出願第０８／６８９，９３０号で説明される完了検知技法との互換性のために、フラグ１６２は異なる幅の領域を有してもよく、位置センサ１６０は複数の光遮断センサを有することができる。一つの遮断センサは、以下に説明されるモニタウエハを用いる特性化を処理するために用いられ、他の遮断センサは、製品ウエハを研磨する間、完了検知のために用いられる。
【００３１】
動作に関して、ＣＭＰ装置２０は、レーザー干渉計４０を用いて基板表面から除去される材料の量を決定するか、または表面が平坦化された時を判定する。汎用プログラム可能ディジタルコンピュータ４８が、レーザー４４、検出器４６、およびセンサ１６０に接続されてもよい。コンピュータ４８は、基板が略窓にかぶさる時にレーザーを駆動し、検出器からの強度測定値を記憶し、出力装置４９上に強度測定値を表示し、強度測定値から初期の厚さ、研磨速度、除去される量、および残りの厚さを算出し、そして研磨完了を検知するようにプログラムされてもよい。
【００３２】
図３を参照して、「ブランク」の基板１０は、シリコンウエハ１２および酸化層か窒化層等の上を覆う透明または半透明の薄膜層１４を含む。他の層は、薄膜層１４とウエハ１２の間に挿入されてもよい。基板１０に当たるレーザービーム４２の一部は、薄膜層１４の表面で部分的に反射されて第１反射ビーム５０を形成する。しかし、光の一部はまた、薄膜層１４を通って伝わり下地ウエハ１２に当たる伝達ビーム５２を形成する。伝達ビーム５２からウエハ１２に到達する光の少なくともいくらかは、薄膜層１４を通って反射して戻り、第２反射ビーム５４を形成する。第１と第２の反射ビーム５０、５４は互いに干渉し、それらの位相関係に応じて強め合ったり弱くなったりしながら、結果ビーム５６を形成する。反射ビームの位相関係は、主として薄膜層１４の屈折率と厚さ、レーザービーム４２の波長、および入射角の関数である。
【００３３】
基板１０は、単一の薄膜層のみを有するが、この干渉プロセスは概して多層構造を備える基板へ適用できる。各層が部分的に反射性であり、部分的に透過性である場合には、結果として得られる干渉ビームは、すべての層とウエハからの反射ビームの組み合わせとしても創生されよう。
【００３４】
結果ビーム５６は、スラリ３８と透明窓３６を通って検出器４６へと逆に伝播する。反射ビームが互いに同相である場合には、検出器は最大強度信号を生成する。他方、反射ビームが互いに逆相である場合には、検出器は最小強度信号を生成する。その他の位相関係は、最大と最小信号の間の干渉信号を生じさせる。その結果は、一つの薄膜層か複数の薄膜層の厚さで変化する検出器４６から出力される信号である。
【００３５】
薄膜層の厚さは、基板が研磨される時間によって変化するので、検出器４６から出力される信号もまた時間によって変化する。検出器４６の時間によって変化する出力は、処理状態での反射率測定追跡（または単に反射率追跡）と呼ばれる。以下に説明するように、この反射率追跡は、基板層の厚さを決定するために用いられてもよい。
【００３６】
図４を参照して、測定された反射率追跡９０は、ブランクの酸化皮膜ウエハを研磨することによって生成された。研磨は、６３ｒｐｍのプラテン回転数、６３ｒｐｍのキャリアヘッド回転、およびキャリアヘッドの直線的な掃引なしで実施された。図示のように、反射率追跡９０は、谷９４によって分離される一連のピーク９２を含む。各ピーク９２は、鋭い先行スパイク９６、鋭い後行スパイク９８、および鋭い先行スパイク９６と鋭い後行スパイク９８との間に設置されている平坦領域９７を含む。
【００３７】
図４と図５Ａ〜図５Ｅを参照して、反射率追跡９０の概略の構造は、プラテン２４の角度位置を参照することにより説明できる。最初は、窓３６の視野に基板がない（図５Ａ参照）。その結果、レーザービーム４２は反射されず、検出器４６によって測定された強度は、スラリ３８と透明窓３６からの反射を含む背景強度となる。この低い強度は谷９４に対応する。プラテン２４が回転すると、窓３６は、最初にキャリアヘッド８０の支持リング８４直下を掃引する（図５Ｂ参照）。支持リング８４の高反射の低位置表面８８は、レーザービーム４２のほとんど大部分を検出器４６へ反射し、先行スパイク９６に対応する強い強度の測定値を創生する。窓３６が基板１０直下を掃引する時（図５Ｃ参照）は、レーザービーム４２の一部は基板によって反射される。この強度測定値は、先に説明したように第１と第２の反射ビーム５０、５４の間の干渉に依存する。一般に基板１０は、中程度の反射性を有し、その結果、反射率追跡９０の平坦領域９７を生じさせる。プラテンが回転を続けると、窓３６は、再び支持リング８４直下を通過し（図５Ｄ参照）、それによって後行スパイク９８を生成する。最後に窓３６の掃引は、キャリアヘッド８０の下から外れ（図５Ｅ参照）、検出器は、後行スパイク９８に続く谷に対応する低い強度を示す。
【００３８】
図６を参照して、ＣＭＰ装置２０のコンピュータ４８は、処理状態のままで測定法１００を実行して薄膜層１４の初期の厚さ、研磨速度、除去された材料の量、および薄膜層の残りの厚さを決定するようにレーザー干渉計４０によって生成される反射率追跡を用いてもよい。各測定は複数の半径方向位置で実行されてもよい。更に、コンピュータ４８は、ＣＭＰ器具と処理の品質判断のための基板の平坦度と研磨均一性を判定するように厚さ測定値を用いてもよい。
【００３９】
最初に、処理状態のままでの厚さ判定の間に用いられるいくつかのパラメータは、コンピュータ４８（ステップ１０２）のメモリに記憶される。対象となる研磨パラメータは、プラテン回転速度とキャリアヘッド掃引プロフィルを含む。更に、薄膜層の初期の近似的な厚さＴapprox（ウエハサプライヤによって提供されるか、または層堆積プロセスパラメータから推定される）が、コンピュータ４８に記憶されてもよい。
【００４０】
基板が研磨され、反射率追跡が干渉計４０によって生成される（ステップ１０４）。処理と器具の品質判定のためには、基板はブランクの基板であろう。初期の厚さ、研磨速度、残りの厚さおよび除去された量は、研磨中またはその後に反射率追跡９０から計算されてもよい。
【００４１】
簡単には、窓３６がキャリアヘッド８０直下を通過する度に、レーザー干渉計４０は複数のサンプリング領域から反射される放射の強度を測定する（ステップ１０６）。各サンプリング領域の半径方向位置が算出され（ステップ１０８）、そして強度測定値は半径方向幅へ分類される（ステップ１１０）。一旦、充分な数の強度測定値が特定の半径方向幅に蓄積されると、モデル関数がその領域に対する強度測定値から計算される（ステップ１１２）。モデル関数は、初期の厚さ、研磨速度、残りの厚さおよび除去された量を計算するのに用いられる（ステップ１１４）。更に、基板の平坦度の測定は、ステップ１１４において成された測定値から算出されることができる（ステップ１１６）。これらのステップの各々は以下に、より詳細される。
【００４２】
図７Ａと図７Ｂを参照すると、プラテンの回転とキャリアヘッドの直線の掃引の組合わせは、窓３６（およびその結果のレーザービーム４２）に、キャリアヘッド８０の底面および掃引パス１２０内の基板１０を横断して掃引させる。レーザービームが基板を横断して掃引する時、レーザー干渉計４０はサンプリング期間Ｔsample全体にわたって測定される強度を積分し、一連の個別強度測定値Ｉa、Ｉb、．．．、Ｉjを生成する。レーザー干渉計４０のサンプリングレートＦ（そのレートで強度測定値が生成される）は、Ｆ＝１／Ｔsampleによって与えられる。レーザー干渉計４０は、約１０〜１０００ヘルツ（Ｈｚ）のサンプリング頻度を有してもよく、これは約２．５〜１００ミリ秒間のサンプリング周期に対応する。特に、レーザー干渉計４０は、約４０Ｈｚのサンプリング頻度および約２５ミリ秒のサンプリング周期を有する。
【００４３】
こうして、レーザー４４が駆動される度に、レーザー干渉計４０は、複数のサンプリング領域１２２ａ〜１２２ｊから強度を測定する。各サンプリング領域は、基板の領域に対応し、レーザービームはサンプリング周期に対応する間、それ全体にわたって掃引する。要約すると、ステップ１０６でレーザー干渉計４０は、サンプリング領域１２２ａ、１２２ｂ、．．．、１２２ｊに対応する一連の強度測定値Ｉa、Ｉb、．．．、Ｉjを生成する。
【００４４】
図７Ａは１０個のサンプリング領域を示すが、プラテン回転速度とサンプリングレートに応じてそれより多くても少なくてもよい。特に、低いサンプリングレートは、より少なく幅広いサンプリング領域を生じ、逆に、より高いサンプリングレートはより多くの幅の狭いサンプリング領域を生じる。同様に、より低い回転数は、より多くの幅の狭いサンプリング領域を生じ、逆に、より高い回転数は、より少ない幅広いサンプリング領域を生じる。更に、より多くのサンプリング領域を提供するために、複数の検出器が用いられることができる。
【００４５】
図７Ｂに示すように、サンプリング領域１２２ａと１２２ｊに対するそれぞれの強度測定値Ｉa、とＩjは低い。何故なら、窓３６の視野にはキャリアヘッドがないからであり、その結果レーザービーム４２が放射しないからである。サンプリング１２２ｂと１２２ｉは、支持リング８４直下に位置するので、強度測定値ＩbとＩiは比較的大きい。サンプリング領域１２２ｃ、１２２ｄ、．．．、１２２ｈは、基板の下にあるので、その結果、基板を横断する様々な異なる半径方向位置での中程度の強さの強度測定値Ｉc、Ｉd、．．．、Ｉhを生成する。これらの強度測定値は薄膜層１４の厚さに依存する。
【００４６】
図８を参照すると、ステップ１０８で、サンプリング領域１２２ａ、１２２ｂ、．．．、１２２ｊに対応する半径方向位置Ｒa、Ｒb、．．．、Ｒjが決定される。サンプリング領域の半径方向位置を決定する一方法は、測定時間Ｔmeasure、プラテン回転速度、およびキャリアヘッド掃引プロフィルに基づいて基板直下のレーザーの位置を計算することである。残念なことに、実際のプラテン回転速度とキャリアヘッド掃引プロフィルは、研磨パラメータと完全に一致しないこともある。従って、サンプリング領域の半径方向位置を決定する好ましい方法１３０を図９に示す。最初に、レーザービーム４２が基板の中心線１２４（図５Ｃ参照）の直下を通過する時間Ｔsymが決定される（ステップ１３２）。次いで、サンプリング領域の半径方向位置が、測定時間Ｔmeasureと対称な時間Ｔsym間の時間差から決定される（ステップ１３４）。
【００４７】
対称な時間Ｔsymを決定する一方法は、Ｔlead1とＴtrail1等の個々のスパイクの時間の平均化である。しかし、これはややＴsymにおいていくつかの不確定性をもたらす。何故なら、支持リング直下のサンプリング領域の位置が未知だからである。
【００４８】
図１０を参照して、ステップ１３２で対称時間Ｔsymを計算するために、コンピュータ４８は、掃引パス１２０から最初と最後の大きな強度測定値、すなわち強度測定値ＩbとＩi、を判定し、そして対応する測定時間ＴleadとＴtrailを記憶する。これらの先行する時間Ｔleadと後行する時間Ｔtrailは、掃引毎に蓄積されて一連の先行時間Ｔlead1、Ｔlead2、．．．、ＴleadN、および後行時間Ｔtrail1、Ｔtrail2、...、ＴtrailNを生成する。コンピュータ４８は、先行スパイク９６毎に、先行時間Ｔlead1、Ｔlead2、．．．、ＴleadN、および関連するプラテンの回転番号１，２、．．．、Ｎを記憶する。同様に、コンピュータ４８は、後行スパイク９８毎に、後行時間Ｔtrail1、Ｔtrail2、．．．、ＴtrailN、および関連するプラテンの回転番号１，２、．．．、Ｎを記憶する。プラテン２４が実質的に一定速度で回転していると仮定すると、時間Ｔlead1、Ｔlead2、．．．、ＴleadNは、実質的に直線的に増加する関数となる（線１３６で示す）。同様に、時間Ｔtrail1、Ｔtrail2、．．．、ＴtrailNもまた、実質的に直線的に増加する関数となる（線１３７で示す）。コンピュータ４８は二つの一次関数Ｔlead（ｎ）とＴtrail（ｎ）を生成するために最小自乗法を下記のように実行し：
【００４９】
【数３】
ここで、ｎはプラテン回転の回数、ａ1、ａ2、ａ3およびａ4は最小自乗法を適合させたときに計算された係数である。一旦、適合係数が計算されると、レーザービーム４２が（破線１３８で示す）中心線１２４を横断する対称時間Ｔsymは、次のように計算される。
【００５０】
【数４】
プラテンの回転数に対して最小自乗法を用いて対称時間Ｔsymを計算するので、支持リング直下のサンプリング領域の相対位置における差によって起きる不確定性が実質的に減少し、それによって対称時間Ｔsymにおける不確定性が著しく減少する。
【００５１】
一旦、コンピュータ４８が、レーザービーム４２が中心線１２４を横断する時間Ｔsymを算出すると、各サンプリング領域１２２ａ、１２２ｂ、．．．、１２２ｊの基板中心１２６からの半径距離Ｒa、Ｒb、．．．、Ｒjがステップ１３２で算出される。図１１を参照して、半径方向位置は下記のように算出され：
【００５２】
【数５】
ここで、ｄはポリシングパッドの中心と窓３６の中心との間の距離、Ｌはポリシングパッドの中心から基板１０の中心までの距離、θは窓の角度位置である。窓の角度位置θは次のように計算され：
【００５３】
【数６】
ここで、ｆplatenはプラテンの（ｒｐｍでの）回転速度である。キャリアヘッドが正弦波状に移動すると、キャリアヘッドの直線位置Ｌは次式で算出される、
【００５４】
【数７】
ここで、ωは掃引周波数、Ａは掃引の振幅、Ｌoはキャリア掃引の中心位置である。
【００５５】
別の実施の形態においては、位置センサ１６０は、窓が中心線１２４を横断する時間Ｔsymを計算するために、用いられることができる。センサ１６０はキャリアヘッド８０の反対側に位置していると仮定すると、フラグ１６２は、透明窓３６から対称に横切って位置決めされるだろう。コンピュータ４８は、フラグがセンサの光ビームを遮るトリガ時間Ｔstartと、フラグが光ビームを通すトリガ時間Ｔendの両方を記憶する。時間ＴsymはＴstartとＴendの平均として計算されてもよい。更に別の実施の形態においては、プラテンとキャリアヘッドの位置は、プラテン駆動モータと半径駆動モータそれぞれに接続される光エンコーダによってサンプリング時間Ｔa、Ｔb、．．．、Ｔh毎に決定されることができる。
【００５６】
一旦、サンプリング領域の半径方向位置Ｒa、Ｒb、．．．、Ｒmが算出されると、強度測定値のあるものは無視されてもよい。サンプリング領域の半径方向位置Ｒが基板の半径より大きい場合には、主として、サンプリング領域についての強度測定値は支持リングによって反射される放射または窓かスラリからの背景反射を含む。従って、主として支持リング直下の任意のサンプリング領域についての強度測定値は無視される。これはスプリアス強度測定値が薄膜層厚さの計算に用いられないことを確実にする。
【００５７】
しかし、支持リングの下にある部分的な、サンプリング領域についての強度測定値のいくつかは、なお有用なデータを提供するであろう。支持リングは略一定の反射率を有し、それに対して基板は時間の関数として正弦波状に変化する反射率を有するので、基板の縁を覆うサンプリング領域からの強度測定値は、振幅が減少し、ＤＣオフセットが増大するけれども、なお正弦波状の振る舞いを示す。除外される半径方向幅の選択は、ウエハ直径、プラテン速度およびサンプリングレートに依存する。例えば、２５ミリ秒のサンプリング周期と６３ｒｐｍのプラテン回転速度に対して、２００ｍｍの基板の縁の１２ｍｍ以内のサンプリング領域は厚さ計算に用いられない。
【００５８】
基板直下のレーザービーム４２の数回の掃引の後、コンピュータ４８は、各々が測定時間Ｔ1、Ｔ2、．．．、ＴN、および半径方向位置Ｒ1、Ｒ2、．．．、ＲNと関連する一連の強度測定値Ｉ1、Ｉ2、．．．、ＩNを蓄積する。図１２を参照して、強度、時間、および半径方向位置測定がステップ１０６と１０８に蓄積される場合、時間と強度測定値はステップ１１０のデータ構造１４０におけるｂｉｎへ分類される。各ｂｉｎはサンプリング領域の半径方向幅と関連している。例えば、基板中心から２ｍｍ未満に位置するサンプリング領域についての強度測定値は、第１ｂｉｎ１４２に配置され、基板中心から２〜４ｍｍ間に位置するサンプリング領域について成される強度測定値は、第２ｂｉｎ１４４に配置され、基板中心から４〜６ｍｍ間に位置するサンプリング領域について成される強度測定値は、第３ｂｉｎ１４６に配置されてもよく、以下同様である。ｂｉｎの正確な番号とｂｉｎの半径方向幅は、サンプリング周波数、横方向の掃引プロフィル、およびプラテン回転速度に依存する。一般に、各ｂｉｎの半径方向幅は実験的に選択されるか決定されてもよく、それにより十分な数の強度測定値がｂｉｎに蓄積されて、ステップ１１２で説明したモデル関数が決定できる。更に、複数のｂｉｎは厚さ計算に用いられてもよく、そして異なる半径方向幅についての厚さ計算は重なり合っているｂｉｎを用いてもよい。
【００５９】
図１３を参照すると、一旦強度測定値が半径方向幅で分類されると、コンピュータ４８は、ｂｉｎ毎にモデル関数（破線１５０で示す）を生成してもよい。モデル関数は、ｂｉｎ中の観察された強度測定値（点１５２で示す）から算出される。このモデル関数は正弦波であることが好ましい。特に、モデル関数Ｉ（Ｔmeasure）は次式であってもよい、
【００６０】
【数８】
ここで、ＩmaxとＩminは正弦波の最大振幅と最小振幅、φは位相差、Ｔは正弦波のピーク間周期、Ｔmeasureは測定時間、そしてｋは振幅調整係数である。最大振幅Ｉmaxと最小振幅Ｉminは、ｂｉｎから最大と最小の強度測定値を選択することによって決定される。振幅調整係数ｋは、ユーザー設定されて適合処理を改善し、約０．９の値を持つ。位相差φとピーク間周期Ｔはこの式において最適化されるべき適合係数である。モデル関数は、例えば従来からの最小自乗法によって、観察された強度測定値へ適合される。
【００６１】
研磨速度は研磨処理中に変わることがあるので、研磨特性は周期的に再計算されるべきである。例えば、ピーク間周期Ｔは周期毎の強度測定値に基づいて再計算されてもよい。ピーク間周期は重なり合う時間周期における強度測定値から計算されてもよい。例えば、第1のピーク間周期は研磨実行の最初の６０％における強度測定値から計算され、第２のピーク間周期は研磨実行の最後の６０％における強度測定値から計算される。位相差は普通は第１周期のみについて計算されてもよい。
【００６２】
一旦、適合係数が決定されると、コンピュータ４８は、薄膜層の初期の厚さ、研磨速度、研磨量および残りの薄膜層の厚さを計算する。研磨速度Ｐは次式から計算されてもよい、
【００６３】
【数９】
ここで、λはレーザービームの波長、ｎは薄膜層の屈折率、α'は薄膜層を通るレーザービームの角度、そしてΔＴは最も新しく計算されたピーク間周期である。入射角α'はスネルの法則ｎ1sinα'＝ｎ2sinαから計算されてもよく、ここでｎ1は薄膜層１４の屈折率、ｎ2は空気の屈折率、αはレーザー４４の垂直軸に対する角度である。
【００６４】
薄膜層の初期の厚さＤinitialは位相差から計算されてもよい。初期の厚さＤinitialは次式に等しく：
【００６５】
【数１０】
ここで、Ｍは未知の整数である。予測される初期の厚さＤinitialはステップ１０２で提供され、Ｍの値はＤinitialが予測される厚さＤestimateに近くなるように選択されてもよい。
【００６６】
薄膜層１４から除去される材料の厚さＤremovedは、研磨時間と最も新しく計算された研磨速度から単純に計算されてもよい。すなわち、Ｄremoved＝ＰxＴmeasure であり、ここでＰは平均研磨速度である。代替として、薄膜層１４から除去される材料の厚さＤremovedは、最大強度の数を数えて、最新の強度ピーク以降の除去された量を調整することによって計算されてもよい。特に厚さＤremovedは次式によって与えられる、
【００６７】
【数１１】
ここで、Ｎはフィルタリングされた反射率追跡における強度ピークの数、Ｐは最も新しく計算された研磨速度、そしてＴpeakは最新の強度ピークである。代替として、厚さは強度周期の数または強度周期の端数を数えることによって計算できる、
【００６８】
【数１２】
ここで、Ｎ’はフィルタリングされた反射率追跡における強度周期の数、そして周期の端数は位相差φ’に含まれる。
【００６９】
薄膜層の残りの厚さＤremainingは、初期の厚さＤinitialと除去された全厚さＤremovedとの差に等しい。すなわち、Ｄremaining＝Ｄinitial−Ｄremovedである。
【００７０】
上に説明した研磨速度と厚さの計算は、ｂｉｎ毎に実行され、それによって基板の表面を横断する複数の半径方向位置での厚さ測定を提供する。半径の関数としての薄膜層の初期と最終の厚さのグラフを図１４Ａと図１４Ｂにそれぞれ示す。図１４Ａと図１４Ｂの実線は研磨前後それぞれに実行されたオフラインの測定を表す。図１４Ａと図１４Ｂのデータの丸点は、それぞれ初期と最終の層厚の（研磨後に実行された）計算を表し、オフラインとの良好な一致を示す。
【００７１】
厚さのプロフィルは、基板を横断しての平坦度の測定値を提供し、ＣＭＰの器具と処理の有効性を特徴付ける。更に、ステップ１１６において、コンピュータは、器具と処理の品質判断のために研磨の均一性の様々な測定を計算してもよい。例えば、コンピュータは、ウエハ内の非均一性（ＷＩＷＮＵ、within wafer non-uniformity）、すなわち、除去された厚さの標準偏差を除去された平均厚さで除した値に１００％を掛けたものである。コンピュータは、基板厚さ範囲、すなわち、除去された最大厚さと最小厚さの差も判定できる。
【００７２】
基板の厚さ情報はまた、研磨の均一性を改良するための研磨完了の判定基準を決定して、研磨パラメータを制御するように、用いられている。例えば、処理状態での厚さ測定が、基板中心が研磨不足であることを示す場合、キャリアヘッド、基板の中央へ加えられる圧力は、研磨均一性を改善するように増大されてもよい。
この処理は器具と処理の品質判定のためにブランク基板の研磨について説明したが、パターン化された装置基板の研磨中の厚さ測定を実行することが可能であってもよい。しかし、装置基板から生成される反射率追跡は、普通、滑らかな正弦波ではいので、例えば、Andreas Wiswesserによる、本発明の譲受人へ譲渡された米国特許出願第０８／９６２，０８５号「ケミカルメカニカルポリシング中の基板反射率モデル化のための方法と装置」１９９７年１０月３１日出願、に記載されているようにより複雑なパターン認識アルゴリズムを必要とする。この出願のすべての開示は引用によって本明細書に組み込む。厚さの測定は、研磨パラメータの動的制御を提供し、研磨完了を検知するために、用いられることができる。
【００７３】
本発明は、好ましい実施の形態の観点から説明された。しかし、本発明は図示されそして説明された実施の形態に制限されない。むしろ、本発明の局面は付帯の請求の範囲によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、ケミカルメカニカルポリシング装置の分解斜視図である。
【図２】 図２は、光干渉計を含むケミカルメカニカルポリシング装置の側面図である。
【図３】 図３は、処理中の基板断面略図であり、基板に当たって反射する光ビームを簡略的に示す。
【図４】 図４は、測定された反射率追跡を示すグラフである（任意の強度単位）。
【図５】 図５Ａ〜図５Ｅは、プラテンが回転する時のポリシングパッドの窓の位置を説明する平面略図である。
【図６】 図６は、ＣＭＰ中の薄膜層の厚さを決定する方法のフロー図である。
【図７】 図７Ａは、キャリアヘッド直下のレーザーのパスを説明する簡略図であり、図７Ｂは、キャリアヘッド直下の窓の単一掃引によって生成される反射率追跡の仮定部分を示すグラフである。
【図８】 図８は、レーザーのパスからサンプリング領域の半径部分を説明する簡略図である。
【図９】 図９は、サンプリング領域の半径部分を決定する方法のフロー図である。
【図１０】 図１０は、レーザービームがキャリアヘッドの支持リング直下を通過する時間を、プラテン回転数の関数として示すグラフである。
【図１１】 図１１は、サンプリング領域の半径方向位置の計算を説明する簡略図である。
【図１２】 図１２は、強度測定値を記憶するためのデータ構造の略図である。
【図１３】 図１３は、特定の半径方向幅におけるサンプリング領域に対する仮定の強度測定値を時間関数として説明するグラフと、強度測定値から計算されたモデル関数である。
【図１４】 図１４Ａと図１４Ｂは、薄膜層の初期と最終のそれぞれの厚さを、基板中心からの距離の関数として示すグラフである。
【符号の説明】
１０…基板、１２…ウエハ、１４…薄膜層、２０…ケミカルメカニカルポリシング装置、２２…研磨ステーション、２３…転送ステーション、２４…プラテン、２５…中心軸、２６…孔、２８…パッド調整装置、３０…ポリシングパッド、３２…背面層、３４…カバー層、３６…透明窓、３８…スラリ、３９…スラリ／リンスアーム、４０…干渉計、４２…光ビーム…レーザービーム、４４…光源…レーザー、４６…検出器、４８…コンピュータ、４９…出力装置、５０…第１反射ビーム、５２…伝達ビーム、５４…第２反射ビーム、５６…結果ビーム、６０…カラセル、６２…中心柱、６４…カラセル軸、６６…カラセル支持板、６８…カバー、７０…キャリアヘッドシステム、７２…半径方向スロット、７４…キャリア駆動シャフト、７６…キャリアヘッド回転モータ、８０…キャリアヘッド、８１…中心軸、８２…可撓膜、８４…支持リング、８６…チャンバ、８８…支持リング表面、９０…反射率追跡、９２…ピーク、９４…谷、９６…先行スパイク、９７…平坦領域、９８…後行スパイク、１２０…掃引パス、１２２ａ〜１２２ｊ…サンプリング領域、１２４…ポリシングパッド中心線、１２６…基板中心、１３６…Ｔlead（ｎ）の最小自乗法による直線、１３７…Ｔtrail（ｎ）の最小自乗法による直線、１３８…Ｔsymの最小自乗法による直線、１４０…データ構造、１４２…第１ｂｉｎ、１４４…第２ｂｉｎ、１５０…モデル関数、１５２…強度測定値、１６０…位置センサ、１６２…フラグ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には基板のケミカルメカニカルポリシングに関し、更に詳細には、ケミカルメカニカルポリシング中の基板の層厚測定の方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路は、普通、シリコンウエハ上の導電層、半導電層または絶縁層の逐次的な堆積によって基板上に形成される。各層が堆積された後、その層はエッチングされて回路フィーチャを創生する。一連の層が逐次的に堆積され、エッチングされるので、基板の外側つまり最も上の表面、すなわち基板の露出表面は次第に非平面となっていく。この非平面の表面は、集積回路製造工程のフォトリソグラフィの段階で問題となる。従って、基板表面を周期的に平坦化する必要がある。
【０００３】
ケミカルメカニカルポリシング（ＣＭＰ）は公認された平坦化の一方法である。この平坦化法は、普通、基板をキャリア上か研磨ヘッド上に装着する必要がある。基板の露出表面は、回転するポリシングパッドに対向して設置される。ポリシングパッドは、「標準」パッドまたは固定研磨剤パッドの何れでもよい。標準パッドは耐久性のある粗面を有し、他方、固定研磨剤パッドは包含媒体に保持される研磨剤粒子を有する。キャリアヘッドは、基板に制御可能荷重、すなわち圧力を加えて、ポリシングパッドに基板を押圧する。標準パッドを用いる場合は、少なくとも一つの化学反応性薬剤を含む研磨スラリ、および研磨剤粒子がポリシングパッドの表面に供給される。
【０００４】
ＣＭＰプロセスの有効性は、基板表面の研磨速度、および結果の面仕上げ（微細寸法の粗さがないこと）と平坦度（大規模な山谷がないこと）によって測定され得る。研磨速度、面仕上げおよび平坦度は、パッドとスラリの組み合わせ、キャリアヘッドの構成、基板とパッドの相対速度、および基板をパッドに押圧する力によって決定される。
【０００５】
異なる研磨器具と処理の有効性を判定するために、いわゆる「ブランク」ウエハ、つまり多層を有するがパターンを有しないウエハが、器具／処理の品質判定ステップで研磨される。研磨後、残りの層厚が基板表面上のいくつかの点で測定される。層厚の偏差は、ウエハ表面の均一性の度合いを表し、また基板の異なる領域の相対的な研磨速度の度合いを表す。基板層厚と研磨の均一性を判定する一方法は、研磨装置から基板を取り外してそれを検査することである。例えば、基板は測定ステーションに移されて、そこで基板層厚が例えば偏光解析器によって測定される。残念ながらこのプロセスは、時間を消費することでコストがかかり、また測定装置は高価である。
【０００６】
ＣＭＰにおける一問題は、研磨処理が完了したかどうか、つまり、基板層が、所望の平坦度や厚さに平面研磨されたかどうかを判定することにある。基板層の初期の厚さの偏差、スラリの構成、ポリシングパッドの状態、ポリシングパッドと基板の相対速度、および基板への荷重は、材料除去率の偏差要因となる。これらの偏差は、研磨完了に到るまでに必要とする時間の偏差を生み出す。従って、研磨完了を単に研磨時間の関数として決定することはできない。
【０００７】
研磨完了を判定する一方法は、研磨表面から基板を外してそれを検査することである。例えば、基板は測定ステーションに移されてそこで基板層厚が、例えば偏光解析器によって測定される。所望の仕様が満足されていない場合、基板は更に処理されるためにＣＭＰ装置に再装着される。これはＣＭＰのスループットを低下させる時間浪費の手順である。あるいは、その検査が材料の過度の除去を示す可能性があり、その基板は使用不可となる。
【０００８】
従って、基板層の厚さと平坦度を処理状態のまま測定し、所望の厚さと平坦度に到達したかどうかを検知する方法が必要である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
いくつかの方法が処理状態のまま研磨完了の検知をするために開発されている。それらの方法の大部分は、基板表面と関連するパラメータをモニタし、そのパラメータが急に変化する時に完了を指示することを含む。例えば、絶縁層つまり誘電層を研磨して下地金属層を露出させる場合、金属層が露出した時の基板の摩擦係数と反射率は急に変化する。
【００１０】
モニタパラメータが研磨完了で急に変化する場合は、そのような完了検知法が無難である。しかし、基板が研磨されている場合に、パッドと基板との境界でのポリシングパッドの状態とスラリ構成が変化することもある。そのような変化は下地層の露出を覆い隠すか、あるいはそれらが完了の状態に似てしまうかもしれない。更に、そのような完了検知法は、平坦化のみが実行されている場合、下地層が研磨されるべき場合、または下地層とその上の層が類似した物理特性を有する場合には機能しない。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
一般に、一局面において、本発明は、ケミカルメカニカルポリシング中における基板上の層の特性を測定する方法を特徴としている。基板表面は窓を有するポリシングパッドと接触している。相対運動は、基板とポリシングパッド間で創生される。光ビームはその窓を通じて分割され、基板に対するポリシングパッドの動きが、光ビームを基板表面を横断するパス内で動かす。基板から反射する光ビームによって生じる干渉信号がモニタされて、複数の強度測定値が干渉信号から抽出される。各強度測定値は、基板表面を横断するパス内のサンプリング領域に対応する。半径方向位置は、サンプリング領域毎に決定され、強度測定は半径方向位置に従って複数の半径方向幅へ分割される。特性は半径方向幅に関連する強度測定値から半径方向幅毎に計算される。
【００１２】
本発明の実施は一つ以上の下記特徴を含んでもよい。その特性は、研磨速度、基板層の初期の厚さ、残りの厚さ、または基板層の初期の厚さと残りの厚さの差であってもよい。研磨の均一性の測定値は、半径方向幅毎に測定される特性から算出されでもよい。正弦関数等のモデル関数は半径方向幅毎に決定されてもよい。正弦関数は周期と位相オフセットによって記述され、関連する半径方向幅における強度測定値へモデル関数を最小自乗法で適合させて計算される。強度測定値は、一連のサンプリング時間全体にわたって干渉信号を積分することによって抽出されてもよい。各サンプリング領域は、基板の一部に対応してもよく、光ビームが,対応するサンプリング時間の間、各サンプリング領域を横切って進む。窓が基板の中心線を横切る時間が判定され、ポリシングパッドの位置が、測定時間と窓が基板の中心線を横切る時間との差から判定されてもよい。基板は、支持リングを有するキャリアヘッドによってポリシングパッド上に位置決めされ、窓が基板の中心線を横断する時間は、窓が支持リングの直下を通過する時の第1および第２時間から決定されてもよい。窓が基板の中心線を横断する時間の決定は、ポリシングパッドの位置をモニタする位置センサからの信号によって決定されてもよい。半径方向位置はヘッド掃引プロフィルから決定されてもよい。所定半径以上の半径方向位置を有するサンプリング領域からの強度測定値は破棄されてもよい。ポリシングパッドはプラテン上に配置され、そのプラテンは、基板とポリシングパッド間の相対運動を創生するように、回転されてもよい。例えば、レーザ等の光源が接続されてプラテンとともに回転してもよい。
【００１３】
別の局面では、本発明は、ケミカルメカニカルポリシング中における基板上の層の特性の測定方法を導く。基板表面はポリシングパッドに接触し、光ビームはポリシングパッドの窓を通って基板上に配向されている。光ビームは基板表面を横断するパス内を移動する。複数の強度測定値が、基板からの光ビームの反射によって生成される。強度測定は、強度測定の間、基板上の光ビームの半径方向位置に従って複数の半径域へ分割され、その特性は、半径域と関連する強度測定から半径域毎に計算される。
【００１４】
別の局面では、本発明は、ケミカルメカニカルポリシング装置に向けられている。本装置は、窓を有する可動研磨表面と、ポリシングパッドにその上で接する層を有する基板を保持するためのキャリアヘッドを含む。光源は窓を通る光ビームを導出し、基板に対するポリシングパッドの動きが、光ビームを基板表面を横断するパス内で移動させる。検出器は、基板から反射する光ビームから生成される干渉信号をモニタする。コンピュータは、干渉信号から複数の強度測定値を抽出し、強度測定値毎に対応するサンプリング領域に対する半径方向位置を決定し、強度測定値を半径方向位置に従って複数の半径方向幅に分割し、そして半径方向幅に関連する強度測定値から半径方向幅毎に基板の層の特性を計算するよう構成される。
【００１５】
本発明の実施は下記項目を含んでもよい。キャリアヘッドは、低反射率表面を支持リングを含んでもよい。位置センサは、ポリシングパッドとキャリアヘッドの位置をモニタしてもよい。
【００１６】
本発明の利点は、一つ以上の下記項目を含んでもよい。ブランクウエハ上の基板層の厚さは、ＣＭＰ器具と処理の有効性を示すよう研磨の均一性の測定値を生成するために複数の半径方向位置で処理状態のままで測定されてもよい。厚さ測定値は、完了基準を判定するか、または研磨パラメータを調整して研磨の均一性を改良するように、用いられてもよい。厚さ測定はまた、装置ウエハを研磨して研磨完了を検知する時に実行されてもよい。
【００１７】
本発明の他の特徴と利点は、以下の図面と請求の範囲を含む説明から明らかになろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１と図２を参照して、一枚以上の基板１０が、ケミカルメカニカルポリシング（化学機械研磨：ＣＭＰ）装置２０によって研磨される。類似の研磨装置２０の記載が米国特許第５，７３８，５７４号にあり、そのすべての開示を引用して本明細書に組み込む。研磨装置２０は一連の研磨ステーション２２と転送ステーション２３を含む。転送ステーション２３は、複数の働きを成し、装着装置（不図示）から個々の基板１０を受容し、基板を洗浄し、基板をキャリアヘッドに装着し、基板をキャリアヘッドから受容し、基板を再度洗浄し、そして最後に基板を装着装置へ搬送することを含む。
【００１９】
各研磨ステーションは回転式プラテン２４を含み、その上にポリシングパッド３０が載置される。第１と第２ステーションは硬質耐久性外表面を備える２層のポリシングパッドを含んでもよく、一方、最終研磨ステーションは比較的柔軟なパッドを含んでもよい。基板１０が、直径「８インチ」（２００ｍｍ）または「１０インチ」（３００ｍｍ）のディスクである場合、プラテンとポリシングパッドはそれぞれ直径が約２０インチか３０インチとなろう。各プラテン２４は、プラテン駆動モータ（不図示）へ接続されてもよい。大部分の研磨処理に対し、プラテン駆動モータはプラテン２４を毎分３０〜２００回転で回転させるが、より低速またはより高速回転を用いてもよい。各研磨ステーションはまた、ポリシングパッドの状態を維持するように、パッド調整装置２８を含んでもよく、基板は効果的に研磨されよう。
【００２０】
ポリシングパッド３０は、普通は、プラテン２４の表面に当接する背面層３２と、基板１０を研磨するために用いるカバー層３４を有する。カバー層３４は、普通は背面層３２より硬い。しかし、パッドによってはカバー層だけで背面層を有していないものもある。カバー層３４は、連続気泡の発泡ポリウレタンか溝のある表面を備えるポリウレタンのシートで構成されてもよい。背面層３２はウレタンをしみ込ませた圧縮フェルト繊維で構成されてもよい。ＩＣ−１０００で構成されるカバー層とＳＵＢＡ−４で構成される背面層を備える２層ポリシングパッドは、デラウェア州、ニューアークのRodel,Inc. から購入できる（ＩＣ−１０００およびＳＵＢＡ−４はRodel,Inc. の商標である）。
【００２１】
回転可能な複数ヘッドのカラセル６０は、中央柱６２で支持され、カラセルモータ部（不図示）によってカラセル軸６４廻りを回転する。中央柱６２は、カラセル支持板６６とカバー６８を支持する。カラセル６０は４つのキャリアヘッドシステム７０を含む。中央柱６２によって、カラセルモータが、カラセル軸６４廻りに、カラセル支持板６６を回転させ、キャリアヘッドシステムとそれに取り付けられた基板を周回させることができる。３つのキャリアヘッドシステムが基板を受容して保持し、ポリシングパッドにそれらを押し付けることによってそれらを研磨する。一方、キャリアヘッドシステムの一つは、転送ステーションから基板を受容して、転送ステーション２３へ基板を渡す。
【００２２】
各キャリアヘッドシステムは、キャリアまたはキャリアヘッド８０を含む。キャリア駆動シャフト７４は、キャリアヘッド回転モータ７６（カバー６８の４分の１を除去して示す）を各キャリアヘッド８０へ接続し、それにより各キャリアヘッドは、その軸廻りに独立して回転できる。ヘッド毎に一つのキャリア駆動シャフトとモータがある。更に、各キャリアヘッド８０は、カラセル支持板６６に形成された半径方向スロット７２内を独立して横振動する。スライダ（不図示）は、組み合わされる半径方向スロット内の各駆動シャフトを支持する。半径方向駆動モータ（不図示）は、スライダを移動させてキャリアヘッドを横振動させる。
【００２３】
キャリアヘッド８０は、いくつかの機械的働きを実行する。一般に、キャリアヘッドは、ポリシングパッドに対して基板を保持し、基板の裏面に垂直な下向きの圧力を等しく配分し、駆動シャフトからのトルクを基板へ転送し、そして基板が研磨動作中にキャリアヘッドの下から滑り落ちないことを確実にする。
【００２４】
キャリアヘッド８０は、基板１０のための装着面を提供する可撓膜８２、および装着面の下に基板を保持するための支持リング８４を含んでもよい。可撓膜８２によって画成されるチャンバ８６の圧力は、基板をポリシングパッドに押し付ける。支持リング８４は、高反射率材料で形成されてもよく、あるいは低反射率表面８８をそれに与えるよう反射性の層で被覆してもよい。類似のキャリアヘッド８０の記載が、Steven M. Zuniga他による、本発明の譲受人へ譲渡された米国特許出願第０８／７４５，６７９号「ケミカルメカニカルポリシングシステムのための可撓膜を有するキャリアヘッド」１９９６年１１月８日出願、に見られ、そのすべての開示は引用によって本明細書に組み込む。
【００２５】
反応性薬剤（例えば、酸化研磨用の純水）および化学反応性触媒（例えば、酸化研磨用の水酸化カリウム）とを含むスラリ３８が、スラリ供給ポートによって、またはスラリ／リンス組み合わせアーム３９によってポリシングパッド３０の表面に供給されてもよい。ポリシングパッド３０が標準パッドである場合には、スラリ３８はまた、研磨剤粒子（例えば、酸化研磨用の二酸化シリコン）を含んでいてもよい。
【００２６】
動作に関しては、プラテンはその中心軸２５の廻りを回転し、キャリアヘッドはその中心軸８１の廻りを回転し、そしてポリシングパッドの表面を横断して横方向に移動させられる。
【００２７】
孔２６はプラテン２４に形成され、透明窓３６は孔を覆うポリシングパッド３０の一部に形成される。透明窓３６は、Manoocher Birang他による、本発明の譲受人へ譲渡された、米国特許出願第０８／６８９，９３０号「ケミカルメカニカルポリシング装置用のポリシングパッド内の透明窓形成の方法」１９９６年８月２６日出願、に記載されているように構成されてもよく、そのすべての開示は引用されて本明細書に組み込む。孔２６と透明窓３６は、キャリアヘッドの移動による位置とは無関係に、プラテン回転の一部の間、基板１０が見えるように位置決めされる。
【００２８】
例えばレーザー干渉計等の干渉計４０が、孔２６の略直下のプラテン２４に取り付けられている。干渉計は光源４４と検出器４６を含む。光源は、透明窓３６とスラリ３８（図３参照）を通って伝わる光ビーム４２を生成して、基板１０の露出表面に当たる。例えば、光源４４は、レーザーであってもよく、光ビーム４２は平行レーザービームであってもよい。光レーザービーム４２は、基板１０の表面に垂直な軸からの角度で、すなわち、軸２５と軸８１からの角度でレーザー４４から放射される。更に、孔２６と窓３６が延長される場合、ビーム拡張器（不図示）は、光ビームを窓の伸張された軸に沿って引き伸ばすように光ビームのパス内に配置されてもよい。
【００２９】
レーザー４４は連続動作可能である。代替として、レーザーは、孔２６が基板１０に略隣接する時間の間、レーザービーム４２を生成するよう駆動されてもよい。図２と図５Ａ〜図５Ｅを参照して、ＣＭＰ装置２０は、窓３６が基板に近くにあることを検知する光遮断センサ等の位置センサ１６０を含んでもよい。例えば、光遮断センサは、キャリアヘッド８０の反対の固定点に装着できる。フラグ１６２がプラテンの周辺に取り付けられる。フラグ１６２の取り付け位置と長さが適切に選択されて、それにより、窓３６がキャリアヘッド８０直下を掃引する直前の時間から直後の時間まで、センサ１６０の光信号を遮断する。検出器４６からの出力信号は、センサ１６０の光信号が遮断されている間、測定されて、記憶されてもよい。
【００３０】
米国特許出願第０８／６８９，９３０号で説明される完了検知技法との互換性のために、フラグ１６２は異なる幅の領域を有してもよく、位置センサ１６０は複数の光遮断センサを有することができる。一つの遮断センサは、以下に説明されるモニタウエハを用いる特性化を処理するために用いられ、他の遮断センサは、製品ウエハを研磨する間、完了検知のために用いられる。
【００３１】
動作に関して、ＣＭＰ装置２０は、レーザー干渉計４０を用いて基板表面から除去される材料の量を決定するか、または表面が平坦化された時を判定する。汎用プログラム可能ディジタルコンピュータ４８が、レーザー４４、検出器４６、およびセンサ１６０に接続されてもよい。コンピュータ４８は、基板が略窓にかぶさる時にレーザーを駆動し、検出器からの強度測定値を記憶し、出力装置４９上に強度測定値を表示し、強度測定値から初期の厚さ、研磨速度、除去される量、および残りの厚さを算出し、そして研磨完了を検知するようにプログラムされてもよい。
【００３２】
図３を参照して、「ブランク」の基板１０は、シリコンウエハ１２および酸化層か窒化層等の上を覆う透明または半透明の薄膜層１４を含む。他の層は、薄膜層１４とウエハ１２の間に挿入されてもよい。基板１０に当たるレーザービーム４２の一部は、薄膜層１４の表面で部分的に反射されて第１反射ビーム５０を形成する。しかし、光の一部はまた、薄膜層１４を通って伝わり下地ウエハ１２に当たる伝達ビーム５２を形成する。伝達ビーム５２からウエハ１２に到達する光の少なくともいくらかは、薄膜層１４を通って反射して戻り、第２反射ビーム５４を形成する。第１と第２の反射ビーム５０、５４は互いに干渉し、それらの位相関係に応じて強め合ったり弱くなったりしながら、結果ビーム５６を形成する。反射ビームの位相関係は、主として薄膜層１４の屈折率と厚さ、レーザービーム４２の波長、および入射角の関数である。
【００３３】
基板１０は、単一の薄膜層のみを有するが、この干渉プロセスは概して多層構造を備える基板へ適用できる。各層が部分的に反射性であり、部分的に透過性である場合には、結果として得られる干渉ビームは、すべての層とウエハからの反射ビームの組み合わせとしても創生されよう。
【００３４】
結果ビーム５６は、スラリ３８と透明窓３６を通って検出器４６へと逆に伝播する。反射ビームが互いに同相である場合には、検出器は最大強度信号を生成する。他方、反射ビームが互いに逆相である場合には、検出器は最小強度信号を生成する。その他の位相関係は、最大と最小信号の間の干渉信号を生じさせる。その結果は、一つの薄膜層か複数の薄膜層の厚さで変化する検出器４６から出力される信号である。
【００３５】
薄膜層の厚さは、基板が研磨される時間によって変化するので、検出器４６から出力される信号もまた時間によって変化する。検出器４６の時間によって変化する出力は、処理状態での反射率測定追跡（または単に反射率追跡）と呼ばれる。以下に説明するように、この反射率追跡は、基板層の厚さを決定するために用いられてもよい。
【００３６】
図４を参照して、測定された反射率追跡９０は、ブランクの酸化皮膜ウエハを研磨することによって生成された。研磨は、６３ｒｐｍのプラテン回転数、６３ｒｐｍのキャリアヘッド回転、およびキャリアヘッドの直線的な掃引なしで実施された。図示のように、反射率追跡９０は、谷９４によって分離される一連のピーク９２を含む。各ピーク９２は、鋭い先行スパイク９６、鋭い後行スパイク９８、および鋭い先行スパイク９６と鋭い後行スパイク９８との間に設置されている平坦領域９７を含む。
【００３７】
図４と図５Ａ〜図５Ｅを参照して、反射率追跡９０の概略の構造は、プラテン２４の角度位置を参照することにより説明できる。最初は、窓３６の視野に基板がない（図５Ａ参照）。その結果、レーザービーム４２は反射されず、検出器４６によって測定された強度は、スラリ３８と透明窓３６からの反射を含む背景強度となる。この低い強度は谷９４に対応する。プラテン２４が回転すると、窓３６は、最初にキャリアヘッド８０の支持リング８４直下を掃引する（図５Ｂ参照）。支持リング８４の高反射の低位置表面８８は、レーザービーム４２のほとんど大部分を検出器４６へ反射し、先行スパイク９６に対応する強い強度の測定値を創生する。窓３６が基板１０直下を掃引する時（図５Ｃ参照）は、レーザービーム４２の一部は基板によって反射される。この強度測定値は、先に説明したように第１と第２の反射ビーム５０、５４の間の干渉に依存する。一般に基板１０は、中程度の反射性を有し、その結果、反射率追跡９０の平坦領域９７を生じさせる。プラテンが回転を続けると、窓３６は、再び支持リング８４直下を通過し（図５Ｄ参照）、それによって後行スパイク９８を生成する。最後に窓３６の掃引は、キャリアヘッド８０の下から外れ（図５Ｅ参照）、検出器は、後行スパイク９８に続く谷に対応する低い強度を示す。
【００３８】
図６を参照して、ＣＭＰ装置２０のコンピュータ４８は、処理状態のままで測定法１００を実行して薄膜層１４の初期の厚さ、研磨速度、除去された材料の量、および薄膜層の残りの厚さを決定するようにレーザー干渉計４０によって生成される反射率追跡を用いてもよい。各測定は複数の半径方向位置で実行されてもよい。更に、コンピュータ４８は、ＣＭＰ器具と処理の品質判断のための基板の平坦度と研磨均一性を判定するように厚さ測定値を用いてもよい。
【００３９】
最初に、処理状態のままでの厚さ判定の間に用いられるいくつかのパラメータは、コンピュータ４８（ステップ１０２）のメモリに記憶される。対象となる研磨パラメータは、プラテン回転速度とキャリアヘッド掃引プロフィルを含む。更に、薄膜層の初期の近似的な厚さＴapprox（ウエハサプライヤによって提供されるか、または層堆積プロセスパラメータから推定される）が、コンピュータ４８に記憶されてもよい。
【００４０】
基板が研磨され、反射率追跡が干渉計４０によって生成される（ステップ１０４）。処理と器具の品質判定のためには、基板はブランクの基板であろう。初期の厚さ、研磨速度、残りの厚さおよび除去された量は、研磨中またはその後に反射率追跡９０から計算されてもよい。
【００４１】
簡単には、窓３６がキャリアヘッド８０直下を通過する度に、レーザー干渉計４０は複数のサンプリング領域から反射される放射の強度を測定する（ステップ１０６）。各サンプリング領域の半径方向位置が算出され（ステップ１０８）、そして強度測定値は半径方向幅へ分類される（ステップ１１０）。一旦、充分な数の強度測定値が特定の半径方向幅に蓄積されると、モデル関数がその領域に対する強度測定値から計算される（ステップ１１２）。モデル関数は、初期の厚さ、研磨速度、残りの厚さおよび除去された量を計算するのに用いられる（ステップ１１４）。更に、基板の平坦度の測定は、ステップ１１４において成された測定値から算出されることができる（ステップ１１６）。これらのステップの各々は以下に、より詳細される。
【００４２】
図７Ａと図７Ｂを参照すると、プラテンの回転とキャリアヘッドの直線の掃引の組合わせは、窓３６（およびその結果のレーザービーム４２）に、キャリアヘッド８０の底面および掃引パス１２０内の基板１０を横断して掃引させる。レーザービームが基板を横断して掃引する時、レーザー干渉計４０はサンプリング期間Ｔsample全体にわたって測定される強度を積分し、一連の個別強度測定値Ｉa、Ｉb、．．．、Ｉjを生成する。レーザー干渉計４０のサンプリングレートＦ（そのレートで強度測定値が生成される）は、Ｆ＝１／Ｔsampleによって与えられる。レーザー干渉計４０は、約１０〜１０００ヘルツ（Ｈｚ）のサンプリング頻度を有してもよく、これは約２．５〜１００ミリ秒間のサンプリング周期に対応する。特に、レーザー干渉計４０は、約４０Ｈｚのサンプリング頻度および約２５ミリ秒のサンプリング周期を有する。
【００４３】
こうして、レーザー４４が駆動される度に、レーザー干渉計４０は、複数のサンプリング領域１２２ａ〜１２２ｊから強度を測定する。各サンプリング領域は、基板の領域に対応し、レーザービームはサンプリング周期に対応する間、それ全体にわたって掃引する。要約すると、ステップ１０６でレーザー干渉計４０は、サンプリング領域１２２ａ、１２２ｂ、．．．、１２２ｊに対応する一連の強度測定値Ｉa、Ｉb、．．．、Ｉjを生成する。
【００４４】
図７Ａは１０個のサンプリング領域を示すが、プラテン回転速度とサンプリングレートに応じてそれより多くても少なくてもよい。特に、低いサンプリングレートは、より少なく幅広いサンプリング領域を生じ、逆に、より高いサンプリングレートはより多くの幅の狭いサンプリング領域を生じる。同様に、より低い回転数は、より多くの幅の狭いサンプリング領域を生じ、逆に、より高い回転数は、より少ない幅広いサンプリング領域を生じる。更に、より多くのサンプリング領域を提供するために、複数の検出器が用いられることができる。
【００４５】
図７Ｂに示すように、サンプリング領域１２２ａと１２２ｊに対するそれぞれの強度測定値Ｉa、とＩjは低い。何故なら、窓３６の視野にはキャリアヘッドがないからであり、その結果レーザービーム４２が放射しないからである。サンプリング１２２ｂと１２２ｉは、支持リング８４直下に位置するので、強度測定値ＩbとＩiは比較的大きい。サンプリング領域１２２ｃ、１２２ｄ、．．．、１２２ｈは、基板の下にあるので、その結果、基板を横断する様々な異なる半径方向位置での中程度の強さの強度測定値Ｉc、Ｉd、．．．、Ｉhを生成する。これらの強度測定値は薄膜層１４の厚さに依存する。
【００４６】
図８を参照すると、ステップ１０８で、サンプリング領域１２２ａ、１２２ｂ、．．．、１２２ｊに対応する半径方向位置Ｒa、Ｒb、．．．、Ｒjが決定される。サンプリング領域の半径方向位置を決定する一方法は、測定時間Ｔmeasure、プラテン回転速度、およびキャリアヘッド掃引プロフィルに基づいて基板直下のレーザーの位置を計算することである。残念なことに、実際のプラテン回転速度とキャリアヘッド掃引プロフィルは、研磨パラメータと完全に一致しないこともある。従って、サンプリング領域の半径方向位置を決定する好ましい方法１３０を図９に示す。最初に、レーザービーム４２が基板の中心線１２４（図５Ｃ参照）の直下を通過する時間Ｔsymが決定される（ステップ１３２）。次いで、サンプリング領域の半径方向位置が、測定時間Ｔmeasureと対称な時間Ｔsym間の時間差から決定される（ステップ１３４）。
【００４７】
対称な時間Ｔsymを決定する一方法は、Ｔlead1とＴtrail1等の個々のスパイクの時間の平均化である。しかし、これはややＴsymにおいていくつかの不確定性をもたらす。何故なら、支持リング直下のサンプリング領域の位置が未知だからである。
【００４８】
図１０を参照して、ステップ１３２で対称時間Ｔsymを計算するために、コンピュータ４８は、掃引パス１２０から最初と最後の大きな強度測定値、すなわち強度測定値ＩbとＩi、を判定し、そして対応する測定時間ＴleadとＴtrailを記憶する。これらの先行する時間Ｔleadと後行する時間Ｔtrailは、掃引毎に蓄積されて一連の先行時間Ｔlead1、Ｔlead2、．．．、ＴleadN、および後行時間Ｔtrail1、Ｔtrail2、...、ＴtrailNを生成する。コンピュータ４８は、先行スパイク９６毎に、先行時間Ｔlead1、Ｔlead2、．．．、ＴleadN、および関連するプラテンの回転番号１，２、．．．、Ｎを記憶する。同様に、コンピュータ４８は、後行スパイク９８毎に、後行時間Ｔtrail1、Ｔtrail2、．．．、ＴtrailN、および関連するプラテンの回転番号１，２、．．．、Ｎを記憶する。プラテン２４が実質的に一定速度で回転していると仮定すると、時間Ｔlead1、Ｔlead2、．．．、ＴleadNは、実質的に直線的に増加する関数となる（線１３６で示す）。同様に、時間Ｔtrail1、Ｔtrail2、．．．、ＴtrailNもまた、実質的に直線的に増加する関数となる（線１３７で示す）。コンピュータ４８は二つの一次関数Ｔlead（ｎ）とＴtrail（ｎ）を生成するために最小自乗法を下記のように実行し：
【００４９】
【数３】
【００５０】
【数４】
【００５１】
一旦、コンピュータ４８が、レーザービーム４２が中心線１２４を横断する時間Ｔsymを算出すると、各サンプリング領域１２２ａ、１２２ｂ、．．．、１２２ｊの基板中心１２６からの半径距離Ｒa、Ｒb、．．．、Ｒjがステップ１３２で算出される。図１１を参照して、半径方向位置は下記のように算出され：
【００５２】
【数５】
【００５３】
【数６】
【００５４】
【数７】
【００５５】
別の実施の形態においては、位置センサ１６０は、窓が中心線１２４を横断する時間Ｔsymを計算するために、用いられることができる。センサ１６０はキャリアヘッド８０の反対側に位置していると仮定すると、フラグ１６２は、透明窓３６から対称に横切って位置決めされるだろう。コンピュータ４８は、フラグがセンサの光ビームを遮るトリガ時間Ｔstartと、フラグが光ビームを通すトリガ時間Ｔendの両方を記憶する。時間ＴsymはＴstartとＴendの平均として計算されてもよい。更に別の実施の形態においては、プラテンとキャリアヘッドの位置は、プラテン駆動モータと半径駆動モータそれぞれに接続される光エンコーダによってサンプリング時間Ｔa、Ｔb、．．．、Ｔh毎に決定されることができる。
【００５６】
一旦、サンプリング領域の半径方向位置Ｒa、Ｒb、．．．、Ｒmが算出されると、強度測定値のあるものは無視されてもよい。サンプリング領域の半径方向位置Ｒが基板の半径より大きい場合には、主として、サンプリング領域についての強度測定値は支持リングによって反射される放射または窓かスラリからの背景反射を含む。従って、主として支持リング直下の任意のサンプリング領域についての強度測定値は無視される。これはスプリアス強度測定値が薄膜層厚さの計算に用いられないことを確実にする。
【００５７】
しかし、支持リングの下にある部分的な、サンプリング領域についての強度測定値のいくつかは、なお有用なデータを提供するであろう。支持リングは略一定の反射率を有し、それに対して基板は時間の関数として正弦波状に変化する反射率を有するので、基板の縁を覆うサンプリング領域からの強度測定値は、振幅が減少し、ＤＣオフセットが増大するけれども、なお正弦波状の振る舞いを示す。除外される半径方向幅の選択は、ウエハ直径、プラテン速度およびサンプリングレートに依存する。例えば、２５ミリ秒のサンプリング周期と６３ｒｐｍのプラテン回転速度に対して、２００ｍｍの基板の縁の１２ｍｍ以内のサンプリング領域は厚さ計算に用いられない。
【００５８】
基板直下のレーザービーム４２の数回の掃引の後、コンピュータ４８は、各々が測定時間Ｔ1、Ｔ2、．．．、ＴN、および半径方向位置Ｒ1、Ｒ2、．．．、ＲNと関連する一連の強度測定値Ｉ1、Ｉ2、．．．、ＩNを蓄積する。図１２を参照して、強度、時間、および半径方向位置測定がステップ１０６と１０８に蓄積される場合、時間と強度測定値はステップ１１０のデータ構造１４０におけるｂｉｎへ分類される。各ｂｉｎはサンプリング領域の半径方向幅と関連している。例えば、基板中心から２ｍｍ未満に位置するサンプリング領域についての強度測定値は、第１ｂｉｎ１４２に配置され、基板中心から２〜４ｍｍ間に位置するサンプリング領域について成される強度測定値は、第２ｂｉｎ１４４に配置され、基板中心から４〜６ｍｍ間に位置するサンプリング領域について成される強度測定値は、第３ｂｉｎ１４６に配置されてもよく、以下同様である。ｂｉｎの正確な番号とｂｉｎの半径方向幅は、サンプリング周波数、横方向の掃引プロフィル、およびプラテン回転速度に依存する。一般に、各ｂｉｎの半径方向幅は実験的に選択されるか決定されてもよく、それにより十分な数の強度測定値がｂｉｎに蓄積されて、ステップ１１２で説明したモデル関数が決定できる。更に、複数のｂｉｎは厚さ計算に用いられてもよく、そして異なる半径方向幅についての厚さ計算は重なり合っているｂｉｎを用いてもよい。
【００５９】
図１３を参照すると、一旦強度測定値が半径方向幅で分類されると、コンピュータ４８は、ｂｉｎ毎にモデル関数（破線１５０で示す）を生成してもよい。モデル関数は、ｂｉｎ中の観察された強度測定値（点１５２で示す）から算出される。このモデル関数は正弦波であることが好ましい。特に、モデル関数Ｉ（Ｔmeasure）は次式であってもよい、
【００６０】
【数８】
【００６１】
研磨速度は研磨処理中に変わることがあるので、研磨特性は周期的に再計算されるべきである。例えば、ピーク間周期Ｔは周期毎の強度測定値に基づいて再計算されてもよい。ピーク間周期は重なり合う時間周期における強度測定値から計算されてもよい。例えば、第1のピーク間周期は研磨実行の最初の６０％における強度測定値から計算され、第２のピーク間周期は研磨実行の最後の６０％における強度測定値から計算される。位相差は普通は第１周期のみについて計算されてもよい。
【００６２】
一旦、適合係数が決定されると、コンピュータ４８は、薄膜層の初期の厚さ、研磨速度、研磨量および残りの薄膜層の厚さを計算する。研磨速度Ｐは次式から計算されてもよい、
【００６３】
【数９】
【００６４】
薄膜層の初期の厚さＤinitialは位相差から計算されてもよい。初期の厚さＤinitialは次式に等しく：
【００６５】
【数１０】
【００６６】
薄膜層１４から除去される材料の厚さＤremovedは、研磨時間と最も新しく計算された研磨速度から単純に計算されてもよい。すなわち、Ｄremoved＝ＰxＴmeasure であり、ここでＰは平均研磨速度である。代替として、薄膜層１４から除去される材料の厚さＤremovedは、最大強度の数を数えて、最新の強度ピーク以降の除去された量を調整することによって計算されてもよい。特に厚さＤremovedは次式によって与えられる、
【００６７】
【数１１】
【００６８】
【数１２】
【００６９】
薄膜層の残りの厚さＤremainingは、初期の厚さＤinitialと除去された全厚さＤremovedとの差に等しい。すなわち、Ｄremaining＝Ｄinitial−Ｄremovedである。
【００７０】
上に説明した研磨速度と厚さの計算は、ｂｉｎ毎に実行され、それによって基板の表面を横断する複数の半径方向位置での厚さ測定を提供する。半径の関数としての薄膜層の初期と最終の厚さのグラフを図１４Ａと図１４Ｂにそれぞれ示す。図１４Ａと図１４Ｂの実線は研磨前後それぞれに実行されたオフラインの測定を表す。図１４Ａと図１４Ｂのデータの丸点は、それぞれ初期と最終の層厚の（研磨後に実行された）計算を表し、オフラインとの良好な一致を示す。
【００７１】
厚さのプロフィルは、基板を横断しての平坦度の測定値を提供し、ＣＭＰの器具と処理の有効性を特徴付ける。更に、ステップ１１６において、コンピュータは、器具と処理の品質判断のために研磨の均一性の様々な測定を計算してもよい。例えば、コンピュータは、ウエハ内の非均一性（ＷＩＷＮＵ、within wafer non-uniformity）、すなわち、除去された厚さの標準偏差を除去された平均厚さで除した値に１００％を掛けたものである。コンピュータは、基板厚さ範囲、すなわち、除去された最大厚さと最小厚さの差も判定できる。
【００７２】
基板の厚さ情報はまた、研磨の均一性を改良するための研磨完了の判定基準を決定して、研磨パラメータを制御するように、用いられている。例えば、処理状態での厚さ測定が、基板中心が研磨不足であることを示す場合、キャリアヘッド、基板の中央へ加えられる圧力は、研磨均一性を改善するように増大されてもよい。
この処理は器具と処理の品質判定のためにブランク基板の研磨について説明したが、パターン化された装置基板の研磨中の厚さ測定を実行することが可能であってもよい。しかし、装置基板から生成される反射率追跡は、普通、滑らかな正弦波ではいので、例えば、Andreas Wiswesserによる、本発明の譲受人へ譲渡された米国特許出願第０８／９６２，０８５号「ケミカルメカニカルポリシング中の基板反射率モデル化のための方法と装置」１９９７年１０月３１日出願、に記載されているようにより複雑なパターン認識アルゴリズムを必要とする。この出願のすべての開示は引用によって本明細書に組み込む。厚さの測定は、研磨パラメータの動的制御を提供し、研磨完了を検知するために、用いられることができる。
【００７３】
本発明は、好ましい実施の形態の観点から説明された。しかし、本発明は図示されそして説明された実施の形態に制限されない。むしろ、本発明の局面は付帯の請求の範囲によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、ケミカルメカニカルポリシング装置の分解斜視図である。
【図２】 図２は、光干渉計を含むケミカルメカニカルポリシング装置の側面図である。
【図３】 図３は、処理中の基板断面略図であり、基板に当たって反射する光ビームを簡略的に示す。
【図４】 図４は、測定された反射率追跡を示すグラフである（任意の強度単位）。
【図５】 図５Ａ〜図５Ｅは、プラテンが回転する時のポリシングパッドの窓の位置を説明する平面略図である。
【図６】 図６は、ＣＭＰ中の薄膜層の厚さを決定する方法のフロー図である。
【図７】 図７Ａは、キャリアヘッド直下のレーザーのパスを説明する簡略図であり、図７Ｂは、キャリアヘッド直下の窓の単一掃引によって生成される反射率追跡の仮定部分を示すグラフである。
【図８】 図８は、レーザーのパスからサンプリング領域の半径部分を説明する簡略図である。
【図９】 図９は、サンプリング領域の半径部分を決定する方法のフロー図である。
【図１０】 図１０は、レーザービームがキャリアヘッドの支持リング直下を通過する時間を、プラテン回転数の関数として示すグラフである。
【図１１】 図１１は、サンプリング領域の半径方向位置の計算を説明する簡略図である。
【図１２】 図１２は、強度測定値を記憶するためのデータ構造の略図である。
【図１３】 図１３は、特定の半径方向幅におけるサンプリング領域に対する仮定の強度測定値を時間関数として説明するグラフと、強度測定値から計算されたモデル関数である。
【図１４】 図１４Ａと図１４Ｂは、薄膜層の初期と最終のそれぞれの厚さを、基板中心からの距離の関数として示すグラフである。
【符号の説明】
１０…基板、１２…ウエハ、１４…薄膜層、２０…ケミカルメカニカルポリシング装置、２２…研磨ステーション、２３…転送ステーション、２４…プラテン、２５…中心軸、２６…孔、２８…パッド調整装置、３０…ポリシングパッド、３２…背面層、３４…カバー層、３６…透明窓、３８…スラリ、３９…スラリ／リンスアーム、４０…干渉計、４２…光ビーム…レーザービーム、４４…光源…レーザー、４６…検出器、４８…コンピュータ、４９…出力装置、５０…第１反射ビーム、５２…伝達ビーム、５４…第２反射ビーム、５６…結果ビーム、６０…カラセル、６２…中心柱、６４…カラセル軸、６６…カラセル支持板、６８…カバー、７０…キャリアヘッドシステム、７２…半径方向スロット、７４…キャリア駆動シャフト、７６…キャリアヘッド回転モータ、８０…キャリアヘッド、８１…中心軸、８２…可撓膜、８４…支持リング、８６…チャンバ、８８…支持リング表面、９０…反射率追跡、９２…ピーク、９４…谷、９６…先行スパイク、９７…平坦領域、９８…後行スパイク、１２０…掃引パス、１２２ａ〜１２２ｊ…サンプリング領域、１２４…ポリシングパッド中心線、１２６…基板中心、１３６…Ｔlead（ｎ）の最小自乗法による直線、１３７…Ｔtrail（ｎ）の最小自乗法による直線、１３８…Ｔsymの最小自乗法による直線、１４０…データ構造、１４２…第１ｂｉｎ、１４４…第２ｂｉｎ、１５０…モデル関数、１５２…強度測定値、１６０…位置センサ、１６２…フラグ。
Claims (14)
- ケミカルメカニカルポリシング中に基板上の層の特性を測定する方法であって、
ポリシングパッドに基板の表面を接触させるステップと、
ポリシングパッドの窓を介して基板上へと光ビームを向けるステップと、
光ビームを基板表面を横切る経路で移動させるステップと、
基板からの光ビームの反射によって作られる複数の強度測定値を発生させるステップであって、該強度測定値は前記経路に沿って並んだ複数のサンプリング領域のそれぞれにおいて発生する、該ステップと、
各強度測定値に対して基板中心から前記サンプリング領域までの基板上の半径距離を決定するステップと、
前記強度測定値の前記半径距離に従って前記強度測定値を複数の半径方向幅に分けるステップと、
半径方向幅毎の特性を、当該半径方向幅に関する強度測定値より計算するステップと、
を有する方法。 - 強度測定値が、一連のサンプリング時間にわたって干渉信号を積分することにより抽出される請求項１に記載の方法。
- 各サンプリング領域が、対応するサンプリング時間に光ビームが移動する基板の部分に対応する請求項２に記載の方法。
- 半径距離を決定するステップが、窓が基板の中心線を横切る時間を決定するステップを有する請求項１に記載の方法。
- 半径距離を決定するステップが、ポリシングパッドの距離を、強度測定がなされた時間と窓が基板の中心線を横切る時間の差より決定するステップを有する請求項４に記載の方法。
- ケミカルメカニカルポリシング中に基板上の層の特性を測定する方法であって、
ポリシングパッドに基板の表面を接触させるステップであって、支持リングを有するキャリアヘッドにより前記基板がポリシングパッド上に配置される、該ステップと、
ポリシングパッドの窓を介して基板上へと光ビームを向けるステップと、
光ビームを基板表面を横切る経路で移動させるステップと、
基板からの光ビームの反射によって作られる複数の強度測定値を発生させるステップと、
各強度測定値に対して基板上の半径方向位置を決定するステップと、
前記強度測定値の前記半径方向位置に従って前記強度測定値を複数の半径方向幅に分けるステップと、
半径方向幅毎の特性を、当該半径方向幅に関する強度測定値より計算するステップと、
を有し、
半径方向位置を決定するステップが、窓が基板の中心線を横切る時間を決定するステップを有し、
窓が基板の中心線を横切る時間の決定が、窓が支持リングの下を通過する第１の時間と第２の時間を決定するステップを有する、
方法。 - 支持リングが、反射する低位置表面を有する請求項６に記載の方法。
- 半径方向位置を決定するステップが、キャリアヘッド掃引輪郭からキャリアヘッドの位置を決定するステップを更に有する請求項７に記載の方法。
- 窓が基板の中心線を横切る時間を決定するステップが、窓が支持リングの下を通過する複数の第１の時間と複数の第２の時間を決定するステップと、複数の第１の時間及び複数の第２の時間から、窓が基板の中心線を横切る時間を与えるモデル関数を発生させるステップを有する請求項６に記載の方法。
- 窓が基板の中心線を横切る時間を決定するステップが、ポリシングパッドの位置をモニタする位置センサから信号を受け取るステップを有する請求項４に記載の方法。
- 所定の半径よりも長い半径距離のサンプリング領域からの強度測定値を捨てるステップを更に有する請求項１に記載の方法。
- ケミカルメカニカルポリシング装置であって、
窓を有する可動の研磨表面と、
ポリシングパッドと接触する層を有する基板を保持するためのキャリアヘッドと、
窓の中へと光ビームを向ける光源であって、ポリシングパッドが基板と相対運動をすることにより、光ビームが基板表面を横切る経路を移動する、該光源と、
基板から反射する光ビームによって作られる干渉信号をモニタする検出器と、
前記経路に沿って並んだ複数のサンプリング領域に対応する複数の強度測定値を干渉信号から抽出し、各サンプリング領域について基板中心からの該基板上の半径距離を決定し、これら強度測定値を前記半径距離に従って複数の半径方向幅に分け、半径方向幅毎の特性を当該半径方向幅に関する強度測定値より計算するように、構成されるコンピュータと
を備えるケミカルメカニカルポリシング装置。 - ポリシングパッドの位置をモニタする位置センサを、更に備える請求項１２に記載の装置。
- キャリアヘッドの位置をモニタする位置センサを、更に備える請求項１２に記載の装置。
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| US6429130B1 (en) * | 1999-11-29 | 2002-08-06 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd | Method and apparatus for end point detection in a chemical mechanical polishing process using two laser beams |
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| US6383058B1 (en) * | 2000-01-28 | 2002-05-07 | Applied Materials, Inc. | Adaptive endpoint detection for chemical mechanical polishing |
| US6364744B1 (en) * | 2000-02-02 | 2002-04-02 | Agere Systems Guardian Corp. | CMP system and slurry for polishing semiconductor wafers and related method |
| US6341995B1 (en) * | 2000-03-10 | 2002-01-29 | United Microelectronics Corp. | Chemical mechanical polishing apparatus |
| US6290572B1 (en) | 2000-03-23 | 2001-09-18 | Micron Technology, Inc. | Devices and methods for in-situ control of mechanical or chemical-mechanical planarization of microelectronic-device substrate assemblies |
| US7751609B1 (en) * | 2000-04-20 | 2010-07-06 | Lsi Logic Corporation | Determination of film thickness during chemical mechanical polishing |
| US6747734B1 (en) | 2000-07-08 | 2004-06-08 | Semitool, Inc. | Apparatus and method for processing a microelectronic workpiece using metrology |
| US6428673B1 (en) | 2000-07-08 | 2002-08-06 | Semitool, Inc. | Apparatus and method for electrochemical processing of a microelectronic workpiece, capable of modifying processing based on metrology |
| US6878038B2 (en) * | 2000-07-10 | 2005-04-12 | Applied Materials Inc. | Combined eddy current sensing and optical monitoring for chemical mechanical polishing |
| US7097534B1 (en) | 2000-07-10 | 2006-08-29 | Applied Materials, Inc. | Closed-loop control of a chemical mechanical polisher |
| US6602724B2 (en) * | 2000-07-27 | 2003-08-05 | Applied Materials, Inc. | Chemical mechanical polishing of a metal layer with polishing rate monitoring |
| DE60138343D1 (de) | 2000-07-31 | 2009-05-28 | Ebara Corp | Substrathalter und Poliervorrichtung |
| US6694284B1 (en) | 2000-09-20 | 2004-02-17 | Kla-Tencor Technologies Corp. | Methods and systems for determining at least four properties of a specimen |
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| US6547637B1 (en) * | 2000-10-05 | 2003-04-15 | Momentum Technical Consulting Inc. | Chemical/mechanical polishing endpoint detection device and method |
| AU2001291143A1 (en) | 2000-10-06 | 2002-04-22 | Cabot Microelectronics Corporation | Polishing pad comprising a filled translucent region |
| US6923711B2 (en) | 2000-10-17 | 2005-08-02 | Speedfam-Ipec Corporation | Multizone carrier with process monitoring system for chemical-mechanical planarization tool |
| US6722955B2 (en) * | 2001-01-10 | 2004-04-20 | 3M Innovative Properties Company | Buckup plate assembly for grinding system |
| US6608495B2 (en) | 2001-03-19 | 2003-08-19 | Applied Materials, Inc. | Eddy-optic sensor for object inspection |
| EP1252973B1 (en) * | 2001-04-25 | 2008-09-10 | JSR Corporation | Polishing pad for a semiconductor wafer which has light transmitting properties |
| US6966816B2 (en) | 2001-05-02 | 2005-11-22 | Applied Materials, Inc. | Integrated endpoint detection system with optical and eddy current monitoring |
| US6572441B2 (en) * | 2001-05-31 | 2003-06-03 | Momentum Technical Consulting, Inc. | Method of and apparatus for chemical-mechanical polishing |
| JP4131632B2 (ja) * | 2001-06-15 | 2008-08-13 | 株式会社荏原製作所 | ポリッシング装置及び研磨パッド |
| US7698012B2 (en) * | 2001-06-19 | 2010-04-13 | Applied Materials, Inc. | Dynamic metrology schemes and sampling schemes for advanced process control in semiconductor processing |
| US7160739B2 (en) * | 2001-06-19 | 2007-01-09 | Applied Materials, Inc. | Feedback control of a chemical mechanical polishing device providing manipulation of removal rate profiles |
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| EP1429893A1 (en) * | 2001-09-24 | 2004-06-23 | Struers A/S | A method and apparatus for inline measurement of material removal during a polishing or grinding process |
| US6811466B1 (en) * | 2001-12-28 | 2004-11-02 | Applied Materials, Inc. | System and method for in-line metal profile measurement |
| US6796879B2 (en) * | 2002-01-12 | 2004-09-28 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Dual wafer-loss sensor and water-resistant sensor holder |
| US6935922B2 (en) | 2002-02-04 | 2005-08-30 | Kla-Tencor Technologies Corp. | Methods and systems for generating a two-dimensional map of a characteristic at relative or absolute locations of measurement spots on a specimen during polishing |
| US20030181136A1 (en) * | 2002-03-22 | 2003-09-25 | Billett Bruce H. | CMP pad platen with viewport |
| US7024268B1 (en) * | 2002-03-22 | 2006-04-04 | Applied Materials Inc. | Feedback controlled polishing processes |
| US20030199112A1 (en) | 2002-03-22 | 2003-10-23 | Applied Materials, Inc. | Copper wiring module control |
| US7869057B2 (en) * | 2002-09-09 | 2011-01-11 | Zygo Corporation | Multiple-angle multiple-wavelength interferometer using high-NA imaging and spectral analysis |
| US7139081B2 (en) * | 2002-09-09 | 2006-11-21 | Zygo Corporation | Interferometry method for ellipsometry, reflectometry, and scatterometry measurements, including characterization of thin film structures |
| WO2004028744A1 (en) * | 2002-09-25 | 2004-04-08 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Polishing pad with window for planarization |
| US20070010169A1 (en) * | 2002-09-25 | 2007-01-11 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Polishing pad with window for planarization |
| JP4020739B2 (ja) * | 2002-09-27 | 2007-12-12 | 株式会社荏原製作所 | ポリッシング装置 |
| JP4542324B2 (ja) | 2002-10-17 | 2010-09-15 | 株式会社荏原製作所 | 研磨状態監視装置及びポリッシング装置 |
| WO2004048038A1 (en) * | 2002-11-22 | 2004-06-10 | Applied Materials Inc. | Methods and apparatus for polishing control |
| US6770494B1 (en) * | 2003-01-15 | 2004-08-03 | Fairchild Semiconductor Corporation | Process of compensating for layer thickness by determining device parameters on different surface areas of a substrate |
| US7008295B2 (en) | 2003-02-04 | 2006-03-07 | Applied Materials Inc. | Substrate monitoring during chemical mechanical polishing |
| US6991514B1 (en) | 2003-02-21 | 2006-01-31 | Verity Instruments, Inc. | Optical closed-loop control system for a CMP apparatus and method of manufacture thereof |
| US7106454B2 (en) * | 2003-03-06 | 2006-09-12 | Zygo Corporation | Profiling complex surface structures using scanning interferometry |
| US7324214B2 (en) * | 2003-03-06 | 2008-01-29 | Zygo Corporation | Interferometer and method for measuring characteristics of optically unresolved surface features |
| US20060172665A1 (en) * | 2003-03-14 | 2006-08-03 | Katsuya Okumura | Polishing tool and polishing apparatus |
| US6930782B1 (en) | 2003-03-28 | 2005-08-16 | Lam Research Corporation | End point detection with imaging matching in semiconductor processing |
| WO2004090502A2 (en) * | 2003-04-01 | 2004-10-21 | Filmetrics, Inc. | Whole-substrate spectral imaging system for cmp |
| JP2007528585A (ja) * | 2003-06-13 | 2007-10-11 | 株式会社荏原製作所 | 測定装置 |
| US7008296B2 (en) * | 2003-06-18 | 2006-03-07 | Applied Materials, Inc. | Data processing for monitoring chemical mechanical polishing |
| US7097537B1 (en) | 2003-08-18 | 2006-08-29 | Applied Materials, Inc. | Determination of position of sensor measurements during polishing |
| US7153185B1 (en) | 2003-08-18 | 2006-12-26 | Applied Materials, Inc. | Substrate edge detection |
| US7074109B1 (en) | 2003-08-18 | 2006-07-11 | Applied Materials | Chemical mechanical polishing control system and method |
| US6991516B1 (en) | 2003-08-18 | 2006-01-31 | Applied Materials Inc. | Chemical mechanical polishing with multi-stage monitoring of metal clearing |
| US7025658B2 (en) | 2003-08-18 | 2006-04-11 | Applied Materials, Inc. | Platen and head rotation rates for monitoring chemical mechanical polishing |
| JP4464642B2 (ja) * | 2003-09-10 | 2010-05-19 | 株式会社荏原製作所 | 研磨状態監視装置、研磨状態監視方法、研磨装置及び研磨方法 |
| KR20060084852A (ko) | 2003-09-15 | 2006-07-25 | 지고 코포레이션 | 표면 3각 측량 및 박막 코팅을 통한 프로파일링 |
| US7204639B1 (en) * | 2003-09-26 | 2007-04-17 | Lam Research Corporation | Method and apparatus for thin metal film thickness measurement |
| US8066552B2 (en) | 2003-10-03 | 2011-11-29 | Applied Materials, Inc. | Multi-layer polishing pad for low-pressure polishing |
| US20050173259A1 (en) * | 2004-02-06 | 2005-08-11 | Applied Materials, Inc. | Endpoint system for electro-chemical mechanical polishing |
| US20060166608A1 (en) * | 2004-04-01 | 2006-07-27 | Chalmers Scott A | Spectral imaging of substrates |
| US7363195B2 (en) * | 2004-07-07 | 2008-04-22 | Sensarray Corporation | Methods of configuring a sensor network |
| US20060012582A1 (en) * | 2004-07-15 | 2006-01-19 | De Lega Xavier C | Transparent film measurements |
| US7120553B2 (en) * | 2004-07-22 | 2006-10-10 | Applied Materials, Inc. | Iso-reflectance wavelengths |
| US20060027533A1 (en) * | 2004-08-06 | 2006-02-09 | Yaojian Leng | System for dynamic slurry delivery in a CMP process |
| US20060089094A1 (en) * | 2004-10-27 | 2006-04-27 | Swisher Robert G | Polyurethane urea polishing pad |
| US20060089095A1 (en) | 2004-10-27 | 2006-04-27 | Swisher Robert G | Polyurethane urea polishing pad |
| WO2006071651A2 (en) * | 2004-12-23 | 2006-07-06 | Filmetrics, Inc. | Spectral imaging of substrates |
| US7884947B2 (en) * | 2005-01-20 | 2011-02-08 | Zygo Corporation | Interferometry for determining characteristics of an object surface, with spatially coherent illumination |
| JP4768754B2 (ja) | 2005-01-20 | 2011-09-07 | ザイゴ コーポレーション | オブジェクト表面の特徴を求める干渉計 |
| TWI394930B (zh) * | 2005-05-19 | 2013-05-01 | Zygo Corp | 取得薄膜結構資訊之低同調干涉信號的分析方法及裝置 |
| US7226339B2 (en) | 2005-08-22 | 2007-06-05 | Applied Materials, Inc. | Spectrum based endpointing for chemical mechanical polishing |
| US7409260B2 (en) * | 2005-08-22 | 2008-08-05 | Applied Materials, Inc. | Substrate thickness measuring during polishing |
| US8260446B2 (en) | 2005-08-22 | 2012-09-04 | Applied Materials, Inc. | Spectrographic monitoring of a substrate during processing using index values |
| US8392012B2 (en) * | 2008-10-27 | 2013-03-05 | Applied Materials, Inc. | Multiple libraries for spectrographic monitoring of zones of a substrate during processing |
| US7406394B2 (en) * | 2005-08-22 | 2008-07-29 | Applied Materials, Inc. | Spectra based endpointing for chemical mechanical polishing |
| JP4808453B2 (ja) | 2005-08-26 | 2011-11-02 | 株式会社荏原製作所 | 研磨方法及び研磨装置 |
| US7636168B2 (en) * | 2005-10-11 | 2009-12-22 | Zygo Corporation | Interferometry method and system including spectral decomposition |
| WO2008011510A2 (en) * | 2006-07-21 | 2008-01-24 | Zygo Corporation | Compensation of systematic effects in low coherence interferometry |
| US7667835B2 (en) * | 2006-08-28 | 2010-02-23 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Apparatus and method for preventing copper peeling in ECP |
| US7998358B2 (en) | 2006-10-31 | 2011-08-16 | Applied Materials, Inc. | Peak-based endpointing for chemical mechanical polishing |
| EP2097713A4 (en) * | 2006-12-22 | 2010-09-15 | Zygo Corp | DEVICE AND METHOD FOR MEASURING SURFACE PROPERTIES |
| US7889355B2 (en) * | 2007-01-31 | 2011-02-15 | Zygo Corporation | Interferometry for lateral metrology |
| JP5654753B2 (ja) * | 2007-02-23 | 2015-01-14 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | スペクトルを使用した研磨終了点の決定 |
| US7619746B2 (en) * | 2007-07-19 | 2009-11-17 | Zygo Corporation | Generating model signals for interferometry |
| US8337278B2 (en) | 2007-09-24 | 2012-12-25 | Applied Materials, Inc. | Wafer edge characterization by successive radius measurements |
| US8072611B2 (en) * | 2007-10-12 | 2011-12-06 | Zygo Corporation | Interferometric analysis of under-resolved features |
| JP5222954B2 (ja) * | 2007-11-13 | 2013-06-26 | ザイゴ コーポレーション | 偏光スキャンを利用した干渉計 |
| WO2009079334A2 (en) | 2007-12-14 | 2009-06-25 | Zygo Corporation | Analyzing surface structure using scanning interferometry |
| US20090275265A1 (en) * | 2008-05-02 | 2009-11-05 | Applied Materials, Inc. | Endpoint detection in chemical mechanical polishing using multiple spectra |
| JP5254668B2 (ja) * | 2008-06-03 | 2013-08-07 | 株式会社荏原製作所 | 研磨終点検出方法 |
| JP5675617B2 (ja) | 2008-09-04 | 2015-02-25 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 加工時における基板の分光モニタリングを使用した研磨速度の調整 |
| US20100103422A1 (en) * | 2008-10-27 | 2010-04-29 | Applied Materials, Inc. | Goodness of fit in spectrographic monitoring of a substrate during processing |
| US20100120331A1 (en) * | 2008-11-07 | 2010-05-13 | Applied Materials, Inc. | Endpoint control of multiple-wafer chemical mechanical polishing |
| US8639377B2 (en) * | 2008-11-07 | 2014-01-28 | Applied Materials, Inc. | Metrology for GST film thickness and phase |
| US8989890B2 (en) * | 2008-11-07 | 2015-03-24 | Applied Materials, Inc. | GST film thickness monitoring |
| US8295967B2 (en) * | 2008-11-07 | 2012-10-23 | Applied Materials, Inc. | Endpoint control of multiple-wafer chemical mechanical polishing |
| US8352061B2 (en) | 2008-11-14 | 2013-01-08 | Applied Materials, Inc. | Semi-quantitative thickness determination |
| US8004688B2 (en) | 2008-11-26 | 2011-08-23 | Zygo Corporation | Scan error correction in low coherence scanning interferometry |
| EP2355139B1 (en) * | 2008-11-28 | 2018-03-14 | Sony Corporation | Method of manufacturing a thin film transistor |
| US8068234B2 (en) * | 2009-02-18 | 2011-11-29 | Kla-Tencor Corporation | Method and apparatus for measuring shape or thickness information of a substrate |
| JP5340795B2 (ja) | 2009-04-27 | 2013-11-13 | 株式会社荏原製作所 | 研磨方法及び研磨装置 |
| US20110086444A1 (en) * | 2009-10-14 | 2011-04-14 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Process for producing substrates free of patterns using an alpha stepper to ensure results |
| JP5968783B2 (ja) | 2009-11-03 | 2016-08-10 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | スペクトルの等高線図のピーク位置と時間の関係を使用する終点方法 |
| US20110189856A1 (en) * | 2010-01-29 | 2011-08-04 | Kun Xu | High Sensitivity Real Time Profile Control Eddy Current Monitoring System |
| TW201201957A (en) * | 2010-01-29 | 2012-01-16 | Applied Materials Inc | High sensitivity real time profile control eddy current monitoring system |
| US8616935B2 (en) | 2010-06-02 | 2013-12-31 | Applied Materials, Inc. | Control of overpolishing of multiple substrates on the same platen in chemical mechanical polishing |
| US8954186B2 (en) | 2010-07-30 | 2015-02-10 | Applied Materials, Inc. | Selecting reference libraries for monitoring of multiple zones on a substrate |
| JP5980476B2 (ja) | 2010-12-27 | 2016-08-31 | 株式会社荏原製作所 | ポリッシング装置およびポリッシング方法 |
| JP2012148376A (ja) * | 2011-01-20 | 2012-08-09 | Ebara Corp | 研磨方法及び研磨装置 |
| US9023667B2 (en) | 2011-04-27 | 2015-05-05 | Applied Materials, Inc. | High sensitivity eddy current monitoring system |
| US8657646B2 (en) * | 2011-05-09 | 2014-02-25 | Applied Materials, Inc. | Endpoint detection using spectrum feature trajectories |
| WO2013133974A1 (en) * | 2012-03-08 | 2013-09-12 | Applied Materials, Inc. | Fitting of optical model to measured spectrum |
| US9011202B2 (en) * | 2012-04-25 | 2015-04-21 | Applied Materials, Inc. | Fitting of optical model with diffraction effects to measured spectrum |
| US9067295B2 (en) | 2012-07-25 | 2015-06-30 | Applied Materials, Inc. | Monitoring retaining ring thickness and pressure control |
| US9199354B2 (en) | 2012-10-29 | 2015-12-01 | Wayne O. Duescher | Flexible diaphragm post-type floating and rigid abrading workholder |
| US9233452B2 (en) | 2012-10-29 | 2016-01-12 | Wayne O. Duescher | Vacuum-grooved membrane abrasive polishing wafer workholder |
| US9604339B2 (en) | 2012-10-29 | 2017-03-28 | Wayne O. Duescher | Vacuum-grooved membrane wafer polishing workholder |
| KR20150085000A (ko) * | 2012-11-16 | 2015-07-22 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 캐리어 헤드용 센서들에 의한 기록 측정들 |
| US9056383B2 (en) | 2013-02-26 | 2015-06-16 | Applied Materials, Inc. | Path for probe of spectrographic metrology system |
| US10478937B2 (en) | 2015-03-05 | 2019-11-19 | Applied Materials, Inc. | Acoustic emission monitoring and endpoint for chemical mechanical polishing |
| US9835449B2 (en) | 2015-08-26 | 2017-12-05 | Industrial Technology Research Institute | Surface measuring device and method thereof |
| TWI743176B (zh) | 2016-08-26 | 2021-10-21 | 美商應用材料股份有限公司 | 獲得代表在基板上的層的厚度的測量的方法，及量測系統和電腦程式產品 |
| WO2018045039A1 (en) * | 2016-08-31 | 2018-03-08 | Applied Materials, Inc. | Polishing system with annular platen or polishing pad |
| US10147654B2 (en) | 2016-10-20 | 2018-12-04 | Nxp Usa, Inc. | Package materials monitor and method therefor |
| JP7140760B2 (ja) * | 2016-10-21 | 2022-09-21 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | インシトゥ電磁誘導モニタシステムのコア構成 |
| TWI789385B (zh) | 2017-04-21 | 2023-01-11 | 美商應用材料股份有限公司 | 使用神經網路來監測的拋光裝置 |
| US10926378B2 (en) | 2017-07-08 | 2021-02-23 | Wayne O. Duescher | Abrasive coated disk islands using magnetic font sheet |
| CN107703881B (zh) * | 2017-09-11 | 2023-08-04 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 一种自动标定磁流变抛光缎带厚度的装置 |
| US10898986B2 (en) | 2017-09-15 | 2021-01-26 | Applied Materials, Inc. | Chattering correction for accurate sensor position determination on wafer |
| JP6847811B2 (ja) | 2017-10-24 | 2021-03-24 | 株式会社荏原製作所 | 研磨方法および研磨装置 |
| TWI845444B (zh) | 2018-04-03 | 2024-06-11 | 美商應用材料股份有限公司 | 針對墊子厚度使用機器學習及補償的拋光裝置、拋光系統、方法及電腦儲存媒體 |
| TWI828706B (zh) | 2018-06-20 | 2024-01-11 | 美商應用材料股份有限公司 | 用於原位電磁感應監控的基板摻雜補償的方法、電腦程式產品及研磨系統 |
| JP7083279B2 (ja) | 2018-06-22 | 2022-06-10 | 株式会社荏原製作所 | 渦電流センサの軌道を特定する方法、基板の研磨の進行度を算出する方法、基板研磨装置の動作を停止する方法および基板研磨の進行度を均一化する方法、これらの方法を実行するためのプログラムならびに当該プログラムが記録された非一過性の記録媒体 |
| WO2020005749A1 (en) | 2018-06-27 | 2020-01-02 | Applied Materials, Inc. | Temperature control of chemical mechanical polishing |
| KR102493014B1 (ko) * | 2018-07-03 | 2023-01-31 | 주식회사 케이씨텍 | 기판 연마 시스템 |
| KR102091419B1 (ko) * | 2018-07-19 | 2020-03-20 | 주식회사 케이씨텍 | 광투과성 연마층을 갖는 기판 연마 시스템 |
| KR20220003644A (ko) | 2019-05-29 | 2022-01-10 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 화학적 기계적 연마 시스템을 위한 수증기 처리 스테이션들 |
| US11628478B2 (en) | 2019-05-29 | 2023-04-18 | Applied Materials, Inc. | Steam cleaning of CMP components |
| US11633833B2 (en) | 2019-05-29 | 2023-04-25 | Applied Materials, Inc. | Use of steam for pre-heating of CMP components |
| US11691241B1 (en) * | 2019-08-05 | 2023-07-04 | Keltech Engineering, Inc. | Abrasive lapping head with floating and rigid workpiece carrier |
| US11897079B2 (en) | 2019-08-13 | 2024-02-13 | Applied Materials, Inc. | Low-temperature metal CMP for minimizing dishing and corrosion, and improving pad asperity |
| JP7403998B2 (ja) * | 2019-08-29 | 2023-12-25 | 株式会社荏原製作所 | 研磨装置および研磨方法 |
| JP7566293B2 (ja) * | 2019-08-29 | 2024-10-15 | スピードファム株式会社 | ワーク形状測定方法 |
| JP7341022B2 (ja) | 2019-10-03 | 2023-09-08 | 株式会社荏原製作所 | 基板研磨装置および膜厚マップ作成方法 |
| KR20220123053A (ko) | 2020-05-14 | 2022-09-05 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 연마 동안의 인-시튜 모니터링에 사용하기 위한 신경망을 훈련시키기 위한 기법 및 연마 시스템 |
| CN117900999A (zh) | 2020-06-24 | 2024-04-19 | 应用材料公司 | 使用研磨垫磨损补偿的基板层厚度确定 |
| JP2023518650A (ja) | 2020-06-29 | 2023-05-08 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 化学機械研磨のための蒸気発生の制御 |
| EP4171873A4 (en) | 2020-06-29 | 2024-07-24 | Applied Materials Inc | TEMPERATURE AND SLURRY FLOW RATE CONTROL IN CMP |
| US11577358B2 (en) | 2020-06-30 | 2023-02-14 | Applied Materials, Inc. | Gas entrainment during jetting of fluid for temperature control in chemical mechanical polishing |
| KR20220156633A (ko) | 2020-06-30 | 2022-11-25 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Cmp 온도 제어를 위한 장치 및 방법 |
| CN111941251A (zh) * | 2020-07-08 | 2020-11-17 | 上海新昇半导体科技有限公司 | 一种抛光垫、抛光设备及硅片的抛光方法 |
| US20230415302A1 (en) * | 2022-06-22 | 2023-12-28 | Applied Materials, Inc. | Window logic for control of polishing process |
Family Cites Families (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03234467A (ja) * | 1990-02-05 | 1991-10-18 | Canon Inc | スタンパの金型取付面の研磨方法およびその研磨機 |
| US5081796A (en) * | 1990-08-06 | 1992-01-21 | Micron Technology, Inc. | Method and apparatus for mechanical planarization and endpoint detection of a semiconductor wafer |
| US5357331A (en) * | 1991-07-02 | 1994-10-18 | Flockencier Stuart W | System for processing reflected energy signals |
| US5733171A (en) * | 1996-07-18 | 1998-03-31 | Speedfam Corporation | Apparatus for the in-process detection of workpieces in a CMP environment |
| US6614529B1 (en) * | 1992-12-28 | 2003-09-02 | Applied Materials, Inc. | In-situ real-time monitoring technique and apparatus for endpoint detection of thin films during chemical/mechanical polishing planarization |
| US5658183A (en) * | 1993-08-25 | 1997-08-19 | Micron Technology, Inc. | System for real-time control of semiconductor wafer polishing including optical monitoring |
| US5700180A (en) * | 1993-08-25 | 1997-12-23 | Micron Technology, Inc. | System for real-time control of semiconductor wafer polishing |
| US5433651A (en) * | 1993-12-22 | 1995-07-18 | International Business Machines Corporation | In-situ endpoint detection and process monitoring method and apparatus for chemical-mechanical polishing |
| US5413941A (en) * | 1994-01-06 | 1995-05-09 | Micron Technology, Inc. | Optical end point detection methods in semiconductor planarizing polishing processes |
| US5791969A (en) * | 1994-11-01 | 1998-08-11 | Lund; Douglas E. | System and method of automatically polishing semiconductor wafers |
| JPH08174411A (ja) * | 1994-12-22 | 1996-07-09 | Ebara Corp | ポリッシング装置 |
| US5964643A (en) * | 1995-03-28 | 1999-10-12 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and method for in-situ monitoring of chemical mechanical polishing operations |
| DE69632490T2 (de) * | 1995-03-28 | 2005-05-12 | Applied Materials, Inc., Santa Clara | Verfahren und Vorrichtung zur In-Situ-Kontrolle und Bestimmung des Endes von chemisch-mechanischen Planiervorgängen |
| 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 |
| US5708506A (en) * | 1995-07-03 | 1998-01-13 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and method for detecting surface roughness in a chemical polishing pad conditioning process |
| US5838447A (en) * | 1995-07-20 | 1998-11-17 | Ebara Corporation | Polishing apparatus including thickness or flatness detector |
| US5605760A (en) * | 1995-08-21 | 1997-02-25 | Rodel, Inc. | Polishing pads |
| JP3234467B2 (ja) | 1995-09-26 | 2001-12-04 | 松下電工株式会社 | 軒樋接続構造 |
| US5640242A (en) * | 1996-01-31 | 1997-06-17 | International Business Machines Corporation | Assembly and method for making in process thin film thickness measurments |
| US5663797A (en) * | 1996-05-16 | 1997-09-02 | Micron Technology, Inc. | Method and apparatus for detecting the endpoint in chemical-mechanical polishing of semiconductor wafers |
| US5872633A (en) * | 1996-07-26 | 1999-02-16 | Speedfam Corporation | Methods and apparatus for detecting removal of thin film layers during planarization |
| JPH1076464A (ja) * | 1996-08-30 | 1998-03-24 | Canon Inc | 研磨方法及びそれを用いた研磨装置 |
| JPH10166262A (ja) * | 1996-12-10 | 1998-06-23 | Nikon Corp | 研磨装置 |
| US6111634A (en) * | 1997-05-28 | 2000-08-29 | Lam Research Corporation | Method and apparatus for in-situ monitoring of thickness using a multi-wavelength spectrometer during chemical-mechanical polishing |
| US6108091A (en) * | 1997-05-28 | 2000-08-22 | Lam Research Corporation | Method and apparatus for in-situ monitoring of thickness during chemical-mechanical polishing |
| US5865666A (en) * | 1997-08-20 | 1999-02-02 | Lsi Logic Corporation | Apparatus and method for polish removing a precise amount of material from a wafer |
| US6159073A (en) * | 1998-11-02 | 2000-12-12 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for measuring substrate layer thickness during chemical mechanical polishing |
-
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