JPH0851090A - パターニングされた半導体基板上の層を研磨する方法 - Google Patents
パターニングされた半導体基板上の層を研磨する方法Info
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- JPH0851090A JPH0851090A JP7151164A JP15116495A JPH0851090A JP H0851090 A JPH0851090 A JP H0851090A JP 7151164 A JP7151164 A JP 7151164A JP 15116495 A JP15116495 A JP 15116495A JP H0851090 A JPH0851090 A JP H0851090A
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- B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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- B24B49/02—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 パターニングされた半導体基板上に設けられ
た層を研磨し、研磨終点を判定するプロセスを提供す
る。 【構成】 パターニングされた基板（１０）上の層（１
１，９１）を研磨しつつ分析して、研磨終点を判定す
る。この分析は、反射放射ビーム（２４，４５）を用い
て、または放射散乱分析器によって行うことができる。
また、この分析は事実上いかなる層においても、放射源
(radiation source)を用いて行うことができる。更に、
この分析は、基板に接触する水性スラリー(aqueous slu
rrry)のような液体を用いて行うこともできる。研磨お
よび分析を統合し、同一研磨機上で両方の工程を行うこ
ともできる。
た層を研磨し、研磨終点を判定するプロセスを提供す
る。 【構成】 パターニングされた基板（１０）上の層（１
１，９１）を研磨しつつ分析して、研磨終点を判定す
る。この分析は、反射放射ビーム（２４，４５）を用い
て、または放射散乱分析器によって行うことができる。
また、この分析は事実上いかなる層においても、放射源
(radiation source)を用いて行うことができる。更に、
この分析は、基板に接触する水性スラリー(aqueous slu
rrry)のような液体を用いて行うこともできる。研磨お
よび分析を統合し、同一研磨機上で両方の工程を行うこ
ともできる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板の研磨(pol
ishing)に関し、更に特定すれば、既にパターニングさ
れた半導体基板上に設けられた層の研磨に関するもので
ある。
ishing)に関し、更に特定すれば、既にパターニングさ
れた半導体基板上に設けられた層の研磨に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の製造においてステップ・カ
バレッジ(step coverage)の問題がより重大な役割を担
うことになるに連れて、半導体基板上の層の平面化は益
々重要になりつつある。また、研磨分野では、研磨工程
の終点検出が重要な領域となりつつある。
バレッジ(step coverage)の問題がより重大な役割を担
うことになるに連れて、半導体基板上の層の平面化は益
々重要になりつつある。また、研磨分野では、研磨工程
の終点検出が重要な領域となりつつある。
【０００３】半導体基板の研磨は、最初に半導体ウエハ
が作られたとき以来行われている。いつ研磨終点になる
かを判定するための多くの光学的およびその他の方法が
存在する。これらの方法には、音響波発生および検出、
熱画像、摩擦検出、インピーダンスまたはキャパシタン
スの測定、研磨パッドに対抗してウエハを回転させるた
めに用いられるモータの電流監視、 触針輪郭検査法(st
ylus profilometry)、位相シフト干渉法(phase shift i
nterferometry)、光散乱分析(light scattering analys
is)、走査トンネリング顕微鏡検査法(scanning tunneli
ng microscopy)、原子力顕微鏡検査法(atomic force mi
croscopy)、 および三次元光学輪郭(three dimensional
optical profiling)が含まれる。
が作られたとき以来行われている。いつ研磨終点になる
かを判定するための多くの光学的およびその他の方法が
存在する。これらの方法には、音響波発生および検出、
熱画像、摩擦検出、インピーダンスまたはキャパシタン
スの測定、研磨パッドに対抗してウエハを回転させるた
めに用いられるモータの電流監視、 触針輪郭検査法(st
ylus profilometry)、位相シフト干渉法(phase shift i
nterferometry)、光散乱分析(light scattering analys
is)、走査トンネリング顕微鏡検査法(scanning tunneli
ng microscopy)、原子力顕微鏡検査法(atomic force mi
croscopy)、 および三次元光学輪郭(three dimensional
optical profiling)が含まれる。
【０００４】一般的に、研磨中に基板を監視する際、パ
ターニングされていない基板に比較して、既にパターニ
ングされた基板の場合更に難しくなる。シリコン・ウエ
ハ等のようなパターニングされていない基板では、下層
の微細構造(underlying topography)が存在しない。し
たがって、モニタで見られる微細構造自体が表面にも存
在する訳であり、下層面の微細構造ではない。パターニ
ングされていない基板上に単一層が配されている場合、
このパターニングされていない基板は実質的に平面であ
るとみなせるので、この場合にも同様の結果が得られ
る。
ターニングされていない基板に比較して、既にパターニ
ングされた基板の場合更に難しくなる。シリコン・ウエ
ハ等のようなパターニングされていない基板では、下層
の微細構造(underlying topography)が存在しない。し
たがって、モニタで見られる微細構造自体が表面にも存
在する訳であり、下層面の微細構造ではない。パターニ
ングされていない基板上に単一層が配されている場合、
このパターニングされていない基板は実質的に平面であ
るとみなせるので、この場合にも同様の結果が得られ
る。
【０００５】既にパターニングされている半導体基板上
の層の研磨を監視する場合、より困難になる。多くの光
学的方法では、下層のパターニングされた半導体基板の
微細構造変化と、研磨中の層における微細構造変化との
区別を確認することは殆ど不可能である。また、金属層
のように多くの層は光に対して不透明(opague)であるの
で、光学的方法は更に不利である。特に金属層用の反射
防止層（ＡＲＣ：antireflective coating）が金属層上
に配されると信頼性のある測定が損なわれるので、光学
的な厚さの測定が困難となる。更に、積層された酸化物
層（１つの酸化物層上に別の酸化物層が積層される場
合）の場合、厚さの読み取り値には通常累積誤差が含ま
れるので、光学的測定には問題があり、特定の工程にお
いてプロセス制御に関わる問題となり得る。層表面を横
切って触針を移動させるような、機械的方法を用いるこ
ともできるが、層表面を横切って触針を移動させれば、
層に損傷を与えることになる。
の層の研磨を監視する場合、より困難になる。多くの光
学的方法では、下層のパターニングされた半導体基板の
微細構造変化と、研磨中の層における微細構造変化との
区別を確認することは殆ど不可能である。また、金属層
のように多くの層は光に対して不透明(opague)であるの
で、光学的方法は更に不利である。特に金属層用の反射
防止層（ＡＲＣ：antireflective coating）が金属層上
に配されると信頼性のある測定が損なわれるので、光学
的な厚さの測定が困難となる。更に、積層された酸化物
層（１つの酸化物層上に別の酸化物層が積層される場
合）の場合、厚さの読み取り値には通常累積誤差が含ま
れるので、光学的測定には問題があり、特定の工程にお
いてプロセス制御に関わる問題となり得る。層表面を横
切って触針を移動させるような、機械的方法を用いるこ
ともできるが、層表面を横切って触針を移動させれば、
層に損傷を与えることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】パターニングされた半
導体基板上で研磨される層を分析するには、典型的に、
基板を乾燥させ、次にその基板を分析器に移す。研磨後
および分析前に、多くの研磨プロセスでは、乾燥させる
前に「軽質(light-duty)」研磨工程を行い、層の表面か
らスラリー状粒子を除去する必要がある。こうしない
と、いくつかのスラリー状粒子が層表面上で乾燥し、除
去するのが非常に難しくなる。また、乾燥が必要なの
は、層が濡れていたり、その表面に粒子があると、分析
機器の多くは正確に層を分析できないからである。研磨
機と分析機器との間の基板の移動は、典型的に、操作者
によって行われる。取り扱いの手間が増えるとコストが
上昇すると共に、典型的に歩留まりを低下させる原因と
なる。
導体基板上で研磨される層を分析するには、典型的に、
基板を乾燥させ、次にその基板を分析器に移す。研磨後
および分析前に、多くの研磨プロセスでは、乾燥させる
前に「軽質(light-duty)」研磨工程を行い、層の表面か
らスラリー状粒子を除去する必要がある。こうしない
と、いくつかのスラリー状粒子が層表面上で乾燥し、除
去するのが非常に難しくなる。また、乾燥が必要なの
は、層が濡れていたり、その表面に粒子があると、分析
機器の多くは正確に層を分析できないからである。研磨
機と分析機器との間の基板の移動は、典型的に、操作者
によって行われる。取り扱いの手間が増えるとコストが
上昇すると共に、典型的に歩留まりを低下させる原因と
なる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、パターニング
された半導体基板上に第１露出表面を有する層を形成す
る段階、前記層を研磨して第２露出表面を形成する段
階、および第２露出表面を分析する段階から成る、パタ
ーニングされた半導体基板上の層を研磨するプロセスを
含む。分析は放射ビームを用いて行い、これを第２露出
表面に対して第１角度で第２露出表面に向けて発射す
る。この放射ビームの少なくとも一部は、第２露出表面
から反射され、反射ビームを形成する。この反射ビーム
は第２露出表面に対して第２角度をなす。第２角度は第
１角度の補角の５度以内である。この反射ビームを検出
器で分析し、検出強度を判定する。第１角度の補角の５
度以内となる反射ビームを検出するように検出器を配置
する場合、検出強度がスレシホールド強度より低けれ
ば、研磨段階を繰り返す。第１角度の補角の５度以内と
ならない反射ビームを検出するように検出器を配置する
場合、検出強度がスレシホールド強度より高ければ、研
磨段階を繰り返す。
された半導体基板上に第１露出表面を有する層を形成す
る段階、前記層を研磨して第２露出表面を形成する段
階、および第２露出表面を分析する段階から成る、パタ
ーニングされた半導体基板上の層を研磨するプロセスを
含む。分析は放射ビームを用いて行い、これを第２露出
表面に対して第１角度で第２露出表面に向けて発射す
る。この放射ビームの少なくとも一部は、第２露出表面
から反射され、反射ビームを形成する。この反射ビーム
は第２露出表面に対して第２角度をなす。第２角度は第
１角度の補角の５度以内である。この反射ビームを検出
器で分析し、検出強度を判定する。第１角度の補角の５
度以内となる反射ビームを検出するように検出器を配置
する場合、検出強度がスレシホールド強度より低けれ
ば、研磨段階を繰り返す。第１角度の補角の５度以内と
ならない反射ビームを検出するように検出器を配置する
場合、検出強度がスレシホールド強度より高ければ、研
磨段階を繰り返す。
【０００８】また、本発明は、パターニングされた半導
体基板上に第１微細構造が形成された第１露出表面を有
する層を形成する段階、前記層を研磨して第２微細構造
を有する第２露出表面を形成する段階、放射ビームを用
いて第２表面を分析し第２露出表面に沿った微細構造変
化に関する情報を含む研磨出力を形成する段階、および
第１露出表面に沿った微細構造変化に関する標準出力即
ち第１出力と研磨出力とを比較する段階から成る、パタ
ーニングされた基板上の層を研磨するプロセスも含む。
研磨出力が標準即ち第１出力の許容範囲外にある場合、
研磨段階を繰り返す。
体基板上に第１微細構造が形成された第１露出表面を有
する層を形成する段階、前記層を研磨して第２微細構造
を有する第２露出表面を形成する段階、放射ビームを用
いて第２表面を分析し第２露出表面に沿った微細構造変
化に関する情報を含む研磨出力を形成する段階、および
第１露出表面に沿った微細構造変化に関する標準出力即
ち第１出力と研磨出力とを比較する段階から成る、パタ
ーニングされた基板上の層を研磨するプロセスも含む。
研磨出力が標準即ち第１出力の許容範囲外にある場合、
研磨段階を繰り返す。
【０００９】更に、本発明は、パターニングされた半導
体基板上に第１露出表面を有する層を形成する段階；ス
ラリー粒子を有するスラリーを用いて前記層を研磨し第
２露出表面を形成する段階；放射ビームを用いて第２露
出表面を分析する段階；および分析段階の後に基板を乾
燥させる段階から成る、パターニングされた半導体基板
上の層を研磨するプロセスを含む。分析段階は、基板の
乾燥前でかつ研磨段階の後に行われる。
体基板上に第１露出表面を有する層を形成する段階；ス
ラリー粒子を有するスラリーを用いて前記層を研磨し第
２露出表面を形成する段階；放射ビームを用いて第２露
出表面を分析する段階；および分析段階の後に基板を乾
燥させる段階から成る、パターニングされた半導体基板
上の層を研磨するプロセスを含む。分析段階は、基板の
乾燥前でかつ研磨段階の後に行われる。
【００１０】更に、本発明は、パターニングされた半導
体基板上に第１露出表面を有する層を形成する段階；前
記層を研磨して第２露出表面を形成する段階；および第
２露出表面を分析する段階から成る、パターニングされ
た半導体基板上の層を研磨するプロセスを含む。第２露
出表面に向けて放射ビームが発射される。放射ビームの
少なくとも一部は第２露出表面から反射されて、反射ビ
ームを形成する。この反射ビームを検出器で分析し、あ
る特性が検出されたかを判定する。研磨前に検出可能な
特性の場合、この特性が検出されたなら研磨段階を繰り
返す。また、研磨前には検出不可能な特性の場合、この
特性が検出されなければ研磨段階を繰り返す。
体基板上に第１露出表面を有する層を形成する段階；前
記層を研磨して第２露出表面を形成する段階；および第
２露出表面を分析する段階から成る、パターニングされ
た半導体基板上の層を研磨するプロセスを含む。第２露
出表面に向けて放射ビームが発射される。放射ビームの
少なくとも一部は第２露出表面から反射されて、反射ビ
ームを形成する。この反射ビームを検出器で分析し、あ
る特性が検出されたかを判定する。研磨前に検出可能な
特性の場合、この特性が検出されたなら研磨段階を繰り
返す。また、研磨前には検出不可能な特性の場合、この
特性が検出されなければ研磨段階を繰り返す。
【００１１】本発明のその他の特徴および利点は、添付
図面および以下の詳細な説明から明らかとなろう。
図面および以下の詳細な説明から明らかとなろう。
【００１２】
【実施例】本発明を添付図面にしたがってその一例につ
いて説明するが、本発明はこれに限定される訳ではな
い。また、図面では、同様の参照番号は同様の要素を示
すものとする。
いて説明するが、本発明はこれに限定される訳ではな
い。また、図面では、同様の参照番号は同様の要素を示
すものとする。
【００１３】本発明の実施例を用いれば、分析に用いら
れる放射光束(radiation)に対して不透明な層であって
も、その研磨終点を判定することができる。研磨された
層の分析は、液体が基板に接触している間に行うことも
できる。したがって、研磨および分析工程は、１台の機
器上で行うことができる。以下に説明する実施例によっ
て、本発明をより良く理解することができよう。 反射ビーム分析 図１は、パターニングされた半導体基板１０の一部と、
この基板上に配された層１１とを示す。エッジ１５はパ
ターニングされた基板のエッジに対応し、一方エッジ１
６は層１１のエッジに対応する。基板１０は基板微細構
造(substrate topography)を有し、一方層１１は、基板
微細構造と同様の未研磨微細構造(pre-polishing topog
raphy) を有する未研磨露出表面を有する。パターニン
グされた半導体基板１０と層１１の可能な種類全てをリ
ストにすると巨大になるので、そのような総合的なリス
トの編集は事実上不可能であろう。いくつかの例を以下
にまとめる。パターニングされた半導体基板１０はシリ
コン材料内に溝を含むこともあり、また層１１は絶縁材
料を含む場合もある。層１１を研磨して、溝フィールド
分離(trench field isolation)を形成する。他の実施例
では、パターニングされた基板１０は、シリコン・ウエ
ハ上に配され、開口を有する絶縁層を含むこともある。
層１１は導電層を構成し、パターニングされた基板１０
の開口内で、層１１が接触プラグ、ビア・プラグ(via p
lug)、または相互接続部を形成するように、層１１を研
磨する。更に他の実施例では、パターニングされた基板
１０は第１絶縁層上に設けられた相互接続部を含む。
（相互接続部と第１絶縁層との組み合わせが、パターニ
ングされた基板１０として図示されている。）層１１
は、絶縁材料を含む第２絶縁層である。層１１が平面に
なるまで、またはパターニングされた基板１０が露出さ
れるまで、層１１を研磨する。このリストは、本発明の
実施例を例示するためのものであり、本発明の限定を意
味する訳ではない。
れる放射光束(radiation)に対して不透明な層であって
も、その研磨終点を判定することができる。研磨された
層の分析は、液体が基板に接触している間に行うことも
できる。したがって、研磨および分析工程は、１台の機
器上で行うことができる。以下に説明する実施例によっ
て、本発明をより良く理解することができよう。 反射ビーム分析 図１は、パターニングされた半導体基板１０の一部と、
この基板上に配された層１１とを示す。エッジ１５はパ
ターニングされた基板のエッジに対応し、一方エッジ１
６は層１１のエッジに対応する。基板１０は基板微細構
造(substrate topography)を有し、一方層１１は、基板
微細構造と同様の未研磨微細構造(pre-polishing topog
raphy) を有する未研磨露出表面を有する。パターニン
グされた半導体基板１０と層１１の可能な種類全てをリ
ストにすると巨大になるので、そのような総合的なリス
トの編集は事実上不可能であろう。いくつかの例を以下
にまとめる。パターニングされた半導体基板１０はシリ
コン材料内に溝を含むこともあり、また層１１は絶縁材
料を含む場合もある。層１１を研磨して、溝フィールド
分離(trench field isolation)を形成する。他の実施例
では、パターニングされた基板１０は、シリコン・ウエ
ハ上に配され、開口を有する絶縁層を含むこともある。
層１１は導電層を構成し、パターニングされた基板１０
の開口内で、層１１が接触プラグ、ビア・プラグ(via p
lug)、または相互接続部を形成するように、層１１を研
磨する。更に他の実施例では、パターニングされた基板
１０は第１絶縁層上に設けられた相互接続部を含む。
（相互接続部と第１絶縁層との組み合わせが、パターニ
ングされた基板１０として図示されている。）層１１
は、絶縁材料を含む第２絶縁層である。層１１が平面に
なるまで、またはパターニングされた基板１０が露出さ
れるまで、層１１を研磨する。このリストは、本発明の
実施例を例示するためのものであり、本発明の限定を意
味する訳ではない。
【００１４】研磨の範囲は、反射ビームの強度を分析
し、いつ研磨終点が到達したかを判定することによって
決定される。層１１は、研磨を監視するために用いられ
る放射ビームに対して透明でも不透明でもよい。
し、いつ研磨終点が到達したかを判定することによって
決定される。層１１は、研磨を監視するために用いられ
る放射ビームに対して透明でも不透明でもよい。
【００１５】図２は、研磨前のパターニングされた基板
１０および層１１の断面図を示す。図２は、ある入射強
度の入射放射ビーム(incident radiation beams)２２
が、入射角ｑ1で層１１の未研磨面に向けて発射されて
いる状態を図示したものである。入射ビーム２２は未研
磨面で反射して、一次反射ビーム２４を形成し、これが
角度ｑ2で表面から遠ざかっていく。角度ｑ2は、ｑ1の
補角の５度以内(within five degrees of the suppleme
ntary angles)である。例えば、ｑ1が層１１の平面に対
して１０度の場合、ｑ2は層１１の平面に対して１７０
度とすることができる。入射ビーム２２および一次反射
ビーム２４は双方とも、図２の面に平行な方向に進む。
１０および層１１の断面図を示す。図２は、ある入射強
度の入射放射ビーム(incident radiation beams)２２
が、入射角ｑ1で層１１の未研磨面に向けて発射されて
いる状態を図示したものである。入射ビーム２２は未研
磨面で反射して、一次反射ビーム２４を形成し、これが
角度ｑ2で表面から遠ざかっていく。角度ｑ2は、ｑ1の
補角の５度以内(within five degrees of the suppleme
ntary angles)である。例えば、ｑ1が層１１の平面に対
して１０度の場合、ｑ2は層１１の平面に対して１７０
度とすることができる。入射ビーム２２および一次反射
ビーム２４は双方とも、図２の面に平行な方向に進む。
【００１６】図２の右側付近の一次反射ビーム２４（右
側反射ビーム２４）は、エッジ１６で反射され、二次反
射ビーム２５を形成する。二次反射ビーム２５は、角度
ｑ3で表面から遠ざかる。一般的に、二次反射ビーム２
５は、入射ビーム２２に対して８０〜１００度の範囲の
角度で、エッジ１６から反射する。複数の二次反射ビー
ム２５が発生した場合、これらは実際図２の面に垂直に
方向付けされた面を形成することになる。ｑ1が層１１
の平面に対して１０度で、図２の面に平行な方向に進む
１本の入射ビーム２２に対して、二次反射ビーム２５は
ｑ3の角度で読み手に向かって図２から外側に進む。ｑ3
は層１１の平面に対して約１５度である。入射ビーム２
２は図２の面に沿った方向に進み、一方、二次反射ビー
ムは図２の表面から外側に進むので、入射ビーム２２お
よび二次反射ビーム２５は互いに垂直となる。或いは、
二次反射ビームは、読み手から遠ざかるように進んでも
よい。図２の左側付近の一次反射ビーム２４（左側反射
ビーム２４）は影響を受けないことに注意されたい。
側反射ビーム２４）は、エッジ１６で反射され、二次反
射ビーム２５を形成する。二次反射ビーム２５は、角度
ｑ3で表面から遠ざかる。一般的に、二次反射ビーム２
５は、入射ビーム２２に対して８０〜１００度の範囲の
角度で、エッジ１６から反射する。複数の二次反射ビー
ム２５が発生した場合、これらは実際図２の面に垂直に
方向付けされた面を形成することになる。ｑ1が層１１
の平面に対して１０度で、図２の面に平行な方向に進む
１本の入射ビーム２２に対して、二次反射ビーム２５は
ｑ3の角度で読み手に向かって図２から外側に進む。ｑ3
は層１１の平面に対して約１５度である。入射ビーム２
２は図２の面に沿った方向に進み、一方、二次反射ビー
ムは図２の表面から外側に進むので、入射ビーム２２お
よび二次反射ビーム２５は互いに垂直となる。或いは、
二次反射ビームは、読み手から遠ざかるように進んでも
よい。図２の左側付近の一次反射ビーム２４（左側反射
ビーム２４）は影響を受けないことに注意されたい。
【００１７】検出器２０を基板１０および層１１から離
れた所に配置し、一次反射ビーム２４が検出器２０に到
達したなら、この一次反射ビーム２４を検出する。ｑ1
が１０度の場合、一次反射ビーム２４を検出できるよう
に検出器を配置する。左側反射ビーム２４は検出器によ
って検出されるが、右側反射ビーム２４はエッジ１６で
反射されるので、検出されないか、或いは左側反射ビー
ム２４に較べて低い強度で検出される。検出器２０に到
達する一次反射ビーム２４を分析して、反射強度を決定
することができる。本明細書で用いられているように、
「検出強度」とは、検出器に到達した反射ビーム（一次
または二次）の全体的な強度を意味する。この特定状況
では、二次反射ビーム２５は検出器２０に到達しないの
で、検出強度は検出器２０に到達する一次反射ビーム２
４の全体的な強度となる。
れた所に配置し、一次反射ビーム２４が検出器２０に到
達したなら、この一次反射ビーム２４を検出する。ｑ1
が１０度の場合、一次反射ビーム２４を検出できるよう
に検出器を配置する。左側反射ビーム２４は検出器によ
って検出されるが、右側反射ビーム２４はエッジ１６で
反射されるので、検出されないか、或いは左側反射ビー
ム２４に較べて低い強度で検出される。検出器２０に到
達する一次反射ビーム２４を分析して、反射強度を決定
することができる。本明細書で用いられているように、
「検出強度」とは、検出器に到達した反射ビーム（一次
または二次）の全体的な強度を意味する。この特定状況
では、二次反射ビーム２５は検出器２０に到達しないの
で、検出強度は検出器２０に到達する一次反射ビーム２
４の全体的な強度となる。
【００１８】基板１０および層１１を化学−機械的研磨
機において研磨し、図３に示すように、層１１の一部を
除去する。基板１０と層１１の表面が共通面(co-plana
r)となるように、エッジ１６を研磨によって除去する。
研磨後、層１１は研磨後微細構造を有する研磨後露出表
面を有し、これが分析される。２本の二次反射ビーム２
４が検出器２０によって検出可能である。図２とは異な
り、エッジ１６が既に存在しないので、右側反射ビーム
２４はエッジ１６によって反射されない。したがって、
反射ビーム２４は全て検出器２０に到達するはずであ
り、このため検出される強度は高くなる。これ以上基板
１０および層１１を研磨しても、検出強度を大きく変化
させることはない。
機において研磨し、図３に示すように、層１１の一部を
除去する。基板１０と層１１の表面が共通面(co-plana
r)となるように、エッジ１６を研磨によって除去する。
研磨後、層１１は研磨後微細構造を有する研磨後露出表
面を有し、これが分析される。２本の二次反射ビーム２
４が検出器２０によって検出可能である。図２とは異な
り、エッジ１６が既に存在しないので、右側反射ビーム
２４はエッジ１６によって反射されない。したがって、
反射ビーム２４は全て検出器２０に到達するはずであ
り、このため検出される強度は高くなる。これ以上基板
１０および層１１を研磨しても、検出強度を大きく変化
させることはない。
【００１９】研磨終点は、少なくとも２つの異なる方法
で判定することができる。一方の方法では、検出器２０
に到達する反射ビーム２４を分析(analize)して、検出
強度を判定する。検出強度をスレシホールド強度と比較
する。検出強度がスレシホールド強度より低ければ、基
板１０および層１１を更に研磨する。層１１が比較的平
坦な場合、スレシホールド強度は、入射する放射ビーム
２２の入射強度の少なくとも８０パーセントでよい。層
１１が比較的荒い場合、例えば、電気的にプログラム可
能なリード・オンリ・メモリ・セル用フローティング・
ゲート・電極の一部として使用可能なポリシリコンのよ
うな場合、スレシホールド強度は放射ビーム２２の強度
のわずか５０パーセントとすればよい。スレシホールド
強度を用いて分析を行う場合、基板１０および層１１の
研磨前分析(pre-polishing analysis)は不要である。一
旦検出強度が少なくともスレシホールド強度と同程度の
高さになったなら、研磨終点に到達したことになる。
で判定することができる。一方の方法では、検出器２０
に到達する反射ビーム２４を分析(analize)して、検出
強度を判定する。検出強度をスレシホールド強度と比較
する。検出強度がスレシホールド強度より低ければ、基
板１０および層１１を更に研磨する。層１１が比較的平
坦な場合、スレシホールド強度は、入射する放射ビーム
２２の入射強度の少なくとも８０パーセントでよい。層
１１が比較的荒い場合、例えば、電気的にプログラム可
能なリード・オンリ・メモリ・セル用フローティング・
ゲート・電極の一部として使用可能なポリシリコンのよ
うな場合、スレシホールド強度は放射ビーム２２の強度
のわずか５０パーセントとすればよい。スレシホールド
強度を用いて分析を行う場合、基板１０および層１１の
研磨前分析(pre-polishing analysis)は不要である。一
旦検出強度が少なくともスレシホールド強度と同程度の
高さになったなら、研磨終点に到達したことになる。
【００２０】他方の方法では、研磨前(pre-polishing)
および研磨後(post-polishing)双方について検出器２０
に到達した反射ビーム２４を分析して、検出強度を判定
する。研磨前および研磨後の検出強度を比較する。その
差がスレシホールド量より多い場合、研磨を繰り返す。
スレシホールド量は研磨前または研磨後の検出強度の５
パーセント以下とする。研磨を繰り返す場合、最初の研
磨工程後の検出強度と２回目の研磨工程後の検出強度と
を比較する。再び検出強度間の差がスレシホールド量よ
り多い場合、更に研磨を繰り返す。差がスレシホールド
量より低くなれば、研磨終点に到達したことになる。
および研磨後(post-polishing)双方について検出器２０
に到達した反射ビーム２４を分析して、検出強度を判定
する。研磨前および研磨後の検出強度を比較する。その
差がスレシホールド量より多い場合、研磨を繰り返す。
スレシホールド量は研磨前または研磨後の検出強度の５
パーセント以下とする。研磨を繰り返す場合、最初の研
磨工程後の検出強度と２回目の研磨工程後の検出強度と
を比較する。再び検出強度間の差がスレシホールド量よ
り多い場合、更に研磨を繰り返す。差がスレシホールド
量より低くなれば、研磨終点に到達したことになる。
【００２１】上述の方法のいずれかによって終点が検出
された後、層１１または研磨プロセスの不均一性を考慮
して、更にある固定時間の間研磨を継続してもよい。例
えば、仮に５分と考えて、研磨を終点まで行う。更に、
１０〜６０秒間研磨を行ってもよい。終点検出後に追加
する研磨時間は任意であり、追加研磨の時間長は１〜３
００秒の範囲である。
された後、層１１または研磨プロセスの不均一性を考慮
して、更にある固定時間の間研磨を継続してもよい。例
えば、仮に５分と考えて、研磨を終点まで行う。更に、
１０〜６０秒間研磨を行ってもよい。終点検出後に追加
する研磨時間は任意であり、追加研磨の時間長は１〜３
００秒の範囲である。
【００２２】図４および図５は他の実施例を示してお
り、この場合入射する放射ビーム４２の補角より５度外
れた角度で反射する反射ビームを検出するように、検出
器４０を配置する。図４を参照する。層１１の平面に対
して入射角ｑ4で層１１の未研磨表面に発射された、あ
る入射強度を有する入射放射ビーム４２を用いて、層１
１に照射する。入射ビーム４２は未研磨表面で反射さ
れ、一次反射ビーム４４を形成する。この一次反射ビー
ム４４は、層１１の平面に対して角度ｑ5で表面から遠
ざかるように進む。この角度は、ｑ1の補角の５度以内
である。ビーム４２，４４は、図２の面に沿った方向に
進む。例えば、ｑ4が層１１の平面に対して２０度の場
合、ｑ5は層１１の平面に対して１６０度とすることが
できる。
り、この場合入射する放射ビーム４２の補角より５度外
れた角度で反射する反射ビームを検出するように、検出
器４０を配置する。図４を参照する。層１１の平面に対
して入射角ｑ4で層１１の未研磨表面に発射された、あ
る入射強度を有する入射放射ビーム４２を用いて、層１
１に照射する。入射ビーム４２は未研磨表面で反射さ
れ、一次反射ビーム４４を形成する。この一次反射ビー
ム４４は、層１１の平面に対して角度ｑ5で表面から遠
ざかるように進む。この角度は、ｑ1の補角の５度以内
である。ビーム４２，４４は、図２の面に沿った方向に
進む。例えば、ｑ4が層１１の平面に対して２０度の場
合、ｑ5は層１１の平面に対して１６０度とすることが
できる。
【００２３】図４の右側付近の一次反射ビーム４４（右
側反射ビーム４４）はエッジ１６で反射されて、二次反
射ビーム４５を形成する。これは、図２の二次反射ビー
ム２５と同様である。二次反射ビームは、角度ｑ6で層
１１から遠ざかるように進む。例えば、ｑ4が層１１の
平面に対して２０度の場合、ｑ6は層１１の平面に対し
て２５度とすることができる。入射ビーム４２は図４の
面に沿った方向に進み、一方、二次反射ビーム４５は図
４の表面に入るまたは表面から出る方向に進むので、入
射ビーム４２および二次反射ビーム４５は互いに垂直で
ある。図５は、図４の平面図である。図５において、上
側の矢印付きの線は、入射ビーム４２の１本および左側
反射ビーム４４に対応する。下側の線は、その他の入射
ビーム４２、右側反射ビーム４４、および二次反射ビー
ムに対応する。二次反射ビーム４５は、入射ビーム４２
および一次反射ビーム４４の双方に対して角度ｑ7で進
む。角度ｑ7は典型的に８０〜１００度であり、通常は
約９０度である。複数の反射ビームが形成されるとき
は、二次反射ビームの面に沿った強度は、その面に沿っ
て均一な強度を有さないことがある。具体的には、反射
ビーム４５の強度は、層１１の平面に対して８０度のよ
うな他の位置と比較したとき、入射角ｑ1よりも僅かに
大きな角度におけるものとなる場合がある。検出器４０
の位置は、エッジ１６があるときには検出器４０に到達
する二次反射ビーム４５の強度が比較的高くなり、エッ
ジ１６がないときには検出強度が比較的低くなるように
決められる。上述の具体的な実施例の角度では、検出器
４０は図４の表面に対向し、層１１の平面に対して約２
５度の角度となるように配向される。
側反射ビーム４４）はエッジ１６で反射されて、二次反
射ビーム４５を形成する。これは、図２の二次反射ビー
ム２５と同様である。二次反射ビームは、角度ｑ6で層
１１から遠ざかるように進む。例えば、ｑ4が層１１の
平面に対して２０度の場合、ｑ6は層１１の平面に対し
て２５度とすることができる。入射ビーム４２は図４の
面に沿った方向に進み、一方、二次反射ビーム４５は図
４の表面に入るまたは表面から出る方向に進むので、入
射ビーム４２および二次反射ビーム４５は互いに垂直で
ある。図５は、図４の平面図である。図５において、上
側の矢印付きの線は、入射ビーム４２の１本および左側
反射ビーム４４に対応する。下側の線は、その他の入射
ビーム４２、右側反射ビーム４４、および二次反射ビー
ムに対応する。二次反射ビーム４５は、入射ビーム４２
および一次反射ビーム４４の双方に対して角度ｑ7で進
む。角度ｑ7は典型的に８０〜１００度であり、通常は
約９０度である。複数の反射ビームが形成されるとき
は、二次反射ビームの面に沿った強度は、その面に沿っ
て均一な強度を有さないことがある。具体的には、反射
ビーム４５の強度は、層１１の平面に対して８０度のよ
うな他の位置と比較したとき、入射角ｑ1よりも僅かに
大きな角度におけるものとなる場合がある。検出器４０
の位置は、エッジ１６があるときには検出器４０に到達
する二次反射ビーム４５の強度が比較的高くなり、エッ
ジ１６がないときには検出強度が比較的低くなるように
決められる。上述の具体的な実施例の角度では、検出器
４０は図４の表面に対向し、層１１の平面に対して約２
５度の角度となるように配向される。
【００２４】基板１０および層１１を化学−機械的研磨
機において研磨し、図６に示すように層１１の一部を除
去する。基板１０と層１１の表面が共通面となるよう
に、エッジ１６を研磨によって除去する。研磨後、層１
１は研磨後露出表面と研磨後微細構造とを有する。図４
とは異なり、エッジ１６がもはや存在しないので、二次
反射ビーム４５は形成されない。研磨後、検出器４０を
用いて、基板１０および層１１を分析する。エッジ１６
が研磨によって除去されたので、二次反射ビーム４５は
検出器４０に到達することはない。基板１０および層１
１を更に研磨しても、検出器４０によって検出される検
出強度が大きく変化することはない。言い換えれば、検
出器４０は、検出器４０に到達する唯１つの背景（ノイ
ズ）レベル強度を有し、これは更に研磨しても変わらな
い。
機において研磨し、図６に示すように層１１の一部を除
去する。基板１０と層１１の表面が共通面となるよう
に、エッジ１６を研磨によって除去する。研磨後、層１
１は研磨後露出表面と研磨後微細構造とを有する。図４
とは異なり、エッジ１６がもはや存在しないので、二次
反射ビーム４５は形成されない。研磨後、検出器４０を
用いて、基板１０および層１１を分析する。エッジ１６
が研磨によって除去されたので、二次反射ビーム４５は
検出器４０に到達することはない。基板１０および層１
１を更に研磨しても、検出器４０によって検出される検
出強度が大きく変化することはない。言い換えれば、検
出器４０は、検出器４０に到達する唯１つの背景（ノイ
ズ）レベル強度を有し、これは更に研磨しても変わらな
い。
【００２５】本実施例と共に用いる終点判定方法は、検
出器２０を用いた先の実施例について論じたものと同様
である。検出強度をスレシホールド強度と比較してもよ
い。前述の実施例の１つとは異なり、研磨終点に到達す
るのは、検出強度がスレシホールド強度より高くないと
きである。スレシホールド強度は背景強度（ノイズ・レ
ベル）よりも高い必要がある。さもなければ、研磨終点
は検出されない。背景レベルは、適切に研磨されたもの
と認められる既に研磨された基板を分析し、それに照射
(irradiate)することによって決定することができる。
検出器４０はそれでも研磨された表面或いはエッジ１５
のような下層の表面からの反射ビームを検出することが
ある。スレシホールド強度は、背景強度、入射ビーム４
２の入射強度、または層１１の研磨前の二次反射ビーム
４５よりも５パーセント程高ければよい。
出器２０を用いた先の実施例について論じたものと同様
である。検出強度をスレシホールド強度と比較してもよ
い。前述の実施例の１つとは異なり、研磨終点に到達す
るのは、検出強度がスレシホールド強度より高くないと
きである。スレシホールド強度は背景強度（ノイズ・レ
ベル）よりも高い必要がある。さもなければ、研磨終点
は検出されない。背景レベルは、適切に研磨されたもの
と認められる既に研磨された基板を分析し、それに照射
(irradiate)することによって決定することができる。
検出器４０はそれでも研磨された表面或いはエッジ１５
のような下層の表面からの反射ビームを検出することが
ある。スレシホールド強度は、背景強度、入射ビーム４
２の入射強度、または層１１の研磨前の二次反射ビーム
４５よりも５パーセント程高ければよい。
【００２６】加えて、終点の検出は、上述の実施例の１
つと同様、差によって行うこともできる。同一基板１０
の２回の連続研磨工程後の二次反射ビーム４５の検出強
度間の差がスレシホールド量よりも少ないときに、研磨
終点に達したことになる。
つと同様、差によって行うこともできる。同一基板１０
の２回の連続研磨工程後の二次反射ビーム４５の検出強
度間の差がスレシホールド量よりも少ないときに、研磨
終点に達したことになる。
【００２７】他の実施例では、検出器は層１１の平坦面
に対して２５度以外の角度に配置してもよい。検出器４
０は一次反射ビーム４４を検出しない限り、ほぼいかな
る角度に位置付けてもよい。通常、検出器を同一面に沿
って配向したり、ｑ4の補角の５度以内に配向すること
はない。また、ｑ6に比較して同一のまたは異なる面ま
たは角度に、複数の検出器を配置して用いてもよい。 放射散乱分析(radiation scattering analysis) 研磨終点の判定に放射散乱分析器を用いることもでき
る。粒子カウンタには、アルゴン・レーザ、ヘリウム−
ネオン・レーザ等のレーザを用いて表面微細構造や、基
板または層の露出表面上の粒子を検出するものがある。
粒子カウンタからの出力は、パターン成分(pattern com
ponent)と粒子成分とを含むことがある。パターン成分
のみを出力させることが可能でありしかも望ましけれ
ば、パターン成分のみが出力に現れるように粒子成分を
除去(disable)してもよい。反射ビームを用いた実施例
と同様、放射散乱分散分析は、不透明または透明な層の
研磨の監視に用いることができる。粒子カウンタの出力
を監視して、エッジまたは色(color)の変化を検出す
る。
に対して２５度以外の角度に配置してもよい。検出器４
０は一次反射ビーム４４を検出しない限り、ほぼいかな
る角度に位置付けてもよい。通常、検出器を同一面に沿
って配向したり、ｑ4の補角の５度以内に配向すること
はない。また、ｑ6に比較して同一のまたは異なる面ま
たは角度に、複数の検出器を配置して用いてもよい。 放射散乱分析(radiation scattering analysis) 研磨終点の判定に放射散乱分析器を用いることもでき
る。粒子カウンタには、アルゴン・レーザ、ヘリウム−
ネオン・レーザ等のレーザを用いて表面微細構造や、基
板または層の露出表面上の粒子を検出するものがある。
粒子カウンタからの出力は、パターン成分(pattern com
ponent)と粒子成分とを含むことがある。パターン成分
のみを出力させることが可能でありしかも望ましけれ
ば、パターン成分のみが出力に現れるように粒子成分を
除去(disable)してもよい。反射ビームを用いた実施例
と同様、放射散乱分散分析は、不透明または透明な層の
研磨の監視に用いることができる。粒子カウンタの出力
を監視して、エッジまたは色(color)の変化を検出す
る。
【００２８】図７は、層１１が透明な場合の、図１の上
面図である。図７では、エッジ１５，１６が双方とも目
視可能(visible)である。図８は、層１１が不透明な場
合の、図１の平面図である。図８では、エッジ１６のみ
が目視可能である。研磨を行って、図９に示すように、
層１１が下に設けられている基板１０の部分を露出させ
る。層１１が放射光束(radiation)に対して透明か不透
明かに拘わらず、現状態ではエッジ１５は目視可能であ
る。終点の判定は、エッジ１６の消失（不存在）に起因
する信号変化によって行うことができる。層１１が不透
明な場合、エッジ１５の存在によって終点を検出するこ
ともできる。エッジまたは色の変化によって、研磨を監
視してもよい。層１１が放射光束に対して不透明な場
合、標準化された出力(standardized output)は、エッ
ジ１６の不存在、またはエッジ１５の存在を含むことが
できる。
面図である。図７では、エッジ１５，１６が双方とも目
視可能(visible)である。図８は、層１１が不透明な場
合の、図１の平面図である。図８では、エッジ１６のみ
が目視可能である。研磨を行って、図９に示すように、
層１１が下に設けられている基板１０の部分を露出させ
る。層１１が放射光束(radiation)に対して透明か不透
明かに拘わらず、現状態ではエッジ１５は目視可能であ
る。終点の判定は、エッジ１６の消失（不存在）に起因
する信号変化によって行うことができる。層１１が不透
明な場合、エッジ１５の存在によって終点を検出するこ
ともできる。エッジまたは色の変化によって、研磨を監
視してもよい。層１１が放射光束に対して不透明な場
合、標準化された出力(standardized output)は、エッ
ジ１６の不存在、またはエッジ１５の存在を含むことが
できる。
【００２９】既に説明した実施例の多くは、層１１を研
磨しその下に配された基板１０の一部を露出させる場合
を対象とするものであった。これらの実施例は、下に配
された基板を全く露出することなく比較的厚い層を平面
化するときにも用いることができる。本例では、層１１
は酸化物を含む。他の実施例では、層１１は、異なる絶
縁材料、金属含有材料、シリコン含有材料、または反射
防止被覆層を含む場合もある。また、層１１は、用いら
れる放射光束に対して透明でも不透明でもよい。図１０
は、基板１０の一部と基板１０上に配された層９１との
断面図であり、研磨前の状態を示すものである。図１１
は、層９１の上側から見たエッジ９２を示す、粒子カウ
ンタの出力である。基板１０はパターニングされしかも
エッジ１５を有するので、層９１も同様にエッジ９２を
有する。層１１が放射光束に対して透明であれば、エッ
ジ１５は出力に示されるが、本実施例の理解を簡単にす
るために示されていない。エッジ９２付近の高低差は、
層９１の厚さ未満である。層９１を研磨して、基板１０
を全く露出させずに平坦な表面を得る。
磨しその下に配された基板１０の一部を露出させる場合
を対象とするものであった。これらの実施例は、下に配
された基板を全く露出することなく比較的厚い層を平面
化するときにも用いることができる。本例では、層１１
は酸化物を含む。他の実施例では、層１１は、異なる絶
縁材料、金属含有材料、シリコン含有材料、または反射
防止被覆層を含む場合もある。また、層１１は、用いら
れる放射光束に対して透明でも不透明でもよい。図１０
は、基板１０の一部と基板１０上に配された層９１との
断面図であり、研磨前の状態を示すものである。図１１
は、層９１の上側から見たエッジ９２を示す、粒子カウ
ンタの出力である。基板１０はパターニングされしかも
エッジ１５を有するので、層９１も同様にエッジ９２を
有する。層１１が放射光束に対して透明であれば、エッ
ジ１５は出力に示されるが、本実施例の理解を簡単にす
るために示されていない。エッジ９２付近の高低差は、
層９１の厚さ未満である。層９１を研磨して、基板１０
を全く露出させずに平坦な表面を得る。
【００３０】図１２および図１３に示すように、層９１
を研磨し、下層の基板１０を露出させずに、平面化す
る。図１２は断面図、図１３は、層９１の上面を示す粒
子カウンタの出力を示す。エッジ９２はもはや現れない
ことに注意されたい。研磨終点は、エッジ９２の不存在
によって判定される。層９１または研磨プロセスの不均
一性を考慮するために、前述の実施例と同様、過剰研磨
(over-polishing)を行ってもよい。
を研磨し、下層の基板１０を露出させずに、平面化す
る。図１２は断面図、図１３は、層９１の上面を示す粒
子カウンタの出力を示す。エッジ９２はもはや現れない
ことに注意されたい。研磨終点は、エッジ９２の不存在
によって判定される。層９１または研磨プロセスの不均
一性を考慮するために、前述の実施例と同様、過剰研磨
(over-polishing)を行ってもよい。
【００３１】粒子カウンタによっては、線の不存在の代
わりに、層９１における色の変化によって変化を検出す
るものもある。また、粒子カウンタには、微細構造変化
の有無に関するデータのみを与えるものもある。これら
は、微細構造変化の方向および／または度合い(magnitu
de)に関する情報を与えないことがある。このような限
定があっても、粒子カウンタを用いて研磨終点の判定を
行うことができる。反射ビーム分析を用いる実施例と同
様、層９１または研磨プロセスの不均一性を考慮するた
めに、終点に達した後に一定の時間研磨工程を設けても
よい。 反射ビームの特性 更に別の実施例では、検出器を用いて反射ビーム内にあ
る特性が存在するか否かを判定することもできる。図９
を参照して、層９１はエッジ９２に類似した多くの別の
エッジを含む場合がある。これらはエッジは、回折格子
(diffraction grating)を形成するように離間されてい
る(may)。分光（非偏光）入射放射ビーム(spectral inc
ident radiation beam)を回折格子によって反射させ、
偏光放射光束(polarized radiation)を含む反射ビーム
を生成することができる。検出器で反射ビームを分析
し、反射ビームが偏光放射光束を含むか否かを判定す
る。反射ビームに偏光放射光束が含まれている場合、層
９１を更に研磨する。図１１に示すように層９１を平面
化した後は、エッジ９２およびエッジ９２によって形成
される回折格子はもはや存在しない。プロセス中のこの
時点では、反射ビームはもはや偏光放射光束を含まない
可能性がある。検出器はもはや反射ビーム内では偏光放
射光束(polarized radiation)を検出しないので、これ
を利用して研磨終点を知らせる。
わりに、層９１における色の変化によって変化を検出す
るものもある。また、粒子カウンタには、微細構造変化
の有無に関するデータのみを与えるものもある。これら
は、微細構造変化の方向および／または度合い(magnitu
de)に関する情報を与えないことがある。このような限
定があっても、粒子カウンタを用いて研磨終点の判定を
行うことができる。反射ビーム分析を用いる実施例と同
様、層９１または研磨プロセスの不均一性を考慮するた
めに、終点に達した後に一定の時間研磨工程を設けても
よい。 反射ビームの特性 更に別の実施例では、検出器を用いて反射ビーム内にあ
る特性が存在するか否かを判定することもできる。図９
を参照して、層９１はエッジ９２に類似した多くの別の
エッジを含む場合がある。これらはエッジは、回折格子
(diffraction grating)を形成するように離間されてい
る(may)。分光（非偏光）入射放射ビーム(spectral inc
ident radiation beam)を回折格子によって反射させ、
偏光放射光束(polarized radiation)を含む反射ビーム
を生成することができる。検出器で反射ビームを分析
し、反射ビームが偏光放射光束を含むか否かを判定す
る。反射ビームに偏光放射光束が含まれている場合、層
９１を更に研磨する。図１１に示すように層９１を平面
化した後は、エッジ９２およびエッジ９２によって形成
される回折格子はもはや存在しない。プロセス中のこの
時点では、反射ビームはもはや偏光放射光束を含まない
可能性がある。検出器はもはや反射ビーム内では偏光放
射光束(polarized radiation)を検出しないので、これ
を利用して研磨終点を知らせる。
【００３２】他の特性についても同様のプロセスが使用
可能であることは明らかである。例えば、反射ビーム
は、層が平面になる前はある特性を有さず、層が平面に
なった後に当該特性を有すると仮定する。この反射ビー
ムの特性における変化（不検出から検出への）も、研磨
プロセスの終点信号として用いることができる。特性が
検出されなければ、研磨を繰り返す。
可能であることは明らかである。例えば、反射ビーム
は、層が平面になる前はある特性を有さず、層が平面に
なった後に当該特性を有すると仮定する。この反射ビー
ムの特性における変化（不検出から検出への）も、研磨
プロセスの終点信号として用いることができる。特性が
検出されなければ、研磨を繰り返す。
【００３３】この場合でも、研磨終点に到達した後に、
追加研磨を行ってもよい。この追加研磨は、他の実施例
において先に述べたものと同様である。追加研磨は、層
９１または研磨プロセスにおける不均一を考慮するため
に行われる。 プロセス・フロー 上述の実施例のいずれかを実施するためのプロセス・フ
ローが、図１４に見られる。このプロセスに含まれる工
程は：パターニングされた半導体基板上に層を形成する
工程（１３１）；微細構造変化について前記層を分析す
る工程（任意的）（１３２）層を研磨する工程（１３
３）；スラリー(slurry)粒子を除去する工程（１３
４）；微細構造変化について層の表面を分析する工程
（１３５）；終点に到達したかを判定する工程（１３
６）；および基板を乾燥させる工程（１３６）。
追加研磨を行ってもよい。この追加研磨は、他の実施例
において先に述べたものと同様である。追加研磨は、層
９１または研磨プロセスにおける不均一を考慮するため
に行われる。 プロセス・フロー 上述の実施例のいずれかを実施するためのプロセス・フ
ローが、図１４に見られる。このプロセスに含まれる工
程は：パターニングされた半導体基板上に層を形成する
工程（１３１）；微細構造変化について前記層を分析す
る工程（任意的）（１３２）層を研磨する工程（１３
３）；スラリー(slurry)粒子を除去する工程（１３
４）；微細構造変化について層の表面を分析する工程
（１３５）；終点に到達したかを判定する工程（１３
６）；および基板を乾燥させる工程（１３６）。
【００３４】これらのステップのいくつかについては既
に説明した。研磨前の層を分析するか否かは、用いる終
点検出法によって決まる。終点検出分析で研磨前および
研磨後の出力を比較するのであれば、研磨前分析を行う
必要がある。研磨後の出力を標準出力または入射ビーム
強度と比較するような他の終点検出分析方法では、研磨
前分析は不要である。
に説明した。研磨前の層を分析するか否かは、用いる終
点検出法によって決まる。終点検出分析で研磨前および
研磨後の出力を比較するのであれば、研磨前分析を行う
必要がある。研磨後の出力を標準出力または入射ビーム
強度と比較するような他の終点検出分析方法では、研磨
前分析は不要である。
【００３５】前述の実施例は、基板１０および／または
層１１または９１に接触する液体と共に用いることがで
きる。具体的には、分析の間、基板を水中に配置するこ
ともできる。この場合、放射源の終端（即ち、レーザ・
ビームなどのための開口）および検出器の終点も、水中
に配置されることになる。分析器の電気的部分に液体が
接触する可能性を低減する、或いは基板の汚染を低減す
るためには、ある程度用心する必要がある。クオーツ・
フィルタのような被覆を用いてもよい。分析対象の基板
と検出器との間に水の界面がある場合、水面からの反射
が分析を妨害する可能性がある。レーザおよび分析器全
体は水中に配置する必要はなく、放射ビームが発射され
る端部および反射ビームが検出される端部のみを水中に
配置すればよいことを念頭に置かれたい。反射ビームは
全て同一流体内を進み、反射ビームが形成される点と検
出器との間の流体界面を決して横切ってはならない。
層１１または９１に接触する液体と共に用いることがで
きる。具体的には、分析の間、基板を水中に配置するこ
ともできる。この場合、放射源の終端（即ち、レーザ・
ビームなどのための開口）および検出器の終点も、水中
に配置されることになる。分析器の電気的部分に液体が
接触する可能性を低減する、或いは基板の汚染を低減す
るためには、ある程度用心する必要がある。クオーツ・
フィルタのような被覆を用いてもよい。分析対象の基板
と検出器との間に水の界面がある場合、水面からの反射
が分析を妨害する可能性がある。レーザおよび分析器全
体は水中に配置する必要はなく、放射ビームが発射され
る端部および反射ビームが検出される端部のみを水中に
配置すればよいことを念頭に置かれたい。反射ビームは
全て同一流体内を進み、反射ビームが形成される点と検
出器との間の流体界面を決して横切ってはならない。
【００３６】基板を乾燥させる前に、スラリー粒子を除
去する必要があるが、スラリー粒子除去工程を行うのは
分析の前でも後でもよい。分析前にスラリー粒子を除去
しない場合、粒子カウンタの粒子成分を除去する必要が
ある。分析前にスラリー粒子を除去する場合は、粒子の
カウントと微細構造の双方を判定するために粒子カウン
タを用いることができる。
去する必要があるが、スラリー粒子除去工程を行うのは
分析の前でも後でもよい。分析前にスラリー粒子を除去
しない場合、粒子カウンタの粒子成分を除去する必要が
ある。分析前にスラリー粒子を除去する場合は、粒子の
カウントと微細構造の双方を判定するために粒子カウン
タを用いることができる。
【００３７】本実施例または前述の実施例に用いる放射
光束は、事実上いかなる波長のものでもよいが、検出器
は選択された特定波長について放射光束を検出できなけ
ればならない。具体的な放射光束の種類には、光学的
（可視）、赤外線（ＩＲ）または紫外線（ＵＶ）が含ま
れる。放射源は、光またはレーザを含むこともできる。
光束は、事実上いかなる波長のものでもよいが、検出器
は選択された特定波長について放射光束を検出できなけ
ればならない。具体的な放射光束の種類には、光学的
（可視）、赤外線（ＩＲ）または紫外線（ＵＶ）が含ま
れる。放射源は、光またはレーザを含むこともできる。
【００３８】
【発明の効果】上述の実施例は、現在利用可能な他の方
法に比較して、いくつかの利点を有する。まず、本発明
の実施例は測定のための特殊構造を必要とせず、しかも
基板１０または層１１との物理的な接触も必要としな
い。また、多くの他の方法が多数の予め選択された場所
について分析を行うのに対して、本発明では基板全体に
ついて行うため、他の方法に比べて分析も速い。また、
用いられる放射源に対して層が透明であっても不透明で
あっても、前記実施例を用いることができる。多くの従
来の光学的方法は、光に対して不透明な層には用いるこ
とができない。本発明の実施例以外では、本発明者は、
金属層の平面化を判定する光学的方法を全く知らない。
法に比較して、いくつかの利点を有する。まず、本発明
の実施例は測定のための特殊構造を必要とせず、しかも
基板１０または層１１との物理的な接触も必要としな
い。また、多くの他の方法が多数の予め選択された場所
について分析を行うのに対して、本発明では基板全体に
ついて行うため、他の方法に比べて分析も速い。また、
用いられる放射源に対して層が透明であっても不透明で
あっても、前記実施例を用いることができる。多くの従
来の光学的方法は、光に対して不透明な層には用いるこ
とができない。本発明の実施例以外では、本発明者は、
金属層の平面化を判定する光学的方法を全く知らない。
【００３９】分析の間基板に液体を接触させて分析する
こともできるので、研磨および分析プロセスを統合して
進めることが可能となる。具体的には、研磨を行う部署
および分析を行う別の部署を有するように、研磨機また
は他の単一機器を装備することができる。この統合によ
って、基板の取り扱い回数が減り、基板を分析するため
に停止することによって発生する機器のアイドル時間を
減少させることになる。これを従来の分析方法と比較し
てみる。従来の分析方法では、分析器は研磨機の一部で
はない。分析するためには、スラリー粒子を基板から除
去し、基板を乾燥させる。研磨機から基板を取り出した
後に、基板を分析する。本発明の実施例によって、ソフ
トウエアを用いて研磨および分析工程を自動化すること
ができる。
こともできるので、研磨および分析プロセスを統合して
進めることが可能となる。具体的には、研磨を行う部署
および分析を行う別の部署を有するように、研磨機また
は他の単一機器を装備することができる。この統合によ
って、基板の取り扱い回数が減り、基板を分析するため
に停止することによって発生する機器のアイドル時間を
減少させることになる。これを従来の分析方法と比較し
てみる。従来の分析方法では、分析器は研磨機の一部で
はない。分析するためには、スラリー粒子を基板から除
去し、基板を乾燥させる。研磨機から基板を取り出した
後に、基板を分析する。本発明の実施例によって、ソフ
トウエアを用いて研磨および分析工程を自動化すること
ができる。
【００４０】他の利点は、研磨用スラリー粒子の除去
は、分析の前に行う必要がないことである。スラリー粒
子を除去するための「低レベル」研磨工程は、表面を分
析する毎に行う必要はない。更に、スラリー粒子を除去
する場合、粒子カウンタが粒子および微細構造変化を同
時に分析することができる。
は、分析の前に行う必要がないことである。スラリー粒
子を除去するための「低レベル」研磨工程は、表面を分
析する毎に行う必要はない。更に、スラリー粒子を除去
する場合、粒子カウンタが粒子および微細構造変化を同
時に分析することができる。
【００４１】本発明の更に他の利点は、検査用ウエハま
たは基板上の専用分析構造を用いる必要なく分析を可能
とする能力である。検査用ウエハを用いるとコストが増
大し、しかも製品基板上の実際の研磨速度(polishing r
ates)または不均一性を正確に反映しない可能性があ
る。製品基板上に専用構造を設けると、これら基板上に
更に半導体素子を付加するのに用いることができる貴重
な面積を占領してしまうことになる。製品基板上の面積
の損失は、収入や利益の損失に相当する。
たは基板上の専用分析構造を用いる必要なく分析を可能
とする能力である。検査用ウエハを用いるとコストが増
大し、しかも製品基板上の実際の研磨速度(polishing r
ates)または不均一性を正確に反映しない可能性があ
る。製品基板上に専用構造を設けると、これら基板上に
更に半導体素子を付加するのに用いることができる貴重
な面積を占領してしまうことになる。製品基板上の面積
の損失は、収入や利益の損失に相当する。
【００４２】本明細書では、本発明の具体的な実施例を
参照しながら、本発明を説明した。しかしながら、特許
請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱すること
なく、種々の修正や変更が可能であることは明白であろ
う。したがって、本明細書および図面は、限定的な意味
ではなく例示的な意味で考慮されるべきである。
参照しながら、本発明を説明した。しかしながら、特許
請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱すること
なく、種々の修正や変更が可能であることは明白であろ
う。したがって、本明細書および図面は、限定的な意味
ではなく例示的な意味で考慮されるべきである。
【図１】パターニングされた半導体基板の一部を、その
上に配された層と共に示す断面図。
上に配された層と共に示す断面図。
【図２】層が研磨される前の図１の基板を示す断面図。
【図３】層が研磨された後の図２の基板を示す断面図。
【図４】層の研磨に先だって図１の基板が照射された際
の断面図。
の断面図。
【図５】層の研磨に先だって図１の基板が照射された際
の上面図。
の上面図。
【図６】層の研磨後に図４および図５の基板が照射され
た際の断面図。
た際の断面図。
【図７】層が透明な場合の、研磨前の図１の基板を示す
断面図。
断面図。
【図８】層が不透明な場合の、研磨前の図１の基板を示
す上面図。
す上面図。
【図９】層を研磨した後の図７または図８の基板を示す
上面図。
上面図。
【図１０】パターニングされた半導体基板の一部を、そ
の基板上に配された層と共に示す断面図。
の基板上に配された層と共に示す断面図。
【図１１】図１０の基板の上面図を表わす、粒子カウン
タからの出力を示す図。
タからの出力を示す図。
【図１２】層を研磨した後の図１０の基板を示す断面
図。
図。
【図１３】図１２の基板の上面図を表わす、粒子カウン
タからの出力を示す図。
タからの出力を示す図。
【図１４】本発明の一実施例によるプロセス・フローを
示す図。
示す図。
１０ 半導体基板 １１，９１ 層 １５，１６，９２ エッジ ２２，４２ 入射放射ビーム ２４，４４ 一次反射ビーム ２５，４５ 二次反射ビーム ４０ 検出器 ４２ 入射ビーム
Claims (7)
- 【請求項１】パターニングされた半導体基板（１０）上
の層（１１）を研磨する方法であって：前記層（１１）
が第１露出表面を有し、前記基板の最上層となるよう
に、前記パターニングされた半導体基板（１０）上に前
記層（１１）を形成する段階；前記層（１１）を研磨し
て第２露出表面を形成する段階；ならびに前記第２露出
表面を分析する段階であって：前記第２露出表面に対し
て第１角度（ｑ1）で、放射ビーム（２２）を前記第２
露出表面に向けて発射し；前記層（１１）は前記放射ビ
ーム（２２）に対して不透明であり；前記放射ビーム
（２２）の少なくとも一部を前記第２露出表面から反射
させて、反射ビーム（２４）を形成し；前記反射ビーム
（２４）は前記第２露出表面に対して第２角度（ｑ2）
をなし、該第２角度（ｑ2）は前記第１角度（ｑ1）の補
角の５度以内であり；検出器（２０）が前記反射ビーム
（２４）を分析して検出強度を判定し；および前記検出
強度がスレシホールド強度より低い場合、前記研磨段階
を繰り返す、前記分析段階；から成ることを特徴とする
方法。 - 【請求項２】パターニングされた半導体基板（１０）上
の層（１１）を研磨する方法であって：前記層（１１）
が第１露出表面とエッジ（１６）とを有し、前記パター
ニングされた半導体基板（１０）上に前記層（１１）を
形成する段階；前記層（１１）を研磨して第２露出層を
形成する段階；ならびに前記第２露出層を分析する段階
であって：前記第２露出表面に向けて放射ビーム（４
２）を発射し；前記放射ビーム（４２）の少なくとも一
部を前記第２露出表面から反射させて、一次反射ビーム
（４４）を形成し；前記エッジ（１６）が未だ存在する
場合、前記一次反射ビーム（４４）の少なくとも一部を
前記エッジ（１６）から反射させて、二次反射ビーム
（４５）を形成し；前記二次反射ビーム（４５）が存在
するか否かを検出器で判定し；および前記検出器が前記
二次反射ビームの存在を判定した場合、前記研磨段階を
繰り返す、前記分析する段階；から成ることを特徴とす
る方法。 - 【請求項３】パターニングされた半導体基板（１０）上
の層（１１，９１）を研磨する方法であって：前記層
（１１，９１）が第１微細構造を有する第１露出表面を
有し、基板微細構造を有する前記パターニングされた半
導体基板（１０）上に前記層（１１，９１）を形成する
段階；前記層（１１，９１）を研磨して、第２微細構造
を有する第２露出表面を形成する段階；および放射ビー
ムを用いて前記第２露出表面を分析し、前記第２露出表
面に沿った微細構造変化を検出する段階；から成り、 微細構造変化が検出された場合、前記研磨段階を繰り返
すことを特徴とする方法。 - 【請求項４】パターニングされた半導体基板（１０）上
の層（１１，９１）を研磨する方法であって：前記層
（１１，９１）が第１微細構造を有する第１露出表面を
有し、基板微細構造を有する前記パターニングされた半
導体基板（１０）上に前記層（１１，９１）を形成する
段階；放射ビームを用いて前記第１微細構造を分析し、
第１微細構造出力を形成する段階；前記層（１１，９
１）を研磨して、第２微細構造を有する第２露出表面を
形成する段階；放射ビームを用いて前記第２微細構造を
分析し、第２微細構造出力を形成する段階；および前記
第１および第２微細構造出力を比較し、前記第２微細構
造出力が前記第１微細構造出力の許容範囲内にある場
合、前記研磨段階を繰り返す段階；から成ることを特徴
とする方法。 - 【請求項５】パターニングされた半導体基板（１０）上
の層（１１，９１）を研磨する方法であって：前記層
（１１，９１）が第１露出表面を有し、前記層（１１，
９１）を前記パターニングされた半導体基板（１０）上
に形成する段階；スラリー粒子を有するスラリーを用い
て前記層（１１，９１）を研磨し、第２露出表面を形成
する段階；放射ビームを用いて前記第２露出表面を分析
する段階であって、前記スラリー粒子を除去し前記基板
（１０）を乾燥させる前、および前記研磨段階の後に行
われる前記分析段階；および前記分析段階の後、前記基
板（１０）を乾燥させる段階；から成ることを特徴とす
る方法。 - 【請求項６】パターニングされた半導体基板（１０）上
の層（１１，９１）を研磨する方法であって：前記層
（１１，９１）が第１露出表面を有し、前記層（１１，
９１）を前記パターニングされた半導体基板（１０）上
に形成する段階；前記層（１１，９１）を研磨して第２
露出表面を形成する段階；および前記第２露出表面を分
析する段階であって：前記第２露出表面に向けて分光入
射放射ビームを発射し；前記分光入射放射ビームの少な
くとも一部を前記第２露出表面から反射させて、反射ビ
ームを形成し；検出器によって前記反射ビームを分析し
て、前記反射ビームが偏光しているか否かを判定し；お
よび前記反射ビームが偏光している場合前記研磨段階を
繰り返す、前記分析段階；から成ることを特徴とする方
法。 - 【請求項７】パターニングされた半導体基板（１０）上
の層（１１，９１）を研磨する方法であって：前記層
（１１，９１）が第１露出表面を有し、前記層（１１，
９１）を前記パターニングされた半導体基板（１０）上
に形成する段階；前記層（１１，９１）を研磨して第２
露出表面を形成する段階；および前記第２露出表面を分
析する段階であって：前記第２露出表面に向けて分光入
射放射ビームを発射し；前記分光入射放射ビームの少な
くとも一部を前記第２露出表面から反射させて、反射ビ
ームを形成し；検出器によって前記反射ビームを分析し
て、前記反射ビームがスペクトル状か否かを判定し；お
よび前記反射ビームがスペクトル状でない場合、前記研
磨段階を繰り返す、前記分析段階；から成ることを特徴
とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US253013 | 1994-06-02 | ||
| US08/253,013 US5461007A (en) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | Process for polishing and analyzing a layer over a patterned semiconductor substrate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0851090A true JPH0851090A (ja) | 1996-02-20 |
| JP3673559B2 JP3673559B2 (ja) | 2005-07-20 |
Family
ID=22958485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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