JPH1170469A - 化学機械的研磨中に厚みをその場でモニタする方法及び装置 - Google Patents
化学機械的研磨中に厚みをその場でモニタする方法及び装置Info
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- JPH1170469A JPH1170469A JP18677598A JP18677598A JPH1170469A JP H1170469 A JPH1170469 A JP H1170469A JP 18677598 A JP18677598 A JP 18677598A JP 18677598 A JP18677598 A JP 18677598A JP H1170469 A JPH1170469 A JP H1170469A
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- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
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- B24B37/205—Lapping pads for working plane surfaces provided with a window for inspecting the surface of the work being lapped
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- B24B49/00—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
- 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
- B24B49/04—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 involving measurement of the workpiece at the place of grinding during grinding operation
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- G01—MEASURING; TESTING
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 研磨工具と、基板層の厚さを求める膜厚モニ
タとを用いた基板の化学機械的研磨（ＣＭＰ）技術を提
供することにある。 【解決手段】 研磨工具及び膜厚モニタを用いた基板の
化学機械的研磨（ＣＭＰ）中に、基板層の厚さをその場
（現場）でモニタリングする装置及び方法。工具には開
口が設けられている。開口内にはモニタリング窓が固定
され、モニタリングチャンネルを形成している。膜厚モ
ニタ（エリプソメータ、ビームプロファイル反射率計又
は応力パルス分析器からなる）が、モニタリングチャン
ネルを介して基板を観察し、基板上に支持された膜の厚
さを表示する。この情報は、ＣＭＰプロセスの終了点の
決定、基板の任意の所与の周囲における除去量の決定、
基板表面の全体に亘る平均除去量の決定、基板表面の全
体に亘る除去量偏差の決定、及び除去量及び均一性の最
適化に使用される。
タとを用いた基板の化学機械的研磨（ＣＭＰ）技術を提
供することにある。 【解決手段】 研磨工具及び膜厚モニタを用いた基板の
化学機械的研磨（ＣＭＰ）中に、基板層の厚さをその場
（現場）でモニタリングする装置及び方法。工具には開
口が設けられている。開口内にはモニタリング窓が固定
され、モニタリングチャンネルを形成している。膜厚モ
ニタ（エリプソメータ、ビームプロファイル反射率計又
は応力パルス分析器からなる）が、モニタリングチャン
ネルを介して基板を観察し、基板上に支持された膜の厚
さを表示する。この情報は、ＣＭＰプロセスの終了点の
決定、基板の任意の所与の周囲における除去量の決定、
基板表面の全体に亘る平均除去量の決定、基板表面の全
体に亘る除去量偏差の決定、及び除去量及び均一性の最
適化に使用される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板の加工
の分野に関し、より詳しくは、半導体基板の化学機械的
研磨中に除去される物質のモニタリングに関する。
の分野に関し、より詳しくは、半導体基板の化学機械的
研磨中に除去される物質のモニタリングに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】集積回
路デバイスの製造には、基板上に、必要なコンポーネン
ツ及び相互接続を形成するための種々の層（導体層、半
導体層及び不導体層）の形成を必要とする。種々のコン
ポーネンツ及び相互接続を形成し又は平坦化するには、
製造プロセス中に或る層の除去又は層の一部の除去を行
なわなくてはならない。集積回路加工の種々の段階で、
シリコン基板のような半導体基板の表面を平坦化するた
め、化学機械的研磨（chemical-mechanical polishing:
ＣＭＰ）が広く行なわれている。光学的表面の研磨に
は、測定サンプル、マイクロマシン及び種々の金属ベー
ス基板及び半導体ベース基板も使用される。ＣＭＰは、
研磨パッドに研磨剤を用いて、半導体表面上の物質を研
磨除去する技術である。基板に対するパッドの機械的移
動と、研磨剤の化学的作用との組合せが、基板（又は基
板上に形成された層）の露出表面を平坦化するための、
化学的腐食による研摩力を与える。
路デバイスの製造には、基板上に、必要なコンポーネン
ツ及び相互接続を形成するための種々の層（導体層、半
導体層及び不導体層）の形成を必要とする。種々のコン
ポーネンツ及び相互接続を形成し又は平坦化するには、
製造プロセス中に或る層の除去又は層の一部の除去を行
なわなくてはならない。集積回路加工の種々の段階で、
シリコン基板のような半導体基板の表面を平坦化するた
め、化学機械的研磨（chemical-mechanical polishing:
ＣＭＰ）が広く行なわれている。光学的表面の研磨に
は、測定サンプル、マイクロマシン及び種々の金属ベー
ス基板及び半導体ベース基板も使用される。ＣＭＰは、
研磨パッドに研磨剤を用いて、半導体表面上の物質を研
磨除去する技術である。基板に対するパッドの機械的移
動と、研磨剤の化学的作用との組合せが、基板（又は基
板上に形成された層）の露出表面を平坦化するための、
化学的腐食による研摩力を与える。
【０００３】ＣＭＰを遂行する最も一般的な方法では、
回転ウェーハホルダがウェーハを支持し、研磨パッドが
ウェーハ表面に対して回転する。平坦化プロセス中に、
ウェーハホルダは研磨パッドに対してウェーハ表面を押
し付け、かつ研磨パッドに対して第１軸線の回りでウェ
ーハを回転させる（例えば、米国特許第5,329,732 号参
照) 。機械的研磨力は、第１軸線とは異なる第２軸線の
回りで回転する研磨パッドの速度及びウェーハホルダの
押え力により得られる。ウェーハホルダの下には研磨剤
が常時運ばれ、ウェーハホルダの回転は、研磨剤の供給
及びウェーハ全体に亘る局部的偏差の平均化を補助す
る。ウェーハ表面に適用される研摩量は、基板と研磨パ
ッドとの間の相対速度に比例するので、ウェーハ表面上
の選択された位置での研磨量は、２つの主回転軸線（す
なわち、ウェーハホルダの回転軸線及び研磨パッドの回
転軸線）からの選択位置の距離に基づいて定まる。これ
は、基板表面の全体に亘る不均一速度分布、従って不均
一研磨を引き起こす。また、優れた平坦化性能を得るに
は、ウェーハと研磨パッドとの間に高い相対速度が望ま
れることが、ＣＭＰの当業者により一般的に受け入れら
れている（例えば、Stell 等の「デバイス及び回路用の
最新メタライゼーション−科学、技術及び製造可能性
（"Advanced Metallization for Devices and Circuits
- Science, Technology and Manufacturability")（e
d. S.P. Murarka, A. Katz, K.N. Tu and K. Maex, 第
１５１頁）参照）。しかしながら、この形態での平均相
対速度が高くなると、基板表面の全体に亘る速度分布が
好ましくなくなり、従って研摩の均一性が低下する。
回転ウェーハホルダがウェーハを支持し、研磨パッドが
ウェーハ表面に対して回転する。平坦化プロセス中に、
ウェーハホルダは研磨パッドに対してウェーハ表面を押
し付け、かつ研磨パッドに対して第１軸線の回りでウェ
ーハを回転させる（例えば、米国特許第5,329,732 号参
照) 。機械的研磨力は、第１軸線とは異なる第２軸線の
回りで回転する研磨パッドの速度及びウェーハホルダの
押え力により得られる。ウェーハホルダの下には研磨剤
が常時運ばれ、ウェーハホルダの回転は、研磨剤の供給
及びウェーハ全体に亘る局部的偏差の平均化を補助す
る。ウェーハ表面に適用される研摩量は、基板と研磨パ
ッドとの間の相対速度に比例するので、ウェーハ表面上
の選択された位置での研磨量は、２つの主回転軸線（す
なわち、ウェーハホルダの回転軸線及び研磨パッドの回
転軸線）からの選択位置の距離に基づいて定まる。これ
は、基板表面の全体に亘る不均一速度分布、従って不均
一研磨を引き起こす。また、優れた平坦化性能を得るに
は、ウェーハと研磨パッドとの間に高い相対速度が望ま
れることが、ＣＭＰの当業者により一般的に受け入れら
れている（例えば、Stell 等の「デバイス及び回路用の
最新メタライゼーション−科学、技術及び製造可能性
（"Advanced Metallization for Devices and Circuits
- Science, Technology and Manufacturability")（e
d. S.P. Murarka, A. Katz, K.N. Tu and K. Maex, 第
１５１頁）参照）。しかしながら、この形態での平均相
対速度が高くなると、基板表面の全体に亘る速度分布が
好ましくなくなり、従って研摩の均一性が低下する。
【０００４】この問題は、リニアポリシャを用いること
により解決される。リニアポリシャでは、回転パッドの
代わりに、ベルトが、基板表面の全体に亘ってパッドを
直線的に移動させ、基板表面の全体に亘ってより均一な
速度分布を与える。基板は、この場合も回転ポリシャの
場合のように回転され、局部的偏差が平均化される。し
かしながら、回転ポリシャとは異なり、リニアポリシャ
は、全ＣＭＰプロセスを通して基板表面の全体に亘って
均一な研磨量が得られ、基板を均一に研磨する。また、
リニアポリシャは、可撓性ベルト（この上にパッドが配
置される）の使用を可能にする。この可撓性はベルトが
撓むことを許容し、このため、基板に作用するパッド圧
力の変動を引き起こす。基板表面に沿う種々の位置で基
板に作用するパッド圧力を制御して、基板表面の全体に
亘る研磨量の分布を制御するのに、静止プラテンにより
形成される流体ベアリングを使用できる。
により解決される。リニアポリシャでは、回転パッドの
代わりに、ベルトが、基板表面の全体に亘ってパッドを
直線的に移動させ、基板表面の全体に亘ってより均一な
速度分布を与える。基板は、この場合も回転ポリシャの
場合のように回転され、局部的偏差が平均化される。し
かしながら、回転ポリシャとは異なり、リニアポリシャ
は、全ＣＭＰプロセスを通して基板表面の全体に亘って
均一な研磨量が得られ、基板を均一に研磨する。また、
リニアポリシャは、可撓性ベルト（この上にパッドが配
置される）の使用を可能にする。この可撓性はベルトが
撓むことを許容し、このため、基板に作用するパッド圧
力の変動を引き起こす。基板表面に沿う種々の位置で基
板に作用するパッド圧力を制御して、基板表面の全体に
亘る研磨量の分布を制御するのに、静止プラテンにより
形成される流体ベアリングを使用できる。
【０００５】リニアポリシャは、「基板表面の全体に亘
る化学機械的研磨量の制御（"Control of Chemical-Mec
hanical Polishing Rate Across A Subrtrate Surfac
e") 」という名称の１９９６年４月２６日付米国特許出
願第08/638,464号及び「リニアポリシャ及び半導体ウェ
ーハの平均化方法（Linear Polisher and Method for S
emiconductor Wafer Planarization) 」という名称の１
９９６年１２月３日付米国特許出願第08/759,172号に記
載されている。また、「リニアポリシャでの基板表面全
体に亘る化学機械的研磨量の制御（"Control Of Chemic
al-Mechanical Polishing Rate Across A Substrate Su
rface For A Linear Polisher") 」という名称の１９９
６年４月２６日付米国特許出願第08/638,462号及び米国
特許第5,558,568 号には、流体ベアリングが記載されて
いる。
る化学機械的研磨量の制御（"Control of Chemical-Mec
hanical Polishing Rate Across A Subrtrate Surfac
e") 」という名称の１９９６年４月２６日付米国特許出
願第08/638,464号及び「リニアポリシャ及び半導体ウェ
ーハの平均化方法（Linear Polisher and Method for S
emiconductor Wafer Planarization) 」という名称の１
９９６年１２月３日付米国特許出願第08/759,172号に記
載されている。また、「リニアポリシャでの基板表面全
体に亘る化学機械的研磨量の制御（"Control Of Chemic
al-Mechanical Polishing Rate Across A Substrate Su
rface For A Linear Polisher") 」という名称の１９９
６年４月２６日付米国特許出願第08/638,462号及び米国
特許第5,558,568 号には、流体ベアリングが記載されて
いる。
【０００６】種々のその場（現場）でのモニタリング技
術を採用した回転ＣＭＰシステムが設計されている。例
えば、米国特許第5,081,421 号には、導体基板上の誘電
体層の厚さの静電容量的測定により検出を行なう、その
場でのモニタリング技術が開示されている。米国特許第
5,240,552 号及び第5,439,551 号には、基板からの音波
を用いて終了点を決定する技術が開示されている。米国
特許第5,597,442 号には、赤外線温度測定装置を用いて
研磨パッドの温度をモニタリングすることにより終了点
を検出する技術が開示されている。米国特許第5,595,52
6 号には、ポリシャにより消費される全エネルギの割当
量にほぼ比例する量を用いて終了点を決定する技術が開
示されている。米国特許第5,413,941 号、第5,433,651
号及び欧州特許出願第EP 0 738 561 A1 号には、終了点
を決定する光学的方法が開示されている。
術を採用した回転ＣＭＰシステムが設計されている。例
えば、米国特許第5,081,421 号には、導体基板上の誘電
体層の厚さの静電容量的測定により検出を行なう、その
場でのモニタリング技術が開示されている。米国特許第
5,240,552 号及び第5,439,551 号には、基板からの音波
を用いて終了点を決定する技術が開示されている。米国
特許第5,597,442 号には、赤外線温度測定装置を用いて
研磨パッドの温度をモニタリングすることにより終了点
を検出する技術が開示されている。米国特許第5,595,52
6 号には、ポリシャにより消費される全エネルギの割当
量にほぼ比例する量を用いて終了点を決定する技術が開
示されている。米国特許第5,413,941 号、第5,433,651
号及び欧州特許出願第EP 0 738 561 A1 号には、終了点
を決定する光学的方法が開示されている。
【０００７】米国特許第5,413,941 号の技術では、レー
ザ光が、基板に対する垂線から７０°より大きい角度で
基板の一領域に衝突し、衝突したレーザ光は、主とし
て、ここを透過するのではなく反射する。反射光の強度
は、研摩の結果としての基板の平面度の変化の測定値と
して使用される。米国特許第5,433,651 号の技術では、
回転研磨テーブルには窓が埋入されており、該窓は、研
磨パッドではなく研磨テーブルと同一面内にある。テー
ブルが回転すると、研磨プロセスの終了点を表示する反
射率測定行なう現場モニタ上を窓が通る。欧州特許出願
第0 738 561 A1の技術では、回転研磨テーブルには窓が
埋入されており、該窓は、米国特許第5,438,651 号の技
術とは異なり、研磨パッドと同一面内にあるか、研磨パ
ッドにより形成される。窓が現場モニタ上を通るとき
に、レーザ干渉計を使用して研磨プロセスの終了点を決
定する。
ザ光が、基板に対する垂線から７０°より大きい角度で
基板の一領域に衝突し、衝突したレーザ光は、主とし
て、ここを透過するのではなく反射する。反射光の強度
は、研摩の結果としての基板の平面度の変化の測定値と
して使用される。米国特許第5,433,651 号の技術では、
回転研磨テーブルには窓が埋入されており、該窓は、研
磨パッドではなく研磨テーブルと同一面内にある。テー
ブルが回転すると、研磨プロセスの終了点を表示する反
射率測定行なう現場モニタ上を窓が通る。欧州特許出願
第0 738 561 A1の技術では、回転研磨テーブルには窓が
埋入されており、該窓は、米国特許第5,438,651 号の技
術とは異なり、研磨パッドと同一面内にあるか、研磨パ
ッドにより形成される。窓が現場モニタ上を通るとき
に、レーザ干渉計を使用して研磨プロセスの終了点を決
定する。
【０００８】レーザ干渉計を用いて終了点検出を現場モ
ニタリングできるリニアポリシャが、本件出願人の所有
する米国特許出願（代理人整理番号No. 7103/27)に記載
されている。しかしながら、レーザ干渉計は幾つかの固
有の欠点を有している。第１に、レーザ干渉計は、上に
横たわる基板層から放射される光の絶対強度を測定する
が、これは研磨すべき材料により異なる。第２に、レー
ザ干渉計では、入射光により測定される膜厚が、実際に
所望の仕上げ厚さであるか、その整数倍であるか否かを
オペレータが直接決定できない。また、これらの終了点
検出モニタリングシステムの固有の限界は、干渉曲線を
分析して、これを合理的な近似に適合させなくてはなら
ないことにある。従って、使用される波長及び膜特性に
よっては、干渉曲線が合理的な大きさの精度に適合され
る前に、一定の除去量（2,000 〜4,000 Å）がある。ま
た、単一波長の使用は、せいぜい除去量を与えるに過ぎ
ず、除去量及び酸化物の初期厚さの従来の知識に基づい
て、酸化物の残留厚さが見積もられる。通常、製造工場
では、誘電体の初期厚さは、蒸着／成長プロセスの制御
限度内で変化する。従って、酸化物の特定初期厚さを仮
定すると、少なくとも、蒸着プロセスの自然（６シグ
マ）散乱に等しい誤差を創出する。また、除去量の合理
的見積りがなされる前に少なくとも2,000 〜4,000 Å除
去する必要性は、特に、各クラスタが2,000 Å以下の量
を除去することをプロセスが要求するマルチクラスタツ
ールの場合に、実行が困難である。
ニタリングできるリニアポリシャが、本件出願人の所有
する米国特許出願（代理人整理番号No. 7103/27)に記載
されている。しかしながら、レーザ干渉計は幾つかの固
有の欠点を有している。第１に、レーザ干渉計は、上に
横たわる基板層から放射される光の絶対強度を測定する
が、これは研磨すべき材料により異なる。第２に、レー
ザ干渉計では、入射光により測定される膜厚が、実際に
所望の仕上げ厚さであるか、その整数倍であるか否かを
オペレータが直接決定できない。また、これらの終了点
検出モニタリングシステムの固有の限界は、干渉曲線を
分析して、これを合理的な近似に適合させなくてはなら
ないことにある。従って、使用される波長及び膜特性に
よっては、干渉曲線が合理的な大きさの精度に適合され
る前に、一定の除去量（2,000 〜4,000 Å）がある。ま
た、単一波長の使用は、せいぜい除去量を与えるに過ぎ
ず、除去量及び酸化物の初期厚さの従来の知識に基づい
て、酸化物の残留厚さが見積もられる。通常、製造工場
では、誘電体の初期厚さは、蒸着／成長プロセスの制御
限度内で変化する。従って、酸化物の特定初期厚さを仮
定すると、少なくとも、蒸着プロセスの自然（６シグ
マ）散乱に等しい誤差を創出する。また、除去量の合理
的見積りがなされる前に少なくとも2,000 〜4,000 Å除
去する必要性は、特に、各クラスタが2,000 Å以下の量
を除去することをプロセスが要求するマルチクラスタツ
ールの場合に、実行が困難である。
【０００９】従って、（ｉ）自らの軸線の回りで回転す
るか、軌道の態様で回転するか、直線状又は円形状に振
動するプラテンベースシステム、（ii）無端又は有端ベ
ルトを使用するベルトベースシステム、又は(iii）従来
技術の欠点を解消する振動キャリヤヘッドシステムの何
れかを使用して、ＣＭＰプロセスにより、その場（現
場）での厚さ測定を行なうことが要望されている。本発
明は、研磨工具と、基板層の厚さを求める膜厚モニタと
を用いた基板の化学機械的研磨（ＣＭＰ）技術を提供す
ることにある。
るか、軌道の態様で回転するか、直線状又は円形状に振
動するプラテンベースシステム、（ii）無端又は有端ベ
ルトを使用するベルトベースシステム、又は(iii）従来
技術の欠点を解消する振動キャリヤヘッドシステムの何
れかを使用して、ＣＭＰプロセスにより、その場（現
場）での厚さ測定を行なうことが要望されている。本発
明は、研磨工具と、基板層の厚さを求める膜厚モニタと
を用いた基板の化学機械的研磨（ＣＭＰ）技術を提供す
ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の第１態様によれ
ば、研磨装置は、開口が形成されかつ研磨経路に沿って
移動する研磨要素を有している。モニタリング窓は開口
を閉じてモニタリングチャンネルを形成するように研磨
要素に固定されている。膜厚モニタは、モニタリングチ
ャンネルを介して基板を観察し、基板に支持された膜厚
の表示を与える。本発明の第２態様によれば、膜厚モニ
タは、エリプソメータ、ビームプロファイル反射率計又
は光応力発生器のビーム及びモニタリングプローブから
なる。本発明の第３態様によれば、膜厚モニタは光源を
有している。本発明の第４態様によれば、駆動手段は、
研磨要素を基板を通る直線経路内で研磨要素を駆動すべ
く作動する複数のローラと、中心を通る軸線の回りで回
転し、基板を通る湾曲経路内で研磨要素を駆動すべく作
動するプラテンと、中心を通らない軸線の回りで回転
し、基板を通る湾曲経路内で研磨要素を駆動すべく作動
するプラテンとからなるか、又は閉経路に沿って移動
し、基板を通る湾曲経路内で研磨要素を駆動すべく作動
するプラテンとからなる。
ば、研磨装置は、開口が形成されかつ研磨経路に沿って
移動する研磨要素を有している。モニタリング窓は開口
を閉じてモニタリングチャンネルを形成するように研磨
要素に固定されている。膜厚モニタは、モニタリングチ
ャンネルを介して基板を観察し、基板に支持された膜厚
の表示を与える。本発明の第２態様によれば、膜厚モニ
タは、エリプソメータ、ビームプロファイル反射率計又
は光応力発生器のビーム及びモニタリングプローブから
なる。本発明の第３態様によれば、膜厚モニタは光源を
有している。本発明の第４態様によれば、駆動手段は、
研磨要素を基板を通る直線経路内で研磨要素を駆動すべ
く作動する複数のローラと、中心を通る軸線の回りで回
転し、基板を通る湾曲経路内で研磨要素を駆動すべく作
動するプラテンと、中心を通らない軸線の回りで回転
し、基板を通る湾曲経路内で研磨要素を駆動すべく作動
するプラテンとからなるか、又は閉経路に沿って移動
し、基板を通る湾曲経路内で研磨要素を駆動すべく作動
するプラテンとからなる。
【００１１】本発明の第５態様によれば、基板キャリヤ
は閉経路に沿って移動する。本発明の第６態様によれ
ば、研磨要素は基板層の厚さを決定する方法に使用され
る。本発明の第７態様によれば、研磨要素は、所定の厚
さに到達したか否かを決定すべく基板の膜厚を反復測定
することにより、ＣＭＰプロセスの終了点を決定する方
法に使用され、この場合、終了点に到達したという事実
が表示されかつＣＭＰプロセスが終了される。本発明の
第８態様によれば、研磨要素は、ＣＭＰの遂行中に、研
磨要素の同じモニタリングチャンネルを介してなされる
２つの連続膜厚測定値の差を決定することにより、基板
の任意の所与の周囲における除去量を決定する方法に使
用される。
は閉経路に沿って移動する。本発明の第６態様によれ
ば、研磨要素は基板層の厚さを決定する方法に使用され
る。本発明の第７態様によれば、研磨要素は、所定の厚
さに到達したか否かを決定すべく基板の膜厚を反復測定
することにより、ＣＭＰプロセスの終了点を決定する方
法に使用され、この場合、終了点に到達したという事実
が表示されかつＣＭＰプロセスが終了される。本発明の
第８態様によれば、研磨要素は、ＣＭＰの遂行中に、研
磨要素の同じモニタリングチャンネルを介してなされる
２つの連続膜厚測定値の差を決定することにより、基板
の任意の所与の周囲における除去量を決定する方法に使
用される。
【００１２】本発明の第９態様によれば、研磨要素は、
ＣＭＰの遂行中に、少なくとも２つの膜厚モニタリング
装置により得られる少なくとも２つの連続膜厚測定値の
差の平均を決定することにより、基板表面の全体に亘る
平均除去量を決定する方法に使用される。本発明の第１
０態様によれば、研磨要素は、ＣＭＰの遂行中に、少な
くとも２つの膜厚モニタリング装置により得られる少な
くとも２つの連続膜厚測定値の差の偏差を決定すること
により、基板表面の全体に亘る除去量の偏差を決定する
方法に使用される。本発明の第１１態様によれば、研磨
要素は、加工パラメータの効果を決定すべく研磨プロセ
スを特徴付け、次に、除去量及び除去量の偏差を決定
し、次に、除去量及び均一性を最適化すべく研磨プロセ
スのパラメータを調節することにより、ＣＭＰプロセス
を最適化する方法に使用される。
ＣＭＰの遂行中に、少なくとも２つの膜厚モニタリング
装置により得られる少なくとも２つの連続膜厚測定値の
差の平均を決定することにより、基板表面の全体に亘る
平均除去量を決定する方法に使用される。本発明の第１
０態様によれば、研磨要素は、ＣＭＰの遂行中に、少な
くとも２つの膜厚モニタリング装置により得られる少な
くとも２つの連続膜厚測定値の差の偏差を決定すること
により、基板表面の全体に亘る除去量の偏差を決定する
方法に使用される。本発明の第１１態様によれば、研磨
要素は、加工パラメータの効果を決定すべく研磨プロセ
スを特徴付け、次に、除去量及び除去量の偏差を決定
し、次に、除去量及び均一性を最適化すべく研磨プロセ
スのパラメータを調節することにより、ＣＭＰプロセス
を最適化する方法に使用される。
【００１３】
【発明の実施の形態】ここで図面を参照すると、図１
は、従来技術において化学機械的研磨（ＣＭＰ）として
広く知られた技術を用いて基板（図示せず）を平坦化す
るのに使用される従来技術のリニアポリシャ１００を示
すものである。図１に示すように、リニアポリシャ１０
０は、基板を固定する研磨ヘッド１０５に取り付けられ
た基板キャリヤ１１０を有する。本願明細書で使用する
用語「ベルト」は、少なくとも１つの層（この少なくと
も１つの層は研磨材料からなる層である）を備えた閉ル
ープ要素をいう。ベルト要素の層（単一又は複数）につ
いては後述する。研磨剤分配機構１４０は、ベルト１２
０の頂面上に研磨剤１５０を供給する。研磨剤１５０は
ベルト１２０と一緒に基板の下を移動し、かつ研磨プロ
セス中の任意の瞬時に、基板と部分的又は完全に接触す
る。プラテン１５５が、基板キャリヤ１１０の下でベル
ト１２０を支持する。
は、従来技術において化学機械的研磨（ＣＭＰ）として
広く知られた技術を用いて基板（図示せず）を平坦化す
るのに使用される従来技術のリニアポリシャ１００を示
すものである。図１に示すように、リニアポリシャ１０
０は、基板を固定する研磨ヘッド１０５に取り付けられ
た基板キャリヤ１１０を有する。本願明細書で使用する
用語「ベルト」は、少なくとも１つの層（この少なくと
も１つの層は研磨材料からなる層である）を備えた閉ル
ープ要素をいう。ベルト要素の層（単一又は複数）につ
いては後述する。研磨剤分配機構１４０は、ベルト１２
０の頂面上に研磨剤１５０を供給する。研磨剤１５０は
ベルト１２０と一緒に基板の下を移動し、かつ研磨プロ
セス中の任意の瞬時に、基板と部分的又は完全に接触す
る。プラテン１５５が、基板キャリヤ１１０の下でベル
ト１２０を支持する。
【００１４】一般に、基板キャリヤ１１０は、ベルト１
２０上で基板を回転させる。一般に、リテーナリング及
び／又は真空等の機械的保持手段が基板を所定位置に保
持する。ベルト１２０は連続体でありかつローラ１３
０、１３５の回りで回転する。モータ（図示せず）のよ
うな駆動手段がローラ１３０、１３５を回転させ、これ
により、ベルト１２０が基板の表面に対して直線運動で
移動する。ベルト１２０が直線方向に移動するとき、研
磨剤分配機構１４０は、研磨剤１５０をベルト１２０上
に供給する。使用中にベルト１２０のコンディショニン
グを行なうため、一般にコンディショナ（図示せず）を
使用してベルト１２０を常時掻き落とすことにより研磨
剤の残留堆積物及び／又はパッド変形を除去する。
２０上で基板を回転させる。一般に、リテーナリング及
び／又は真空等の機械的保持手段が基板を所定位置に保
持する。ベルト１２０は連続体でありかつローラ１３
０、１３５の回りで回転する。モータ（図示せず）のよ
うな駆動手段がローラ１３０、１３５を回転させ、これ
により、ベルト１２０が基板の表面に対して直線運動で
移動する。ベルト１２０が直線方向に移動するとき、研
磨剤分配機構１４０は、研磨剤１５０をベルト１２０上
に供給する。使用中にベルト１２０のコンディショニン
グを行なうため、一般にコンディショナ（図示せず）を
使用してベルト１２０を常時掻き落とすことにより研磨
剤の残留堆積物及び／又はパッド変形を除去する。
【００１５】図１に示すように、ベルト１２０はプラテ
ン１５５と基板との間で移動する。プラテン１５５の主
目的は、ベルト１２０の下面での支持プラットホームを
形成し、ベルト１２０を基板と充分に接触させて均一研
摩を達成することにある。一般に、基板キャリヤ１１０
は、ＣＭＰを遂行すべく、適当な力でベルト１２０を下
方に押圧し、ベルト１２０を基板に充分に接触させる。
ベルト１２０は可撓性を有し、基板がベルトを下方に押
圧すると下がるので、プラテン１５５は、この下向きの
力に対する必然的な反作用支持体を形成する。プラテン
１５５は、中実プラットホームで構成するか、流体ベア
リング（１つ以上の流体チャンネルを備えた流体ベアリ
ング）で構成できる。プラテン１５５からの流体の流れ
は、ベルト１２０の下面に作用する力の制御に使用でき
るため、流体ベアリングが好ましい。流体の流れのこの
ような制御により、ベルト１２０が基板に作用する圧力
変動が制御され、基板のより均一な研磨量が得られる。
前掲の特許出願及び米国特許第5,558,568 号には、流体
ベアリングの例が開示されており、各特許出願及び米国
特許は本願に援用する。
ン１５５と基板との間で移動する。プラテン１５５の主
目的は、ベルト１２０の下面での支持プラットホームを
形成し、ベルト１２０を基板と充分に接触させて均一研
摩を達成することにある。一般に、基板キャリヤ１１０
は、ＣＭＰを遂行すべく、適当な力でベルト１２０を下
方に押圧し、ベルト１２０を基板に充分に接触させる。
ベルト１２０は可撓性を有し、基板がベルトを下方に押
圧すると下がるので、プラテン１５５は、この下向きの
力に対する必然的な反作用支持体を形成する。プラテン
１５５は、中実プラットホームで構成するか、流体ベア
リング（１つ以上の流体チャンネルを備えた流体ベアリ
ング）で構成できる。プラテン１５５からの流体の流れ
は、ベルト１２０の下面に作用する力の制御に使用でき
るため、流体ベアリングが好ましい。流体の流れのこの
ような制御により、ベルト１２０が基板に作用する圧力
変動が制御され、基板のより均一な研磨量が得られる。
前掲の特許出願及び米国特許第5,558,568 号には、流体
ベアリングの例が開示されており、各特許出願及び米国
特許は本願に援用する。
【００１６】図２は、上記従来技術のリニアポリシャ１
００を改良した本発明の好ましい第１実施形態を示す断
面図である。従来技術のリニアポリシャにおけるよう
に、図２のリニアポリシャ２００は、基板（図示せず）
にＣＭＰを遂行するための基板キャリヤ２１０と、研磨
剤２１５の層と、ベルト２２０と、プラテン２４０とを
有している。ベルト２２０は、研磨材料の層（図示せ
ず）と、内面２０１と、外面２０２とを有する（ベルト
２２０の組成については、より詳細に後述する）。この
実施形態の新規な点は、ベルト２２０に開口２３０（該
開口はベルトの内面２０１から外面２０２まで延びてい
る）を設けたこと、及びプラテン２４０に開口２４５を
設けたことにある。また、ベルト２２０とプラテン２４
０との間には、脱イオン水の層２５５のような液体ミス
トの層が存在する。
００を改良した本発明の好ましい第１実施形態を示す断
面図である。従来技術のリニアポリシャにおけるよう
に、図２のリニアポリシャ２００は、基板（図示せず）
にＣＭＰを遂行するための基板キャリヤ２１０と、研磨
剤２１５の層と、ベルト２２０と、プラテン２４０とを
有している。ベルト２２０は、研磨材料の層（図示せ
ず）と、内面２０１と、外面２０２とを有する（ベルト
２２０の組成については、より詳細に後述する）。この
実施形態の新規な点は、ベルト２２０に開口２３０（該
開口はベルトの内面２０１から外面２０２まで延びてい
る）を設けたこと、及びプラテン２４０に開口２４５を
設けたことにある。また、ベルト２２０とプラテン２４
０との間には、脱イオン水の層２５５のような液体ミス
トの層が存在する。
【００１７】この実施形態は、上記従来技術のリニアポ
リシャ１００と同じ態様でＣＭＰを遂行する。上記ポリ
シャ１００とは異なり、このポリシャ２００には、現場
膜厚モニタ２５０を使用できる。より詳しくは、ベルト
２２０の開口２３０、２４５及びプラテン２４０は、モ
ニタ２５０による基板の現場モニタリングに使用され
る。ＣＭＰプロセス中にベルト２２０が基板の下で直線
方向に移動するとき、ベルト２２０の開口２３０は、プ
ラテン２４０の開口２４５上を移動する。両開口２３
０、２４５が整合するとき（図２参照）、基板と膜厚モ
ニタ２５０との間の光学的回路が完成し、現場モニタリ
ングを遂行できる。このモニタリングプロセスは、より
詳細に後述する。ベルト２２０及びプラテン２４０の開
口２３０、２４５は開いた状態にしておくこともできる
が、これらの開口２３０、２４５には、モニタリング窓
２３２、２４２が埋入される。ベルト２２０のモニタリ
ング窓２３２は、選択された範囲内の光波長の光を実質
的に透過できかつベルト２２０の内面２０１と外面２０
２との間で完全に又は部分的に延びている。一般に、ベ
ルト２２０のモニタリング窓２３２は、いかなる研磨剤
２１５又は水もベルト２２０の下面に漏洩しないことを
保証する。ベルト２２０の外面２０２と同一面にするこ
とにより、研磨プロセスに付随する問題が回避される。
ベルト２２０の内面２０１と同一面にすることにより、
プラテン２４０の流体ベアリング中の乱流領域の発生が
回避される（乱流発生は、隆起又は凹みが僅かであれば
回避できる）。
リシャ１００と同じ態様でＣＭＰを遂行する。上記ポリ
シャ１００とは異なり、このポリシャ２００には、現場
膜厚モニタ２５０を使用できる。より詳しくは、ベルト
２２０の開口２３０、２４５及びプラテン２４０は、モ
ニタ２５０による基板の現場モニタリングに使用され
る。ＣＭＰプロセス中にベルト２２０が基板の下で直線
方向に移動するとき、ベルト２２０の開口２３０は、プ
ラテン２４０の開口２４５上を移動する。両開口２３
０、２４５が整合するとき（図２参照）、基板と膜厚モ
ニタ２５０との間の光学的回路が完成し、現場モニタリ
ングを遂行できる。このモニタリングプロセスは、より
詳細に後述する。ベルト２２０及びプラテン２４０の開
口２３０、２４５は開いた状態にしておくこともできる
が、これらの開口２３０、２４５には、モニタリング窓
２３２、２４２が埋入される。ベルト２２０のモニタリ
ング窓２３２は、選択された範囲内の光波長の光を実質
的に透過できかつベルト２２０の内面２０１と外面２０
２との間で完全に又は部分的に延びている。一般に、ベ
ルト２２０のモニタリング窓２３２は、いかなる研磨剤
２１５又は水もベルト２２０の下面に漏洩しないことを
保証する。ベルト２２０の外面２０２と同一面にするこ
とにより、研磨プロセスに付随する問題が回避される。
ベルト２２０の内面２０１と同一面にすることにより、
プラテン２４０の流体ベアリング中の乱流領域の発生が
回避される（乱流発生は、隆起又は凹みが僅かであれば
回避できる）。
【００１８】従来技術の回転プラテンシステムの窓とは
異なり、モニタリング窓２３２は、ベルト２２０を駆動
するローラ（直径は２〜４０インチの範囲内に定められ
る）上を充分に周回できる可撓性を有するべきでありか
つ窓の存在が研磨結果に与える効果が最小になるように
すべきである。使用されるモニタリングシステムに基づ
いて、モニタリング窓２３２にも特別な光学的特徴（例
えば、最小の吸収又は散乱で、約２００〜2,000 nmの範
囲の放射線の最大透過性を有する）をもたせる必要があ
る。プラテン２４０の開口２４５を充填するモニタリン
グ窓２４２は、プラテン２４０の頂面と同一面内にあ
り、研磨剤が膜厚モニタ２５０内に流入することを防止
しかつプラテン２４０の流体ベアリング中に乱流領域が
発生することを回避できるようにするのが好ましい。ベ
ルト２２０のモニタリング窓２３２と同様に、プラテン
２４０のモニタリング窓２４２は、好ましい光学的特徴
（例えば、モニタ２５０から発生されかつ基板表面から
反射された光スペクトルを最大透過性を有する）を有す
ることが好ましい。
異なり、モニタリング窓２３２は、ベルト２２０を駆動
するローラ（直径は２〜４０インチの範囲内に定められ
る）上を充分に周回できる可撓性を有するべきでありか
つ窓の存在が研磨結果に与える効果が最小になるように
すべきである。使用されるモニタリングシステムに基づ
いて、モニタリング窓２３２にも特別な光学的特徴（例
えば、最小の吸収又は散乱で、約２００〜2,000 nmの範
囲の放射線の最大透過性を有する）をもたせる必要があ
る。プラテン２４０の開口２４５を充填するモニタリン
グ窓２４２は、プラテン２４０の頂面と同一面内にあ
り、研磨剤が膜厚モニタ２５０内に流入することを防止
しかつプラテン２４０の流体ベアリング中に乱流領域が
発生することを回避できるようにするのが好ましい。ベ
ルト２２０のモニタリング窓２３２と同様に、プラテン
２４０のモニタリング窓２４２は、好ましい光学的特徴
（例えば、モニタ２５０から発生されかつ基板表面から
反射された光スペクトルを最大透過性を有する）を有す
ることが好ましい。
【００１９】好ましい第２実施形態 上記実施形態のベルト２２０は１つのみの開口を有する
が、複数の開口を使用することもできる。図３に示すよ
うに、ベルト３１０には複数の開口３２０、３２２、３
２４、３２６、３２８を設けることができる。ベルト３
１０の各開口３２０、３２２、３２４、３２６、３２８
に対し、基板キャリヤ３４０の下のプラテンには、対応
する開口３３０、３３２、３３４、３３６、３３８が設
けられている。各開口３３０、３３２、３３４、３３
６、３３８は、それぞれの膜厚モニタと整合している。
前述のように、各開口はモニタリング窓により閉じられ
る。図３の実施形態では５つの開口が設けられており、
１つの開口は基板の中央に配置され、他の４つは９０°
間隔を隔てて配置されている。開口の数及びパターンは
設計的選択事項であることが理解されよう。例えば、開
口は直線状又は同心状に配置することもできる。ベルト
３１０のそれぞれの位置の下に幾つかの膜厚モニタを配
置することにより、基板表面の全体に亘る研磨プロセス
の不均一性を確認できる。別の構成として、図９に示す
ように、ベルト９１０の単一開口９２０には、プラテン
の多数の開口９３０、９３２、９３４を使用でき、各開
口はそれぞれの膜厚モニタに対応する。前述のように、
各開口はモニタリング窓で閉じることができる。プラテ
ンの開口９３０、９３２、９３４は、ベルト９１０の移
動方向に平行な直線に整合している。ベルトの開口９２
０がプラテンの開口９３０、９３２、９３４の１つと整
合されると、当該プラテンの開口に対応する膜厚モニタ
が、研磨された物体の表面状態を測定する。この構成で
は、ベルト９１０の単一開口により、多数の表面領域の
状態をモニタリングできる。プラテン開口の数及び位
置、並びにベルト９１０に平行な直線の数は設計的選択
事項であることに留意することが重要である。
が、複数の開口を使用することもできる。図３に示すよ
うに、ベルト３１０には複数の開口３２０、３２２、３
２４、３２６、３２８を設けることができる。ベルト３
１０の各開口３２０、３２２、３２４、３２６、３２８
に対し、基板キャリヤ３４０の下のプラテンには、対応
する開口３３０、３３２、３３４、３３６、３３８が設
けられている。各開口３３０、３３２、３３４、３３
６、３３８は、それぞれの膜厚モニタと整合している。
前述のように、各開口はモニタリング窓により閉じられ
る。図３の実施形態では５つの開口が設けられており、
１つの開口は基板の中央に配置され、他の４つは９０°
間隔を隔てて配置されている。開口の数及びパターンは
設計的選択事項であることが理解されよう。例えば、開
口は直線状又は同心状に配置することもできる。ベルト
３１０のそれぞれの位置の下に幾つかの膜厚モニタを配
置することにより、基板表面の全体に亘る研磨プロセス
の不均一性を確認できる。別の構成として、図９に示す
ように、ベルト９１０の単一開口９２０には、プラテン
の多数の開口９３０、９３２、９３４を使用でき、各開
口はそれぞれの膜厚モニタに対応する。前述のように、
各開口はモニタリング窓で閉じることができる。プラテ
ンの開口９３０、９３２、９３４は、ベルト９１０の移
動方向に平行な直線に整合している。ベルトの開口９２
０がプラテンの開口９３０、９３２、９３４の１つと整
合されると、当該プラテンの開口に対応する膜厚モニタ
が、研磨された物体の表面状態を測定する。この構成で
は、ベルト９１０の単一開口により、多数の表面領域の
状態をモニタリングできる。プラテン開口の数及び位
置、並びにベルト９１０に平行な直線の数は設計的選択
事項であることに留意することが重要である。
【００２０】好ましい第３実施形態 図４には他の実施形態が示されている。この実施形態で
は、モニタリングチャンネルのための開口がプラテンに
設けられていない。その代わり、拡大されたモニタリン
グチャンネル用の開口４２０がベルト４１５に形成され
ている。図４は、２つの層（その１つは層４１０であ
る）、内面４０１、外面４０２、第１側面４０３及び第
２側面４０４を備えたベルト４１５が示されている。モ
ニタリングチャンネル４２０は、光路が、外面４０２か
ら第１側面４０３までベルト４１５の一方の層４１０の
上面に平行に横方向に延びるように構成されている。膜
厚モニタ４４０は、ベルト４１５の下方ではなく、ベル
ト４１５の第１側面４０３に隣接して配置されている。
この実施形態では、モニタリング窓が開口４２０を充填
して、基板から膜厚モニタ４４０への光学的回路を完成
している。このモニタリング窓は、可撓性光ファイバで
構成できる。前述の実施形態と同様に、この実施形態も
１つ以上のモニタリングチャンネルに実施できる。図５
は、複数のモニタリングチャンネル５２０、５２２、５
２４、５２６、５２８を備えた実施形態を示す平面図で
ある。ここには、直線状に整合した傾斜孔パターンがベ
ルト５１０に形成されているものが示されている。光フ
ァイバ伝送路の遠位端は、直線的に移動するベルト５１
０の側面に沿って配置された１列の膜厚モニタ５３０、
５３２、５３４、５３６、５３８に隣接して終端してい
る。この構成では、膜厚モニタが移動可能に構成されて
いるので、膜厚モニタの位置が光ファイバと整合するよ
うに調節できる。かくして、この実施形態は、膜厚モニ
タ５３０、５３２、５３４、５３６、５３８の位置を調
節できるため、モニタリングチャンネルの配置における
厳格な条件をなくすことができる。図５には複数の膜厚
モニタを示したが、図６に示すように、単一の膜厚モニ
タ６３０を使用できる。移動ベルト６１０の側面に沿っ
て単一の膜厚モニタ６３０が配置されており、該膜厚モ
ニタ６３０は多数の膜厚モニタの代わりをする。この実
施形態では、膜厚モニタ６３０を横切るように、光ファ
イバ充填形モニタリングチャンネル６２０、６２２、６
２４、６２６、６２８を直線状に配置できる。多数の膜
厚モニタを使用する場合と同様に、多数のモニタリング
チャンネルでの検出を同時に遂行できるが、データは各
モニタリングチャンネルについて得ることができる。
は、モニタリングチャンネルのための開口がプラテンに
設けられていない。その代わり、拡大されたモニタリン
グチャンネル用の開口４２０がベルト４１５に形成され
ている。図４は、２つの層（その１つは層４１０であ
る）、内面４０１、外面４０２、第１側面４０３及び第
２側面４０４を備えたベルト４１５が示されている。モ
ニタリングチャンネル４２０は、光路が、外面４０２か
ら第１側面４０３までベルト４１５の一方の層４１０の
上面に平行に横方向に延びるように構成されている。膜
厚モニタ４４０は、ベルト４１５の下方ではなく、ベル
ト４１５の第１側面４０３に隣接して配置されている。
この実施形態では、モニタリング窓が開口４２０を充填
して、基板から膜厚モニタ４４０への光学的回路を完成
している。このモニタリング窓は、可撓性光ファイバで
構成できる。前述の実施形態と同様に、この実施形態も
１つ以上のモニタリングチャンネルに実施できる。図５
は、複数のモニタリングチャンネル５２０、５２２、５
２４、５２６、５２８を備えた実施形態を示す平面図で
ある。ここには、直線状に整合した傾斜孔パターンがベ
ルト５１０に形成されているものが示されている。光フ
ァイバ伝送路の遠位端は、直線的に移動するベルト５１
０の側面に沿って配置された１列の膜厚モニタ５３０、
５３２、５３４、５３６、５３８に隣接して終端してい
る。この構成では、膜厚モニタが移動可能に構成されて
いるので、膜厚モニタの位置が光ファイバと整合するよ
うに調節できる。かくして、この実施形態は、膜厚モニ
タ５３０、５３２、５３４、５３６、５３８の位置を調
節できるため、モニタリングチャンネルの配置における
厳格な条件をなくすことができる。図５には複数の膜厚
モニタを示したが、図６に示すように、単一の膜厚モニ
タ６３０を使用できる。移動ベルト６１０の側面に沿っ
て単一の膜厚モニタ６３０が配置されており、該膜厚モ
ニタ６３０は多数の膜厚モニタの代わりをする。この実
施形態では、膜厚モニタ６３０を横切るように、光ファ
イバ充填形モニタリングチャンネル６２０、６２２、６
２４、６２６、６２８を直線状に配置できる。多数の膜
厚モニタを使用する場合と同様に、多数のモニタリング
チャンネルでの検出を同時に遂行できるが、データは各
モニタリングチャンネルについて得ることができる。
【００２１】上記実施形態において、モニタリングチャ
ンネルは、ベルトの外面から第１側面に延びる構成（こ
の場合には、モニタはベルトの側面に沿って配置され
る）にするか、ベルトの外面から内面に延びる構成（こ
の場合には、モニタの少なくとも一部がベルト内に配置
される）にできることに留意することが重要である。ま
た、ベルトの１回転につき多数回の測定が行なえるよう
にするには、ベルトの開口のパターンを１回以上反復で
きることに留意することは重要である。これにより、よ
り多くの単位時間当たりデータ点が得られ、従って、得
られる結果の質が高められる。リニア研磨要素を使用す
る上記各実施形態において、研磨プロセス中、ベルトの
モニタリングチャンネルが膜厚モニタと整合すると光学
的回路が完成され、これはセンサにより検出される。セ
ンサは、短距離拡散反射センサ（例えば、Sunxのモデル
CX-24)が好ましい。センサは、膜厚モニタが、研磨すべ
き基板の表面状態を測定することを可能にする。後述の
回転プラテンシステムに使用されるセンサとは異なり、
このセンサは、ウェーハが、移動プラテンの単一モニタ
リングチャンネルと整合する時点を検出するのではな
く、ベルトのモニタリング窓が膜厚モニタと整合する時
点を検出する。
ンネルは、ベルトの外面から第１側面に延びる構成（こ
の場合には、モニタはベルトの側面に沿って配置され
る）にするか、ベルトの外面から内面に延びる構成（こ
の場合には、モニタの少なくとも一部がベルト内に配置
される）にできることに留意することが重要である。ま
た、ベルトの１回転につき多数回の測定が行なえるよう
にするには、ベルトの開口のパターンを１回以上反復で
きることに留意することは重要である。これにより、よ
り多くの単位時間当たりデータ点が得られ、従って、得
られる結果の質が高められる。リニア研磨要素を使用す
る上記各実施形態において、研磨プロセス中、ベルトの
モニタリングチャンネルが膜厚モニタと整合すると光学
的回路が完成され、これはセンサにより検出される。セ
ンサは、短距離拡散反射センサ（例えば、Sunxのモデル
CX-24)が好ましい。センサは、膜厚モニタが、研磨すべ
き基板の表面状態を測定することを可能にする。後述の
回転プラテンシステムに使用されるセンサとは異なり、
このセンサは、ウェーハが、移動プラテンの単一モニタ
リングチャンネルと整合する時点を検出するのではな
く、ベルトのモニタリング窓が膜厚モニタと整合する時
点を検出する。
【００２２】最良の形態及びベルト構造 モニタリングデータを使用してプラテンの種々の位置の
流体圧力を調節し、研磨プロセス中に現場補正を行なう
ことができるため、流体ベアリング（好ましくは空気ベ
アリング）を使用する方が固体プラテンを使用するより
も有効である。プラテンは、約１〜３０個の流体流れチ
ャンネルを有することが好ましい。また、流れチャンネ
ルの詰まりを防止するため、プラテンとベルトとの間に
脱イオン水ミストの予湿層（pre-wet layer)を使用し
て、ベルトの下面に滲み出ることがあるあらゆる研磨剤
を洗い流すことも好ましい。
流体圧力を調節し、研磨プロセス中に現場補正を行なう
ことができるため、流体ベアリング（好ましくは空気ベ
アリング）を使用する方が固体プラテンを使用するより
も有効である。プラテンは、約１〜３０個の流体流れチ
ャンネルを有することが好ましい。また、流れチャンネ
ルの詰まりを防止するため、プラテンとベルトとの間に
脱イオン水ミストの予湿層（pre-wet layer)を使用し
て、ベルトの下面に滲み出ることがあるあらゆる研磨剤
を洗い流すことも好ましい。
【００２３】プラテンのモニタリング窓は、サファイヤ
のような硬い耐スクラッチ材料で作るのが好ましい。Sw
iss Jewel Company (Part No. W12.55) から提供される
サファイヤ窓が好ましい。プラテンのモニタリング窓
は、ＣＭＰプロセスの条件に充分耐える強度を有する接
着剤で所定位置に固定される。モニタリング窓の一方又
は両方の表面には、反射防止コーティングを設けるのが
好ましい。上記実施形態の使用に際し、基板と基板キャ
リヤとの間には、Rodel (DF200)から市販されているよ
うなキャリヤフィルムを使用することが好ましい。基板
キャリヤは、約５psi の圧力で基板をベルトに押圧する
のが好ましい。研磨剤は、約1.5 〜１２のpHを有してい
る。使用できる研磨剤の一形式としてHoechst から市販
されているKlebesolがあるが、用途に応じて他の形式の
研磨剤を使用することもできる。
のような硬い耐スクラッチ材料で作るのが好ましい。Sw
iss Jewel Company (Part No. W12.55) から提供される
サファイヤ窓が好ましい。プラテンのモニタリング窓
は、ＣＭＰプロセスの条件に充分耐える強度を有する接
着剤で所定位置に固定される。モニタリング窓の一方又
は両方の表面には、反射防止コーティングを設けるのが
好ましい。上記実施形態の使用に際し、基板と基板キャ
リヤとの間には、Rodel (DF200)から市販されているよ
うなキャリヤフィルムを使用することが好ましい。基板
キャリヤは、約５psi の圧力で基板をベルトに押圧する
のが好ましい。研磨剤は、約1.5 〜１２のpHを有してい
る。使用できる研磨剤の一形式としてHoechst から市販
されているKlebesolがあるが、用途に応じて他の形式の
研磨剤を使用することもできる。
【００２４】ＣＭＰプロセス中、ローラは、約４００フ
ィート／分のベルト速度を与えるように回転される。ベ
ルトは、約６００ポンドの力で引っ張るべきである。前
述のように、「ベルト」は少なくとも１つの材料の層か
らなり、該層の１つは研磨材料の層である。ベルトの製
造方法には幾つかの方法がある。１つの方法は、Belt T
echnologies から入手できるステンレス鋼ベルト（約１
４インチの幅及び約93.7インチの長さを有する）を使用
するものである（ステンレス鋼に加え、アラミド、綿、
金属、合金又はポリマーからなる群から選択されたベー
ス層を使用できる）。この多層ベルトの好ましい構造は
次の通りである。ステンレス鋼ベルトがＣＭＰ機械の１
組のローラ上に置かれ、ベルトには約2,000 ポンドの張
力が付与される。ステンレス鋼ベルトに張力が付与され
たならば、該ベルト上に、研磨材料の層（好ましくは、
Rodel のIC 1,000研磨パッド）が置かれる。ステンレス
鋼ベルトの下面には、ＣＭＰプロセスの条件に耐え得る
接着剤により、アンダーパッド（ＰＶＣで作られたもの
が好ましい）が取り付けられる。このように構成された
ベルトは約９０ミルの全厚さを有し、このうち、約５０
ミルは研磨材料の層、約２０ミルはステンレス鋼ベル
ト、及び約２０ミルはＰＶＣのアンダーパッドである。
ィート／分のベルト速度を与えるように回転される。ベ
ルトは、約６００ポンドの力で引っ張るべきである。前
述のように、「ベルト」は少なくとも１つの材料の層か
らなり、該層の１つは研磨材料の層である。ベルトの製
造方法には幾つかの方法がある。１つの方法は、Belt T
echnologies から入手できるステンレス鋼ベルト（約１
４インチの幅及び約93.7インチの長さを有する）を使用
するものである（ステンレス鋼に加え、アラミド、綿、
金属、合金又はポリマーからなる群から選択されたベー
ス層を使用できる）。この多層ベルトの好ましい構造は
次の通りである。ステンレス鋼ベルトがＣＭＰ機械の１
組のローラ上に置かれ、ベルトには約2,000 ポンドの張
力が付与される。ステンレス鋼ベルトに張力が付与され
たならば、該ベルト上に、研磨材料の層（好ましくは、
Rodel のIC 1,000研磨パッド）が置かれる。ステンレス
鋼ベルトの下面には、ＣＭＰプロセスの条件に耐え得る
接着剤により、アンダーパッド（ＰＶＣで作られたもの
が好ましい）が取り付けられる。このように構成された
ベルトは約９０ミルの全厚さを有し、このうち、約５０
ミルは研磨材料の層、約２０ミルはステンレス鋼ベル
ト、及び約２０ミルはＰＶＣのアンダーパッドである。
【００２５】上記構成方法には幾つかの欠点がある。第
１の欠点は、ステンレス鋼ベルトはローラ上で張力を付
与する必要があるため、ＣＭＰ機械の休止時間があるこ
とである。第２の欠点は、この構成は、パッドをステン
レス鋼ベルト上に配置する技術及び時間を要することで
ある。これらの欠点をなくすため、ベルトは、本願に援
用する「化学機械的研磨用一体形パッド／ベルト ("Int
egrated Pad and Belt for Chemical Mechanical Polis
hing")」という名称の１９９７年２月１４日付米国特許
出願第08/800,373号に記載されているような一体形部品
として形成できる。このような組立体の好ましい構造は
次の通りである。このベルトは、ケブラー（Kevlar) 織
布の周囲に形成される。16/3ケブラー、1,500 デニール
フィル（Denier fill)及び16/2綿、６５０デニールワー
プが最高の織成特性を与えることが判明している。当業
界で良く知られているように、「フィル（fill) 」とは
引張り支持方向の糸（yarn) であり、「ワープ（warp)
」とは引張り支持方向に対して垂直な方向の糸であ
る。「デニール（denier) 」は、モノフィラメントの密
度及び直径を定義する。最初の数字は１インチ当たりの
ヨリ数を表し、第２番目の数字は１インチに撚られるフ
ィラメント数を表す。
１の欠点は、ステンレス鋼ベルトはローラ上で張力を付
与する必要があるため、ＣＭＰ機械の休止時間があるこ
とである。第２の欠点は、この構成は、パッドをステン
レス鋼ベルト上に配置する技術及び時間を要することで
ある。これらの欠点をなくすため、ベルトは、本願に援
用する「化学機械的研磨用一体形パッド／ベルト ("Int
egrated Pad and Belt for Chemical Mechanical Polis
hing")」という名称の１９９７年２月１４日付米国特許
出願第08/800,373号に記載されているような一体形部品
として形成できる。このような組立体の好ましい構造は
次の通りである。このベルトは、ケブラー（Kevlar) 織
布の周囲に形成される。16/3ケブラー、1,500 デニール
フィル（Denier fill)及び16/2綿、６５０デニールワー
プが最高の織成特性を与えることが判明している。当業
界で良く知られているように、「フィル（fill) 」とは
引張り支持方向の糸（yarn) であり、「ワープ（warp)
」とは引張り支持方向に対して垂直な方向の糸であ
る。「デニール（denier) 」は、モノフィラメントの密
度及び直径を定義する。最初の数字は１インチ当たりの
ヨリ数を表し、第２番目の数字は１インチに撚られるフ
ィラメント数を表す。
【００２６】好ましくは上記ステンレス鋼ベルトと同じ
寸法をもつ金型内に、織布が置かれる。透明ポリウレタ
ン樹脂（より詳細に後述する）が、真空引きされた金型
内に注入され、次に、ベーキングされ、金型から取り出
され、硬化されかつ所望寸法に研磨される。所望の材料
特性及び／又は研磨特性を達成するため、樹脂が充填剤
又は接着剤と混合される。研磨層内の充填剤及び接着剤
の粒子が、研磨された物品を引っ掻くので、粒子の平均
粒度は約１００ミクロン以下であるのが好ましい。この
ようなベルトの予成形されたものが、Belting Industri
esから入手できる。ポリウレタンで織布を成形しかつベ
ーキングする代わりに、研磨材料がステンレス鋼ベルト
に取り付けられるときに、研磨材料の層、好ましくはRo
del IC 1,000研磨パッドを、織布又は予成形ベルトに取
り付けることができる。
寸法をもつ金型内に、織布が置かれる。透明ポリウレタ
ン樹脂（より詳細に後述する）が、真空引きされた金型
内に注入され、次に、ベーキングされ、金型から取り出
され、硬化されかつ所望寸法に研磨される。所望の材料
特性及び／又は研磨特性を達成するため、樹脂が充填剤
又は接着剤と混合される。研磨層内の充填剤及び接着剤
の粒子が、研磨された物品を引っ掻くので、粒子の平均
粒度は約１００ミクロン以下であるのが好ましい。この
ようなベルトの予成形されたものが、Belting Industri
esから入手できる。ポリウレタンで織布を成形しかつベ
ーキングする代わりに、研磨材料がステンレス鋼ベルト
に取り付けられるときに、研磨材料の層、好ましくはRo
del IC 1,000研磨パッドを、織布又は予成形ベルトに取
り付けることができる。
【００２７】これらのいずれのベルト構造においても、
充填剤及び／又は接着剤粒子（１００ミクロン以下の平
均粒度を有する）を研磨層の全体に亘って分散させ、研
磨剤に低密度の砥粒の使用を可能にすることができる。
研磨剤の砥粒密度の低下は、大幅なコスト低減をもたら
す（一般に、研磨剤のコストは、ＣＭＰプロセスの全コ
ストの３０〜４０％である）。また、研磨剤の砥粒密度
の低下は、研磨剤粒子の存在による光拡散の低減をもも
たらす。これは、モニタにより得られる信号のノイズを
低減させかつより正確で反復可能な結果を得る補助をす
る。研磨層には、研磨剤搬送チャンネルを設けることも
できる。研磨剤搬送チャンネルは、研磨層の表面にエッ
チング成形又は金型成形された溝（凹み）の形態をなす
テクスチュア（表面構造）すなわちパターンである。こ
れらの溝は、例えば、矩形、Ｕ形又はＶ形に形成でき
る。一般に、これらのチャンネルは、研磨層の上面にお
いて、４０ミルの深さ及び１mm以下の幅を有する。研磨
剤搬送チャンネルは、一般に、これらが研磨表面の長さ
方向に延びるパターンで配置される。しかしながら、研
磨剤搬送チャンネルは、任意の他のパターンに配置する
こともできる。これらのチャンネルの存在は、研磨層と
研磨基板との間での研磨剤の搬送を大幅に高める。これ
は、基板表面の全体に亘る研磨量及び均一性を改善す
る。
充填剤及び／又は接着剤粒子（１００ミクロン以下の平
均粒度を有する）を研磨層の全体に亘って分散させ、研
磨剤に低密度の砥粒の使用を可能にすることができる。
研磨剤の砥粒密度の低下は、大幅なコスト低減をもたら
す（一般に、研磨剤のコストは、ＣＭＰプロセスの全コ
ストの３０〜４０％である）。また、研磨剤の砥粒密度
の低下は、研磨剤粒子の存在による光拡散の低減をもも
たらす。これは、モニタにより得られる信号のノイズを
低減させかつより正確で反復可能な結果を得る補助をす
る。研磨層には、研磨剤搬送チャンネルを設けることも
できる。研磨剤搬送チャンネルは、研磨層の表面にエッ
チング成形又は金型成形された溝（凹み）の形態をなす
テクスチュア（表面構造）すなわちパターンである。こ
れらの溝は、例えば、矩形、Ｕ形又はＶ形に形成でき
る。一般に、これらのチャンネルは、研磨層の上面にお
いて、４０ミルの深さ及び１mm以下の幅を有する。研磨
剤搬送チャンネルは、一般に、これらが研磨表面の長さ
方向に延びるパターンで配置される。しかしながら、研
磨剤搬送チャンネルは、任意の他のパターンに配置する
こともできる。これらのチャンネルの存在は、研磨層と
研磨基板との間での研磨剤の搬送を大幅に高める。これ
は、基板表面の全体に亘る研磨量及び均一性を改善す
る。
【００２８】上記いずれのベルトでも、所望の位置でベ
ルトにパンチング孔を穿け、開口を形成できる。ベルト
の開口は、幅（ベルトを横切る方向）が１／２インチ、
長さ（ベルトに沿う方向）が３・1/2 インチであるのが
好ましい。ベルトの開口を充填するモニタリング窓は、
透明ポリウレタン（中実、充填、吹込み又は押出し）Ｐ
ＶＣ、透明シリコーン又は他の多くのプラスチックのよ
うな種々の材料で作ることができる。しかしながら、約
２００〜2,000 nmの波長の放射線を、最小の吸収及び散
乱で最大に透過できることから、透明ポリウレタンが望
ましい。適当な透明ウレタン樹脂は、Cal Polymers, In
c.（2115 Gaylord St., Long Beach, カリフォルニア
州）から市販されている"Calthane ND 2300 System" 及
び"Calthane ND 3200 System" を購入できる。研磨材料
の層は、研磨結果に最小の効果を与える同様な材料から
作ることができる。
ルトにパンチング孔を穿け、開口を形成できる。ベルト
の開口は、幅（ベルトを横切る方向）が１／２インチ、
長さ（ベルトに沿う方向）が３・1/2 インチであるのが
好ましい。ベルトの開口を充填するモニタリング窓は、
透明ポリウレタン（中実、充填、吹込み又は押出し）Ｐ
ＶＣ、透明シリコーン又は他の多くのプラスチックのよ
うな種々の材料で作ることができる。しかしながら、約
２００〜2,000 nmの波長の放射線を、最小の吸収及び散
乱で最大に透過できることから、透明ポリウレタンが望
ましい。適当な透明ウレタン樹脂は、Cal Polymers, In
c.（2115 Gaylord St., Long Beach, カリフォルニア
州）から市販されている"Calthane ND 2300 System" 及
び"Calthane ND 3200 System" を購入できる。研磨材料
の層は、研磨結果に最小の効果を与える同様な材料から
作ることができる。
【００２９】モニタリング窓は、ＣＭＰプロセス中にモ
ニタリング窓を所定位置に保持するのに充分な強度を有
する接着剤により開口に固定できる。接着剤は、3M（Mi
nneapolis,ミネソタ州）から入手できる2141 Rubber an
d Gasket接着剤が好ましい。別の構成として、モニタリ
ング窓はベルトに直接成形することができる。ステンレ
ス鋼の層を備えたベルトの場合には、ポリウレタン樹脂
を開口内に鋳込むことができる。硬化工程中に、鏡面仕
上げされたゴムライニングを開口の両側に配置すること
ができる。織布層を備えたベルトの場合には、織布を金
型内に配置する前に、織布に開口を形成することができ
る。上記ベーキング工程の後に、ベルトの開口内にポリ
ウレタンのモニタリング窓を入れることができる。ベル
トに開口を設ける代わりに、ベルトの各層の一部又は全
部を、約２００〜2,000 nmの光波長をもつ選択された範
囲内の光を実質的に透過する材料で作ることができ、こ
れにより、ベルトにモニタリング窓を設ける必要性をな
くすことができる。例えば、織物は、これに開口が形成
されるようにケブラー又は他の何らかの材料で織成する
か、光学的に透明な繊維で構成することもできる。次
に、透明ポリエチレン（又は他の何らかの透明材料）
が、前述の方法で織物上に成形される。好ましい第４実施形態 図７は、好ましい第４実施形態を示す。この実施形態で
は、リニアベルトの代わりに、回転研磨装置７００がＣ
ＭＰに使用される。このような装置は、従来技術におい
て良く知られている（米国特許第5,329,732 号、第5,08
1,796 号、第5,433,651 号、第4,193,226 号、第4,811,
522 号及び第3,841,031 号参照。これらは本願に援用す
る）。
ニタリング窓を所定位置に保持するのに充分な強度を有
する接着剤により開口に固定できる。接着剤は、3M（Mi
nneapolis,ミネソタ州）から入手できる2141 Rubber an
d Gasket接着剤が好ましい。別の構成として、モニタリ
ング窓はベルトに直接成形することができる。ステンレ
ス鋼の層を備えたベルトの場合には、ポリウレタン樹脂
を開口内に鋳込むことができる。硬化工程中に、鏡面仕
上げされたゴムライニングを開口の両側に配置すること
ができる。織布層を備えたベルトの場合には、織布を金
型内に配置する前に、織布に開口を形成することができ
る。上記ベーキング工程の後に、ベルトの開口内にポリ
ウレタンのモニタリング窓を入れることができる。ベル
トに開口を設ける代わりに、ベルトの各層の一部又は全
部を、約２００〜2,000 nmの光波長をもつ選択された範
囲内の光を実質的に透過する材料で作ることができ、こ
れにより、ベルトにモニタリング窓を設ける必要性をな
くすことができる。例えば、織物は、これに開口が形成
されるようにケブラー又は他の何らかの材料で織成する
か、光学的に透明な繊維で構成することもできる。次
に、透明ポリエチレン（又は他の何らかの透明材料）
が、前述の方法で織物上に成形される。好ましい第４実施形態 図７は、好ましい第４実施形態を示す。この実施形態で
は、リニアベルトの代わりに、回転研磨装置７００がＣ
ＭＰに使用される。このような装置は、従来技術におい
て良く知られている（米国特許第5,329,732 号、第5,08
1,796 号、第5,433,651 号、第4,193,226 号、第4,811,
522 号及び第3,841,031 号参照。これらは本願に援用す
る）。
【００３０】図７に示すように、回転ウェーハホルダ７
２０がウェーハを支持し、研磨要素（プラテン７１２上
に支持された研磨パッド７３０）がウェーハ表面に対し
て回転する。ウェーハホルダ７２０は、平坦化プロセス
中に研磨パッド７３０に対してウェーハ表面を押圧し、
かつウェーハを、第１軸線７１０の回りで研磨パッド７
３０に対して回転させる（例えば、米国特許第5,329,73
2 号参照) 。一般に、研磨パッド７３０は押出し成形さ
れたポリウレタンのような比較的柔軟な湿潤材料であ
り、プラテン７１２と一緒に軸線７１５の回りで回転す
る（この点で、リニアベルトに使用される静止プラテン
とは異なる）。機械的研磨力は、第１軸線７１０ではな
く第２軸線７１５の回りで回転する研磨パッド７３０の
速度と、ウェーハホルダ７２０の下方押圧力７２０とに
より与えられる。研磨剤（リニア研磨工具について前述
した特別のもの）がウェーハホルダ７２０の下に常時搬
送され、ウェーハホルダ７２０の回転は研磨剤の供給を
補助する。
２０がウェーハを支持し、研磨要素（プラテン７１２上
に支持された研磨パッド７３０）がウェーハ表面に対し
て回転する。ウェーハホルダ７２０は、平坦化プロセス
中に研磨パッド７３０に対してウェーハ表面を押圧し、
かつウェーハを、第１軸線７１０の回りで研磨パッド７
３０に対して回転させる（例えば、米国特許第5,329,73
2 号参照) 。一般に、研磨パッド７３０は押出し成形さ
れたポリウレタンのような比較的柔軟な湿潤材料であ
り、プラテン７１２と一緒に軸線７１５の回りで回転す
る（この点で、リニアベルトに使用される静止プラテン
とは異なる）。機械的研磨力は、第１軸線７１０ではな
く第２軸線７１５の回りで回転する研磨パッド７３０の
速度と、ウェーハホルダ７２０の下方押圧力７２０とに
より与えられる。研磨剤（リニア研磨工具について前述
した特別のもの）がウェーハホルダ７２０の下に常時搬
送され、ウェーハホルダ７２０の回転は研磨剤の供給を
補助する。
【００３１】ウェーハ表面に加えられる研磨速度は基板
と研磨パッド７３０との間の相対速度に比例するので、
ウェーハ表面上の選択位置での研磨速度は、２つの主要
回転軸線（ウェーハホルダ７２０の回転軸線及び研磨パ
ッド７３０の回転軸線）から選択位置までの距離に基づ
いて定まる。このため、基板の表面全体に亘る不均一な
速度分布、従って不均一な研磨が生じる。その場（現
場）でのモニタリングは、回転プラテン７１２又は回転
パッド７３０、又はこれらの両者に開口７４０を設ける
ことにより、このような装置に行なうことができる。少
なくともプラテン７１２の開口を閉じるため、モニタリ
ング窓が研磨要素に取り付けられ、研磨要素にモニタリ
ングチャンネルを形成する。プラテン７１２及び研磨パ
ッド７３０の角回転中の或る時点で開口７４０の下に膜
厚モニタ７５０が配置される（モニタ７５０の使用方法
については後で詳述する）。多数の開口、モニタリング
窓及び膜厚モニタを使用できることに留意することが重
要である。
と研磨パッド７３０との間の相対速度に比例するので、
ウェーハ表面上の選択位置での研磨速度は、２つの主要
回転軸線（ウェーハホルダ７２０の回転軸線及び研磨パ
ッド７３０の回転軸線）から選択位置までの距離に基づ
いて定まる。このため、基板の表面全体に亘る不均一な
速度分布、従って不均一な研磨が生じる。その場（現
場）でのモニタリングは、回転プラテン７１２又は回転
パッド７３０、又はこれらの両者に開口７４０を設ける
ことにより、このような装置に行なうことができる。少
なくともプラテン７１２の開口を閉じるため、モニタリ
ング窓が研磨要素に取り付けられ、研磨要素にモニタリ
ングチャンネルを形成する。プラテン７１２及び研磨パ
ッド７３０の角回転中の或る時点で開口７４０の下に膜
厚モニタ７５０が配置される（モニタ７５０の使用方法
については後で詳述する）。多数の開口、モニタリング
窓及び膜厚モニタを使用できることに留意することが重
要である。
【００３２】中心を通る軸線の回りで回転するプラテン
に加え、中心を通らない軸線の回りで回転するプラテン
を使用して、基板を通る湾曲経路内で研磨要素を駆動す
ることができる。また、プラテンは、閉経路に沿って移
動させ、基板を通る湾曲経路内で研磨要素を駆動するこ
とができる（Parikh等の「高スループット軌道研磨機で
の酸化物ＣＭＰ("High-Throughput Orbital Polishe
r")」（１９９７年２月１３日〜１４日開催のＣＭＰ−
ＭＩＣ会議) 及びWO96/36459参照) ) 。また、上記任意
のＣＭＰシステムにおいて、基板キャリヤは閉経路に沿
って移動させることができる。
に加え、中心を通らない軸線の回りで回転するプラテン
を使用して、基板を通る湾曲経路内で研磨要素を駆動す
ることができる。また、プラテンは、閉経路に沿って移
動させ、基板を通る湾曲経路内で研磨要素を駆動するこ
とができる（Parikh等の「高スループット軌道研磨機で
の酸化物ＣＭＰ("High-Throughput Orbital Polishe
r")」（１９９７年２月１３日〜１４日開催のＣＭＰ−
ＭＩＣ会議) 及びWO96/36459参照) ) 。また、上記任意
のＣＭＰシステムにおいて、基板キャリヤは閉経路に沿
って移動させることができる。
【００３３】膜厚モニタ 上記膜厚モニタは、基板上の層の厚さを計算するのに使
用できる。３つの形式の膜厚モニタリング技術について
以下に説明する。エリプソメータ 基板の膜厚は、米国特許第5,166,752 号、第5,061,072
号、第5,042,951 号、第4,957,368 号、第4,681,450
号、第4,653,924 号、第4,647,207 号及び第4,516,855
号（これらの各米国特許は、本願に援用する）に開示さ
れているようなエリプソメータを用いて計算される。図
８は、エリプソメータを用いたシステム８００のコンポ
ーネンツを示す。システム８００は、光源８２０、ビー
ム特性セレクタ８１５、ビーム形成器８１０、ビームレ
シーバ８２５、反射ビーム分析器８３０及びデータプロ
セッサ８３５からなる。このシステムは、後述のよう
に、ＣＭＰ工具８９５（例えば、回転ベルト膜厚リニア
ベルト）上に配置される基板８９０上の膜厚を計算す
る。
用できる。３つの形式の膜厚モニタリング技術について
以下に説明する。エリプソメータ 基板の膜厚は、米国特許第5,166,752 号、第5,061,072
号、第5,042,951 号、第4,957,368 号、第4,681,450
号、第4,653,924 号、第4,647,207 号及び第4,516,855
号（これらの各米国特許は、本願に援用する）に開示さ
れているようなエリプソメータを用いて計算される。図
８は、エリプソメータを用いたシステム８００のコンポ
ーネンツを示す。システム８００は、光源８２０、ビー
ム特性セレクタ８１５、ビーム形成器８１０、ビームレ
シーバ８２５、反射ビーム分析器８３０及びデータプロ
セッサ８３５からなる。このシステムは、後述のよう
に、ＣＭＰ工具８９５（例えば、回転ベルト膜厚リニア
ベルト）上に配置される基板８９０上の膜厚を計算す
る。
【００３４】光源８２０は光線を発生し、該光線はビー
ム特性セレクタ８１５により偏光される。ビーム形成器
８１０は、偏光ビームを基板８９０上に合焦させる。図
８に示すように、偏光ビームはＣＭＰ工具８９５の窓
（すなわち、モニタリングチャンネル）８９３を通る。
ビームレシーバ８２５は、基板８９０により反射された
偏光ビームを捕捉する。反射ビーム分析器８３０は、基
板からの反射率に関連する偏光変化を測定する。このよ
うな偏光変化（振幅変化及び位相変化の両方を含む）
は、基板８９０上の膜厚特性及び光学的特性に感応す
る。この変化から、基板８９０上の膜厚を計算する。一
般に、エリプソメータは傾斜照射を使用する。すなわ
ち、入射光ビームと、基板に対する垂線との間の入射角
Θは、ゼロより大きいことが好ましい。反射光ビームと
垂線との間の角度も、通常、入射角Θに等しい。入射角
Θは、膜のブルースター角に近い角度にすべきである。
実際に好ましい入射角Θは、４５〜７０°の範囲にあ
る。エリプソメータは膜厚のモニタリングに最適であ
り、０〜１００Åの範囲内の厚さをもつ薄膜にも適して
いる。
ム特性セレクタ８１５により偏光される。ビーム形成器
８１０は、偏光ビームを基板８９０上に合焦させる。図
８に示すように、偏光ビームはＣＭＰ工具８９５の窓
（すなわち、モニタリングチャンネル）８９３を通る。
ビームレシーバ８２５は、基板８９０により反射された
偏光ビームを捕捉する。反射ビーム分析器８３０は、基
板からの反射率に関連する偏光変化を測定する。このよ
うな偏光変化（振幅変化及び位相変化の両方を含む）
は、基板８９０上の膜厚特性及び光学的特性に感応す
る。この変化から、基板８９０上の膜厚を計算する。一
般に、エリプソメータは傾斜照射を使用する。すなわ
ち、入射光ビームと、基板に対する垂線との間の入射角
Θは、ゼロより大きいことが好ましい。反射光ビームと
垂線との間の角度も、通常、入射角Θに等しい。入射角
Θは、膜のブルースター角に近い角度にすべきである。
実際に好ましい入射角Θは、４５〜７０°の範囲にあ
る。エリプソメータは膜厚のモニタリングに最適であ
り、０〜１００Åの範囲内の厚さをもつ薄膜にも適して
いる。
【００３５】ビームプロファイル反射率計 他のモニタリングシステムでは、基板の膜厚は、当該技
術分野でマルチアングル照射として知られているビーム
プロファイル反射率計を用いて計算される。このシステ
ムでは、反射ビームの強度プロファイルが測定され、サ
ンプルのＳ偏光反射率及びＰ偏光反射率が広い角度範囲
に亘って同時に得られる。このようなシステムは、「ビ
ームプロファイル反射率計を用いた薄膜のマルチパラメ
ータ測定("Multiparameter Measurements of Thin Film
s Using Beam-Profile Reflectometry")」（J. Appl. P
hys. Vol. 73、No. 11、第7035〜7040頁、１９９３年６
月１日）に記載されており、該文献は、このシステムに
関する別の参考事項を含んでいる。
術分野でマルチアングル照射として知られているビーム
プロファイル反射率計を用いて計算される。このシステ
ムでは、反射ビームの強度プロファイルが測定され、サ
ンプルのＳ偏光反射率及びＰ偏光反射率が広い角度範囲
に亘って同時に得られる。このようなシステムは、「ビ
ームプロファイル反射率計を用いた薄膜のマルチパラメ
ータ測定("Multiparameter Measurements of Thin Film
s Using Beam-Profile Reflectometry")」（J. Appl. P
hys. Vol. 73、No. 11、第7035〜7040頁、１９９３年６
月１日）に記載されており、該文献は、このシステムに
関する別の参考事項を含んでいる。
【００３６】応力パルス分析器 他のモニタリングシステムでは、膜厚は、短い光学的パ
ルス（ポンプパルス）により応力パルス（超音波）を発
生するシステムを用いて知ることができる。プローブビ
ームにより応力パルスすなわち超音波をモニタリングし
かつ膜又は膜スタックを通る伝播を分析することによ
り、膜厚を決定できる。このようなシステムは、米国特
許第4,710,030 号（本願に援用する）及び「ピコ秒超音
波（"Picosecond Ultrasonics") 」（IEEE Journal of
Quantum Electronics 、Vol. 25 、＃12、第2562頁、19
89年12月）に開示されている。上記膜厚モニタは単なる
例示であり、膜厚を知ることができる他の技術を使用で
きることに留意することは重要である。例えば、膜厚
は、好ましくは、ここに援用しかつ本件出願人の所有す
る米国特許出願（代理人整理番号No. 7103/29)に記載さ
れた多重波長分光計を用いて測定できる。
ルス（ポンプパルス）により応力パルス（超音波）を発
生するシステムを用いて知ることができる。プローブビ
ームにより応力パルスすなわち超音波をモニタリングし
かつ膜又は膜スタックを通る伝播を分析することによ
り、膜厚を決定できる。このようなシステムは、米国特
許第4,710,030 号（本願に援用する）及び「ピコ秒超音
波（"Picosecond Ultrasonics") 」（IEEE Journal of
Quantum Electronics 、Vol. 25 、＃12、第2562頁、19
89年12月）に開示されている。上記膜厚モニタは単なる
例示であり、膜厚を知ることができる他の技術を使用で
きることに留意することは重要である。例えば、膜厚
は、好ましくは、ここに援用しかつ本件出願人の所有す
る米国特許出願（代理人整理番号No. 7103/29)に記載さ
れた多重波長分光計を用いて測定できる。
【００３７】上記実施形態は、ＣＭＰプロセス中に基板
層の厚さを決定する方法に使用できる。第１に、基板キ
ャリヤは、モニタリングチャンネル（前述）を備えてい
るか研磨剤により湿潤される直線移動ベルト又は回転プ
ラテンに対して基板を保持する。ベルト又は回転プラテ
ンのモニタリングチャンネルが膜厚モニタと整合する
と、基板の層厚は、エリプソメータ、ビームプロファイ
ル反射率計膜厚モニタ応力パルス分析器により決定でき
る。膜厚に関する情報は、幾つかの用途を有する。例え
ば、最後の好ましくない層が除去されたときにＣＭＰプ
ロセスを停止させることが重要である。このため、最終
層が除去されたときに、終了点を検出する必要がありか
つ強く望まれている。終了点の検出は、基板層の厚さに
より決定される。この情報により、ＣＭＰプロセスを自
動的に又は手動で終了させることができる。
層の厚さを決定する方法に使用できる。第１に、基板キ
ャリヤは、モニタリングチャンネル（前述）を備えてい
るか研磨剤により湿潤される直線移動ベルト又は回転プ
ラテンに対して基板を保持する。ベルト又は回転プラテ
ンのモニタリングチャンネルが膜厚モニタと整合する
と、基板の層厚は、エリプソメータ、ビームプロファイ
ル反射率計膜厚モニタ応力パルス分析器により決定でき
る。膜厚に関する情報は、幾つかの用途を有する。例え
ば、最後の好ましくない層が除去されたときにＣＭＰプ
ロセスを停止させることが重要である。このため、最終
層が除去されたときに、終了点を検出する必要がありか
つ強く望まれている。終了点の検出は、基板層の厚さに
より決定される。この情報により、ＣＭＰプロセスを自
動的に又は手動で終了させることができる。
【００３８】より詳しくは、ＣＭＰ工具のモニタリング
チャンネルが膜厚モニタと整合すると、膜厚モニタと基
板との間に光学的回路が完成される。これにより、基板
の表面状態の測定が可能になる。ＣＭＰ工具が膜厚モニ
タと整合する度毎に、ＣＭＰプロセス中に膜厚測定が連
続的に行なわれる。従って、上記実施形態では、終了点
を決定しかつ表示すること及びＣＭＰプロセスを手動又
は自動的に停止させるのに上記膜厚モニタが使用され
る。厚さ情報は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）プロセス中
に、基板の任意の所与の周囲における除去量を決定する
方法にも使用できる。ＣＭＰ工具のモニタリングチャン
ネルが膜厚モニタと整合すると、膜厚モニタは、上記の
ようにして、基板の任意の所与の周囲の膜厚を決定す
る。ＣＭＰ工具の同じモニタリングチャンネルを介して
なされる２つの連続膜厚測定の差は、研磨要素の１回転
当たりの膜除去量である。従って、知られた工具速度を
与えると、単位時間当たりの厚さとしての基板の除去量
が決定される。
チャンネルが膜厚モニタと整合すると、膜厚モニタと基
板との間に光学的回路が完成される。これにより、基板
の表面状態の測定が可能になる。ＣＭＰ工具が膜厚モニ
タと整合する度毎に、ＣＭＰプロセス中に膜厚測定が連
続的に行なわれる。従って、上記実施形態では、終了点
を決定しかつ表示すること及びＣＭＰプロセスを手動又
は自動的に停止させるのに上記膜厚モニタが使用され
る。厚さ情報は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）プロセス中
に、基板の任意の所与の周囲における除去量を決定する
方法にも使用できる。ＣＭＰ工具のモニタリングチャン
ネルが膜厚モニタと整合すると、膜厚モニタは、上記の
ようにして、基板の任意の所与の周囲の膜厚を決定す
る。ＣＭＰ工具の同じモニタリングチャンネルを介して
なされる２つの連続膜厚測定の差は、研磨要素の１回転
当たりの膜除去量である。従って、知られた工具速度を
与えると、単位時間当たりの厚さとしての基板の除去量
が決定される。
【００３９】また、この方法は、基板表面の全体に亘る
除去量の偏差及び平均除去量を決定するのにも適用され
る。これは、ＣＭＰ工具の多モニタリングチャンネルを
使用して、上記と同様な方法で達成される。この場合、
各モニタリングチャンネルは、ウェーハ基板の所定の周
囲での膜厚測定をもたらす。従って、研磨要素の回転毎
に、基板表面の全体に亘って多膜厚測定が行なわれる。
上記のように、各測定値は除去量に変換される。かくし
て、基板表面の全体に亘る平均除去量及び除去量の偏差
が計算される。例えば、測定値の標準偏差は、基板表面
の全体に亘る除去量の偏差を表す。また、膜厚に関する
情報は、ＣＭＰ装置の加工パラメータを調節するのに使
用できる。除去均一性は、ベルト（又は移動プラテン）
及び基板キャリヤの状態の変化の結果として、基板の研
磨中に変化できる。上記膜厚モニタによれば、基板層の
厚さは、例えば、基板の中央部が縁部と同量に研磨され
ているか否かを決定するのに使用される。この情報を用
いれば、手動又は自動的に研磨工具パラメータを修正し
て、検出された不均一性を補償することができる。
除去量の偏差及び平均除去量を決定するのにも適用され
る。これは、ＣＭＰ工具の多モニタリングチャンネルを
使用して、上記と同様な方法で達成される。この場合、
各モニタリングチャンネルは、ウェーハ基板の所定の周
囲での膜厚測定をもたらす。従って、研磨要素の回転毎
に、基板表面の全体に亘って多膜厚測定が行なわれる。
上記のように、各測定値は除去量に変換される。かくし
て、基板表面の全体に亘る平均除去量及び除去量の偏差
が計算される。例えば、測定値の標準偏差は、基板表面
の全体に亘る除去量の偏差を表す。また、膜厚に関する
情報は、ＣＭＰ装置の加工パラメータを調節するのに使
用できる。除去均一性は、ベルト（又は移動プラテン）
及び基板キャリヤの状態の変化の結果として、基板の研
磨中に変化できる。上記膜厚モニタによれば、基板層の
厚さは、例えば、基板の中央部が縁部と同量に研磨され
ているか否かを決定するのに使用される。この情報を用
いれば、手動又は自動的に研磨工具パラメータを修正し
て、検出された不均一性を補償することができる。
【００４０】より詳しくは、第１に、研磨プロセスは、
研磨圧力、ベルト又はプラテンの速度、キャリヤ速度、
研磨剤の流れ等の研磨パラメータの効果を決定するた
め、基板除去量、均一性等に応答して特徴付けられる。
BBN Softwareから入手できるRS/1等のソフトウェアを用
いて適当なモデルを作ることができる。研磨プロセス
中、基板の全体に亘る除去量及び除去量の偏差（均一
性）は、上記のように決定される。この情報は、次に、
除去量及び／又は均一性を最適化するため、研磨パラメ
ータ（例えば押圧力、ベルト速度及びキャリヤ速度等で
あるが、これらに限定されるものではない）を調節すべ
く開発されたモデルに関連して使用される。この最適化
は、リアルタイムに、又は遅延態様で行なわれる。上記
実施形態での被加工物品として「基板」を例示したが、
任意の研磨物品を使用できることに留意することは重要
である。
研磨圧力、ベルト又はプラテンの速度、キャリヤ速度、
研磨剤の流れ等の研磨パラメータの効果を決定するた
め、基板除去量、均一性等に応答して特徴付けられる。
BBN Softwareから入手できるRS/1等のソフトウェアを用
いて適当なモデルを作ることができる。研磨プロセス
中、基板の全体に亘る除去量及び除去量の偏差（均一
性）は、上記のように決定される。この情報は、次に、
除去量及び／又は均一性を最適化するため、研磨パラメ
ータ（例えば押圧力、ベルト速度及びキャリヤ速度等で
あるが、これらに限定されるものではない）を調節すべ
く開発されたモデルに関連して使用される。この最適化
は、リアルタイムに、又は遅延態様で行なわれる。上記
実施形態での被加工物品として「基板」を例示したが、
任意の研磨物品を使用できることに留意することは重要
である。
【００４１】上記詳細な説明は、本発明がとり得る選択
された形態であり、本発明を限定するものではないと理
解すべきである。本発明の範囲は、あらゆる均等物を含
む特許請求の範囲の記載にのみ基づいて定められる。
された形態であり、本発明を限定するものではないと理
解すべきである。本発明の範囲は、あらゆる均等物を含
む特許請求の範囲の記載にのみ基づいて定められる。
【図１】 従来技術によるリニアポリシャを示す概略図
である。
である。
【図２】 好ましい第１実施形態の断面図である。
【図３】 プラテンの開口の配置及びプラテンの開口と
整合するベルトの開口パターンを示す平面図である。
整合するベルトの開口パターンを示す平面図である。
【図４】 ベルトの外面からベルトの第１側面までの延
長された光信号経路を形成するための、ベルトの２つの
層の間に配置された光ファイバ伝送路を示す断面図であ
る。
長された光信号経路を形成するための、ベルトの２つの
層の間に配置された光ファイバ伝送路を示す断面図であ
る。
【図５】 プラテンではなくベルトにおける検出位置の
配置であって、多膜厚モニタに図４の光ファイバ構成を
使用した配置を示す平面図である。
配置であって、多膜厚モニタに図４の光ファイバ構成を
使用した配置を示す平面図である。
【図６】 プラテンではなくベルトにおける検出位置の
配置であって、単一の膜厚モニタに図４の光ファイバ構
成を使用した配置を示す平面図である。
配置であって、単一の膜厚モニタに図４の光ファイバ構
成を使用した配置を示す平面図である。
【図７】 膜厚モニタを備えた回転プラテンＣＭＰ装置
を示す概略図である。
を示す概略図である。
【図８】 エリプソメータを備えた膜厚モニタを示す概
略図である。
略図である。
【図９】 プラテンの複数の開口の配置及び単一の開口
を備えたベルトを示す平面図である。
を備えたベルトを示す平面図である。
１００ リニアポリシャ １０５ 研磨ヘッド １１０ 基板キャリヤ １２０ ベルト １４０ 研磨剤分配機構 １５０ 研磨剤 １５５ プラテン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サケット チャッダ アメリカ合衆国 コロラド州 80906 コ ロラド スプリングス ボックスツリー コート 1625 (72)発明者 ラフル ジャイラス アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95120 サン ホセ マッツオーン ドラ イヴ 1075 (72)発明者 ウィルバー シー クラッセル アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94303 パロ アルト ルイス ロード 2742
Claims (33)
- 【請求項１】 研磨要素と、研磨経路に沿って研磨要素
を移動させる駆動手段と、研磨作業中に研磨要素に対し
て基板を押圧するための、研磨要素に隣接して配置され
た基板キャリヤとを有する形式の化学機械的研磨装置に
おいて、 前記研磨要素には少なくとも１つの開口が形成されてお
り、該開口は研磨作業中に移動して、基板と間欠的に整
合できるように配置され、 前記研磨要素は更に、開口を閉じて研磨要素内にモニタ
リングチャンネルを形成するように研磨要素に固定され
たモニタリング窓を備え、 前記化学機械的研磨装置は更に膜厚モニタを有し、該膜
厚モニタは、研磨作業中に基板からモニタリングチャン
ネルを通って反射される光線に応答して、基板に支持さ
れた膜厚の表示を与えるエリプソメータからなることを
特徴とする化学機械的研磨装置。 - 【請求項２】 研磨要素と、研磨経路に沿って研磨要素
を移動させる駆動手段と、研磨作業中に研磨要素に対し
て基板を押圧するための、研磨要素に隣接して配置され
た基板キャリヤとを有する形式の化学機械的研磨装置に
おいて、 前記研磨要素には少なくとも１つの開口が形成されてお
り、該開口は研磨作業中に移動して、基板と間欠的に整
合できるように配置され、 前記研磨要素は更に、開口を閉じて研磨要素内にモニタ
リングチャンネルを形成するように研磨要素に固定され
たモニタリング窓を備え、 前記化学機械的研磨装置は更に膜厚モニタを有し、該膜
厚モニタは、研磨作業中に基板からモニタリングチャン
ネルを通って反射される光線に応答して、基板に支持さ
れた膜厚の表示を与えるビームプロファイル反射率計か
らなることを特徴とする化学機械的研磨装置。 - 【請求項３】 研磨要素と、研磨経路に沿って研磨要素
を移動させる駆動手段と、研磨作業中に研磨要素に対し
て基板を押圧するための、研磨要素に隣接して配置され
た基板キャリヤとを有する形式の化学機械的研磨装置に
おいて、 前記研磨要素には少なくとも１つの開口が形成されてお
り、該開口は研磨作業中に移動して、基板と間欠的に整
合できるように配置され、 前記研磨要素は更に、開口を閉じて研磨要素内にモニタ
リングチャンネルを形成するように研磨要素に固定され
たモニタリング窓を備え、 前記化学機械的研磨装置は更に膜厚モニタを有し、該膜
厚モニタは、光応力発生ビームと、研磨作業中の基板か
らの反射プローブビーム放射に応答して、基板に支持さ
れた膜厚の表示を与えるモニタリングプローブビールと
からなることを特徴とする化学機械的研磨装置。 - 【請求項４】 前記基板キャリヤが閉経路に沿って移動
することを特徴とする請求項１、２又は３のいずれか１
項に記載の化学機械的研磨装置。 - 【請求項５】 前記膜厚モニタは、研磨作業中に、光線
によりモニタリングチャンネルを介して基板を照射すべ
く作動する光源を有することを特徴とする請求項１、２
又は３のいずれか１項に記載の化学機械的研磨装置。 - 【請求項６】 前記駆動手段は、基板を通る直線経路内
で研磨要素を駆動すべく作動する複数のローラを有する
ことを特徴とする請求項１、２又は３のいずれか１項に
記載の化学機械的研磨装置。 - 【請求項７】 前記膜厚モニタは、研磨要素のモニタリ
ング窓が膜厚モニタと整合する時点を検出するセンサを
更に有していることを特徴とする請求項６に記載の化学
機械的研磨装置。 - 【請求項８】 前記駆動手段は、中心を通る軸線の回り
で回転しかつ基板を通る湾曲経路内で研磨要素を駆動す
べく作動するプラテンを有することを特徴とする請求項
１、２又は３のいずれか１項に記載の化学機械的研磨装
置。 - 【請求項９】 前記駆動手段は、中心を通らない軸線の
回りで回転しかつ基板を通る湾曲経路内で研磨要素を駆
動すべく作動するプラテンを有することを特徴とする請
求項１、２又は３のいずれか１項に記載の化学機械的研
磨装置。 - 【請求項１０】 前記駆動手段は、閉経路に沿って移動
しかつ基板を通る湾曲経路内で研磨要素を駆動すべく作
動するプラテンを有することを特徴とする請求項１、２
又は３のいずれか１項に記載の化学機械的研磨装置。 - 【請求項１１】 化学機械的研磨中に基板上の層の厚さ
を決定する方法において、 （ａ）基板を、研磨要素に当接させて基板キャリヤ内に
保持することにより基板の化学機械的研磨を行なう段階
と、 （ｂ）化学機械的研磨中、研磨要素のモニタリングチャ
ンネルが膜厚モニタと整合するときに基板上の層の厚さ
を決定する膜厚モニタを使用する段階とを有することを
特徴とする方法。 - 【請求項１２】 前記膜厚モニタはエリプソメータから
なることを特徴とする請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１３】 前記膜厚モニタはビームプロファイル
反射率計からなることを特徴とする請求項１１に記載の
方法。 - 【請求項１４】 前記膜厚モニタは応力パルス分析器か
らなることを特徴とする請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１５】 化学機械的研磨プロセスの終了点を決
定する方法において、 （ａ）化学機械的研磨プロセス中、研磨要素のモニタリ
ングチャンネルが膜厚モニタと整合するときに基板の膜
厚を測定する段階と、 （ｂ）測定した膜厚が所定の厚さに到達するまで、段階
（ａ）を反復する段階と、 （ｃ）終了点に到達したことを表示する段階とを有する
ことを特徴とする方法。 - 【請求項１６】 前記膜厚はエリプソメータにより測定
されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１７】 前記膜厚はビームプロファイル反射率
計により測定されることを特徴とする請求項１５に記載
の方法。 - 【請求項１８】 前記膜厚は応力パルス分析器により測
定されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１９】 前記膜厚が所定の厚さに到達したとき
に化学機械的研磨プロセスを終了させる段階を更に有す
ることを特徴とする請求項１５に記載の方法。 - 【請求項２０】 化学機械的研磨プロセスを遂行する間
に、基板の任意の所与の周囲での研磨要素の１回転当た
りの除去量を決定する方法において、 （ａ）化学機械的研磨プロセス中、研磨要素のモニタリ
ングチャンネルが膜厚モニタと整合するときに基板の第
１膜厚を測定する段階と、 （ｂ）化学機械的研磨プロセス中、研磨要素のモニタリ
ングチャンネルが膜厚モニタと再整合するときに基板の
第２膜厚を測定する段階と、 （ｃ）第２膜厚と第１膜厚との差を計算する段階とを有
することを特徴とする方法。 - 【請求項２１】 前記第１膜厚及び第２膜厚がエリプソ
メータにより測定されることを特徴とする請求項２０に
記載の方法。 - 【請求項２２】 前記第１膜厚及び第２膜厚がビームプ
ロファイル反射率計により測定されることを特徴とする
請求項２０に記載の方法。 - 【請求項２３】 前記第１膜厚及び第２膜厚が応力パル
ス分析器により測定されることを特徴とする請求項２０
に記載の方法。 - 【請求項２４】 化学機械的研磨プロセスを遂行する間
に、基板表面の全体に亘る研磨要素の１回転当たりの平
均除去量を決定する方法において、 （ａ）化学機械的研磨プロセス中、研磨要素の第１モニ
タリングチャンネルが第１膜厚モニタと整合するときに
基板の第１膜厚を測定する段階と、 （ｂ）化学機械的研磨プロセス中、研磨要素の第１モニ
タリングチャンネルが第１膜厚モニタと再整合するとき
に基板の第２膜厚を測定する段階と、 （ｃ）化学機械的研磨プロセス中、研磨要素の第２モニ
タリングチャンネルが第２膜厚モニタと整合するときに
基板の第３膜厚を測定する段階と、 （ｄ）化学機械的研磨プロセス中、研磨要素の第２モニ
タリングチャンネルが第２膜厚モニタと再整合するとき
に基板の第４膜厚を測定する段階と、 （ｅ）段階（ｂ）の第２膜厚と段階（ａ）の第１膜厚と
の差を計算する段階と、 （ｆ）段階（ｄ）の第４膜厚と段階（ｃ）の第３膜厚と
の差を計算する段階と、 （ｇ）段階（ｅ）及び段階（ｆ）における差の平均を計
算する段階とを有することを特徴とする方法。 - 【請求項２５】 前記第１膜厚、第２膜厚、第３膜厚及
び第４膜厚がエリプソメータにより測定されることを特
徴とする請求項２４に記載の方法。 - 【請求項２６】 前記第１膜厚、第２膜厚、第３膜厚及
び第４膜厚がビームプロファイル反射率計により測定さ
れることを特徴とする請求項２４に記載の方法。 - 【請求項２７】 前記第１膜厚、第２膜厚、第３膜厚及
び第４膜厚が応力パルス分析器により測定されることを
特徴とする請求項２４に記載の方法。 - 【請求項２８】 化学機械的研磨プロセスを遂行する間
に、基板表面の全体に亘る研磨要素の１回転当たりの除
去量偏差を決定する方法において、 （ａ）化学機械的研磨プロセス中、研磨要素の第１モニ
タリングチャンネルが第１膜厚モニタと整合するときに
基板の第１膜厚を測定する段階と、 （ｂ）化学機械的研磨プロセス中、研磨要素の第１モニ
タリングチャンネルが第１膜厚モニタと再整合するとき
に基板の第２膜厚を測定する段階と、 （ｃ）化学機械的研磨プロセス中、研磨要素の第２モニ
タリングチャンネルが第２膜厚モニタと整合するときに
基板の第３膜厚を測定する段階と、 （ｄ）化学機械的研磨プロセス中、研磨要素の第２モニ
タリングチャンネルが第２膜厚モニタと再整合するとき
に基板の第４膜厚を測定する段階と、 （ｅ）段階（ｂ）の第２膜厚と段階（ａ）の第１膜厚と
の差を計算する段階と、 （ｆ）段階（ｄ）の第４膜厚と段階（ｃ）の第３膜厚と
の差を計算する段階と、 （ｇ）段階（ｅ）及び段階（ｆ）における差の偏差を計
算する段階とを有することを特徴とする方法。 - 【請求項２９】 前記第１膜厚、第２膜厚、第３膜厚及
び第４膜厚がエリプソメータにより測定されることを特
徴とする請求項２８に記載の方法。 - 【請求項３０】 前記第１膜厚、第２膜厚、第３膜厚及
び第４膜厚がビームプロファイル反射率計により測定さ
れることを特徴とする請求項２８に記載の方法。 - 【請求項３１】 前記第１膜厚、第２膜厚、第３膜厚及
び第４膜厚が応力パルス分析器により測定されることを
特徴とする請求項２８に記載の方法。 - 【請求項３２】 化学機械的研磨プロセスを最適化する
方法において、 （ａ）加工パラメータの効果を決定すべく研磨プロセス
を特徴付ける段階と、 （ｂ）除去量を決定する段階と、 （ｃ）研磨プロセスのパラメータを調節して除去量を最
適化する段階とを有することを特徴とする方法。 - 【請求項３３】 （ｄ）除去量の偏差を決定する段階
と、 （ｅ）研磨プロセスのパラメータを調節して均一性を最
適化する段階とを更に有することを特徴とする請求項３
２に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/865028 | 1997-05-28 | ||
| US08/865,028 US6108091A (en) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | Method and apparatus for in-situ monitoring of thickness during chemical-mechanical polishing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1170469A true JPH1170469A (ja) | 1999-03-16 |
Family
ID=25344563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18677598A Pending JPH1170469A (ja) | 1997-05-28 | 1998-05-28 | 化学機械的研磨中に厚みをその場でモニタする方法及び装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6108091A (ja) |
| EP (1) | EP0881484A3 (ja) |
| JP (1) | JPH1170469A (ja) |
| KR (1) | KR19980087550A (ja) |
| TW (1) | TW399252B (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980087550A (ko) * | 1997-05-28 | 1998-12-05 | 로브그렌 리차드 | 화학적 기계식 폴리싱동안 두께 제어를 위한 방법 및 장치 |
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