JP2000223451A - 研磨状態測定方法 - Google Patents
研磨状態測定方法Info
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- JP2000223451A JP2000223451A JP2367299A JP2367299A JP2000223451A JP 2000223451 A JP2000223451 A JP 2000223451A JP 2367299 A JP2367299 A JP 2367299A JP 2367299 A JP2367299 A JP 2367299A JP 2000223451 A JP2000223451 A JP 2000223451A
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- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 被研磨部材を研磨体の表面に押し付け、研
磨剤を供給しながら、被研磨部材と研磨体とに相対運動
を与えて研磨する間に、入射光を被研磨部材に照射して
得られる信号光から研磨状態を測定する際、従来は信号
光の取得が研磨体１回転に付き１回であったので、研磨
中の表面状態の測定が精度良くできないという問題があ
った。 【解決手段】研磨ヘッドに保持した被研磨部材を回転運
動する研磨体の表面に押し付けつつ、研磨剤を供給しな
がら、被研磨部材と研磨体とに相対運動を与えながら、
被研磨部材の被研磨面を研磨する間に、入射光を研磨体
が具えた２個以上の光学窓を通して被研磨部材に照射
し、研磨体が１回転する毎に各光学窓から信号光を取得
して被研磨部材の研磨状態を測定することによって上記
課題を解決した。
磨剤を供給しながら、被研磨部材と研磨体とに相対運動
を与えて研磨する間に、入射光を被研磨部材に照射して
得られる信号光から研磨状態を測定する際、従来は信号
光の取得が研磨体１回転に付き１回であったので、研磨
中の表面状態の測定が精度良くできないという問題があ
った。 【解決手段】研磨ヘッドに保持した被研磨部材を回転運
動する研磨体の表面に押し付けつつ、研磨剤を供給しな
がら、被研磨部材と研磨体とに相対運動を与えながら、
被研磨部材の被研磨面を研磨する間に、入射光を研磨体
が具えた２個以上の光学窓を通して被研磨部材に照射
し、研磨体が１回転する毎に各光学窓から信号光を取得
して被研磨部材の研磨状態を測定することによって上記
課題を解決した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、研磨中の基板の表
面状態を測定する方法、特に半導体装置製造工程におけ
る、半導体素子の表面の絶縁層あるいは電極層の除去工
程における除去膜厚または工程終了点の検知方法に関す
る。
面状態を測定する方法、特に半導体装置製造工程におけ
る、半導体素子の表面の絶縁層あるいは電極層の除去工
程における除去膜厚または工程終了点の検知方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの高密度化の進展につ
れ、多層配線と、それに伴う層間絶縁膜形成や、プラ
グ、ダマシンなどの電極形成の技術の重要度は増してい
る。ここでこれら層間絶縁膜や金属膜の厚みや形状のモ
ニタは大きな課題であり、このために特に重要視されて
いるのは、平坦化プロセスにおける表面状態の測定であ
る。即ち、層間絶縁膜の平坦化や、金属電極層の埋め込
みであるいわゆる象嵌（プラグ、ダマシン）では、積層
後の余分な金属層の除去及び平坦化が要求されるため、
効率的な平坦化技術として、ＣＭＰと呼ばれる研磨工程
が行われる。ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing
またはPlanarization ）は、物理的研磨に、化学的な作
用（研磨材、溶液による溶かしだし）を併用して、ウェ
ハの表面凹凸を除いていく工程で、有力な平坦化技術と
なっている。具体的には、酸、アルカリなどの被研磨物
の可溶性溶媒中に、研磨粒（シリカ、アルミナ、酸化セ
リウムなどが一般的）を分散させたスラリーと呼ばれる
研磨剤を用い、適当な研磨布で、ウェハ表面を加圧し、
ウェハと研磨布との相対運動により摩擦することにより
研磨を進行させる。ウェハ全面において、加圧と相対運
動速度を一様とすることでウェハ面内を一様に研磨する
ことが可能になる。
れ、多層配線と、それに伴う層間絶縁膜形成や、プラ
グ、ダマシンなどの電極形成の技術の重要度は増してい
る。ここでこれら層間絶縁膜や金属膜の厚みや形状のモ
ニタは大きな課題であり、このために特に重要視されて
いるのは、平坦化プロセスにおける表面状態の測定であ
る。即ち、層間絶縁膜の平坦化や、金属電極層の埋め込
みであるいわゆる象嵌（プラグ、ダマシン）では、積層
後の余分な金属層の除去及び平坦化が要求されるため、
効率的な平坦化技術として、ＣＭＰと呼ばれる研磨工程
が行われる。ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing
またはPlanarization ）は、物理的研磨に、化学的な作
用（研磨材、溶液による溶かしだし）を併用して、ウェ
ハの表面凹凸を除いていく工程で、有力な平坦化技術と
なっている。具体的には、酸、アルカリなどの被研磨物
の可溶性溶媒中に、研磨粒（シリカ、アルミナ、酸化セ
リウムなどが一般的）を分散させたスラリーと呼ばれる
研磨剤を用い、適当な研磨布で、ウェハ表面を加圧し、
ウェハと研磨布との相対運動により摩擦することにより
研磨を進行させる。ウェハ全面において、加圧と相対運
動速度を一様とすることでウェハ面内を一様に研磨する
ことが可能になる。
【０００３】ここで、平坦化のためのＣＭＰプロセスに
おける表面状態の測定のために、光学、摩擦、振動測
定、等種々の方法が提案されているが、とりわけ光学測
定法は高精度、高再現性への期待から着目されている。
おける表面状態の測定のために、光学、摩擦、振動測
定、等種々の方法が提案されているが、とりわけ光学測
定法は高精度、高再現性への期待から着目されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＣＭＰプロセスにおい
ては、従来、光学的にウェハの表面状態を測定するため
に、図３に示すような構成で行われていた。図３に於い
て１１は研磨ヘッド、６は研磨ヘッド１１に保持された
ウェハ、１０は研磨パッド、４は研磨パッド１０を固定
した研磨定盤であり、研磨パッドと研磨定盤とで研磨体
１５を構成している。ウェハ６の回転運動１２と研磨パ
ッド１０の回転運動１３とにより、ウェハ６と研磨パッ
ド１０との間に与えられた相対運動と、この相対運動の
間にウェハ６と研磨パッド１０との間に与えられた加圧
（機構は図示されない）と、ウェハ６と研磨パッド１０
との間に供給される研磨剤（図示されない）とにより、
ウェハ６の被研磨面の研磨が行われる。この研磨の間、
ハロゲンランプ１より出射した光束Ａはコリメートレン
ズ２によってコリメートされ、ビームスプリッタ３を透
過し、研磨定盤４に形成された光学窓５を通して研磨中
のウェハ6 へと入射する。ウェハ６に入射した入射光Ａ
はウェハ６上で反射する際にウェハ６の表面状態により
変調された変調光Ｂとなり、再び光学窓５をＡとは逆の
方向に透過し、ビームスプリッタ３で反射された後、コ
ンデンサーレンズ７にて集光されファイバー分光器８の
入射端９に入射する。ファイバー分光器８はこの入射光
を分光し、ファイバー分光器８からは変調光Ｂの分光波
長分布が出力され、この信号を信号処理装置１４が受
け、信号処理することにより研磨中のウェハの表面状態
を測定することが可能となる。
ては、従来、光学的にウェハの表面状態を測定するため
に、図３に示すような構成で行われていた。図３に於い
て１１は研磨ヘッド、６は研磨ヘッド１１に保持された
ウェハ、１０は研磨パッド、４は研磨パッド１０を固定
した研磨定盤であり、研磨パッドと研磨定盤とで研磨体
１５を構成している。ウェハ６の回転運動１２と研磨パ
ッド１０の回転運動１３とにより、ウェハ６と研磨パッ
ド１０との間に与えられた相対運動と、この相対運動の
間にウェハ６と研磨パッド１０との間に与えられた加圧
（機構は図示されない）と、ウェハ６と研磨パッド１０
との間に供給される研磨剤（図示されない）とにより、
ウェハ６の被研磨面の研磨が行われる。この研磨の間、
ハロゲンランプ１より出射した光束Ａはコリメートレン
ズ２によってコリメートされ、ビームスプリッタ３を透
過し、研磨定盤４に形成された光学窓５を通して研磨中
のウェハ6 へと入射する。ウェハ６に入射した入射光Ａ
はウェハ６上で反射する際にウェハ６の表面状態により
変調された変調光Ｂとなり、再び光学窓５をＡとは逆の
方向に透過し、ビームスプリッタ３で反射された後、コ
ンデンサーレンズ７にて集光されファイバー分光器８の
入射端９に入射する。ファイバー分光器８はこの入射光
を分光し、ファイバー分光器８からは変調光Ｂの分光波
長分布が出力され、この信号を信号処理装置１４が受
け、信号処理することにより研磨中のウェハの表面状態
を測定することが可能となる。
【０００５】上述のような表面測定方法では、ウェハ６
の表面状態により変調された変調光Ｂは光学窓５を通し
て取得され信号検出される。研磨体は研磨中に回転する
ので、光学窓が入射光Ａが通過できる位置に来たときに
変調光の取得ができ、信号検出が可能となる。従来は、
研磨体に形成された光学窓が一つであるため、ウェハか
らの信号検出頻度（データ取得頻度）は研磨定盤１回転
に付き１回であった。このため、研磨体が１回転してい
る間に研磨が進行しウェハの表面状態が大きく変化する
場合、研磨中の表面状態の測定、特に膜厚、更には終点
検出がタイムリーに、従って充分に精度良く検出できな
いという問題があった。具体的に言うと、研磨体１回転
当たりの研磨膜厚を仮にｚとすれば、サンプリング（デ
ータ取得）頻度に起因する測定誤差はｚとなってしまう
ので、分光精度等他の誤差要因を含んだ総合測定誤差を
ｚ以下にすることができなかった。
の表面状態により変調された変調光Ｂは光学窓５を通し
て取得され信号検出される。研磨体は研磨中に回転する
ので、光学窓が入射光Ａが通過できる位置に来たときに
変調光の取得ができ、信号検出が可能となる。従来は、
研磨体に形成された光学窓が一つであるため、ウェハか
らの信号検出頻度（データ取得頻度）は研磨定盤１回転
に付き１回であった。このため、研磨体が１回転してい
る間に研磨が進行しウェハの表面状態が大きく変化する
場合、研磨中の表面状態の測定、特に膜厚、更には終点
検出がタイムリーに、従って充分に精度良く検出できな
いという問題があった。具体的に言うと、研磨体１回転
当たりの研磨膜厚を仮にｚとすれば、サンプリング（デ
ータ取得）頻度に起因する測定誤差はｚとなってしまう
ので、分光精度等他の誤差要因を含んだ総合測定誤差を
ｚ以下にすることができなかった。
【０００６】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、研磨中のウェハの表面状態の時間変化を充分に精
度良く測定するための表面測定方法を提供する事を目的
とする。
あり、研磨中のウェハの表面状態の時間変化を充分に精
度良く測定するための表面測定方法を提供する事を目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このため本発明では、第
一に、「研磨ヘッドに保持した被研磨部材を回転運動す
る研磨体の表面に押し付けつつ、研磨剤を供給しなが
ら、前記被研磨部材と前記研磨体とに相対運動を与えな
がら、前記被研磨部材の被研磨面を研磨する際に、入射
光を前記被研磨面に照射して得られる信号光から研磨状
態を測定する方法であって、前記研磨体が具えた２個以
上の光学窓に入射光と信号光を通す段階、前記研磨体が
１回転する毎に前記各光学窓から信号光を取得して前記
被研磨面の研磨状態を測定する段階を有することを特徴
とする研磨状態測定方法（請求項１）」を提供する。
一に、「研磨ヘッドに保持した被研磨部材を回転運動す
る研磨体の表面に押し付けつつ、研磨剤を供給しなが
ら、前記被研磨部材と前記研磨体とに相対運動を与えな
がら、前記被研磨部材の被研磨面を研磨する際に、入射
光を前記被研磨面に照射して得られる信号光から研磨状
態を測定する方法であって、前記研磨体が具えた２個以
上の光学窓に入射光と信号光を通す段階、前記研磨体が
１回転する毎に前記各光学窓から信号光を取得して前記
被研磨面の研磨状態を測定する段階を有することを特徴
とする研磨状態測定方法（請求項１）」を提供する。
【０００８】また、第二に、「前記研磨体が１回転する
間に研磨される膜厚をｚ、必要な研磨膜厚の測定精度を
ａとするとき、前記研磨体が、ｎ≧（ｚ／ａ）を満たす
ｎ個の光学窓を具えることを特徴とする請求項１記載の
研磨状態測定方法（請求項２）」を提供する。
間に研磨される膜厚をｚ、必要な研磨膜厚の測定精度を
ａとするとき、前記研磨体が、ｎ≧（ｚ／ａ）を満たす
ｎ個の光学窓を具えることを特徴とする請求項１記載の
研磨状態測定方法（請求項２）」を提供する。
【０００９】
【本発明の実施の形態】第１図は本発明の実施の形態の
ウェハの表面状態の測定方法を示す図である。図１にお
いて、研磨体に５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの４箇所の光学
窓が９０度間隔で同一円周上に設けられている。ウェハ
と研磨体が相対運動して研磨される方法は図３と同様で
ある。研磨の間、ハロゲンランプ１より出射した光束Ａ
がコリメートレンズ２を通り、ビームスプリッタ３を透
過し、研磨定盤４に達するまでは図３と同様である。異
なるのは研磨定盤に形成された一つの光学窓５ではな
く、四つの光学窓５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの何れか一つ
を通して研磨中のウェハ6 へと入射する点である。ウェ
ハ６に入射した入射光Ａは、図３の場合と同様に、反射
する際にウェハ６の表面状態により変調された変調光Ｂ
となり、再び光学窓を透過し、ビームスプリッタ３で反
射され、コンデンサーレンズ７にて集光され、ファイバ
ー分光器８の入射端９に入射する。ファイバー分光器８
はこの入射光を分光し、ファイバー分光器８からは変調
光Ｂの分光波長分布が出力され、この信号を信号処理装
置１４が受け、信号処理することにより研磨中のウェハ
の表面状態が測定される。研磨体１５は回転し、光学窓
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは同一円周上に設けられている
ので、本実施の形態では入射光Ａが光学窓５ａ、５ｂ、
５ｃ、５ｄの何れか一つを通過する度毎にウェハの表面
状態が測定される。ここで、研磨定盤が１回転する間の
研磨膜厚をｚとすると、光学窓５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ
は互いに９０度の等間隔で形成されているので、サンプ
リング頻度に起因する測定誤差はｚ／４となる。従っ
て、従来例と較べると、サンプリング頻度に起因する測
定誤差は１／４へと大幅に改善される。
ウェハの表面状態の測定方法を示す図である。図１にお
いて、研磨体に５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの４箇所の光学
窓が９０度間隔で同一円周上に設けられている。ウェハ
と研磨体が相対運動して研磨される方法は図３と同様で
ある。研磨の間、ハロゲンランプ１より出射した光束Ａ
がコリメートレンズ２を通り、ビームスプリッタ３を透
過し、研磨定盤４に達するまでは図３と同様である。異
なるのは研磨定盤に形成された一つの光学窓５ではな
く、四つの光学窓５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの何れか一つ
を通して研磨中のウェハ6 へと入射する点である。ウェ
ハ６に入射した入射光Ａは、図３の場合と同様に、反射
する際にウェハ６の表面状態により変調された変調光Ｂ
となり、再び光学窓を透過し、ビームスプリッタ３で反
射され、コンデンサーレンズ７にて集光され、ファイバ
ー分光器８の入射端９に入射する。ファイバー分光器８
はこの入射光を分光し、ファイバー分光器８からは変調
光Ｂの分光波長分布が出力され、この信号を信号処理装
置１４が受け、信号処理することにより研磨中のウェハ
の表面状態が測定される。研磨体１５は回転し、光学窓
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは同一円周上に設けられている
ので、本実施の形態では入射光Ａが光学窓５ａ、５ｂ、
５ｃ、５ｄの何れか一つを通過する度毎にウェハの表面
状態が測定される。ここで、研磨定盤が１回転する間の
研磨膜厚をｚとすると、光学窓５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ
は互いに９０度の等間隔で形成されているので、サンプ
リング頻度に起因する測定誤差はｚ／４となる。従っ
て、従来例と較べると、サンプリング頻度に起因する測
定誤差は１／４へと大幅に改善される。
【００１０】今、逆に必要な研磨膜厚の総合測定精度を
ａとしたとき、少なくとも、サンプリング頻度に起因す
る測定誤差をａ以下としなければならないから、これに
必要な光学窓の必要な数ｎは、 ｎ≧（ｚ／ａ） （１） により与えられる。
ａとしたとき、少なくとも、サンプリング頻度に起因す
る測定誤差をａ以下としなければならないから、これに
必要な光学窓の必要な数ｎは、 ｎ≧（ｚ／ａ） （１） により与えられる。
【００１１】光学窓が研磨の不均一性に与える影響を少
なくするために光学窓の部分を少なくとも入射光Ａに対
して透明な材料で埋めることが好ましい。この際、研磨
パッドが入射光Ａに対して透明であれば、光学窓の研磨
定盤に対応する部分のみを入射光Ａに対して透明な材料
で埋めれば良い。ここで注意しなければならないのは、
研磨パッドが不透明であり、光学窓に対応する部分を他
の透明材料で置き換える場合、一般に光学窓の部分で研
磨速度が不均一になるので、光学窓の個数を過度に増や
すとウェハの被研磨面全面を均一に研磨することが難し
くなることである。そのため、光学窓の個数には上限が
あり、光学窓の個数は好ましくは２〜１０個であり、よ
り好ましくは２〜６個である。
なくするために光学窓の部分を少なくとも入射光Ａに対
して透明な材料で埋めることが好ましい。この際、研磨
パッドが入射光Ａに対して透明であれば、光学窓の研磨
定盤に対応する部分のみを入射光Ａに対して透明な材料
で埋めれば良い。ここで注意しなければならないのは、
研磨パッドが不透明であり、光学窓に対応する部分を他
の透明材料で置き換える場合、一般に光学窓の部分で研
磨速度が不均一になるので、光学窓の個数を過度に増や
すとウェハの被研磨面全面を均一に研磨することが難し
くなることである。そのため、光学窓の個数には上限が
あり、光学窓の個数は好ましくは２〜１０個であり、よ
り好ましくは２〜６個である。
【００１２】光学窓は研磨パッドを中心として円周状に
配置することが好ましく、更には等間隔で同一寸法のも
のを配置することが好ましい。分光波長分布からは、信
号処理装置によって、分光波長分布信号の極大値、また
は極小値、または（極大値−極小値）、または（極小値
／極大値）、または最大極大値、または最小極小値、ま
たは（最大極大値−最小極小値）、または（最大極小値
／最大極大値）、または分光波長分布信号の分散、また
は分光波長分布信号の適当なフーリエ変換の成分から選
ばれた何れか一つ以上のパラメータをモニタすることに
より、または分光波長分布信号と予め記憶されたシミュ
レーション計算によって得られた分光波長分布信号との
フイッティングにより研磨状態の測定が行われる。具体
的な測定項目として重要なものは、研磨膜厚の測定、工
程終了点の検知である。
配置することが好ましく、更には等間隔で同一寸法のも
のを配置することが好ましい。分光波長分布からは、信
号処理装置によって、分光波長分布信号の極大値、また
は極小値、または（極大値−極小値）、または（極小値
／極大値）、または最大極大値、または最小極小値、ま
たは（最大極大値−最小極小値）、または（最大極小値
／最大極大値）、または分光波長分布信号の分散、また
は分光波長分布信号の適当なフーリエ変換の成分から選
ばれた何れか一つ以上のパラメータをモニタすることに
より、または分光波長分布信号と予め記憶されたシミュ
レーション計算によって得られた分光波長分布信号との
フイッティングにより研磨状態の測定が行われる。具体
的な測定項目として重要なものは、研磨膜厚の測定、工
程終了点の検知である。
【００１３】本発明は、半導体装置製造工程における、
半導体素子の表面の絶縁層あるいは電極層の除去工程に
おける除去膜厚または工程終了点の検知方法のみなら
ず、各種産業における製造工程に於ける表面状態の測定
方法に適用される。
半導体素子の表面の絶縁層あるいは電極層の除去工程に
おける除去膜厚または工程終了点の検知方法のみなら
ず、各種産業における製造工程に於ける表面状態の測定
方法に適用される。
【００１４】
【実施例】以下に１図を用いて本発明の実施例を説明す
る。被研磨部材として１μｍ厚の熱酸化膜が形成された
６インチシリコンウェハを用い、熱酸化膜の研磨を行っ
た。研磨装置として図１のタイプで、光学窓を４個具え
た装置を用いた。ウェハの回転速度を５０ｒｐｍ、研磨
パッドの回転速度を５０ｒｐｍとし、研磨剤としてはＣ
ａｂｏｔ社製のＳＳ−２５（コロイダルシリカ）を２倍
に希釈したものを用い、研磨時のウェハ面での荷重を、
１００ｇ／cm 2、２００ｇ／cm2、３００ｇ／cm2、４０
０ｇ／cm2とし、研磨時間は３分間とした。
る。被研磨部材として１μｍ厚の熱酸化膜が形成された
６インチシリコンウェハを用い、熱酸化膜の研磨を行っ
た。研磨装置として図１のタイプで、光学窓を４個具え
た装置を用いた。ウェハの回転速度を５０ｒｐｍ、研磨
パッドの回転速度を５０ｒｐｍとし、研磨剤としてはＣ
ａｂｏｔ社製のＳＳ−２５（コロイダルシリカ）を２倍
に希釈したものを用い、研磨時のウェハ面での荷重を、
１００ｇ／cm 2、２００ｇ／cm2、３００ｇ／cm2、４０
０ｇ／cm2とし、研磨時間は３分間とした。
【００１５】以上の条件で研磨定盤１回転あたり除去さ
れた膜厚は荷重により変わり、１．７〜６ｎｍだった。
このときの研磨時間と残膜厚との関係を図２に示す。
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは各々１００ｇ／cm2、２００ｇ／cm2、
３００ｇ／cm2、４００ｇ／cm2のときのデータである。
研磨中、ハロゲンランプ１より出射した光束Ａはコリメ
ータレンズ２によってコリメートされ、ビームスプリッ
タ３を透過し、研磨定盤４上に形成された光学窓５ａを
通して研磨中の基板６へと入射する。基板６に入射した
入射光Ａは基板上で反射する際に基板の表面状態により
変調された変調光Ｂとなり、再び光学窓５ａを先ほどと
は逆の方向で透過し、ビームスプリッタ３で反射された
後、コンデンサーレンズ７にて集光されファイバー分光
器８の入射端９に入射する。ファイバー分光器８からは
変調光Ｂの分光波長分布が出力され、この信号を信号処
理装置１４が受け、信号処理することにより研磨中のウ
ェハの表面状態が測定される。研磨パッドは回転してい
るので、光学窓５ａからの次には５ｂから、次には５ｃ
から、次には５ｄからのように、順々に異なる光学窓か
ら変調光信号の取得が行われる。
れた膜厚は荷重により変わり、１．７〜６ｎｍだった。
このときの研磨時間と残膜厚との関係を図２に示す。
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは各々１００ｇ／cm2、２００ｇ／cm2、
３００ｇ／cm2、４００ｇ／cm2のときのデータである。
研磨中、ハロゲンランプ１より出射した光束Ａはコリメ
ータレンズ２によってコリメートされ、ビームスプリッ
タ３を透過し、研磨定盤４上に形成された光学窓５ａを
通して研磨中の基板６へと入射する。基板６に入射した
入射光Ａは基板上で反射する際に基板の表面状態により
変調された変調光Ｂとなり、再び光学窓５ａを先ほどと
は逆の方向で透過し、ビームスプリッタ３で反射された
後、コンデンサーレンズ７にて集光されファイバー分光
器８の入射端９に入射する。ファイバー分光器８からは
変調光Ｂの分光波長分布が出力され、この信号を信号処
理装置１４が受け、信号処理することにより研磨中のウ
ェハの表面状態が測定される。研磨パッドは回転してい
るので、光学窓５ａからの次には５ｂから、次には５ｃ
から、次には５ｄからのように、順々に異なる光学窓か
ら変調光信号の取得が行われる。
【００１６】以下本実施例に於ける光学窓の個数４個の
妥当性を検証する。一般に要求される研磨速度は２００
ｎｍ／分であり、研磨定盤の回転速度を５０ｒｐｍとす
ると、研磨定盤１回転あたりの除去膜厚は４ｎｍ／回転
となる。本実施例では研磨定盤１回転当たりの除去膜厚
は１．７〜６ｎｍであるので、ほぼこの値に該当してい
る。また、要求される膜厚の総合測定精度は２ｎｍであ
る。この値を（１）式に適用すると、ｎ≧（ｚ／ａ）＝
１．７〜６ｎｍ／２ｎｍ＝０．８５〜３を満足する最小
の正整数ｎは３であるが、本実施例では４個の光学窓を
具えているので、要求される膜厚の総合測定精度の２ｎ
ｍを満足する条件を具えている。逆に本実施例のように
４個の光学窓を用いたときに、サンプリング頻度に起因
する測定誤差は最大で６ｎｍ／４＝１．５ｎｍより、約
１．５ｎｍとなり、要求される測定精度２ｎｍよりも小
さいので、この光学窓の個数で、要求される測定精度２
ｎｍを検出するできる可能性がある。
妥当性を検証する。一般に要求される研磨速度は２００
ｎｍ／分であり、研磨定盤の回転速度を５０ｒｐｍとす
ると、研磨定盤１回転あたりの除去膜厚は４ｎｍ／回転
となる。本実施例では研磨定盤１回転当たりの除去膜厚
は１．７〜６ｎｍであるので、ほぼこの値に該当してい
る。また、要求される膜厚の総合測定精度は２ｎｍであ
る。この値を（１）式に適用すると、ｎ≧（ｚ／ａ）＝
１．７〜６ｎｍ／２ｎｍ＝０．８５〜３を満足する最小
の正整数ｎは３であるが、本実施例では４個の光学窓を
具えているので、要求される膜厚の総合測定精度の２ｎ
ｍを満足する条件を具えている。逆に本実施例のように
４個の光学窓を用いたときに、サンプリング頻度に起因
する測定誤差は最大で６ｎｍ／４＝１．５ｎｍより、約
１．５ｎｍとなり、要求される測定精度２ｎｍよりも小
さいので、この光学窓の個数で、要求される測定精度２
ｎｍを検出するできる可能性がある。
【００１７】以上本実施例ではバルクの熱酸化膜を挙げ
たが、半導体デバイスが形成された半導体デバイスパタ
ーンの研磨に於いては、パターン依存性があるが、一般
に研磨速度が上記実施例に於けるよりも速いので、更に
多くの光学窓が必要となる。
たが、半導体デバイスが形成された半導体デバイスパタ
ーンの研磨に於いては、パターン依存性があるが、一般
に研磨速度が上記実施例に於けるよりも速いので、更に
多くの光学窓が必要となる。
【００１８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、研磨体が
１回転する度毎に２回以上分光波長分布信号を取得でき
るので、基板表面からの情報取得間隔を短縮し、研磨中
の表面状態の時間変化を充分に精度良く測定することが
可能な研磨状態測定方法を提供する事が可能となる。
１回転する度毎に２回以上分光波長分布信号を取得でき
るので、基板表面からの情報取得間隔を短縮し、研磨中
の表面状態の時間変化を充分に精度良く測定することが
可能な研磨状態測定方法を提供する事が可能となる。
【図１】本発明の研磨状態測定方法を示す図である。
【図２】本発明の実施例の研磨データを示す図である。
【図３】従来例の研磨状態測定方法を示す図である。
１ ハロゲンランプ ２ コリメートレンズ ３ ビームスプリッタ ４ 研磨定盤 ５ 光学窓 ５ａ 光学窓 ５ｂ 光学窓 ５ｃ 光学窓 ５ｄ 光学窓 ６ ウェハ（被研磨部材） ７ コンデンサーレンズ ８ ファイバー分光器 ９ ファイバー入射端 Ａ 入射光 Ｂ 変調光 １４ 信号処理装置 １５ 研磨体
Claims (2)
- 【請求項１】研磨ヘッドに保持した被研磨部材を回転運
動する研磨体の表面に押し付けつつ、研磨剤を供給しな
がら、前記被研磨部材と前記研磨体とに相対運動を与え
ながら、前記被研磨部材の被研磨面を研磨する際に、入
射光を前記被研磨面に照射して得られる信号光から研磨
状態を測定する方法であって、前記研磨体が具えた２個
以上の光学窓に入射光と信号光を通す段階、前記研磨体
が１回転する毎に前記各光学窓から信号光を取得して前
記被研磨面の研磨状態を測定する段階を有することを特
徴とする研磨状態測定方法。 - 【請求項２】前記研磨体が１回転する間に研磨される膜
厚をｚ、必要な研磨膜厚の測定精度をａとするとき、前
記研磨体が、ｎ≧（ｚ／ａ）を満たすｎ個の光学窓を具
えることを特徴とする請求項１記載の研磨状態測定方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2367299A JP2000223451A (ja) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | 研磨状態測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2367299A JP2000223451A (ja) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | 研磨状態測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000223451A true JP2000223451A (ja) | 2000-08-11 |
Family
ID=12116987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2367299A Pending JP2000223451A (ja) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | 研磨状態測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000223451A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004058453A1 (en) * | 2002-12-28 | 2004-07-15 | Skc Co., Ltd. | Polishing pad having multi-windows |
| JP2014504041A (ja) * | 2011-01-28 | 2014-02-13 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 多数の光ヘッドからのスペクトルの収集 |
| JP2017220683A (ja) * | 2016-07-27 | 2017-12-14 | 株式会社荏原製作所 | ポリッシング装置 |
| WO2022091532A1 (ja) * | 2020-11-02 | 2022-05-05 | 株式会社荏原製作所 | 研磨装置及び研磨方法 |
-
1999
- 1999-02-01 JP JP2367299A patent/JP2000223451A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004058453A1 (en) * | 2002-12-28 | 2004-07-15 | Skc Co., Ltd. | Polishing pad having multi-windows |
| JP2014504041A (ja) * | 2011-01-28 | 2014-02-13 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 多数の光ヘッドからのスペクトルの収集 |
| JP2015216399A (ja) * | 2011-01-28 | 2015-12-03 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 多数の光ヘッドからのスペクトルの収集 |
| JP2017220683A (ja) * | 2016-07-27 | 2017-12-14 | 株式会社荏原製作所 | ポリッシング装置 |
| WO2022091532A1 (ja) * | 2020-11-02 | 2022-05-05 | 株式会社荏原製作所 | 研磨装置及び研磨方法 |
| JP7494092B2 (ja) | 2020-11-02 | 2024-06-03 | 株式会社荏原製作所 | 研磨装置及び研磨方法 |
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