【手続補正書】
【提出日】平成16年7月6日(2004.7.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に研磨クロスを貼り付けた研磨定盤とウエーハ保持部により保持されたウエーハを対置させ、研磨クロスとウエーハとの間に研磨剤を供給し、ウエーハに荷重を加えながらウエーハを回転させることによりウエーハ表面を研磨する半導体研磨装置において、
前記ウエーハに測定波を当てるための測定波照射装置と、
前記測定波照射装置に接続され膜厚を測定するための膜厚測定装置と、
前記膜厚測定装置に接続され前記膜厚測定装置からの測定結果を計算するためのデータ処理装置と、
を具備し、前記測定波照射装置は、特定の周波数でパルス状に測定波照射することを特徴とする半導体研磨装置。
【請求項２】
表面に研磨クロスを貼り付けた研磨定盤とウエーハ保持部により保持されたウエーハを対置させ、研磨クロスとウエーハとの間に研磨剤を供給し、ウエーハに荷重を加えながらウエーハを回転させることによりウエーハ表面を研磨する半導体研磨装置において、
前記ウエーハに測定波を当てるための測定波照射装置と、
前記測定波照射装置に接続され膜厚を測定するための膜厚測定装置と、
前記膜厚測定装置に接続され前記膜厚測定装置からの測定結果を計算するためのデータ処理装置と、
前記ウエーハに当てられた測定波を前記膜厚測定装置に取り込むためのゲートと、
を具備したことを特徴とする半導体研磨装置。
【請求項３】
前記測定波昭射装置は、前記研磨定盤の外周部に設けられた膜厚測定用窓を通して前記ウエーハに測定波を当てることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体研磨装置。
【請求項４】
前記測定波照射装置は、前記研磨定盤の外周部よりも外に位置する前記ウエーハの一部に測定波を当てることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体研磨装置。
【請求項５】
前記ゲートの開閉は前記研磨定盤および前記ウエーハ保持部の回転数から算出した特定の周波数に同期し、反射波情報がゲートに達するまでの遅延時間から計算した任意の時間だけ遅らせて行うことを特徴とする請求項２に記載の半導体研磨装置。
【請求項６】
前記データ処理装置は、前記ウエーハ保持部の回転数から前記測定波の周波数を算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体研磨装置。
【請求項７】
前記データ処理装置は、取り込んだ情報を累積積算することを特徴とする請求項１または請求項２記載に記載の半導体研磨装置。
【請求項８】
前記膜厚測定装置は、測定するウエーハの任意の特定箇所の膜厚を測定できることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の半導体研磨装置。
【請求項９】
表面に研磨クロスを貼り付けた研磨定盤とウエーハ保持部により保持されたウエーハを対置させ、研磨クロスとウエーハとの間に研磨剤を供給し、
ウエーハに荷重を加えながらウエーハを回転させることによりウエーハ表面を研磨する半導体研磨方法において、
測定波照射装置により前記ウエーハに特定の周波数でパルス状に測定波を照射する工程と、
前記測定波照射装置に接続された膜厚測定装置により膜厚を測定する工程と、
前記膜厚測定装置からの測定結果を計算する工程と、
を含むことを特徴とする半導体研磨方法。
【請求項１０】
表面に研磨クロスを貼り付けた研磨定盤とウエーハ保持部により保持されたウエーハを対置させ、研磨クロスとウエーハとの間に研磨剤を供給し、
ウエーハに荷重を加えながらウエーハを回転させることによりウエーハ表面を研磨する半導体研磨方法において、
測定波昭射装置により前記ウエーハに測定波を照射する工程と、
前記測定波照射装置に接続された膜厚測定装置により前記ウエーハに当てられた測定波をゲートを通して取り込み膜厚を測定する工程と、
前記膜厚測定装置からの測定結果を計算する工程と、
を含むことを特徴とする半導体研磨方法。
【請求項１１】
前記測定結果を計算する工程において、前記ウエーハ保持部の回転数から前記測定波の周波数を算出することを特徴とする請求項９に記載の半導体研磨方法。
【請求項１２】
前記測定結果を計算する工程において、前記測定結果を累積積算することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の半導体研磨方法。
【請求項１３】
前記測定波を照射する工程は、前記研磨定盤の外周部に設けられた膜厚測定用窓を通して、測定波を照射することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の半導体研磨方法。
【請求項１４】
前記膜厚を測定する工程において、測定するウエーハの任意の特定箇所の膜厚を測定できることを特徴とする請求項９から請求項１３までのいずれか１項に記載の半導体研磨方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に記載した半導体研磨装置は、表面に研磨クロスを貼り付けた研磨定盤とウエーハ保持部により保持されたウエーハを対置させ、研磨クロスとウエーハとの間に研磨剤を供給し、ウエーハに荷重を加えながらウエーハを回転させることによりウエーハ表面を研磨する半導体研磨装置において、前記研磨定盤の外周部に設けられた膜厚測定用窓と、前記膜厚測定用窓を通り、前記ウエーハに測定波を当てるための測定波照射装置と、前記測定波照射装置に接続され膜厚を測定するための膜厚測定装置と、前記膜厚測定装置に接続され前記膜厚測定装置からの測定結果を計算するためのデータ処理装置とを具備し、前記測定波照射装置は、特定の周波数でパルス状に測定波照射することを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、この発明の請求項２に記載した半導体研磨装置は、表面に研磨クロスを貼り付けた研磨定盤とウエーハ保持部により保持されたウエーハを対置させ、研磨クロスとウエーハとの間に研磨剤を供給し、ウエーハに荷重を加えながらウエーハを回転させることによりウエーハ表面を研磨する半導体研磨装置において、前記ウエーハに測定波を当てるための測定波照射装置と、前記測定波照射装置に接続され膜厚を測定するための膜厚測定装置と、前記膜厚測定装置に接続され前記膜厚測定装置からの測定結果を計算するためのデータ処理装置と、前記ウエーハに当てられた測定波を前記膜厚測定装置に取り込むためのゲートとを具備したことを特徴としている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、この発明の請求項９に記載した半導体研磨方法は、表面に研磨クロスを貼り付けた研磨定盤とウエーハ保持部により保持されたウエーハを対置させ、研磨クロスとウエーハとの間に研磨剤を供給し、ウエーハに荷重を加えながらウエーハを回転させることによりウエーハ表面を研磨する半導体研磨方法において、測定波照射装置により前記ウエーハに特定の周波数でパルス状に測定波を照射する工程と、前記測定波照射装置に接続された膜厚測定装置により膜厚を測定する工程と、前記膜厚測定装置からの測定結果を計算する工程とを含むことを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また、この発明の請求項１０に記載した半導体研磨方法は、表面に研磨クロスを貼り付けた研磨定盤とウエーハ保持部により保持されたウエーハを対置させ、研磨クロスとウエーハとの間に研磨剤を供給し、ウエーハに荷重を加えながらウエーハを回転させることによりウエーハ表面を研磨する半導体研磨方法において、測定波昭射装置により前記ウエーハに測定波を照射する工程と、前記測定波照射装置に接続された膜厚測定装置により前記ウエーハに当てられた測定波をゲートを通して取り込み膜厚を測定する工程と、前記膜厚測定装置からの測定結果を計算する工程とを含むことを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
図１に示すように、研磨定盤１１上に研磨クロス１２を貼り付けられており、ウエーハ保持部としてトップリング１４により保持されたウエーハ１３を対置させている。前記トップリング１４は、モータ１６に設置されている。研磨時には、研磨クロス１２とウエーハ１３との間に研磨剤（図示せず）を供給し、ウエーハ１３に荷重を加えながら研磨定盤１１をモータ１５を回転させることによりウエーハ１３表面を研磨する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
また、前記研磨定盤１１の外周部には膜厚測定用窓１７が設けられており、前記膜厚測定用窓１７を通り、前期ウエーハ１３に光を当てるための測定波照射装置２１とが、研磨定盤１１下部に設置されている。前記測定波照射装置２１にはアライメント機構２５が接続されている。さらに、膜厚を測定するための膜厚測定装置２２と、前記膜厚測定装置２２からの測定結果を計算するためのデータ処理装置２３が前記アライメント機構２５に接続されている。また、前記モータ１５、１６、そして前記データ処理装置２３は電気的に接続されている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
図１に示すように、研磨定盤１１上に貼り付けた研磨クロス１２上に、半導体デバイスの製造工程の途中にあるウエーハ１３を表面を下方に向けて設置する。前記ウエーハ１３はトップリング１４に保持されており、トップリング１４および研磨定盤１１はともにそれぞれモータ１５、１６により回転している。ここで研磨クロス１２の表面に膜厚測定用窓１７を設ける。また、前記膜厚測定用窓１７の下部には、パルス状に膜厚測定波を照射する測定波照射装置２１、膜厚測定装置２２、およびモータ１５、１６の回転数から膜厚測定波のパルス周波数を計算するためのデータ処理装置２３が設置されている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
前記パルス周波数の計算方法の例としては、モータ１５の回転数がＲＴＴ（Ｒｐｍ）、モータ１６の回転数がＲＴＲ（Ｒｐｍ）である場合、まずＲＴＴとＲＴＲの最小公倍数Ｒを求める。膜厚測定波のパルス周波数をλ（Ｈｚ）とすると、
λ=６０ｎ/Ｒまたは６０ｎ/Ｒ（ｎは整数）……（１）
であるようにλを定める。この際、予め研磨前に膜厚測定のための例えば可視光２４がデバイス表面の所定の箇所に照射されるよう前記アライメント機構２５により前記測定波照射装置２１の位置を調整しておく。この状態で研磨定盤１１およびトップリング１４をモータ１５、１６により回転させ始めると、１/Ｒ毎にデバイス表面の所定の箇所が膜厚測定用窓１７の上方を通るので、そのタイミングに同期したパルス周波数λ（Ｈｚ）で例えば可視光２４を照射すれば、その特定箇所の反射光を測定して膜厚を得ることができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
図２に示すように、研磨定盤１１の表面に研磨クロス１２を貼り付けた前記研磨定盤１１と、ウエーハ保持部としてトップリング１４により保持されたウエーハ１３の一部が前記研磨定盤１１の外周部よりも外にウエーハ１３が設置されている。前記トップリング１４は、モータ１６に接続されている。前期ウエーハ１３に光を当てるための測定波照射装置２１は、前記ウエーハ１３の下部に位置しており、前記測定波照射装置２１に接続され前記測定波照射装置２１にはアライメント機構２５が接続されている。研磨時には、研磨クロスとウエーハとの間に研磨剤（図示せず）を供給し、ウエーハ１３に荷重を加えながら研磨定盤１１をモータ１５を回転させることによりウエーハ１３表面を研磨する。さらに、膜厚を測定するための膜厚測定装置２２と、前記膜厚測定装置からの測定結果を計算するためのデータ処理装置２３が前記アライメント機構２５に接続されている。また、前記モータ１５、１６、そして前記データ処理装置２３は電気的に接続されている。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
本発明の第２の実施形態の第１の実施形態との違いは、前記ウエーハ１３の膜厚を測定するための測定波を照射する場所が、膜厚測定用窓１７ではなく、ウエーハ１３の一部が前記研磨定盤１１の外周部よりも外にはみだして設置され、前記ウエーハ１３の一部がはみ出している部分に照射するという点である。これによって、第１の実施形態の効果に加え、膜厚測定用窓１７を有した研磨定盤でなくても本発明を実施することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
図３に示すように、本発明の第３の実施形態は、前記第１の実施形態の半導体研磨装置において、膜厚測定装置２２と前記膜厚測定用窓１７の間で、膜厚測定装置２２の直前にゲート２７を設置し、データ処理装置２３をゲート開閉計算装置２８に変更したことが特徴である。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
図３に示すように、前記膜厚測定装置２２の直前に反射波のデータを膜厚計算手段２２に取り込むためのゲート２７が設置されている。ここで、反射波のデータをゲート２７を通して膜厚測定装置２２に取り込む際に、ゲートの開閉計算装置２８によって算出した研磨定盤１１およびトップリング１４の回転数から算出した特定の周波数に同期させ、かつ反射波情報がゲート２７に達するまでの遅延時間から計算した任意の時間だけ遅らせて行う。さらに膜厚測定装置２２において、取り込んだ反射波データを累積積算すると、情報量が多くなるので、任意に情報量を制御することができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
ここで膜厚測定のための可視光２４は紫外線、または対象膜がメタル膜の場合はＸ線であっても良い。またゲート開閉の周波数をλ`とすると、本発明の第１の実施形態で述べたように
λ`=６０ｎ/Ｒまたは６０ｎ/Ｒ（ｎは整数）……（１）
と定めても良い。この際、ゲート開閉の周期はｍ/λ（ｍは整数）で表されるが、ｍは必ずしも連続な整数でなくても良い。例えば１/λ、２/λ、４/λ、６/λ、……というように不連続な周期で開閉しても良い。また、膜厚測定のための可視光２４を通過させるための膜厚測定用窓１７を設ける代わりに、第２の実施形態に示したように、ウエーハを研磨定盤からオーバーハングしてはみ出させて、研磨定盤の外で可視光２４をウエーハに照射しても良い。また、膜厚測定用窓１７の形状、大きさは限定されない。さらに、前記ゲートは、前記データ処理装置と前記膜厚測定用窓の間であれば、設置する場所は限定されず、図４に示すように、前記膜厚測定用窓１７の中にゲート３０を設置してもよく、設置場所は限定されるものではない。