(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属酸化物層の上面が、基板上に形成される金属構造の上面と同一平面にされる七宝構造を形成する方法であって、
前記金属構造の少なくとも上面に窒化アルミニウム層を付着するステップと、
前記金属構造及び前記窒化アルミニウム層上に酸化アルミニウム層を付着するステップと、
スラリを使用する化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスにより、酸化アルミニウム層を研磨することにより、前記窒化アルミニウム層上の前記酸化アルミニウムを除去し、前記金属構造の上面の前記窒化アルミニウム層を露出する研磨ステップと、
前記ＣＭＰプロセスにより前記酸化アルミニウム層及び前記窒化アルミニウム層を研磨し、前記窒化アルミニウム層の研磨により、前記スラリ内にアンモニアを生成する研磨ステップと、
前記スラリから前記アンモニアをガスとして抽出するステップと、
前記抽出ステップにおいて抽出された前記アンモニアの濃度に応じた信号を生成するステップと、
前記信号の変化に応じて、前記ＣＭＰプロセスを終了するステップと
を含む方法。
【請求項２】
基板上に横たわる酸化アルミニウム膜の除去の終点を検出する方法であって、前記除去が、スラリを使用する化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスにより実行されるものにおいて、
前記酸化アルミニウム層膜と前記基板との間に窒化アルミニウム膜を提供するステップと、
前記窒化アルミニウム膜のＣＭＰの間に、前記スラリ内において、前記スラリと前記窒化アルミニウム膜との間の化学反応生成物を生成するステップと、
前記スラリから前記反応生成物をガスとして抽出するステップと、
前記抽出ステップにおいて抽出された前記反応生成物の濃度に応じた信号を生成するステップと
を含み、前記信号の変化が前記酸化アルミニウム膜の除去の終点を示す方法。
【請求項３】
前記窒化アルミニウム層が前記基板の上面並びに前記金属構造の側面及び上面を、前記基板及び前記金属構造の形状に沿って覆う層として付着される、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記研磨ステップの前に、前記スラリからアンモニアを除去するステップを含む、請求項１または２記載の方法。
【請求項５】
前記ＣＭＰプロセスが前記信号の減少に従い終了され、前記減少が、前記金属構造の上面から前記窒化アルミニウム層が除去され、前記上面が露出されたことを示す、請求項１、３及び４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記信号を生成するステップが、
前記抽出ステップにおいて抽出された前記アンモニアを異なる化学生成物に変換するステップと、
前記化学生成物に化学発光を生じさせるステップと、
前記化学発光を検出し、前記信号を提供するステップと
を含む、請求項１、３〜５のいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気記憶装置の読取り／書込みヘッドの形成に関し、特に、こうしたヘッドの形成において使用される化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスにおけるプロセス制御の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体処理の分野では、材料の平坦化や、基板上の膜のスタックから材料層を管理して除去するために化学機械研磨（ＣＭＰ）が広く使用されている。典型的なＣＭＰプロセスでは、スラリの存在の下で管理された圧力により、半導体ウエハを研磨パッドに対して回転させることにより（またはパッドをウエハに対して移動させることにより、またはこれらの両方により）、膜が半導体ウエハから選択的に除去される。図１は、典型的なＣＭＰ装置１０を示し、ワークピース１００（１つ以上の層が付着されるシリコン・ウエハなど）がウエハ・キャリア１１により、表を下にして保持され、研磨テーブル１３上に配置される研磨パッド１２を用いて研磨される。ワークピースはスラリ１４に接触する。ウエハ・キャリア１１は、モータ１６により駆動されるシャフト１５により回転される。ワークピースの表面全体が、スラリの存在の下で研磨パッド１２により研磨される。従って、表面のでこぼこが基板上に付着される膜から除去され、高度な平坦化が達成される。ＣＭＰはシリコン基板上の膜のスタックから、ポリシリコンやシリコン酸化物、またはシリコン窒化物などの様々な材料を除去したり、平坦化するために使用されてきた。
【０００３】
最近では、ＣＭＰが磁気読取り／書込みヘッドの形成における七宝（ｃｌｏｉｓｏｎｎｅ）プロセスにおいて使用されている。このプロセスは酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜の研磨を含む。図２（ａ）に示されるように、酸化アルミニウムの層２２がＮｉＦｅの小さな構造２１上に付着される。ＮｉＦｅ構造２１は、基板または膜のスタックなどの下側の構造１上に付着される。次に、各ＮｉＦｅ構造２１の上面２１ａが露出されるまで、酸化アルミニウム層２２が平坦化され、ＣＭＰにより除去される（図２（ｂ）参照）。こうして、Ａｌ２Ｏ３層２２の上面がＮｉＦｅ構造２１の上面と同一平面となって、七宝パターンが獲得される。
【０００４】
ＣＭＰプロセスでは一般に、プロセスを膜または膜のスタック内の所望の所定位置（すなわち、終点に達した時点）で停止することが極めて重要である。膜の過剰研磨（すなわち過度な除去）は、続く処理でのワークピースの使用を不可能にし、従って歩留り損失を生じる。膜の研磨不足は、ＣＭＰプロセスが繰り返されることを要求し、これは厄介で余分なコストを費やす結果となる。研磨不足は時に気付かれずに進み、これも歩留り損失につながる。前述の七宝プロセスでは、構造２１の厚さの厳格な許容値を維持する一方で、表面２１ａを露出するために、十分な酸化アルミニウム層が除去されることが特に重要である。
【０００５】
ＣＭＰ終点検出問題に対する従来のアプローチでは、所望の研磨時間を決定するために、除去される層の厚さ及び研磨速度が各ワークピースに対して測定される。ＣＭＰプロセスは単に、この時間長だけ実施されて、その後停止される。多くの異なる要因が研磨速度に影響し、研磨速度そのものはプロセスの間に変化し得るので、このアプローチは十分に満足のいくものではない。特に、膜の研磨速度は一般に実質的に界面の近くで変化する。このことが所望の研磨時間を予測する問題を更に複雑化する。
【０００６】
更に、図３に示されるように、所望の七宝構造は非常に小さなパターン比率を有する。すなわち、ＮｉＦｅ面２１ａが露出されるまで、酸化アルミニウム層２２の研磨が継続されなければならないが、合計露出ＮｉＦｅ領域は合計Ａｌ２Ｏ３／ＮｉＦｅ界面領域の約２％に過ぎない。
【０００７】
従って、ヘッド技術へのＣＭＰ処理の適用は、Ａｌ２Ｏ３やＮｉＦｅなどの材料において有効なＣＭＰ終点検出技術を要求する。更に、ＣＭＰ終点がシャフト・モータ１６により導かれる電流などの外部測定や、前の層の厚さ測定からの外挿に頼って検出されるのではなく、その場（ｉｎ  ｓｉｔｕ）において、リアルタイムに検出されることが望ましい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、七宝構造の形成のための化学機械研磨において、研磨終点をその場でリアルタイムに検出する方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、金属酸化物膜のＣＭＰ除去に使用される、リアルタイムで感度が良く、高解像度の終点検出技術を提供することにより、ヘッド形成においてＣＭＰの利用を可能にするものである。
【００１０】
本発明のＣＭＰ終点検出法では、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）膜が終点指示タグとして、終点が所望される酸化アルミニウム内（例えば、図２に示されるＮｉＦｅ構造２１の頂部上に）に埋め込まれる。ＡｌＮとスラリとの反応が別個の生成物すなわちアンモニア（ＮＨ３）を生成し、これが次にスラリから抽出され、ＣＭＰプロセスの終点を知らせるタグとして使用される。
【００１１】
本発明の第１の態様によれば、七宝構造（金属酸化物層の上面が、基板上に形成される金属構造の上面と同一平面にされる）を形成する方法が提供される。窒化物層が金属構造の少なくとも上面に付着され、金属酸化物層が金属構造及び窒化物層上に付着される。次に、スラリ及び好適な研磨パッドを用いて（除去速度及び研磨の均一性を最適化する一方、傷を最小化する）、金属酸化物層が化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスにより研磨される。窒化物層上の金属酸化物が除去され、金属構造の上面の窒化物層が露出される。この時点で、金属酸化物層及び窒化物層がＣＭＰプロセスにより一緒に研磨され、窒化物層の研磨によりスラリ内にアンモニアが生成される。次に、アンモニアがスラリからガスとして抽出され、抽出アンモニアの濃度に従い、信号が生成される。そして、信号の変化に従い、ＣＭＰプロセスが終了される。本発明の好適な実施例では、金属酸化物が酸化アルミニウムであり、窒化物が窒化アルミニウムであり、窒化物層（終点指示タグ）が、基板及び金属構造上に共形層として付着される。
【００１２】
ＣＭＰプロセスは、アンモニア濃度信号の変化パターンに従い終了される。信号の初期の増加は、窒化物層が研磨されていることを示し、続く減少は、窒化物層が金属構造の上面から除去されるときの、窒化物層の最終的な消滅を示す。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、金属構造上に横たわる金属酸化物膜のＣＭＰによる除去の終点を検出する方法が提供される。最初に、金属構造の上面において、金属酸化物膜と金属構造との間に終点指示膜が提供される。終点指示膜のＣＭＰの間に、スラリと終点指示膜との間の化学反応生成物がスラリ内に生成される。化学反応生成物がスラリからガスとして抽出され、信号が抽出反応生成物の濃度に従い生成される。信号の変化が金属酸化物ＣＭＰの終点を示す。
【００１４】
ＣＭＰプロセスの終点において、金属酸化物膜の上面が、金属構造の上面と同一平面となり、ＣＭＰプロセスが七宝構造を形成する。ＣＭＰプロセスは信号の変化に従い終了される。具体的には、ＣＭＰプロセスは信号の減少に従い終了される。なぜなら、信号の減少は金属構造の上面からの終点指示層のほぼ完全な除去を示すからである。
【００１５】
終点指示層は、ＣＭＰプロセスが膜内の所定の位置で終了するように、または所定の膜厚で終了するように、酸化物膜内のどこに配置されてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）の停止膜上に、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）のターゲット膜を有する基板に対して、水とフュームド・シリカ（ｆｕｍｅｄ  ｓｉｌｉｃａ）を含み、約１０．５のｐＨを有するスラリを用いてＣＭＰを行う場合、酸化物と窒化物との界面に達するときに、アンモニア（ＮＨ３）を生成する化学反応が発生することが以前から判明している。特に、フュームド・シリカ、水及び水酸化カリウム（ＫＯＨ）の混合物であり、約１０．５のｐＨを有するスラリにより、窒化ケイ素が研磨されるとき次の反応が発生する。
【化１】
Ｓｉ３Ｎ４＋６ＫＯＨ＋３Ｈ２Ｏ→３Ｋ２ＳｉＯ３＋４ＮＨ３
【００１７】
従って、酸化物と窒化物との界面に達したとき、アンモニアがガス反応生成物としてスラリ内に生成される。
【００１８】
現在の七宝ＣＭＰプロセスでは、同様のスラリが使用される。特に、ｐＨが前述の窒化ケイ素のＣＭＰの場合と同様の高い値（約１０．５）を有する。
【００１９】
本発明によれば、ＮｉＦｅ構造２１及び下側の膜スタックまたは基板１が、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）膜３１により被覆される。次に、図３（ａ）に示されるように、ＡｌＮ膜３１がＡｌ２Ｏ３膜２２によりオーバコートされる。当業者であれば分かるように、Ａｌ２Ｏ３付着プロセスはＡｌ２Ｏ３の反応性スパッタリングにおいて窒素含有ガスを追加することにより、ＡｌＮ膜を追加するように変更されてもよい。また、ここでは、ＡｌＮ膜３１はＮｉＦｅ構造２１と共形に付着されているが、以下に詳細を示す終点検出方法によればＡｌＮ膜は、ＮｉＦｅ構造の少なくとも上面に付着されていればよいことは、容易に理解されよう。
【００２０】
高ｐＨ水溶液の下での研磨の間、ＡｌＮ膜が反応してアンモニアを生成する。反応は次のようであると考えられている。
【化２】
２ＡｌＮ＋３Ｈ２Ｏ→Ａｌ２Ｏ３＋２ＮＨ３
【００２１】
ＮｉＦｅ構造上に横たわるＡｌ２Ｏ３膜２２が平坦化され、部分的に除去されてＡｌＮ膜３１の上面３１ａが露出されると（図３（ｂ））、ＡｌＮの研磨が開始する。露出されたＡｌＮは、直ちにスラリ内の水と反応してアンモニアを生成する。生成されたアンモニアはスラリ内に溶解され、比較的高いｐＨのためにＮＨ４＋ではなく、主にＮＨ３の形態で存在する。従って、スラリ内のアンモニアのレベルの変化はＡｌＮ膜３１の露出度の変化を示す。
【００２２】
ＡｌＮ膜がＮｉＦｅ構造２１の頂部から除去されると、露出ＡｌＮの量が突然減少し、小部分３１ｂだけが次に露出される（図３（ｃ））。従って、スラリ内のアンモニアのレベルが減少し、ＣＭＰプロセスの所望の終点を知らせる。
【００２３】
ＡｌＮ層３１はＮｉＦｅ構造２１と共形であるので、Ａｌ２Ｏ３除去プロセスがＮｉＦｅの上面２１ａ上のＡｌＮ面３１ａを露出するようにＣＭＰプロセスする間、最初にＡｌ２Ｏ３とＡｌＮとの界面に達する。換言すると、アンモニア生成膜が、終点が所望される表面に自己整合される。
【００２４】
より一般的には、ＡｌＮ含有膜上に横たわる任意の非ＡｌＮ含有膜の除去の終点が、スラリ内のアンモニアのレベルをモニタすることにより検出される。
【００２５】
更に、スラリとの反応が２つの膜から異なる濃度の化学反応生成物を生成することを前提とすると、たとえこれらの膜が同一のタイプであったとしても、別の膜上に横たわる膜の除去の終点を検出することができる。例えば、酸化物層内の窒化物の汚染物質がスラリと反応してアンモニアを形成する。２つの酸化物層が異なる窒化物濃度を有する場合、アンモニア反応生成物の濃度が異なることになる。濃度のこの差が検出されて、他の酸化物層上に横たわるもう一方の酸化物層の除去の終点を決定するために使用される。
【００２６】
更に、ＡｌＮ膜はＡｌ２Ｏ３層内に埋め込まれると、終点インジケータとして作用することが理解されよう。
【００２７】
製造において好適に使用される終点検出法の一部として、スラリ内でアンモニア生成を実現するために、リアルタイム且つその場でスラリの回収及びサンプリングが要求される。好適には、回収及びサンプリングがアンモニアに対して好感度で迅速な応答を提供し、スラリ内及び周囲の大気内の他の物質からの干渉の影響を最小化する。
【００２８】
前述のスラリは一般に、研磨のために使用される前にアンモニアを含む。研磨前アンモニア濃度は、５．０×１０−５Ｍ程度である。Ａｌ２Ｏ３とＡｌＮとの間の、低パターン比率（すなわち、ＡｌＮ及びＡｌ２Ｏ３の合計面積と比較して小面積の露出ＡｌＮ）を有する界面を研磨することにより、およそ１．０×１０−５Ｍ程度のアンモニア濃度が生成される。従って、プロセス終点によるアンモニア濃度の変化は、スラリ内の研磨前アンモニア濃度の変動と区別可能でないかもしれない。従って、スラリ内のアンモニアの研磨前濃度は、所望の感度を獲得するために低減されなければならない。これは図４に示されるアンモニア・スクラバ４００を用いて達成される。スクラバの主要構成要素は、Ｌｉｑｕｉ−Ｃｅｌメンブラン接触器４０１（Ｈｏｅｃｈｓｔ−Ｃｅｌａｎｅｓｅ社から販売されるモデル４×２８）であり、Ｃｅｌｇａｒｄ（商標）マイクロポーラス・ポリプロピレン・ファイバ４０２を含む。これらのファイバは疎水性であり、水性溶液がファイバ・メンブランを通じて浸透することを許可しないがガス交換を可能にする。貯蔵庫（図示せず）から供給されるスラリが４０４から接触器４０１内に入り、接触器４０１を通じて流れ、ファイバの外側に流れ出る。その間に、アンモニアがファイバの内側に浸透する。スラリは４０６で排出され、再度４０４に循環される。スラリ内のアンモニアの除去を容易にするために、別の貯蔵庫（図示せず）から供給される約３のｐＨを有する水溶性ＨＣｌ溶液がファイバの内側を循環される。この溶液は、４０８から入力して４１０から排出され、再度４０８に循環する。このＨＣｌストリーム内に入り込むスラリからのアンモニア・ガスは、低ｐＨにより即時ＮＨ４＋に変換され、スクラバの内部でのＮＨ３の蓄積を効果的に阻止する。再循環ＨＣｌストリーム及び貯蔵庫は、スラリからの大量のアンモニアのシンクである。こうしてスラリ内の研磨前アンモニア濃度は、約２．５×１０−６Ｍに低減される。
【００２９】
研磨の間に生成されるアンモニアの濃度をモニタすることにより、ＣＭＰプロセスの終点を検出するために、アンモニアがスラリから抽出されなければならない。これは図５に示されるようなアンモニア抽出ユニット２００を用いて達成される。抽出ユニット２００は、チャネル２０１が内部に形成される本体２１０（例えばブラスチック・ブロック）を有する。チャネル２０１は、インレット・コネクタ２０２を通じて、乾燥したクリーンな（すなわち、アンモニア、窒素酸化物、及びアミンの無い）キャリア・ガス（例えば調整された空気（ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｄ  ａｉｒ））のソース（図示せず）に接続される。チャネル２０１はまた、アウトレット・コネクタ２０３を通じて、検出ユニット（図示せず）に接続され、これが更に真空ポンプ（図示せず）に接続される。検出ユニットの底部は、疎水性ガス透過性メンブラン２２０により覆われる。従って、チャネル２０１は、その一部に沿ってガス透過性メンブランが走行するガス・フロー経路を構成する。チャネル２０１内のキャリア・ガス圧力は、大気圧よりも低く維持される。抽出ユニット２００は研磨パッド１２上でスラリと接触するように配置される。スラリ内に溶解されたアンモニアがガス透過性メンブラン２２０に浸透し、メンブランに渡る圧力差によりガス・ストリームに入力する。抽出ユニット２００とスラリ１４との接触、及びスラリ１４と研磨パッド１２の表面との接触が、大気がガス・ストリームに入り込むのを阻止する役目をする。追加のメンブラン２３０はガス・ストリーム内に配置され、メンブラン２２０が損傷して、スラリがチャネル２０１内に入り込む際に、スラリが検出ユニットに達するのを阻止する。アンモニア反応生成物を含有した乾燥したキャリア・ガスが、フロー制限装置２４０を通じて排出される。
【００３０】
アンモニア抽出ユニットのための代替構成が、図６に示される。抽出ユニット３００は、分解式Ｌｉｑｕｉ−Ｃｅｌ接触器（Ｈｏｅｃｈｓｔ−Ｃｅｌａｎｅｓｅ社から販売されるモデル２．５×８）から得られるポリプロピレン・マイクロポーラス中空ファイバ３０２から構成される。ファイバ３０２はガスがファイバの外部から内部に通り過ぎることを可能にするが、液体は通り過ぎることができない。ファイバ３０２の外側において、スラリがポンプによりインレット３０４を通じて抽出ユニット３００に供給され、アウトレット３０６を通じて抽出ユニットから排出される。乾燥したクリーンなキャリア・ガス（例えば調整された空気）がポンプにより、インレット３０８を通じて抽出ユニット３００内に供給され、ファイバ３０２を通過し、アウトレット３１０から排出され、アンモニア・ガス分子を運搬する。或いは、スラリ及びキャリア・ガスがポンプにより疎水性のガス透過性メンブランのそれぞれ外部及び内部に沿って供給されてもよい。キャリア・ガスは、抽出ユニット３００に入る前にアンモニア・フィルタを含む乾燥機（図示せず）を通じて供給されてもよい。キャリア・ガスは約３０トルの減圧において供給され、スラリからファイバを通じて、ガス・ストリームに変わるアンモニアの移送を容易にする。減圧はまた、全般的な流速を増加させ、それによりアンモニア濃度の変化を測定するための応答時間を減少させる。
【００３１】
次に、アンモニア含有ガスのサンプル・ストリームが、分析ユニット５００（図７参照）に供給され、これがガスをモニタしてアンモニアの存在を分析する。分析ユニットは、ガス・ストリーム内のアンモニアの存在を示す信号５０１を出力し、それにより膜除去プロセスの終点を指示する。
【００３２】
高感度且つ高速応答により、ガス・ストリーム内のアンモニアの存在を検出するために、様々な方法が使用される。本発明者により成功裡に使用されたこうした１方法は、化学発光信号を検出することである。Ｌｉらにより米国特許出願第０９／０７３６０４号”Ｉｎｄｉｒｅｃｔ  ｅｎｄｐｏｉｎｔ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｂｙ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｒｅａｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｃｈｅｍｉｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ”で詳述されるように、アンモニアが酸化窒素などの異なる生成物に変換され、これがオゾンと反応する際、化学発光を生成する。特に、アンモニアを変換するために、次の触媒反応が使用される。
【化３】
ＮＨ３＋Ｏ２→ＮＯ＋Ｈ２Ｏ
【００３３】
次にＮＯ生成物をオゾンと反応させることにより、化学発光種が生成される。
【化４】
ＮＯ＋Ｏ３→ＮＯ２＊＋Ｏ２
ＮＯ２＊→ＮＯ２＋ｈν
【００３４】
発光が光電子増倍管により検出される。この技術は微弱レベル（ｓｕｂ−ｐａｒｔｓ−ｐｅｒ−ｂｉｌｌｉｏｎ  ｌｅｖｅｌ）のアンモニアを検出する一方、他の化学薬品からの干渉を回避することが判明している。
【００３５】
図７は、埋め込みＡｌＮ終点指示層により酸化アルミニウムＣＭＰプロセスの終点を検出するために使用される、前述の様々なユニットを示すブロック図である。制御装置６００は、分析ユニット５００からの信号５０１を入力として受け取り、好適には、ＣＭＰプロセスをモニタして、プロセスの終点を決定する制御プログラムを実行するコンピュータを含む。ＣＭＰプロセスの終点に達すると、コンピュータが制御信号６０１を研磨装置１０に送信し、膜除去プロセスを終了する。制御装置６００はまた、研磨装置１０から開始信号を受信し、それにより終点信号をモニタするプログラムの開始が自動的にトリガされる。信号調整ユニット６１０は、研磨装置１０及び制御装置６００に達する信号を適切な電圧レベルに維持するために使用される。閉ループ・プロセス制御における終点信号の使用については、他の文献などで開示されており、ここでは詳述しない。
【００３６】
信号５０１の実際の強度は幾つかの要因に依存し、一般には、ワークピース毎に一様ではない。特に、生成されるアンモニアの量は、決定的にパターン比率（すなわち、Ａｌ２Ｏ３／ＡｌＮ界面に達するときの露出ＡｌＮの相対面積）に依存する。従って、終点制御信号６０１はアンモニア濃度に直接依存するべきではなく、アンモニア濃度の変化に依存すべきである。前述のように、アンモニア濃度の増加は、Ａｌ２Ｏ３／ＡｌＮ界面に達したことを示し（図３（ｂ）参照）、続くアンモニア濃度の減少は、ＡｌＮの露出面３１ａが明らかにされ、ＮｉＦｅ構造２１が露出したことを示す（図３（ｃ）参照）。
【００３７】
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
【００３８】
（１）金属酸化物層の上面が、基板上に形成される金属構造の上面と同一平面にされる七宝構造を形成する方法であって、
前記金属構造の少なくとも上面に窒化物層を付着するステップと、
前記金属構造及び前記窒化物層上に金属酸化物層を付着するステップと、
スラリを使用する化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスにより、前記金属酸化物層を研磨することにより、前記窒化物層上の前記金属酸化物を除去し、前記金属構造の上面の前記窒化物層を露出する研磨ステップと、
前記ＣＭＰプロセスにより前記金属酸化物層及び前記窒化物層を研磨し、前記窒化物層の研磨により、前記スラリ内にアンモニアを生成する研磨ステップと、
前記スラリから前記アンモニアをガスとして抽出するステップと、
前記抽出ステップにおいて抽出された前記アンモニアの濃度に応じた信号を生成するステップと、
前記信号の変化に応じて、前記ＣＭＰプロセスを終了するステップと
を含む、方法。
（２）前記金属酸化物が酸化アルミニウムであり、前記窒化物が窒化アルミニウムである、前記（１）記載の方法。
（３）前記窒化物層が前記基板上及び前記金属構造上に共形層として付着される、前記（１）記載の方法。
（４）前記研磨ステップの前に、前記スラリからアンモニアを除去するステップを含む、前記（１）記載の方法。
（５）前記ＣＭＰプロセスが前記信号の減少に従い終了され、前記減少が、前記金属構造の上面から前記窒化物層が除去され、前記上面が露出されたことを示す、前記（１）記載の方法。
（６）前記信号を生成するステップが、
前記抽出ステップにおいて抽出された前記アンモニアを異なる化学生成物に変換するステップと、
前記化学生成物に化学発光を生じさせるステップと、
前記化学発光を検出し、前記信号を提供するステップと
を含む、前記（１）記載の方法。
（７）基板上に横たわる金属酸化物膜の除去の終点を検出する方法であって、前記除去が、スラリを使用する化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスにより実行されるものにおいて、
前記金属酸化物膜と前記基板との間に終点指示膜を提供するステップと、
前記終点指示膜のＣＭＰの間に、前記スラリ内において、前記スラリと前記終点指示膜との間の化学反応生成物を生成するステップと、
前記スラリから前記反応生成物をガスとして抽出するステップと、
前記抽出ステップにおいて抽出された前記反応生成物の濃度に応じた信号を生成するステップと
を含み、前記信号の変化が前記金属酸化物膜の除去の終点を示す方法。
（８）前記ＣＭＰプロセスの終点において、前記金属酸化物膜の上面が前記基板上の金属構造の上面と同一平面となり、前記ＣＭＰプロセスが七宝構造の形成を生じる、前記（７）記載の方法。
（９）前記信号の変化に応じて、前記ＣＭＰプロセスを終了するステップを含む、前記（７）記載の方法。
（１０）前記ＣＭＰプロセスが前記信号の減少に従い終了され、前記減少が前記終点指示膜の除去を示す、前記（９）記載の方法。
（１１）前記終点指示膜が金属窒化物を含む、前記（７）記載の方法。
（１２）前記金属酸化物が酸化アルミニウムであり、前記窒化物が窒化アルミニウムであり、前記化学反応生成物がアンモニアである、前記（１１）記載の方法。
（１３）前記金属酸化物膜が前記ＣＭＰプロセスにより、前記基板上の金属構造の上面と同一平面にされ、前記方法が前記信号の減少に従い、前記ＣＭＰプロセスを終了するステップを含み、前記減少が、前記金属構造の上面からの前記窒化アルミニウムの除去を示す、前記（１２）記載の方法。
（１４）前記信号を生成するステップが、
前記抽出ステップにおいて抽出された前記反応生成物を、異なる化学生成物に変換するステップと、
前記化学生成物に化学発光を生じさせるステップと、
前記化学発光を検出し、前記信号を提供するステップと
を含む、前記（７）記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】典型的なＣＭＰプロセス装置を示す図である。
【図２】酸化アルミニウム層のＣＭＰ膜除去プロセスを示す図である。
【図３】本発明に従い、窒化アルミニウム層の研磨がＣＭＰ終点信号を提供する、酸化アルミニウム層及び窒化アルミニウム層のＣＭＰ膜除去プロセスを示す図である。
【図４】スラリ内の研磨前アンモニア濃度を低減するアンモニア・スクラバの断面図である。
【図５】研磨の間にスラリからアンモニアを抽出するアンモニア抽出ユニットの詳細を示す図である。
【図６】研磨の間にスラリからアンモニアを抽出する別のアンモニア抽出ユニットの詳細を示す図である。
【図７】本発明に従う終点検出システムのブロック図である。
【符号の説明】
１１  ウエハ・キャリア
１２  研磨パッド
１３  研磨テーブル
１４  スラリ
１５  シャフト
２１  ＮｉＦｅ構造
２２  酸化アルミニウム層
３１  ＡｌＮ膜
１００  ワークピース
２０１  チャネル
２０２  インレット・コネクタ
２０３  アウトレット・コネクタ
２１０  本体
２３０  メンブラン
２４０  フロー制御装置
３０２  ポリプロピレン・マイクロポーラス中空ファイバ
３０４、３０８  インレット
３０６、３１０  アウトレット
４０１  メンブラン接触器
４０２  マイクロポーラス・ポリプロピレン・ファイバ
【図１】
0003611312.tif 000002
【図２】
0003611312.tif 000003
【図３】
0003611312.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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