(57)【要約】  ウエハ４上に配置された材料層を研磨しながらその層の厚みの変化を測定するシステムおよび方法。光が、研磨パッド３内に配置された、内在の光学センサからウエハ４の表面に向けられ、データ信号が無線で制御システムへ送信される。【選択図】図１
2009531862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハが研磨されると共に前記ウエハの特性の変化を測定するためのシステムであって、前記システムは、
前記ウエハを研磨するのに適する研磨パッド；
前記パッド内に配置される光源；
前記パッド内に配置される光検出器；
前記パッド内に配置される無線送信機；および
前記パッド内に配置されるセンサ制御システムを備え、前記センサ制御システムは、前記光源、前記光検出器および前記無線送信機に動作上接続されることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記センサ制御システムに動作上接続される、前記パッド内に配置される無線受信機を更に備えることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記センサ制御システムに動作上接続される電源を更に備えることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記センサ制御システムに動作上接続される、前記パッド内に配置される力変換器を更に備えることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記センサ制御システムに動作上接続される、前記パッド内に配置される加速度計を更に備えることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記センサ制御システムに動作上接続される、前記パッド内に配置されるｐＨセンサを更に備えることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記センサ制御システムに動作上接続される、前記パッド内に配置される熱電対を更に備えることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記センサ制御システムと無線通信するＣＭＰ制御システムを更に備え、前記ＣＭＰ制御システムは、ＣＭＰツールに動作上接続されると共に光の所定の波長が測定されると、ＣＭＰツールの研磨率を制御できることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項９】
ウエハが研磨されると共に前記ウエハの特性の変化を測定するためのシステムであって、前記システムは、
前記層を研磨するのに適する研磨パッド；および
前記研磨パッド内に配置されるセンサアセンブリを備え、前記センサアセンブリは、
ハウジング；
前記ハウジング内に配置されるセンサ制御システム；
前記ハウジング内に配置されかつ前記制御システムに動作上接続される光源；
前記ハウジング内に配置されかつ前記センサ制御システムに動作上接続される光検出器；および
前記ハウジング内に配置されかつ前記センサ制御システムに動作上接続される無線送信機を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１０】
前記センサアセンブリは、前記パッドに取り外し可能に連結されることを特徴とする請求項９記載のシステム。
【請求項１１】
前記ハウジング内に配置されると共に前記センサ制御システムに動作上接続される無線受信機を更に備えることを特徴とする請求項９記載のシステム。
【請求項１２】
前記センサアセンブリに動作上接続される電源を更に備えることを特徴とする請求項９記載のシステム。
【請求項１３】
前記ハウジングはディスクの形状であることを特徴とする請求項９記載のシステム。
【請求項１４】
前記ハウジングはスプールの形状であることを特徴とする請求項９記載のシステム。
【請求項１５】
前記センサアセンブリは、更に前記ハウジング内に配置されると共に前記センサ制御システムに動作上接続される力変換器を備えることを特徴とする請求項９記載のシステム。
【請求項１６】
前記センサアセンブリは、更に前記ハウジング内に配置されると共に前記センサ制御システムに動作上接続される加速度計を備えることを特徴とする請求項９記載のシステム。
【請求項１７】
前記センサアセンブリは、更に前記ハウジング内に配置されると共に前記センサ制御システムに動作上接続されるｐＨセンサを備えることを特徴とする請求項９記載のシステム。
【請求項１８】
前記センサアセンブリは、更に前記ハウジング内に配置されると共に前記センサ制御システムに動作上接続される熱電対を備えることを特徴とする請求項９記載のシステム。
【請求項１９】
前記センサアセンブリと無線通信しかつＣＭＰツールに動作上接続されるＣＭＰ制御システムを更に備え、前記ＣＭＰ制御システムは、光の所定の波長が測定される時、前記ＣＭＰツールの研磨率を制御できることを特徴とする請求項９記載のシステム。
【請求項２０】
前記センサアセンブリは、前記パッドから外側に向く外表面によって特徴付けられ、前記外表面は、前記研磨パッドの外表面と実質的に面一であることを特徴とする請求項９記載のシステム。
【請求項２１】
ＣＭＰ研磨パッドで使用されるセンサアセンブリであって、
光学的に透明なハウジング；
前記ハウジング内に配置されるセンサ制御システム；
前記ハウジング内に配置されかつ前記制御システムに動作上接続される光源；
前記ハウジング内に配置されかつ前記制御システムに動作上接続される光検出器；および
前記ハウジング内に配置されかつ前記制御システムに動作上接続される無線送信機を備え、
前記ハウジングはＣＭＰ研磨パッドに解放可能に連結されることができることを特徴とするセンサアセンブリ。
【請求項２２】
前記ハウジング内に配置されかつ前記センサ制御システムに動作上接続される無線受信機を更に備えることを特徴とする請求項２１記載のセンサアセンブリ。
【請求項２３】
前記センサアセンブリに動作上接続される電源を更に備えることを特徴とする請求項２１記載のセンサアセンブリ。
【請求項２４】
前記ハウジングはディスクの形状であることを特徴とする請求項２１記載のセンサアセンブリ。
【請求項２５】
前記ハウジングはスプールの形状であることを特徴とする請求項２１記載のセンサアセンブリ。
【請求項２６】
前記ハウジング内に配置されると共に前記制御システムに動作上接続される力変換器を更に備えることを特徴とする請求項２１記載のセンサアセンブリ。
【請求項２７】
前記ハウジング内に配置されると共に前記センサ制御システムに動作上接続される加速度計を更に備えることを特徴とする請求項２１記載のセンサアセンブリ。
【請求項２８】
前記ハウジング内に配置されると共に前記センサ制御システムに動作上接続されるｐＨセンサを更に備えることを特徴とする請求項２１記載のセンサアセンブリ。
【請求項２９】
前記ハウジング内に配置されると共に前記センサ制御システムに動作上接続される熱電対を更に備えることを特徴とする請求項２１記載のセンサアセンブリ。
【請求項３０】
前記電源はバッテリよりなることを特徴とする請求項２１記載のセンサアセンブリ。
【請求項３１】
ＣＭＰプロセスを使用してウエハを研磨するための方法であって、
ＣＭＰツール制御システム、前記ＣＭＰツール制御システムに動作上接続される無線受信機および研磨パッドを有するＣＭＰシステムを提供すること；
前記研磨パッド内にセンサアセンブリを配置することであって、前記センサアセンブリが光学センサと無線送信機を備えること；
前記センサアセンブリから前記ＣＭＰツール制御システムへデータ信号を無線送信すること；および
前記データ信号に基づいて前記ＣＭＰプロセスを調整すること、を備えることを特徴とする方法。
【請求項３２】
前記センサアセンブリは、更にディスクの形状のハウジングを備えることを特徴とする請求項３１記載の方法。
【請求項３３】
前記センサアセンブリは、更にスプールの形状のハウジングを備えることを特徴とする請求項３１記載の方法。
【請求項３４】
前記センサアセンブリは、更に力変換器を備えることを特徴とする請求項３１記載の方法。
【請求項３５】
前記センサアセンブリは、更に加速度計を備えることを特徴とする請求項３１記載の方法。
【請求項３６】
前記センサアセンブリは、更にｐＨセンサを備えることを特徴とする請求項３１記載の方法。
【請求項３７】
前記センサアセンブリは、更に熱電対を備えることを特徴とする請求項３１記載の方法。
【請求項３８】
前記センサアセンブリは、更に電源を備えることを特徴とする請求項３１記載の方法。
【請求項３９】
前記データ信号は、前記ウエハの光学特性を示すデータよりなることを特徴とする請求項３１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ処理の分野に関し、より具体的には、化学的機械的研磨で使用される使い捨て研磨パッド内に配置されるセンサアセンブリに関する。この研磨パッドは、研磨動作中にウエハ特性を監視するためのセンサアセンブリを含み、それによってその処理の調整が可能になる。
【背景技術】
【０００２】
Ｂｉｒａｎｇ等に対する１９９９年４月１３日に発行された米国特許第５，８９３，７９６号（特許文献１）および２０００年４月４日に発行された米国特許第６，０４５，４３９号（特許文献２）において、研磨パッドに設けられる窓のための多くのデザインが開示されている。研磨されるウエハは、研磨パッドの頂部に置かれ、研磨パッドは、剛性プラテン上に載っており、それによって、研磨はウエハの下表面に生じる。その表面は、剛性プラテンの下方に配置される干渉計によって研磨処理中監視される。干渉計は、レーザビームを上方へ向け、レーザビームがウエハの下表面に達するために、レーザビームは、プラテンの孔を通過し、次に研磨パッドを上方へ通過し続けなければならない。プラテンの孔上にスラリーが溜まるのを防止するために、研磨パッドに窓が設けられる。窓がどのように形成されようと、干渉計センサは、プラテンの下方に常に配置されかつ研磨パッド内に位置されていないことが明らかである。
【０００３】
Ｔａｎｇに対して１９９９年９月７日に発行された米国特許第５,９４９,９２７号（特許文献３）において、研磨処理中に研磨された表面を監視するための多くの技術が述べられている。一実施の形態では、Ｔａｎｇは、研磨パッドに埋め込まれた光ファイバーのリボンに言及している。このリボンは、単に光の伝導体である。感知を行う光源と検出器はパッドの外側に配置されている。Ｔａｎｇは、研磨パッドの内側に光源と検出器を含むことは提案していない。Ｔａｎｇの実施の形態の幾つかでは、光ファイバーのデカプラーが光ファイバー中の光を回転コンポーネントから静止コンポーネントへ転送するために使用される。他の実施の形態では、光信号は、内蔵回転コンポーネントに向けられ、得られる電気信号は電気スリップリングを介して静止コンポーネントへ転送される。Ｔａｎｇの特許には電波、音響波、変調光ビームによって或いは磁気誘導によって電気信号を静止コンポーネントへ転送することは提案されていない。
【０００４】
Ｓｃｈｕｌｔｚに対して１９９２年１月２１日に発行された米国特許第５,０８１,７９６号（特許文献４）に記述された、他の光終点感知システムにおいて、部分的な研磨後に、ウエハは、ウエハの一部がプラテンのエッジに張り出す位置に移動される方法が記述されている。この張り出し部上の磨耗が干渉計によって測定されて研磨処理が続けられるべきか否かが決定される。
【特許文献１】米国特許第５，８９３，７９６号
【特許文献２】米国特許第６，０４５，４３９号
【特許文献３】米国特許第５，９４９，９２７号
【特許文献４】米国特許第５，０８１，７９６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
センサを研磨パッドに取り付ける初期の試みでは、孔が研磨パッドに形成されかつ光学センサが接着剤によってその孔内の位置に接合されていた。しかしながら、その後のテストでは、反応性化学物質を含む研磨スラリーが光学センサに入ることおよび支持テーブルまで研磨パッドを通過することを防止するためには接着剤の使用が頼りにできないことが明らかになった。
【０００６】
結論として、幾つかの技術が研磨プロセス中研磨された表面を監視するための技術において公知となっているが、これらの技術のいずれもが完全には満足のいくものではない。Ｔａｎｇによって述べられる光ファイバーの束は、高価かつ潜在的に壊れやすく、Ｂｉｒａｎｇ等によって使用されているように、プラテンの下方に配置される干渉計を用いるには、研磨パッドを支持するプラテンを貫通する孔を作ることが必要である。従って、本発明は、経済的で頑強で、幾つかのコンポーネントの小型化における最近の進歩を利用する監視システムを提供する。研磨パッド内に配置される内蔵式のセンサアセンブリが開示される。このセンサアセンブリは、制御センターと無線通信状態に置かれ、ＣＭＰツール上への設置を単純化する。センサアセンブリは、パッドと共に廃棄されることができ、或いは除去されて次のパッドに再設置されることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【０００８】
請求項１記載の発明は、ウエハが研磨されると共に前記ウエハの特性の変化を測定するためのシステムであって、前記システムは、前記ウエハを研磨するのに適する研磨パッド、前記パッド内に配置される光源、前記パッド内に配置される光検出器、前記パッド内に配置される無線送信機および前記パッド内に配置されるセンサ制御システムを備え、前記センサ制御システムは、前記光源、前記光検出器および前記無線送信機に動作上接続されることを特徴とするシステムである。
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記センサ制御システムに動作上接続される、前記パッド内に配置される無線受信機を更に備えることを特徴とする請求項１記載のシステムである。
【００１０】
請求項３記載の発明は、前記センサ制御システムに動作上接続される電源を更に備えることを特徴とする請求項１記載のシステムである。
【００１１】
請求項４記載の発明は、前記センサ制御システムに動作上接続される、前記パッド内に配置される力変換器を更に備えることを特徴とする請求項１記載のシステムである。
【００１２】
請求項５記載の発明は、前記センサ制御システムに動作上接続される、前記パッド内に配置される加速度計を更に備えることを特徴とする請求項１記載のシステムである。
【００１３】
請求項６記載の発明は、前記センサ制御システムに動作上接続される、前記パッド内に配置されるｐＨセンサを更に備えることを特徴とする請求項１記載のシステムである。
【００１４】
請求項７記載の発明は、前記センサ制御システムに動作上接続される、前記パッド内に配置される熱電対を更に備えることを特徴とする請求項１記載のシステムである。
【００１５】
請求項８記載の発明は、前記センサ制御システムと無線通信するＣＭＰ制御システムを更に備え、前記ＣＭＰ制御システムは、ＣＭＰツールに動作上接続されると共に光の所定の波長が測定されると、ＣＭＰツールの研磨率を制御できることを特徴とする請求項１記載のシステムである。
【００１６】
請求項９記載の発明は、ウエハが研磨されると共に前記ウエハの特性の変化を測定するためのシステムであって、前記システムは、前記層を研磨するのに適する研磨パッドおよび前記研磨パッド内に配置されるセンサアセンブリを備え、前記センサアセンブリは、ハウジング、前記ハウジング内に配置されるセンサ制御システム、前記ハウジング内に配置されかつ前記制御システムに動作上接続される光源、前記ハウジング内に配置されかつ前記センサ制御システムに動作上接続される光検出器および前記ハウジング内に配置されかつ前記センサ制御システムに動作上接続される無線送信機を備えることを特徴とするシステムである。
【００１７】
請求項１０記載の発明は、前記センサアセンブリは、前記パッドに取り外し可能に連結されることを特徴とする請求項９記載のシステムである。
【００１８】
請求項１１記載の発明は、前記ハウジング内に配置されると共に前記センサ制御システムに動作上接続される無線受信機を更に備えることを特徴とする請求項９記載のシステムである。
【００１９】
請求項１２記載の発明は、前記センサアセンブリに動作上接続される電源を更に備えることを特徴とする請求項９記載のシステムである。
【００２０】
請求項１３記載の発明は、前記ハウジングはディスクの形状であることを特徴とする請求項９記載のシステムである。
【００２１】
請求項１４記載の発明は、前記ハウジングはスプールの形状であることを特徴とする請求項９記載のシステムである。
【００２２】
請求項１５記載の発明は、前記センサアセンブリは、更に前記ハウジング内に配置されると共に前記センサ制御システムに動作上接続される力変換器を備えることを特徴とする請求項９記載のシステムである。
【００２３】
請求項１６記載の発明は、前記センサアセンブリは、更に前記ハウジング内に配置されると共に前記センサ制御システムに動作上接続される加速度計を備えることを特徴とする請求項９記載のシステムである。
【００２４】
請求項１７記載の発明は、前記センサアセンブリは、更に前記ハウジング内に配置されると共に前記センサ制御システムに動作上接続されるｐＨセンサを備えることを特徴とする請求項９記載のシステムである。
【００２５】
請求項１８記載の発明は、前記センサアセンブリは、更に前記ハウジング内に配置されると共に前記センサ制御システムに動作上接続される熱電対を備えることを特徴とする請求項９記載のシステムである。
【００２６】
請求項１９記載の発明は、前記センサアセンブリと無線通信しかつＣＭＰツールに動作上接続されるＣＭＰ制御システムを更に備え、前記ＣＭＰ制御システムは、光の所定の波長が測定される時、前記ＣＭＰツールの研磨率を制御できることを特徴とする請求項９記載のシステムである。
【００２７】
請求項２０記載の発明は、前記センサアセンブリは、前記パッドから外側に向く外表面によって特徴付けられ、前記外表面は、前記研磨パッドの外表面と実質的に面一であることを特徴とする請求項９記載のシステムである。
【００２８】
請求項２１記載の発明は、ＣＭＰ研磨パッドで使用されるセンサアセンブリであって、光学的に透明なハウジング、前記ハウジング内に配置されるセンサ制御システム、前記ハウジング内に配置されかつ前記制御システムに動作上接続される光源、前記ハウジング内に配置されかつ前記制御システムに動作上接続される光検出器および前記ハウジング内に配置されかつ前記制御システムに動作上接続される無線送信機を備え、前記ハウジングはＣＭＰ研磨パッドに解放可能に連結されることができることを特徴とするセンサアセンブリである。
【００２９】
請求項２２記載の発明は、前記ハウジング内に配置されかつ前記センサ制御システムに動作上接続される無線受信機を更に備えることを特徴とする請求項２１記載のセンサアセンブリである。
【００３０】
請求項２３記載の発明は、前記センサアセンブリに動作上接続される電源を更に備えることを特徴とする請求項２１記載のセンサアセンブリである。
【００３１】
請求項２４記載の発明は、前記ハウジングはディスクの形状であることを特徴とする請求項２１記載のセンサアセンブリである。
【００３２】
請求項２５記載の発明は、前記ハウジングはスプールの形状であることを特徴とする請求項２１記載のセンサアセンブリである。
【００３３】
請求項２６記載の発明は、前記ハウジング内に配置されると共に前記制御システムに動作上接続される力変換器を更に備えることを特徴とする請求項２１記載のセンサアセンブリである。
【００３４】
請求項２７記載の発明は、前記ハウジング内に配置されると共に前記センサ制御システムに動作上接続される加速度計を更に備えることを特徴とする請求項２１記載のセンサアセンブリである。
【００３５】
請求項２８記載の発明は、前記ハウジング内に配置されると共に前記センサ制御システムに動作上接続されるｐＨセンサを更に備えることを特徴とする請求項２１記載のセンサアセンブリである。
【００３６】
請求項２９記載の発明は、前記ハウジング内に配置されると共に前記センサ制御システムに動作上接続される熱電対を更に備えることを特徴とする請求項２１記載のセンサアセンブリである。
【００３７】
請求項３０記載の発明は、前記電源はバッテリよりなることを特徴とする請求項２１記載のセンサアセンブリである。
【００３８】
請求項３１記載の発明は、ＣＭＰプロセスを使用してウエハを研磨するための方法であって、ＣＭＰツール制御システム、前記ＣＭＰツール制御システムに動作上接続される無線受信機および研磨パッドを有するＣＭＰシステムを提供すること、前記研磨パッド内にセンサアセンブリを配置することであって、前記センサアセンブリが光学センサと無線送信機を備えること、前記センサアセンブリから前記ＣＭＰツール制御システムへデータ信号を無線送信すること、および前記データ信号に基づいて前記ＣＭＰプロセスを調整すること、を備えることを特徴とする方法である。
【００３９】
請求項３２記載の発明は、前記センサアセンブリは、更にディスクの形状のハウジングを備えることを特徴とする請求項３１記載の方法である。
【００４０】
請求項３３記載の発明は、前記センサアセンブリは、更にスプールの形状のハウジングを備えることを特徴とする請求項３１記載の方法である。
【００４１】
請求項３４記載の発明は、前記センサアセンブリは、更に力変換器を備えることを特徴とする請求項３１記載の方法である。
【００４２】
請求項３５記載の発明は、前記センサアセンブリは、更に加速度計を備えることを特徴とする請求項３１記載の方法である。
【００４３】
請求項３６記載の発明は、前記センサアセンブリは、更にｐＨセンサを備えることを特徴とする請求項３１記載の方法である。
【００４４】
請求項３７記載の発明は、前記センサアセンブリは、更に熱電対を備えることを特徴とする請求項３１記載の方法である。
【００４５】
請求項３８記載の発明は、前記センサアセンブリは、更に電源を備えることを特徴とする請求項３１記載の方法である。
【００４６】
請求項３９記載の発明は、前記データ信号は、前記ウエハの光学特性を示すデータよりなることを特徴とする請求項３１記載の方法である。
【００４７】
センサアセンブリを有する使い捨て研磨パッドは、以下に記述される。研磨パッドは、研磨されているウエハ表面の光学特性を現場で監視するためのセンサアセンブリを含む。力、加速度、スラリーのｐＨおよび温度等の他の特性もまた監視されることができる。光学センサから得られるリアルタイムデータによって、とりわけ、オフラインテストをするためにウエハを解放することなくプロセスの終点が決定されることができる。これによって、研磨プロセスの効率が大きく高められる。
【００４８】
研磨されるべきウエハは、異なる材料の層を含む複合構造である。典型的には、最外層は、下層との接触面に達するまで研磨除去される。この時点で、研磨操作の終点に達したと言われる。研磨パッドおよび付随のオプティクスおよびエレクトロニクスは、酸化物層からシリコン層への遷移および金属から酸化物、或いは他の材料への遷移を検出することができる。
【００４９】
記述される研磨パッドは、従来の研磨パッド内にセンサアセンブリと他のコンポーネントを埋め込むことによってこの従来の研磨パッドを変更することを含む。変更されていない研磨パッドは、広く市販されておりＲｏｄｅｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｎｅｗａｒｋ、Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ）が製造するＭｏｄｅｌ  ＩＣ  １０００が典型的な変更されていないパッドである。Ｔｏｍａｓ  Ｗｅｓｔ  Ｃｏｍｐａｎｙが製造するパッドもまた使用されることができる。
【００５０】
センサアセンブリは、研磨中の表面の光学特性を感知する。典型的には、表面の光学特性は、その反射率である。しかしながら、その偏光、その吸収率、およびそのフォトルミネッセンス（もしあるならば）を含む表面の他の光学特性もまた感知されることができる。これらの種々の特性を感知する技術は、光学技術では周知であり、典型的には、それらは、光学系に対して偏光子やスペクトルフィルタを追加することを含むに過ぎない。従って、以下の議論において、より一般的な用語「光学特性」が使用される。
【００５１】
光源と検出器を含むセンサアセンブリは、研磨中の表面に面するように研磨パッド内の止まり穴内に配置される。光源からの光は、研磨されている表面からまたはその表面近くのフィルムから反射され、検出器がその反射光を検出する。検出器は、この検出器に反射バックされる光の強度や他の特性に関連する電気信号を生成する。
【００５２】
検出器によって生成される電気信号は、センサアセンブリ内の制御システムに送信される。次に、センサアセンブリは、センサ制御システムから無線受信機へセンサアセンブリの外部に配置されるＣＭＰツール制御システムと無線通信において無線でウエハデータを送信する。
【００５３】
センサアセンブリを動作するための電力は、幾つかの技術によって提供されることができる。センサアセンブリの一実施の形態では、電力は、センサアセンブリ内に配置されるバッテリから得られる。他の実施の形態では、ソーラーセルや太陽電池アレイがセンサアセンブリ内に取り付けられ、機械の一部に取り付けられた光源によって光が当てられる。更に他の実施の形態において、永久磁石の磁界を貫通する回転研磨パッド内の電気導体は、研磨機の隣接する非回転部分に取り付けられてマグネト発電機を構成する。
【００５４】
研磨中の表面の光学特性を含むウエハデータを表す電気信号は、センサアセンブリから研磨機の隣接する静止部分へ幾つかの技術のいずれかによって送信される。一実施の形態では、送信されるべきウエハデータは、無線で無線周波数によってまたは音響リンクによって送信される。他の実施の形態では、そのデータは、隣接する非回転構造体に配置される検出器によって受信される赤外線のような光ビームを周波数変調するために使用される。
【００５５】
センサの頂部とウエハの下側との間に光路があるべきである。信号送信は、センサアセンブリからでもよいしまたはパッド内に配置されかつセンサアセンブリに動作上接続される隣接する別個の送信機によって行われてもよい。
【発明の効果】
【００５６】
本発明によると、経済的で頑強で、幾つかのコンポーネントの小型化における最近の進歩を利用する監視システムを提供することができる。
研磨パッド内に配置される内蔵式のセンサアセンブリが開示される。このセンサアセンブリは、制御センターと無線通信状態に置かれ、ＣＭＰツール上への設置を単純化する。センサアセンブリは、パッドと共に廃棄されることができ、或いは除去されて次のパッドに再設置されることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００５８】
図１は、研磨パッド３に切り込まれたセンサポート２を有する化学的機械的平坦化システム１の全体図である。ウエハ４（または平坦化や研磨を必要とする他のワークピース）は、研磨ヘッド５によって保持され、変換アーム６から研磨パッド３上に垂下される。他のシステムでは、幾つかのウエハを保持する幾つかの研磨ヘッドと研磨パッドの反対側（左または右）の別個の変換アームが使用されてもよい。
【００５９】
研磨プロセスで使用されるスラリーが、スラリー注入チューブ７を介して研磨パッドの表面に注入される。ＣＭＰシステム１用のＣＭＰデータ収集および制御システム１０と電気通信する無線送受信機９を有するサスペンションアーム８はパッド３上に垂下する。
【００６０】
センサポートは、研磨パッドと共に回転し、研磨パッド自体は、矢印１２の方向へプロセス駆動テーブルやプラテン１８上を回転する。研磨ヘッドは、矢印１４の方向へそれらの夫々のスピンドル１３の回りを回転する。研磨ヘッド自体は、矢印１６によって指示されるように、変換機構１５によって研磨パッドの表面上を前後に平行移動させられる。このように、センサポート２は、研磨ヘッドの下方へ通過すると共に、研磨ヘッドは、回転かつ平行移動し、研磨ヘッド／プラテンアセンブリの各回転に関してウエハ表面を横切るように複雑な経路を通る。センサポート２は、パッドが回転するのと同じ放射状の直線１７上のままである。しかしながら、放射状の直線は、パッド３が回転すると、円形経路上を平行移動する。
【００６１】
図２に示されるように、研磨パッド３は、円形状であり、中心円形孔２３を備えることができる。止まり孔や貫通孔２４は、センサポート２を形成するために研磨パッドに形成され、この孔は、研磨中の表面に面するように上方へ開口して、センサポートを作り出す。センサアセンブリ２５は、止まり孔２４内に置かれて研磨パッド３内に配置される。センサアセンブリは、パッドに解放可能に取り付けられることができる。解放可能な取り付けは、ツールを使用することなく連結および連結解除されるように構成されると定義することができる。研磨プロセス中、研磨パッド３は、中心の垂直軸２７の回りを回転する。
【００６２】
図３は、内蔵式センサアセンブリ２５をより詳細に示し、図４は、センサアセンブリのブロック図を示す。センサアセンブリ２５のコンポーネントは、光源２８、検出器２９、反射表面３０（これは、プリズム、鏡、または他の反射光学コンポーネントでありうる）、データ捕獲チップと信号プロセッサを有するセンサ制御システム３１、電源３２、無線送信機３３および無線受信機３４を含む。電源は、電力を光源２８と制御システムに供給し、この電源は、バッテリからなることが好ましい。しかしながら、電源３２は、コンデンサ、磁気誘導システム、圧力発電システム、または光発電システムを備えていてもよい。幾つかの代わりの電源においては、エネルギーがテーブルまたはテーブル表面近くに埋め込まれた電源からセンサアセンブリへ転送されることができる。センサアセンブリは、ｐＨ測定を行うｐＨセンサ、温度測定を行う熱電対、力測定を行う圧力変換器、加速度測定を行う加速度計、および渦電流測定を行う渦電流プローブを含む種々の他のセンサ３５を備えていてもよい。これらのセンサは、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）テクノロジー、マイクロ光学電気システム（ＭＯＥＭＳ）および電極ベースのテクノロジーを使用して製造されることができる。
【００６３】
センサアセンブリは、光源２８、検出器２９、反射表面３０のようなコンポーネント無しに設けられてもよく、むしろ単一の専用センサ３５のみを備えていてもよい。専用センサは、ｐＨ測定を行うｐＨセンサ、温度測定を行う熱電対、力測定を行う圧力変換器、加速度測定を行う加速度計、または渦電流測定を行う渦電流プローブを備えることができる。
【００６４】
無線送信機と受信機は、任意の適切な無線プロトコルを使用できるが、センサ制御システムとＣＭＰデータ収集と制御システムとの間でデータ信号３６を送受信するための無線周波数を使用することが好ましい。無線周波数に変わるものとして、センサアセンブリには、赤外線（ＩＲ）範囲でデータを送信しかつ受信するためのＩＲ送信機と受信機が提供される。センサアセンブリは、受動システム、半受動システムまたは能動システムである。受動センサアセンブリでは、入力高周波信号によってセンサアセンブリ内のアンテナに誘導される微小電流は、センサアセンブリの制御システム内の集積回路（ＩＣ）に電源を入れかつ応答を送信するのに十分な電力を提供する。ＣＭＰツール制御システムからのＲＦ信号を後方散乱することによって受動システムは信号を送る。これは、センサアセンブリ内のアンテナが入力信号からの電力を集めかつアウトバウンド（出力）データ信号を送信するように設計されることを意味する。受動システムの応答は、ウエハ特性を反映するデータ信号を含む。
【００６５】
半受動センサアセンブリ２５は、バッテリが追加されることを除いて受動センサアセンブリと非常に類似している。このバッテリによって、センサアセンブリが絶えず電力供給されることができる。これは、アンテナが入力信号から電力を集めるように設計される必要性を排除する。従って、アンテナは、データ信号を送信するのに最適化されることができる。
【００６６】
図３に描かれるものと同様に、能動センサアセンブリ２５は、センサ制御システム３１、センサ３５に電力を供給しかつ出力データ信号を発生するために使用されるそれら自体の内部電源３２を有する。能動センサアセンブリ２５は、それ自体の電源を含むので、受動センサアセンブリ２５よりも長い範囲とより大きなメモリを有すると共にＣＭＰツール制御システムによって送信される追加の情報を格納する能力を有する。電力消費を節約するために、能動センサアセンブリは、一定周期で動作するようにプログラムされることができる。
【００６７】
センサアセンブリによって送信されるデータ信号は、研磨動作の進展を監視することまたは研磨プロセスの終点に達したか否かを決定するといったような目的のために無線送信機と受信機に動作上接続されたＣＭＰツールデータ収集と制御システムの外部回路によって使用されることができる。データ信号は、デジタルバイトのワード値を含むことができ、ＣＭＰツール制御システムによって解釈されることができる周波数出力の単純な変化であってもよい。センサアセンブリのセンサ制御システムによってデータ信号を介して送信されるデータは、ウエハ表面からの光と色の反射、表面仕上げや滑らかさ、加速度、振動、力や圧力、温度、スラリーｐＨ、テーブル速度、テーブルの振れ、金属フィルム厚を指す渦電流、抵抗、パッド磨耗、パッド状態、パッド内／上の湿度、残留平均フィルム厚、残留フィルム特徴高さの均一性の検出、保持リング磨耗、調節ディスク圧、ウエハ位置（単数または複数）およびスラリー中の粒子に対応するデータを含むことができる。センサ制御システムは、適切な回数測定し、データの感知中にウエハの位置を識別および格納し、そのデータをパッド外の受信機に送信する。データ転送は、連続的、受動的またはＣＭＰツール制御システムによる要求で行われることができる。データ転送は、センサアセンブリが単に送信機を備える場合は、センサアセンブリからＣＭＰツール制御システムへ一方向に実行されることができる。また、データ転送は、センサアセンブリが送信機と受信機を備える場合、センサアセンブリとＣＭＰツール制御システムとの間で双方向に実行されてもよい。データは、ＣＭＰデータ収集と制御システムによって使用されリアルタイムで研磨中の研磨パラメータを調節し或いは研磨が完了したか否かを決定する。薄いウエハ均一性制御は、収集されたデータに応答して背圧を調節することによって容易にされる。ランツーラン（ｒｕｎ−ｔｏ−ｒｕｎ）制御もまたウエハ同士間の研磨パラメータの調節によって容易にされる。
【００６８】
光源２８と検出器２９は、整合対である。一般的に、光源２８は、発光ダイオードであり、検出器２９は、フォトダイオードである。光源２８によって発される光ビームの中心軸は最初に水平方向へ向けられるが、反射表面３０に到達すると、それから反射するように上方へ向けられ、研磨中の表面に当たり反射する。また、反射光は、反射表面３０によって再度方向付けられ、それによって、ウエハから反射された光は、検出器２９に入り、検出器２９は、それに入る光の強度に関連する電気信号を生成する。図３に示される構成は、センサの高さを最小限に抑えるように選択された。反射表面３０は、省略されてもよく、代わりに、図５の側面図に示される構成が用いられてもよい。検出器は、ウエハ表面からの反射光の強度と色を決定するために使用されることができる。
【００６９】
図６に示されるように、センサアセンブリのセンサコンポーネントは、図２の止まり孔２４内にぴったり嵌るサイズとされる薄いディスク４０やパックの形態のハウジング内に封入される。図７に描かれているように、センサコンポーネントは、スプール形状４１のハウジングや、図４に示されるように、センサアセンブリをパッドに固定し、センサアセンブリが研磨中に移動するのを防止し、かつセンサアセンブリがウエハデータを得ることができるようなサイズおよび寸法の他の種々な形状のハウジングに封入されることができる。仕切り板（Baffles）が、検出器２９に到達する散乱または周辺光の量を減少するために使用されることができる。ハウジングは、成型ガラスやウレタンのようなポリマーからなることができる。ハウジングは、図７に示されるように、パッド全体を貫通するように延びることができる。また、ハウジングは、図６に示されるように、パッド全体を貫通するように延び止まり孔に埋め込まれてもよい。ハウジングは、赤外光、可視光、または紫外光を含む、センサアセンブリによって使用される光波長を透過するのに適する材料から製造される。
【００７０】
センサアセンブリは、我々の米国特許第６，９８６，７０１号に開示された技術を使用して製造されることができ、この開示内容全体が参考として本明細書で援用される。例えば、孔や穴が研磨パッドに生成されることができる。孔は、センサアセンブリのコンポーネントやハウジングに封入されるセンサアセンブリを収容するのに十分な大きさでなければならない。コンポーネントは、ディスクやパック内に置かれ、それによって、センサアセンブリは容易に孔内に配置されることができる。研磨パッドの上表面と下表面に隣接する孔の部分は、貫通孔から半径方向外向きに短い距離だけ延びることができる。これによって、パッドの境界を有するスプール形状の空所を作り出す。他の製造方法では、センサアセンブリコンポーネントは、パッド内の孔に配置されてポリマーで外側被覆されることができる。
【００７１】
孔が研磨パッド内に形成された後、センサアセンブリやそのコンポーネントは、それぞれの場所に挿入され、そこで、それらのコンポーネントは、所定の位置にウレタンからなるスペーサによってまたは上層および下層の部分によって支持および保持される。その後、アセンブリは、平らで非粘着表面を含む固定具内に配される。非粘着表面は、上パッド表面と下パッド表面に接触させられて一緒に押圧される。次に、液状ウレタンが注入されてハウジングを形成する。製造とアセンブリの他の技術は、研磨パッドに穴や孔を作り出すこと、内蔵型センサアセンブリを穴内に配置すること、および接着剤で内蔵型センサアセンブリを穴に連結することを含む。また、パッドは、研磨パッドに穴や孔を作り出し穴内に内蔵型センサアセンブリを収容するサイズと寸法のスナップリングを配置し、接着剤でパッドに合うサイズとされたスナップリングを連結することによって組付けられる。
【００７２】
センサアセンブリが使用される場合、検出器によって生成されかつ光学特性に関連する電気信号は、導体５６によって検出器から制御システムのデータ捕獲と信号処理回路に搬送され、この回路は、電気信号に応答して、光学特性を表す処理済データ信号を生成する。処理済信号は、導体５７によって送信機に送られる。次に、送信機は、データ信号をＣＭＰデータ収集と制御システムに動作上結合された受信機に無線で送出する。このように、センサアセンブリとＣＭＰデータ収集と制御システムは、互いに無線通信状態にある。
【００７３】
ＣＭＰデータ収集と制御システムは、データ信号からのデータを使用してＣＭＰプロセスを調節できる。ＣＭＰシステムによってウエハに印加される力（単数または複数）、スラリーの量、スラリーの温度、スラリーが適用される圧力、および回転速度は、データ信号に基づいて調節されることができる。例えば、データ信号が、スラリーの温度が高すぎること、ウエハが許容閾値外の速度で研磨されていること、或いは研磨によって除去された材料の量が目標の除去厚みに到達したことを指す場合、変換アームによってウエハへ印加されている圧力がＣＭＰデータ収集と制御システムによって減少されることができる。
【００７４】
図８乃至図１０は、センサアセンブリ２５から研磨機へデータ信号を転送し、研磨機からセンサアセンブリへ電力を転送するために使用されることができる他の種々の技術を示している。
【００７５】
図８は、光学特性を表す処理済信号を表す周波数変調電流を発光ダイオードやレーザダイオード５９に印加する変調器５８を含む送信機５５を有するセンサアセンブリを示す。発光ダイオードは、センサアセンブリ２５の下方のプラテン１８に配置されるフォトダイオード検出器６２上にレンズ６１によって集光される光波６０を発する。検出器６２は、光波６０を受信機６３で復調される電気信号に変換し、ＣＭＰ制御システム１０で光学特性を表す電気信号を生成する。電力源は、バッテリ６４または電力分配回路６５に電力を供給する他のエネルギー源であり、この回路６５は、電力を信号処理回路へおよび送信機回路へ分配する。図９において、センサアセンブリ２５は、電波７１を送信するアンテナ７０を有する無線送信機である送信機を有する。電波７１は、アンテナ７２によって傍受され、受信機７３によって復調されて光学特性を表す電気信号を端子に生成する。
【００７６】
電力は、ＣＭＰシステム１の非回転部分に配置される永久磁石７４とインダクタ７５よりなるマグネト発電機によって発生され、そこでは、永久磁石７４の磁界は、インダクタ７５が永久磁石７４を通過するように回転すると、電流を誘導する。誘導された電流は、電力回路７６によって整流されかつフィルタ処理され、次に、電力分配回路７７によって分配される。
【００７７】
図１０において、センサアセンブリ２５は、音波８５を生成するラウドスピーカ８４を駆動する電力増幅器８３を含む送信機を有する。音波８５は、研磨機のプラテンに配置されるマイクロフォン８６によって取り出される。マイクロフォン８６は、受信機８７に印加される電気信号を生成し、この受信機８７は、光学特性を表す電気信号をＣＭＰ制御システム１０で生成する。
【００７８】
電力は、プラテンに配置される光源９０によってソーラーパネル８８へ印加される光８９に応答してソーラーセルやソーラーパネル８８によってセンサアセンブリにおいて発生される。ソーラーパネル８８の電気出力は、必要であれば、変換器９１によって適切な電圧に変換され、電力分配回路７７へ印加される。
【００７９】
図１１は、センサアセンブリ２５を使用する、ＣＭＰシステムに設置される一般的な研磨パッド３の詳細図を示す。図示の研磨パッドは、Ｒｏｄｅｌ  Ｃｏ．製のモデルＩＣ１０００のような本工業で入手可能な典型的な研磨パッドである。このモデルは、接着剤の０．００７インチ厚層によって面同士が接合された発泡ウレタンの０．４５インチ厚層二つよりなる。パッドは、先の図面で述べられた上パッド層１０２、下パッド層１０３、接着剤層１０４、およびセンサアセンブリ２５よりなる。パッドは、プラテン１８上に置かれてそれに取り付けられる。センサアセンブリは、例えば、スナップリング１０５内に挿入される。長期の使用の後、パッドは、消耗され、除去され、廃棄される。新たなパッドがプラテン上に置かれ、センサアセンブリがこの新たなパッドのスナップリング内に挿入されることができる。
【００８０】
図１１に図示されるように、センサアセンブリは、ＣＭＰツール制御システムと無線通信するように配される。ウエハ表面からの光と色の反射、プラテンの加速度、プラテンの振動、ＣＭＰツールによってウエハへ印加される力や圧力、スラリーの温度、スラリーのｐＨ、テーブル速度、テーブルの振れ、金属フィルム厚を指す渦電流、抵抗、パッド磨耗、パッド状態、パッド内／上の湿度、残留平均フィルム厚、残留フィルム特徴高さの均一性の検出、保持リング磨耗、調節ディスク圧、ウエハ位置（単数または複数）とスラリー中の粒子のようなデータを含むデータ信号がセンサアセンブリとＣＭＰツール制御システムとの間で送信される。
【００８１】
図１２は、中心回転ハブと電気通信するように配されるセンサアセンブリを示し、図１３は、その中心ハブを有するセンサアセンブリのブロック図を示す。この実施の形態では、中心ハブ１０９は、電源３２、センサ制御システム３１および無線送信機３３と受信機３４を含む。センサ３５を有するセンサアセンブリは、センターやパッド３内に配置されるリボンケーブル１１１によって中心ハブと電気通信するように配される。
【００８２】
図１４は、ウエハの正面に配置される薄層の材料に光が入射する時の選択された波長の光１１４の振る舞いを示している。ウエハ４は、ウエハの正面１１５に構成される二つの最外層を示すために大きく拡大されている。第１の最外層１１６は、第２の層１１７を覆っている。各層は、約３０マイクロメートル以下、通常は約１０マイクロメートルから約１，０００オングストローム（約１マイクロメートルの１／１０）の厚みを有することができ、複数の追加層が第１と第２の層の下に配置されてもよい。研磨プロセス中に、第１の層は、研磨されてその層を部分的にまたは完全に除去する。第１の層がどれだけ除去されるかを決定するために、選択された波長の光１１４は、光源２８から発され、センサアセンブリの軸に対して固定された角度でウエハの正面に向けられる。反射光は、検出器２９によって検出される。光源と光検出器の両方は、センサアセンブリ内に配置され、センサアセンブリは、完全に研磨パッド内に配置されることができる。ウエハから反射された光の強度は、研磨中に除去された材料の量に関する情報を搬送する。（光の波長は、光の一部が材料の薄い層を透過するように選択される。シリコン、二酸化ケイ素、銅および他の材料のような多くの層材料に対して、選択される波長は、約３００ナノメートル（青色光）以下から約１５００ナノメートル以上（赤外光）の範囲である。入射と反射の角度は、約０度と７０度の間、好ましくは、パックの軸と光源との間で測定されるように、約５度に固定される。）
【００８３】
光１１４がウエハの正面に向けられるとき、光の一部１１８がウエハの表面から反射し、光の一部１１９が表面を通過しかつ材料の第１の層１１６を通過する。光の一部１１９は、第２の層１１７から反射し、第１の層１１６を通って逃げる。一部１１８と一部１１９は、検出器に達する前に一緒になる。一部１１９が一部１１８よりも大きな距離を移動するため、第１の層１１６の表面から反射される光（部分１１８）と第２の層１１７の表面から反射される光（部分１１９）は、位相がずれる。部分１１８と１１９の相対位相に依存して、二つの部分は、建設的に（強め合うように）または破壊的に（弱め合うように）互いに干渉して、検出された光がより強くまたは弱くされる。
【００８４】
第１の層１１６が除去されると、部分１１９が部分１１８に相対して移動される距離が変化し、それらの位相関係が変化する。その結果、検出された光の強度は、第１の層の除去に従って変化する。層の除去に従って、二つの光線同士間の位相シフトが０度から９０度の間で繰り返し変化するため、検出された光の強度は、略正弦的に変化する。
【００８５】
図１５は、第１の層の材料がウエハから除去される時間に亘っての検出光の強度のグラフである。（反射光の強度は、層の厚みの関数であり、層の厚みに従って正弦的に変化する。層の厚みは、研磨の時間に亘って変化する。）光の部分１１８と光の部分１１９が互いに完全に建設的に干渉し合う時、検出光の強度は、ピーク１２４である。光の部分１１８と光の部分１１９が完全に破壊的に干渉し合う時、検出光の強度は、谷１２５である。
【００８６】
研磨中に除去された材料の量を測定するために、曲線が較正されなければならない。正弦波曲線を較正するために、外層の絶対厚がスペクトル反射、偏光解析法、或いは絶対厚を測定するための他の技術によって最初に測定される。（これらの技術は、さまざまなベンダーによって提供される器具を使用して実行されることができる。その器具は、比較的大きく、高価或いは精巧で、研磨プロセスのスラリーおよび他の態様は、屈折率および層の厚みの正確な測定の妨げとなる。このように、層の厚みを測定するこうした他の技術は、研磨中研磨パッド内での使用や大量生産のための使用には実用的でない。）次に、反射光信号の強度がセンサアセンブリ２５で測定される。次に、テストウエハの外層は、正弦波曲線の一つまたはそれより多くの波長が測定または観察されるまで研磨される。このように、反射光の初期の強度がピークまたは谷であったならば、次に、ウエハは、第二または次のピークまたは谷が測定される迄、研磨される。反射光信号の初期の強度が正弦波曲線上の他の点であったならば、次に、ウエハは、同じ強度が２回またはそれ以上測定される迄、研磨される。次に、研磨プロセスは停止され、外層の絶対厚が再び測定される。
【００８７】
層の厚みの２回の測定の差は、層の厚みの初期の変化である。層の厚みの初期の変化は、正弦波曲線に沿う一つの波長によって表されるが、それは、同じ種類のウエハ（または外ウエハ層）に対して同じ研磨プロセスを使用しかつ同じ波長の入射光を使用する場合に限る。その曲線に沿う複数の波長がカウントされてもよく、その場合、層の厚みの合計の変化は、波長測定回数×層の厚みの初期変化である。
【００８８】
便宜上、正弦波曲線に沿う波長は、研磨プロセス中に測定されるピークの数または谷の数をカウントすることによって容易にカウントされることができる。ピークまたは谷は、正弦波曲線上のノードと考えられるので、層の厚みを測定するプロセスは、ノードカウンティングと呼ばれる。（用語「ノードカウンティング」は、正弦反射曲線に沿う波長をカウントするプロセスを指し、ピークと谷のみをカウントすることに制限されない。）
【００８９】
例えば、ウエハの外層は、偏光解析法を使用して測定されると、１０，０００オングストローム（１マイクロメートル）の厚みである。その層は、正弦波曲線上の一つの波長が測定される迄、特定のプロセスを使用して研磨される。研磨後、層の厚みは、偏光解析法を使用して測定されると、８，０００オングストロームの厚みである。このように、正弦波曲線（一つの波長）上のピーク同士間距離は、２，０００オングストロームに等しい層の厚みの変化に対応する。層の仕上げの望ましい厚みが４，０００オングストロームである場合、その層は、合計３つの波長がカウントされる（除去された材料が６，０００オングストロームであることを表す）迄研磨され、その時点で、研磨プロセスは、その終点に達する。
【００９０】
また、このプロセスは、層の厚みのより小さな変化を連続的に測定するために使用されてもよい。正弦波曲線に沿う波長の一部は、研磨された層の厚みの対応する部分的変化に等しい。上の例を続けると、波長（矢印「Ｘ」によって示されるピークツーピーク距離）の１／２は、１，０００オングストロームに等しい層の厚みの変化を表す。このように、ウエハが再び研磨され、正弦波曲線に沿ってもう半分の波長が測定されると、仕上げ層厚が３，０００オングストロームになる。波長部分をカウントすることができるため、ノードカウンティングは、層の厚みの非常に小さな変化の現場での測定を行うことができる。
【００９１】
曲線に沿う多くの点でまたは複数の波長に亘っての正弦波曲線の較正が必要である場合があり、その場合、曲線の波長は、研磨の時間に亘って変化し、かつ異なる波長は、除去された材料の異なる量を表す。このように、図１５に示されるように、矢印「Ｘ」に沿う距離が矢印「Ｙ」に沿う距離と等しくない場合、正弦波曲線の多くが較正される必要があるかもしれない。更に、層の絶対厚は、正弦波曲線に沿う任意数の点で測定され、較正曲線の精度を向上できる。これは、正弦波曲線が図１５に示される正弦波曲線における変動によって表されるノイズを受ける場合に、必要である。
【００９２】
プロセッサおよびソフトウエアは、上述の方法に従って反射光の強度の変化を層の厚みの変化に関連付けるために設けられる。ディスプレイは、研磨プロセスの進展を表示するために設けられる。コンピュータハードウエアおよびソフトウエアのような制御システムは、研磨プロセスを変更したり、層の厚みの変化に応答して遅くしたり、停止したり或いは研磨速度を変更するために設けられる。このように、ＣＭＰ制御システムは、処理の終点に近づくと、研磨を遅くし、終点に達すると、停止することができる。（制御システムは、時間と共に層の厚みの変化に応じて研磨プロセスの態様を制御できる。）
【００９３】
正弦波反射曲線のライブラリが製造中の時間を節約するために発生されてもよい。各曲線は、特定のウエハに対する特定のプロセスに対しては同じである。較正曲線がすでに確立されている公知のプロセスで公知のタイプのウエハを研磨する場合、較正ステップは、飛ばされてもよい。更に、各反射曲線は、全研磨プロセスに亘ってカウントされた波長毎に除去された各層の絶対厚を測定することによって更に精緻化されることができる。このように、較正曲線は、（屈折率、層材料或いは処理パラメータの変化に関係なく）研磨プロセスの全期間に亘って正確である。
【００９４】
このように、本装置および方法の好適な実施の形態はそれらが開発された環境を参照して記述されたが、それらは、本発明の原理の例示に過ぎない。他の実施の形態および構成が、本発明の精神および添付の請求の範囲から逸脱することなく考案されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】複数の光学センサを有するセンサアセンブリが埋め込まれた研磨パッドを使用する、ウエハを研磨する化学的機械的平坦化機械の平面図。
【図２】研磨パッドに配置されるセンサアセンブリの要素の一般的な配置を示す分解斜視図。
【図３】センサアセンブリの正面上面斜視図
【図４】センサアセンブリのブロック図
【図５】プリズムのない、光学センサを有するセンサアセンブリを示す側面断面図
【図６】薄いディスクの形状のセンサアセンブリを示す図
【図７】スプールの形状のセンサアセンブリを示す図
【図８】光学特性を表わす処理済信号を表わす周波数変調電流を発光ダイオードやレーザダイオードに印加する変調器を含む送信機を備えるセンサアセンブリを示す図
【図９】無線送信機を有するセンサアセンブリ２５を示す図
【図１０】音波を生成する送信機を有するセンサアセンブリ２５を示す図
【図１１】センサアセンブリを使用する、ＣＭＰシステムに設けられる全面研磨パッドの詳細図を示す図
【図１２】センサアセンブリと中心ハブを備えるＣＭＰシステムに設けられる研磨パッドの詳細図を示す図
【図１３】中心ハブを有するセンサアセンブリのブロック図を示す図
【図１４】光がウエハの正面に配置された薄層の材料に入射する場合に、選択された波長の光の振る舞いを示す図
【図１５】第１の層の材料がウエハから除去される間の検出光の強度のグラフ
【符号の説明】
【００９６】
１：化学的機械的平坦化システム
２：センサ部
３：研磨パッド
４：ウエハ
５：研磨ヘッド
６：変換アーム
７：スラリー注入チューブ
８：サスペンションアーム
９：無線送受信機
１０：ＣＭＰデータ収集と制御システム
１３：スピンドル
１８：プラテン
２４：止まり孔
２５：センサアセンブリ
２８、６０：光源
２９、６２：検出器
３０：反射表面
３１：センサ制御システム
３２：電源
３３：無線送信機
３４：無線受信機
３５：他のセンサ
４０：ディスク形状ハウジング
４１：スプール形状ハウジング
５６、５７：導体
５８：変調器
５９：ダイオード
６１：レンズ
６３：受信機
６４：バッテリ
６５、７７：電力分配回路
７０、７２：アンテナ
７３：受信機
７４：永久磁石
７５：インダクタ
７６：電力回路
８３：電力増幅器
８４：ラウドスピーカ
８６：マイクロフォン
８７：受信機
８８：ソーラーパネル
９０：光源
９１：変換器
１０２：上部パッド層
１０３：下部パッド層
１０４：接着剤層
１０５：スナップリング
１０９：中心ハブ
１１１：リボンケーブル
１１６：第１の層
１１７：第２の層
【図１】
2009531862.tif 000003
【図２】
2009531862.tif 000004
【図３】
2009531862.tif 000005
【図４】
2009531862.tif 000006
【図５】
2009531862.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009531862.tif 000009
【図８】
2009531862.tif 000010
【図９】
2009531862.tif 000011
【図１０】
2009531862.tif 000012
【図１１】
2009531862.tif 000013
【図１２】
2009531862.tif 000014
【図１３】
2009531862.tif 000015
【図１４】
2009531862.tif 000016
【図１５】
2009531862.tif 000017
【国際調査報告】
2009531862.tif 000018