(57)【要約】被加工物を研磨する装置は、被加工物を保持するために構成されている被加工物ホルダ（１０４）、研磨部材であって、前記被加工物表面の近くに前記被加工物表面を前記研磨部材の前面を用いて研磨するために設置されるように構成されている研磨部材（１０２）、および圧力を前記研磨部材に選択的に適用し、それにより前記研磨部材の前記被加工物とに接触を選択的な圧力でもたらすために構成されているプラテン（６００）を含む。別の実施では、前記装置は前記プラテンに連結され、かつ前記圧力領域（ｚ１−ｚ４）を選択的に調節するために構成されている圧力コントローラ（５６４）を含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を研磨する装置であって：
前記被加工物を保持するために構成された被加工物ホルダ；
前側で前記被加工物面を研磨するために前記被加工物の面に近接して位置されるように構成された研磨部材  ；および
前記研磨部材に選択的に圧力を適用し、それにより前記研磨部材を前記被加工物面に選択的な圧力で接触することをもたらすように構成された多数の圧力領域を有すプラテン
を備える装置。
【請求項２】
前記プラテンと連結され、かつ前記圧力領域を選択的に調節するために構成された圧力コントローラをさらに具備する請求項１記載の装置。
【請求項３】
少なくとも１つの圧力領域に関連し、かつ前記被加工物面の性状を検出し、かつそれに応答するセンサ信号を発生させるように構成されたセンサをさらに具備し、
前記圧力コントローラは、それぞれのセンサ信号の少なくとも一部に基づいて、圧力を前記研磨部材に対して前記圧力領域に向けて選択的に適用するために構成された請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記研磨部材は光学的に透明な研磨部材であり、かつ１つまたはそれ以上の方向に移動可能であり、かつ
前記センサは前記被加工物で反射する光源に応答する請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記光学的に透明な研磨部材は複合体構造を含む請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記研磨部材は２方向の移動に向けて構成された請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記圧力コントローラは負および正の圧力を圧力領域に適用可能である請求項３記載の装置。
【請求項８】
圧力領域間に位置される前記圧力領域の間に流体流れをブリードするためにブリード孔をさらに具備する請求項３記載の装置。
【請求項９】
前記ブリード孔は大気に開放している請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記研磨部材は前記被加工物を２方向の移動によって研磨するために構成された請求項１記載の装置。
【請求項１１】
多数の圧力領域への前記流体流れは；
ロータリーフローメータ；および
マスフローコントローラ
からなる群の１つを使用して制御される請求項１記載の装置。
【請求項１２】
前記被加工物表面と前記プラテン表面との間にクッションを創るために、前記プラテンの頂点に位置される軟らかい緩衝層をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１３】
前記圧力領域は前記緩衝層を通して連続である請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記プラテンは前記研磨部材の裏側に流体を供することができる領域に関連した流体供給孔を含み、前記供給孔はそれぞれのグループが異なる複数の孔、および前記被加工物表面上の異なる領域に応じて研磨速度差をもたらす少なくとも２つの近接するグループ間に圧力差を含むように、多数のグループに配列される請求項１記載の装置。
【請求項１５】
前記研磨部材は柔軟な研磨部材である請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
２００ｍｍの直径を有する被加工物；
３００ｍｍの直径を有する被加工物；
４００ｍｍの直径を有する被加工物；および
５００ｍｍの直径を有する被加工物
からなる群から選択される様々なサイズの被加工物を研磨するために構成された請求項１４記載の装置。
【請求項１７】
前記研磨部材は前記プラテンと関連して移動するように構成され、かつ
前記プラテンは前記圧力領域を創るために位置され、かつ圧力を前記研磨部材に選択的に適用させるために流体を前記研磨部材の裏側に供給するために構成された多数の流体供給孔を有する請求項１記載の装置。
【請求項１８】
前記プラテンは、前記圧力領域に近接して位置され、かつ前記圧力領域の圧力を選択的に減少させるように構成された複数の排気孔を有する請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
前記プラテンに連結され、かつ前記圧力領域を選択的に調節するために構成された圧力コントローラ；
多数の圧力領域のそれぞれに関連し、かつ前記被加工物面の性状を検出し、かつそれに応答してセンサ信号を発生するために配置されるセンサ
をさらに具備し；かつ
前記圧力コントローラは、それぞれのセンサ信号の少なくとも一部に基づいて、圧力を前記研磨部材に対して前記圧力領域に向けて選択的に適用するために構成された請求項１７記載の装置。
【請求項２０】
前記圧力コントローラは負および正の圧力を圧力領域に適用可能である請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
前記研磨部材は２方向の移動によって前記被加工物を研磨するために構成された請求項１９記載の装置。
【請求項２２】
前記流体の圧力を調節するために前記多数の孔と圧力コントローラの間に連結される多数の圧力コントローラデバイスをさらに具備する請求項１９記載の装置。
【請求項２３】
半導体ウェハの処理終点を検出するための終点検出システムであって；
前記半導体ウェハの表面に関する計量を検出し、かつ前記計量に基づいてセンサ信号を発生するために構成されたセンサ構造；および
前記センサ構造に連結され、かつ前記ウェハ処理終点が達したか否かを前記センサ信号の少なくとも一部に基づいて決定するために構成された決定回路
を備えるシステム。
【請求項２４】
前記センサ構造は、前記半導体表面への入射光を放射するために構成された光源、および前記半導体ウェハの前記表面からの入射光に応答する反射カラーを検出し、かつセンサ信号を発生するために構成されたカラーセンサを具備する請求項２３記載の終点検出システム。
【請求項２５】
前記決定回路は前記半導体ウェハの前記表面からの前記反射カラーを閾値反射カラーと比較するための比較回路をさらに含み、かつ前記ウェハ処理の終点に達したか否かの決定は前記比較回路からの反射カラー比較情報に基づく請求項２４記載の終点検出システム。
【請求項２６】
前記反射カラーを検出するために前記カラーセンサの位置を定めるために前記光源および前記カラーセンサに連結される移動可能構造；および
前記センサ信号を閾値反射カラーに基づく信号と比較するために前記カラーセンサに連結されている比較回路
をさらに含み；かつ
前記決定回路は前記比較回路と連結され、かつ前記ウェハ処理終点が達したか否かを前記比較回路から発生された反射カラー比較情報の少なくとも一部に基づいて決定するために配置される請求項２４記載の終点検出システム。
【請求項２７】
被加工物を研磨する方法であって：
前記被加工物を被加工物ホルダに保持する工程；
前記被加工物面を前記研磨部材の前側で研磨するために前記被加工物の面を研磨部材の近くに位置させる工程；および
圧力をプラテンの多数の圧力領域内の前記研磨部材に選択的に適用し、それにより前記研磨部材を選択圧力で前記被加工物に接触することをもたらす工程
を含む方法。
【請求項２８】
前記圧力領域を選択的に調節する工程をさらに含む請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
多数の圧力領域のそれぞれにおいて、被加工物面の性状を検出する工程；
センサ信号を前記検出工程に応答して発生する工程；および
前記センサ信号の少なくとも一部に基づいて選択的に前記研磨部材に圧力を適用する工程、
をさらに含む請求項２８の方法。
【請求項３０】
前記被加工物を前記研磨部材の２方向の移動によって研磨する工程をさらに含む請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
圧力を選択的に適用する前記工程は、負および正の圧力を前記圧力領域に適用することをさらに含む請求項２９記載の方法。
【請求項３２】
前記圧力領域間の流体流れをブリードする工程をさらに含む請求項２９記載の方法。
【請求項３３】
前記ブリード工程は前記流体流れを大気に放出する工程をさらに含む請求項３２記載の方法。
【請求項３４】
研磨中に前記被加工物を移動する工程をさらに含む請求項３２記載の方法。
【請求項３５】
前記研磨部材の２方向の移動によって前記被加工物を研磨する工程をさらに含む請求項２７記載の方法。
【請求項３６】
緩衝層を使用して前記研磨部材の後ろから圧力の前記適用を緩和する工程をさらに含む請求項２７記載の方法。
【請求項３７】
前記圧力領域は前記緩衝層を通して連続的である請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
前記選択的に適用する工程は流体を前記研磨部材の裏側に前記プラテン内の前記領域に関連する多数の流体供給孔を通して供給し、それによって前記被加工物上の異なる領域に応じて研磨速度の差をもたらす工程を含む請求項２７記載の方法。
【請求項３９】
様々なサイズの被加工物を前記プラテンを使用して研磨する工程をさらに含む請求項３８記載の方法。
【請求項４０】
前記研磨部材を前記プラテンに関連して移動させる工程；および
流体を前記研磨部材の後部に前記プラテン内の前記領域に関連する多数の流体供給孔を通して供給し、それによって前記被加工物上の異なる領域に応じて研磨速度の差をもたらす工程
をさらに含む請求項２７記載の方法。
【請求項４１】
前記流体を前記圧力領域の近くに位置する多数の排気孔を通して排出することによって前記圧力領域の圧力を選択的に減少させる工程をさらに含む請求項４０記載の方法。
【請求項４２】
前記圧力領域を選択的に調節する工程；
圧力領域に関連して、前記被加工物面の性状を検出する工程；
前記検出工程に応答して少なくとも１つのセンサ信号を発生する工程；および
少なくとも１つのセンサ信号の少なくとも一部に基づいて圧力をその研磨部材に対して前記圧力領域に向けて選択的に適用する工程、
をさらに含む請求項４０記載の方法。
【請求項４３】
負および正の圧力を前記圧力領域に適用する工程をさらに含む請求項４２記載の方法。
【請求項４４】
前記被加工物を前記研磨部材の２方向の移動によって研磨する工程をさらに含む請求項４２記載の方法。
【請求項４５】
請求項２７記載の方法を含んで製造される集積回路。
【請求項４６】
多層半導体ウェハの処理終点を検出する方法であって；
入射光を前記半導体ウェハの表面に対して放射する工程；
前記半導体ウェハの前記表面から前記入射光に応答した反射カラーを検出する工程；
センサ信号を前記反射カラーの前記検出に基づいて発生させる工程；および
前記ウェハ処理終点が達しているか否かを前記センサ信号の少なくとも一部に基づいて決定する工程
を含む方法。
【請求項４７】
前記方法は、キャリアヘッドおよび研磨部材を有する化学機械的研磨（ＣＭＰ）装置でなされ、かつ前記半導体ウェハは前記キャリアヘッドに取り付けられ、かつ前記方法は：
前記半導体ウェハの研磨を停止させる工程；
前記キャリアヘッドを上昇させることによって前記半導体ウェハを前記研磨部材との接触から取り去る工程；
検出装置を前記半導体ウェハの下部表面の下に移動させる工程；
入射光を前記検出装置から前記半導体ウェハの前記下部表面に対して放射する工程；
前記半導体ウェハ底部表面から前記入射光に応答した前記反射カラーを、前記検出装置で検出する工程；および
前記反射カラーの少なくとも一部に基づいて、前記半導体ウェハの前記研磨を継続するか否かを決定する工程
をさらに含む請求項４６記載の方法。
【請求項４８】
請求項４６記載の方法を含んで製造される集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
これは２００２年１２月１７日に出願された米国出願番号１０／３２１，１５０（ＮＴ−２８０−ＵＳ）、２００２年３月２２日に出願された米国出願番号１０／１０５，０１６（ＮＴ−２５０−ＵＳ）、２００２年７月１５日に出願された米国出願番号１０／１９７，０９０（ＮＴ−２４８−ＵＳ）、および２００２年１月１７日に出願された米国出願番号１０／０５２，４７５（ＮＴ−２３８−ＵＳ）の継続部分であり、これらはすべてここで参照により関連する。
【０００２】
この願書は２００２年１２月２７日に出願された米国出願仮番号６０／４３６，７０６（ＮＴ−２７８−Ｐ４）、２００２年１２月２３日に出願された米国出願仮番号６０／４３６，１０８（ＮＴ−２７８−Ｐ３）、２００２年１０月１０日に出願された米国出願仮番号６０／４１７，５４４（ＮＴ−２７８−Ｐ２）、２００２年９月２７日に出願された米国出願仮番号６０／４１５，５７９（ＮＴ−２７８−Ｐ）、２００２年７月１９日に出願された米国出願仮番号６０／３９７，１１０（ＮＴ−２７３−Ｐ）、２００２年３月１２日に出願された米国出願仮番号６０／３６５，０１６（ＮＴ−２４９−Ｐ）に先立ち請求し、これらはすべてここで参照により関連する。
【０００３】
本発明は半導体集積回路の製造、さらに特に導体および絶縁層の化学機械的研磨の方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
従来の半導体デバイスは半導体基板、通常、シリコン基板、および多数の連続的に形成される二酸化珪素のような誘電体中間層、および導体の経路、または導体材料から作られた相互接続を含む。銅および銅合金は、それらの優れた電荷移動性および低い抵抗特性のために、最近相互接続材料として非常に注目を受けている。相互接続は金属被覆処理で、誘電中間層にエッチングされた凹部（features）または空洞に銅を充填することによって通常形成される。好ましい金属被覆処理は電気メッキである。集積回路において、多様なレベルの相互接続網が基板表面に対して横方向に広がる。連続層に形成された相互接続はバイアまたは電気接点を使用して電気的に接続されることができる。典型的な処理では、まず絶縁層は半導体基板上に形成される。パターニングおよびエッチング処理は溝およびバイアのような凹部を絶縁層に形成するためになされる。表面上の凹部をバリア層そしてシード層で被覆した後、銅は前記凹部を充填するために電気メッキされる。しかし、前記メッキ処理はまた、前記凹部を充填することに加え、基板の頂部表面に銅層をも作り出す。この過剰な銅は過装入と呼ばれ、かつそれは次の処理工程の前に除去されるべきである。
【０００５】
図１Ａは、例えばシリコンウェハの、そのようにメッキされた基板９の例示的部分８を示す。基板９は、説明の目的のため図１Ａには示していないが、デバイス、または他の金属的および半導体部分を含んでよいことに気付くべきである。図１Ａに示されるように、バイア１０のような凹部、および溝１３は基板９上に形成される二酸化珪素層のような絶縁層１４に形成される。絶縁層１４の頂部表面１５だけでなくバイアおよび溝１３も堆積される銅層１６で電気メッキ処理を通じて被覆され、かつ充填される。従来、パターニングおよびエッチングの後、絶縁層１４はまずバリア層１８、具体的にはＴａまたはＴａ／ＴａＮ混合物層で被覆される。バリア層１８は絶縁層の表面１５だけでなくバイアおよび溝をも、良好な付着を保障し、かつ銅の半導体デバイスおよび絶縁層への拡散を防ぐバリア材料として働くために、被覆する。次にしばしば銅層であるシード層（図示しない）が前記バリア層上に堆積される。シード層は続く銅堆積の間に銅膜成長に対する導体材料基材を形成する。銅膜が電気メッキされるので、堆積された銅層１６は迅速にバイア１０を充填するのみならず適応する方法で広い溝１３および頂点表面１５を被覆する。堆積処理が溝もまた充填されることを確実にするために継続されるとき、銅の層または過装入物は基板９上に形成される。従来、銅メッキ後、様々な物質除去処理、例えば、化学機械的研磨（ＣＭＰ）、エッチングまたは電気エッチングが不必要な過装入層の除去のために使用されることが可能である。
【０００６】
ＣＭＰ処理は慣習的に半導体ウェハまたは別のこのような基板に研磨スラリーで湿潤している移動研磨表面に対して圧力をかけることを含む。スラリーは塩基性、中性または酸性でよく、かつ一般的にアルミナ、セリア、シリカまたは他の研磨セラミック粒子を含んでよい。研磨表面は典型的にＣＭＰの技術でよく知られている高分子材料の平坦なパッドの形態である。いくつかの研磨パッドは研磨粒子（研磨パッドに固定された）を含む。これらのパッドは少しも研磨粒子を具備しないＣＭＰ液と関連して使用されてよい。研磨のスラリーまたは液は前記パッドの表面に送達されても、またはもしパッドが多孔質であればパッドを通りその表面に流出させられてもよい。ＣＭＰ処理中、ウェハキャリアはウェハを処理されるために保持し、かつウェハ表面をＣＭＰパッド上に設置し、かつウェハにパッドに対して、制御された圧力で、パッドを回転させながら圧力をかける。パッドはまた、直線状のベルトのように横方向に移動させられことが可能なライナー研磨ベルトとしても形成されて良い。研磨スラリーはパッドとウェハ表面との界面に供給されるので、処理はウェハをパッドに対して移動させ、パッドをウェハまたは両方に対して移動させることによりなされる。
【０００７】
図１Ｂに示されるように、ＣＭＰはまず、絶縁層１４の頂部表面１５を覆うバリア層１８まで銅層の厚さを減少させるために適用される。続いて、頂部表面上のバリア層１８は、銅および残留バリアをバイア１０、１２および溝１３に閉じ込めるために除去される。しかし、これらの処理中、銅層がバリア層まで研磨されたか否か、あるいはバリア層が絶縁層まで研磨されたか否かの終点を決定することは、工業的に重要な問題の１つである。
【０００８】
米国特許５，６０５，７６０号は固体の均一な高分子シートでできている研磨パッドを記載している。前記高分子シートは光に対し特別な波長領域で透明である。高分子シートの表面は研磨材料をわずかにも含まず、かつスラリー粒子を吸収または透過する固有な能力を少しも有さない。
【０００９】
さらに最近、終点検出システムは回転するパッド、または１つ以上の窓をそこに有するライナーベルトシステムを用いてなされてきた。パッドまたはベルトが移動するような場合において、それはウェハ表面からの反射率を測定するその場のモニタ上を通る。反射率の変化は研磨処理の終点を示す。しかし、研磨パッド内に開放している窓は研磨処理を面倒にし、かつパッドまたはベルトの均一性を阻害し得る。さらに、このような窓は研磨副生成物およびスラリーの蓄積を生じさせ得る。
【００１０】
それゆえに、継続した要求が、ＣＭＰ処理を使用して基板が研磨されるとき、正確に、かつ効率良く基板上の終点を検出する方法および装置に対して存在する。
【００１１】
図１Ｂに示されるように、ＣＭＰはまず、絶縁層１４の頂部表面１５を覆うバリア層１８まで銅層の厚さを減少させるために適用される。続いて、頂部表面上のバリア層１８は銅および残留バリアをバイア１０および溝１３に閉じ込めるために除去される。しかし、これらの処理中、研磨される銅層の厚さの均一な減少は工業において重要な課題の１つである。過剰研磨は過剰な湾曲変形、腐食およびその他の欠陥を引き起こすため、それは銅終点後の過剰研磨が最小化され、かつ基板が過剰研磨されないように処理されながら、金属層の厚さの均一性は維持される。さらに、銅層およびバリア層の研磨不足は電気的ショートまたはその他の欠陥を引き起こす。研磨処理中の不均一性は、不均一な研磨処理または基板上の金属層の不均一な厚さのいずれか、またはその両方が原因である。
【００１２】
基板の絶縁体層の研磨はＣＭＰの別の適用である。浅溝型素子分離（ＳＴＩ）は絶縁された溝を基板の表面に隣接した回路間での電気移動を阻害するように形成させることによる処理である。溝は、具体的には窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）および二酸化珪素（ＳｉＯ２）を用いて充填される。溝を満たすために、窒化珪素の層がまず基板の表面に堆積させられ、続いて二酸化珪素の被覆層が堆積させられる。過剰な二酸化珪素および窒化珪素は、ほとんどの基板表面上に窒化珪素の平滑層および溝部を埋める二酸化珪素および窒化珪素の層を残しつつ、基板の表面から除去されなくてはならない。過剰な二酸化珪素および窒化珪素の除去は典型的にＣＭＰによってなされる。
【００１３】
図１Ｃは、絶縁材料の二つの層で被覆されている基板５２、例えばシリコンウェハ、の例示的部分５１の断面図を示す。ＳＴＩに適する溝５３は基板５２の表面に形成される。下部絶縁層５４および上部絶縁層５５は溝５３を含む基板５２表面に被覆する。下部絶縁層５４および上部絶縁層５５の構成物は、例えばそれぞれ窒化珪素および二酸化珪素であってよい。絶縁層５４および５５は基板５２の全表面を被覆することに気付け。ＳＴＩ処理を完了するために、過剰な絶縁材料は除去されなくてはいけない。
【００１４】
図１Ｄは、絶縁層５４、５５が所望程度研磨された後、すなわち過剰な絶縁材料が除去された後の基板５２の例示的部分５１の断面図を示す。絶縁層の研磨は例えばＣＭＰによりなされ得る。絶縁層すなわち窒化珪素の平滑層は基板５２の表面を被覆すること、および絶縁層５４、５５（すなわち窒化珪素および二酸化珪素）は溝５３を埋めることに気付け。
【００１５】
現在のＳＴＩ技術に付随する問題は、厚さ測定信号は二酸化珪素の厚さの増加または減少によって周期的に繰り返されるため、光学干渉計による二酸化珪素の厚さの測定をなす困難さを含む。さらに、厚さ測定信号は湿度（水膜）および検出角度のような環境要素に対して敏感である。
【００１６】
現在の技術に付随する付加的な問題は、従来の測定学的ツールは基板がそのキャリアヘッドから終点検出をなすために移されることを必要とすることである。
【００１７】
均一な研磨処理は、処理スループットを増加させながら、著しくＣＭＰコストを削減させるだろう。ウェハサイズはさらに大きく、例えば３００ｍｍまたはそれを超えるので、均一な方法での厚さの平面減少はウェハの表面領域がさらに広がるのでより困難になる。
【００１８】
従って、ＣＭＰ処理を用いて基板が研磨されるとき、研磨される層の均一性をモニタし、かつ維持するための改良された方法および装置が必要である。
【発明の開示】
【００１９】
本発明はＣＭＰのような材料除去処理において平面性を制御するための研磨方法および装置を都合よく供する。本発明の１つの実施形態はこのような材料除去処理における終点検出をなす能力を有する。他の実施形態は、研磨圧を被加工物の特別な領域に選択的に適用可能な圧力制御技術と共に、瞬鋭な終点検出を供する。
【００２０】
被加工物の表面を研磨するため、およびＣＭＰ終点を検出するための化学機械的研磨（ＣＭＰ）装置は本発明のある見地に沿って紹介される。ＣＭＰ装置は、光学的に透明な研磨部材、被加工物ホルダ、支持プレート、および光学的検出システムを具備する。研磨部材は、例えば、研磨ベルト、研磨パッド、または他のタイプの研磨部材でよい。研磨部材は、好ましくは研磨粒子を含み、被加工物の表面を研磨し、かつ一方もしくは複数の方向（好ましくは直線方向であるが、他の方向、例えば円のような方向もまた可能である）に移動可能である。被加工物ホルダは被加工物を支持し、かつ被加工物に研磨部材に対して圧力をかけるように形成されている。被加工物ホルダは例えば、ウェハを保持するためのウェハキャリアヘッドまたは他の構造であってよい。支持プレートは、被加工物が研磨部材に対して圧力をかけられるため、研磨部材を支持するように接続されている。支持プレートは、例えば、プラテンまたは他の支持体構造でよい。光学的検出システムはＣＭＰ終点を検出し、かつ研磨部材の下に配置されている。光学的検出システムは光源および検出器を含む。光源は出力信号を支持プレートおよび研磨部材を通して被加工物の表面に送達する。検出器は被加工物の表面からの入力反射信号を前記研磨部材および前記支持プレートを通じて受信する。
【００２１】
被加工物の表面を研磨する方法、および化学機械的研磨（ＣＭＰ）の終点を検出する方法は本発明の他の見地に従って紹介される。前記方法に従い、被加工物は光学的に透明な研磨部材に対して圧力がかけられる。研磨部材は支持プレートによって支持される。被加工物の表面は前記研磨部材により研磨される。研磨部材は一方または複数の直線方向に移動可能である。出力光学的信号は光源から支持プレートおよび研磨部材を通じて被加工物の表面に送られる。光源は研磨部材の下に、研磨部材が光源と被加工物の表面の間にあるように、配置されている。入力反射光学的振動は被加工物の表面から研磨部材および支持プレートと通して検出器にて受信される。検出器は研磨部材の下に配置されている。
【００２２】
１つ以上の被加工物を研磨し、かつ化学機械的研磨（ＣＭＰ）終点検出を供する方法は本発明の更なる見地に従って紹介される。前記方法に従うと、光学的に透明な研磨部材は供給領域および収納領域の間に供される。研磨部材は第１端および第２端、および研磨側および裏側を有する。第１端はまず供給領域から抜け、かつ収納領域に接続し、かつ第２端は供給領域に接続したままである。第１被加工物は、研磨部材の一部を一方または複数の直線方向に研磨領域内で移動させることにより研磨される。第１被加工物の第１ＣＭＰ終点は光学的検出システムを使用して検出される。光学的検出システムは出力信号を第１被加工物に前記研磨部材を通じて送達し、かつ入力信号を第１被加工物に研磨部材を通じて受信する。研磨部材は光学的検出システムと第１被加工物の間に設置される。
【００２３】
被加工物の表面を研磨するため、およびＣＭＰ終点を検出するためのＣＭＰ装置は本発明の他の見地に従って紹介される。ＣＭＰ装置は供給スプールおよび収納スプール、光学的に透明な研磨部材、処理領域、研磨部材の一部を一方または複数の直線方向に移動させる手段、およびＣＭＰ終点を検出する手段を具備する。研磨部材は二つの端を有する。１方の端は供給スプールに取り付けられ、かつ他方は収納スプールに取り付けられている。処理領域は前記研磨部材の一部を二つの端の間に有する。ＣＭＰ終点検出手段は光学信号を被加工物表面に研磨部材を通じて送達し、かつ反射した光学信号を被加工物表面から研磨部材を通して受信する。研磨部材は検出手段と被加工物の間に設置されている。
【００２４】
被加工物表面を研磨し、かつＣＭＰ終点を検出する方法は本発明のさらなる見地に従って紹介される。前記方法に従うと、被加工物は、被加工物が処理領域において光学的に透明な研磨部材の一部に曝されるように支持される。ウェハ表面は、研磨部材の一部を２方向で直線的に移動させることにより研磨される。ＣＭＰ終点は被加工物に対し、出力光学的信号を前記研磨部材を通して作業場に送信し、かつ被加工物から反射され、前記研磨部材を通して受信される入力光学的信号の相対強度を試験することにより決定される。前述の本発明の視点の見地は序論の方法のみによって供された。このセクションでは、何事も、本発明の観点を規定する請求項での限定であるかのように捕らえられるべきでない。
【００２５】
本発明の第２の例示的実施は被加工物ホルダを有する研磨場および柔軟な研磨部材を具備する。研磨部材は流体を研磨部材の裏側に対して供給するプラテンによって被加工物に保持されている。プラテンは流体を供給するための多数の孔を具備し、かつ被加工物の処理の終点を検出できる多数のセンサをも具備する。孔は圧力領域を創るために互いに集められ、かつ典型的に１つのセンサは各々の領域に関連しているが、多くても少なくてもよい。コンピュータはセンサ信号を受信し、かつ流体流れを研磨を最適にするように制御する。もし、例えば被加工物上のある場所が終点に達したら、コンピュータは他の領域の流体流れを維持しながら、その場所への流体流れを減少させる。
【００２６】
本発明の他の例示的実施において、多層半導体ウェハの処理終点の検出のための検出装置は、光を半導体ウェハの表面に対して放出するための光源、半導体ウェハの表面からの入射光に応答する反射カラーを検出し、かつセンサ信号を発生するためのカラーセンサ、およびカラーセンサに連結され、かつウェハ処理終点に達したか否かをセンサ信号の少なくとも一部に基づいて決定する決定回路を含む。
【００２７】
本発明のさらに他の例示的実施において、半導体ウェハの処理終点を検出するための終点検出システムは半導体ウェハの表面に関する計量を検出し、かつその計量に基づいてセンサ信号を発生するために構成された検出装置を具備する。終点検出システムはまた、検出装置に連結され、かつウェハ処理終点に達したか否かをセンサ信号の少なくとも一部に基づいて決定するように構成される決定回路、および検出装置に位置するように計量を検出するように連結される移動可能構造を具備する。
【００２８】
本発明のさらに他の例示的実施において、多層半導体ウェハの処理終点を検出するための方法は、光を半導体ウェハに対し放射すること、反射カラーを半導体ウェハから入射光に応答して検出すること、センサ信号を反射カラー検出に基づいて発生すること、およびウェハ処理の終点に達したか否かをセンサ信号の少なくとも一部に基づき決定することを含む。
【００２９】
本発明の１つの見地では、流体調節は圧力領域への流体流れを独立的に制御する。この見地の１つ特徴は、本発明は流体をプラテンのある孔から、消極的な影響でさえ、圧力領域を減少させるため排出することである。
【００３０】
本発明の他の見地では、被加工物は処理中に回転させられ、かつプラテンの孔は同心円状に設置され、かつ各々の同心円は圧力領域を表す。
【００３１】
本発明の他の見地では、流体コントローラはプラテン上の同心円への流体流れを独立的に制御する。
【００３２】
本発明の他の見地では、研磨部材は光学的に透明である。
【００３３】
本発明の他の見地では、研磨部材は窓を具備する。
【００３４】
本発明の他の見地では、センサは光センサである。
【００３５】
本発明の他の見地では、センサは音波厚さセンサである。
【００３６】
本発明の他の見地では、センサはカラーセンサである。
【００３７】
本発明の他の見地では、センサは移動可能な構造に取り付けられている。
【００３８】
本発明の他の見地では、ファイバ光学糸を使用する。
【００３９】
本発明の他の見地では、被加工物は実質的に静止状態を保つが、研磨処理中に回転および移動してもよい。本発明の好ましい見地では、並進移動は圧力領域の面積よりも小さい。
【００４０】
本発明の長所は被加工物を至適に研磨する能力を含み、それにより時間と経費を節約する。
【００４１】
前述および他の特徴、見地、および長所は、以下の図面と関連付けて解釈するとき、以下の詳細な記述からより明らかになるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下に記載されるように、本発明はＣＭＰのような材料除去処理に対するその場での終点検出のための方法およびシステムを供する。参照は多くの類似点がいたるところに同様の部分と関連した図面によって作られる。
【００４３】
Ａ．終点検出システム
図２は、研磨部材１０２およびキャリアヘッド１０４を有する例示的化学機械的研磨（ＣＭＰ）装置１００を示す。研磨部材は、例えば研磨ベルト、研磨パッド、または他のタイプの研磨部材でよい。研磨部材１０２は、上部または処理表面１０６、および下部表面１０８を具備する。研磨部材の下部表面１０８はプラテンのような支持プレート１０９上に設置され、かつ引っ張られている。研磨部材およびヘッドは、研磨部材に近接または接触しうる被加工物の面が研磨部材と近接するように設置されている。この実施において、研磨部材１０２は光学的に透明な研磨部材である。研磨液１１０は研磨部材１０２の処理表面１０６上に流出し、かつ研磨部材はローラ１１２のセット上を移動機構によって単一方向または２方向のどちらかの方法で移動させられる（図示しない）。この実施では、研磨部材は２方向の方法で移動させられる。研磨液１１０は銅研磨液または砥粒研磨スラリーでよい。溶液１１０はウェハの１つのまたは両方の側部から研磨部材に供されてもよいか、またはそれはまたウェハ表面に研磨部材を通して供されてもよく、またはその両方であってもよい。処理されるウェハは、以下、表面とされるウェハの前表面１１６が全て曝されるように、キャリアヘッド１０４に保持されている。ヘッド１０４は、ウェハ１１４を回転させるだけでなく、ウェハを縦方向に上下にシャフト１１８を通して移動させてもよい。ウェハ１１４の表面１１６は、終点検出がその場で本発明を使用してなされながらバリア層１８まで研磨されうる（図１Ｂに示されるように）銅層１６（シード層および堆積銅の両方を含む）を有する図１Ａに示された構造を有してもよい。この例では、過装入の層は銅（Ｃｕ）であり、バリア層１８はタンタル（Ｔａ）である。絶縁層１４は、二酸化珪素（ＳｉＯ２）から、またはｌｏｗ−ｋ誘電体、またはウルトラｌｏｗ−ｋ誘電体材料からなっているものでよい。この実施において、好ましくは光学エミッターおよび検出器からなる終点検出装置１２０は研磨部材１０２の下に設置されている。終点検出モニタリング装置１２０は、銅層が絶縁層の頂部表面１５上のバリア層１８まで研磨されたとき（図１Ａ−１Ｂ）、研磨終点を検出する。バリア層が曝され、かつ装置１２０に検出されるとすぐに、処理は停止させられる。随意の段階では、もし所望であれば、処理はバリア層が下地の酸化層まで研磨されるまで継続されてもよい。以下に記載するように、装置１２０はプラテン１０９の空洞内に設置されてもよい。本発明の装置１２０は反射率の変化を検出するのに使用されるいくつかの光学検出装置でよい。銅はここで例示的材料として使用されるが、本発明はまた他の材料、絶縁体および半導体と同様に、例えばＮｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ａｇおよびそれらの合金、Ｔａ、ＴａＮ、ＴｉおよびＴｉＮのような導体の除去にも使用しうる。処理の間、研磨液１１０が処理表面１０６に流出し、かつウェハの表面１１６を湿潤させながら、ウェハ１１４は回転され、かつ表面１１６は移動させられる研磨部材１０２の処理表面に１０６により接触させられる。
【００４４】
平面図で図３にて、および断面図で図４でも説明されるように、検出装置１２０はプラテン１０９内に形成される空洞１２２内に設置されている。図４に示されるように、空洞１２２の頂部は透明な窓１２４にて密封されうる。この実施では、空洞１２２はモニタリング装置の細長い本体の空洞１２２に沿う移動を適応させるためにサイズを決定され、かつ形付けられている。空洞１２２の位置は研磨部材および下地のプラテン上のウェハの相対位置に関連する。処理中、モニタリング装置は移動機構（図示しない）によってウェハの半径を検出するために空洞に沿って移動させられてよい。走査行動の結果により、ウェハのエッジとウェハの中心との間の様々な位置は走査された。ウェハは回転させられるので、空洞は、表示の広いスペクトル解析が、例えば、ウェハの直径に沿って検出行動を生じさせるためにモニタリング装置を空洞内でスライドさせることで実施できるために、ウェハの中心に延出しうる。この走査手段は、連続的処理として、または複数工程においてなされうる。
【００４５】
この実施では、モニタリング装置に取り付けられたミラー１２６は出力光学信号１２８をウェハ表面に投影させることができる。ミラー１２６はそれから入力反射光学信号１３０、または反射した光学信号が検出装置１２０に達することを許容する。択一的な実施において、柔軟なマイクロワイヤのような異なる配置を用いてモニタリング装置を使用することはミラーの使用を排除し、かつ信号は装置から銅表面に直接送達される。反射信号１３０の強度が変化したとき、装置は終点を検出する、すなわち、バリア層１８が曝される瞬間（図１Ｂ参照）である。もしＣＭＰ処理がバリア層を除去するために続けられたら、反射信号の強度は、絶縁層１４の頂部表面１５が曝されたとき（図１Ｂ参照）、再び変化する。モニタリング装置によって生じる、またはそれよって向けられる光学信号は６００−９００マノメートルの波長を有してよい。出力光学信号はチョッパまたはＬＥＤを有する白色光エミッタまたはレーザーのような装置１２０のエミッタから発生されてよい。この好ましい実施に従って、反射センサ信号は装置１２０の検出器で受信される。例示的検出器はピロ電気検出器でよい。入力光学信号はまず、実質的に検出器に検出されるもの以外の全ての波長を除外するためにセットアップされた帯域フィルターを通して進んでよい。この実施では、出力信号および反射信号は光学的に透明な研磨部材を通して都合よく伝わる。他の択一的実施は、ウェハ表面上での信号の変化を検出するために固定された複数の検出装置の配列を、ウェハの中心と一致する、プレートの中心から広がっている放射状に形成された空洞（星型）に設置させることである。再び択一的に、多数のモニタリング装置は単一の空洞に沿って分布してよい。この方法では、モニタリング装置は回転するウェハ表面の中心、中間、およびエッジの領域からデータを集めうる。
【００４６】
本発明の見地に従うと、研磨部材全体は透明な材料からできており、かつ追加の窓は終点検出に必要とされない。この実施で研磨部材は透明な裏地材料上に形成された頂部透明砥粒層を具備する。砥粒層は処理中、被加工物に接触し、かつ透明結合母材に分布する微細な研磨粒子を含む。本発明に使用される例示的な直線状研磨部材構造は、Mipox, Inc., Hayward, Caloforniaから入手できる材料の透明なＭｙｌａｒ裏地にスタックする、例えば５μｍ〜１００μｍの厚さの、透明な研磨部材の薄い皮膜を有する。砥粒層は５μｍ〜１００μｍの厚さでよい一方、裏地の層は０．５〜２ミリメートルの厚さでよい。砥粒層の研磨粒子のサイズはおよそ０．２〜０．５μｍの範囲にある。粒子の例示的な材料はシリカ、アルミナまたはセリアでよい。透明度が低いがまだ本発明に使用可能な研磨材料もまた3M Company, Minnesotaから入手できる。いくらかの実施において研磨部材は研磨粒子を具備することができる一方、研磨部材は研磨粒子を持たない透明な高分子材料でできていてもよい。
【００４７】
上述のように、砥粒研磨部材はウェハ表面から材料を除去し、かつバリア層または酸化物層は曝されるので、反射光の強度は変化する。１つの例では、およそ１０μｍの厚さの砥粒層および０．５〜１．０ミリメートルの厚さの透明なＭｙｌａｒ層を有する透明な研磨部材が使用された。この例では、砥粒層は０．２〜０．５μｍのヒュームドシリカ粒子を有する。６７５ナノメートルの波長の光線（出力）はこの研磨部材を通して送られ、かつＣＭＰ処理を通じての強度変化はモニタされた。この研磨部材を用いて銅除去を通じて、反射光の強度は２の任意（標準化した）の強度値を保つことが確認された。しかし、バリア層（Ｔａ層）が曝されるとすぐに、強度値は１に減少した。さらに、バリア層が酸化物層の頂部から除去され、かつ酸化物層が曝されたとき、反射光の強度は０．５に減少した。
【００４８】
図３に示されるよう、好ましい実施では、検出装置１２０はコンピュータ１３２に接続しており、計算は様々な方法でなされることができるが、そのコンピュータはまたキャリアヘッドコントローラ（図示しない）に電気的に接続し、かつプロセッサーを有するコンピュータを必ずしも必要としないが、替わりに、制限されないがＡＳＩＣＳおよびプログラム制御可能なゲート配列を具備する、不連続または集積した理論回路を使用し得る。下にバリア層を有する銅層での操作時、バリア層が曝されるとすぐに、検出装置からの出力信号は反射率の変化の結果のとして変化し、かつＭＰ処理は停止される。
【００４９】
一般的に、本発明の見地に従う終点検出の装置および方法は、１つまたは複数の被加工物に１つまたは複数の終点を各々の被加工物上で検出するために適用される。例えば、本発明のある見地に従うＣＭＰ検出検出処理はウェハのような単一の被加工物に対して検出される多くのＣＭＰ終点を有し得た。ＣＭＰ終点はそれぞれの研磨順序およびそれに対応するそれぞれの処理条件を有し得る。例えば、過装入の金属のウェハ表面からの除去は第１ＣＭＰ終点を表し、かつウェハの凹部外のバリア層の除去は第２ＣＭＰ終点を表す。信号強度の第１閾値またはレベルは、検出システムによって観測された信号強度が第１閾値またはレベルに、またはそれ以下に落ちたときに第１ＣＭＰ終点に達したと決定するように、第１ＣＭＰ終点を検出するために使用される。信号強度の他の閾値またはレベルは他のＣＭＰ終点を検出するために使用される。例えば、第２ＣＭＰ終点検出のために、検出システムによって観測された信号強度が、第１閾値またはレベル以下の、第２閾値またはレベルに、またはそれ以下に落ちたときに、第２ＣＭＰ終点は達したと決定される。
【００５０】
先の議論および付随する請求項において、用語「被加工物表面」および「被加工物の表面」は、それによっては限定はされない、導体、酸化金属、酸化物、スピン−オンガラス、セラミックスなどを含む、前もって処理した被加工物の表面および被加工物上に形成された任意の層の表面を含むが、それらによって限定はされない。
【００５１】
Ｂ．  鋭瞬な終点検出システム
以下に記載するように、本発明はＣＭＰのような材料除去処理に対する厚さの均一性制御と終点検出の両方をその場で行う方法を供する。このシステムでは、研磨部材は光学的に透明、または窓または透明な部分のような要素を使用する部分的に透明なものでよい。
【００５２】
図５Ａ−Ｃは被加工物表面図を示す。図５Ａは、膜１６、例えば銅がそこに堆積した後のウェハ９を示す。ウェハは図示のために示されるウェハ基板５１０ａ−５１０ｎ（ここでｎは任意）に形成される多くの回路を含む。これら回路のそれぞれは、多くの場合バリア層の上に、堆積した導体膜で埋められた多数の凹部を有する。ＣＭＰ処理は過装入を除去し、かつ導体膜を凹部内に残す。しかし、過装入がＣＭＰのような処理を用い除去されるとき、平坦である必要がある全体表面の厚さ変化が存在することに気付け。表面は変化するので、膜１６の予定された厚さを単に除去した処理は、ある領域を過剰に研磨し、かつその他の領域を研磨不足にする可能性がある。
【００５３】
図５Ｂは、図示のために多少増幅させたものだが、ウェハ１１４上の局所的な表面のムラを示す。上で述べたように、表面はムラがあるため、膜１６のある予定量の厚さを単に除去した処理はある領域を過剰に研磨し、かつその他の領域を研磨不足にする可能性がある。
【００５４】
図５Ｃは、導体層は凹部中にあり、かつ過装入は除去された所望の研磨終点でのウェハを示す。
【００５５】
１つの実施では、本発明の厚さの均一性の検出および制御のシステムは処理された表面の厚さの均一性をそれらのリアルタイムの厚さ測定能力およびそれらの処理パラメータ上での制御を用いて維持する。処理されたウェハの表面から導出されたリアル−タイムの厚さ情報に基づいて、厚さの均一性制御システムは研磨パラメータをＣＭＰ処理中、層を均一に研磨するために、変化させる。その結果、研磨された層の終点は、当該層の過剰研磨および研磨不足なしで、全体的にウェハ表面に達する。研磨パラメータは、研磨部材にかかる圧力をある場所が他の場所よりも早く研磨されるように局所的に変化させることで変化させられてもよい。
【００５６】
本発明の１つ見地において、本発明は処理された表面の均一性をリアルタイムの終点情報を使用することで維持する。処理されたウェハの表面から導出されたリアル−タイムデータに基づき、膜の均一性制御システムは研磨パラメータをＣＭＰ処理中均一に層を研磨するために変化させる。
【００５７】
銅はここで例示的材料として使用されるが、本発明は他の材料、絶縁体および半導体と同様に、例えばＮｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ａｇおよびそれらの合金、Ｔａ、ＴａＮ、ＴｉおよびＴｉＮのような導体の除去にも使用してよい。
【００５８】
図６Ａは、厚さの均一性制御ユニット５６０を有する、例示的化学機械的研磨（ＣＭＰ）装置５５０を示す。ＣＭＰ装置は研磨部材１０２およびキャリアヘッド１０４をさらに含んでよい。砥粒研磨部材１０２は上部または処理表面１０６、および下部表面１０８を有する。研磨部材の下部表面１０８はプラテンのような支持プレート６００上に設置され、かつ引っ張られている。研磨部材は、好ましくは透明な裏地材料上に形成された頂部透明砥粒層を有する複合体構造からなる。砥粒層は被加工物と処理中に接触し、かつ透明な結合母材に分布した微細な研磨粒子を有する。本発明に使用される例示的な直線状研磨部材構造は、Mipox, Inc., Hayward, Caloforniaから入手できる材料の透明なＭｙｌａｒ裏地にスタックする、例えば５μｍ〜１００μｍの厚さの、透明な砥粒層の薄い皮膜を含んでよい。砥粒層は５μｍ〜１００μｍの厚さでよく、下地層は０．５〜２ミリメートルの厚さでよい。砥粒層の研磨粒子のサイズはおよそ０．２〜０．５μｍの範囲にある。
【００５９】
プラテンは、さらに図６Ｂ（図７Ａ−７Ｂもまた参照）にさらに詳しく示している、処理中に研磨部材に対する流体圧力を生じさせるための多くの孔６２０ａ−６２０ｎを有する。研磨部材１０２は、もしＣＭＰスラリーまたは研磨粒子を有する研磨液が使用されるなら、研磨粒子を持たない研磨部材部材で交換されてもよい。孔６２０ａ−６２０ｎは供給される流体と流体供給ユニット５６２により接続されている。この実施で、研磨部材１０２は光学的に透明であるが、そこに窓を持つ、または光学的に透明な部材の複合研磨部材であってもよい。本発明の１つの見地では、流体供給ユニット５６２はプラテンへの流体流れを制御するロータリーフローメータを含む。例えば、プラテンのそれぞれの領域への流体流れは０〜５ｃｆｍに制御されてよい。択一的に、流体流れは市販的に入手可能な電気的マスフローコントローラにより制御され、かつ測定される。このような電気的マスフローコントローラは制御され、かつ自動化されたソフトウェアでよい。例示的なマスフローコントローラはSMCおよびCelerityから入手可能である。
【００６０】
研磨部材は、適用された圧力に適応するのに十分な柔軟性を持ち、かつ関連した局部的圧力をウェハの表面に対して伝達するために選択される。例示的実施は圧力を局部領域に十分伝える柔軟な高分子研磨部材を使用する。もし研磨部材が、例えばスティールべルトにより補強されて、十分な柔軟性を有さないのであれば、圧力は広い領域にわたり伝達され、かつシステムはウェハの所望しない領域の研磨を続ける。
【００６１】
研磨液１１２は研磨部材１０２の処理表面１０６上に流出し、かつ研磨部材はローラ１１３のセット上を単一方向または２方向のいずれかで、移動機構（図示しない）により移動させられる。この実施では、研磨部材は好ましくは２方向の方法で移動させられる。研磨液１１２は銅研磨液または砥粒研磨スラリーでよい。溶液１１２はウェハの１つまたは両方のサイドから研磨部材に供されてよく、またはそれはウェハ表面に研磨部材を通して供されてもよく、またはその両方でもよい。処理されるウェハ１１４は、以下表面とされる、ウェハの前表面１１６が全体的に曝されるようにキャリアヘッド１０４に保持される。ヘッド１０４はウェハ１１４を回転させるだけでなくウェハを垂直に上下にシャフト１１８を通して移動させてよい。ウェハ１１４の表面１１６は、終点まで研磨され得る（図５Ｃに示されるように）銅層１６（シード層および堆積銅の両方を含む）を持つ図５Ａに示された構造を最初に有し、本発明の以下の膜均一性測定および制御処理がその場でなされる。この点で、絶縁層の頂部表面１５上のバリア層が、絶縁層１４が曝される、またはバリア層終点に達するまで研磨されるために、処理はまたバリア層除去段階により続けられてよい。この例では、過装入層は銅（Ｃｕ）であり、バリア層１８はタンタル（Ｔａ）であり、かつ絶縁層１４は二酸化珪素（ＳｉＯ２）である。
【００６２】
均一性制御ユニットは、流体（例えば空気）をプラテン６９９に送るための流体供給ユニット５６２を含む。均一コントロールユニットはまた、ＣＰＵ、メモリ、モニタ、キーボードおよび他の一般的な要素を有するコンピュータコントローラを含む。コンピュータ５６４は一連の例示的センサ６３０ａ−６３０ｎに連結されていて、ここでｎはセンサコントローラ５６６を通じて任意のセンサ識別子（６３０ａ−６３０ｄは図６Ｂおよび７Ａ−７Ｂにまた示される）である。センサ６３０ａ−６３０ｎはプラテンの流体孔６２０ａ−６２０ｎに近接してプラテンに配置される。この実施で、プラテンの孔は好ましくはある方法、例えばそれぞれの群の孔を円形に分配するようにして分類される。例示的センサは厚さセンサおよび終点検出センサからなっていてよい。以下に記載するように、それぞれの群の孔（圧力領域として知られる）はコンピュータコントローラ５６４で制御された流体圧力を送る流体供給ユニットに接続されている。流体供給ユニットは流体圧力（流体流れとして）をそれぞれの圧力領域に対し別個独立して変化させることが可能である。
【００６３】
本発明の１つの見地で、センサ６３０ａ−６３０ｎは研磨部材の下に設置される光学エミッタおよび検出器を備える終点センサである。終点センサは、例えば銅層が絶縁層の頂部表面１５上のバリア層１８まで研磨されたとき（図１Ａ−１Ｂ参照）、終点を検出する。
【００６４】
上で説明したように、本発明は、プラテンの異なる領域からの局部的圧力をウェハ上の局部的研磨速度を増加または減少させるために制御する能力を使用する。したがって、本発明の１つの重要な見地は、異なる圧力領域をプラテン上になすことで異なる研磨速度を供する能力である。このシステムの研磨感度は、それぞれ別個の圧力領域での流体または空気の圧力レベルの厳格な制御により改良される。圧力領域に対する精密に制御された圧力レベルは、同様に、ウェハ上での局部的研磨速度のさらに強い制御を生む。
【００６５】
図６Ｂ、６Ｃで示されるように、好ましい実施において、予定された圧力レベルを有するこのような不連続な圧力領域は過剰な空気をプレートの先端から除去することで達成されてよい。より全体的に以下に記載するように、大気への制御されたリークまたは真空源を許容することで、本発明は隣接する圧力領域上を流れる、吹き付ける過剰の空気を制御する、すなわち隣接する領域間のクロス−トークを制御し、かつ空気圧レベルを隣接する領域で変化させる。図６Ｂに示されるように、１つの実施において、空気リークバルブを有する例示的システム１０００。この実施では、コンピュータコントローラおよびセンサユニットは説明の目的のために示していない。システムはプラテン６００、ウェハ１１４を処理するために保持するウェハキャリア１０４、および研磨ベルト１０２または研磨パッドから主になる。上に記載したように、ベルト１０２は頂部表面１０６または処理表面、および裏表面１０８を有する。ウェハ１１４の前表面１１６は研磨ベルト１０２の頂部表面に面している。研磨ベルトおよび研磨液の詳細は上に例示され、それゆえに、それらの記載はここで繰り返さない。
【００６６】
図６Ａに対し、図６Ｂはプラテン６００をさらに詳細に示す。図６Ｂに示されるように、プラテン６００はベースブロック６１２を囲む上部表面６１０を有する。上部表面は同心円状の圧力領域、すなわち第１領域ｚ１、第２領域ｚ２、第３領域ｚ３および第４領域ｚ４に分割されている。そのような同心円領域はまた図７Ａ−７Ｂに例示される。領域ｚ１−ｚ４は孔６２０ａ−６２０ｎを含む。図６Ｂに示されるように、それぞれの領域は二つまたはそれ以上の孔からなってよい。例えば、第１の領域ｚ１は穴６２０ａなどを含む。センサ６３０ａ−６３０ｎもまたそれぞれの領域に設置される。わかりやすくするために、図６Ｂはコンピュータコントローラおよびセンターユニット、およびこのユニットへの接続を含んでいない（図６Ａ参照）。さらに、表面６１０のそれぞれの領域は、図６Ｂで示される方法のようにエアチャンバ６１４ａ−６１４ｄに相当する。例えば第１領域ｚ１の孔６２０ａはチャンバ６１４ａを通してエアフローにより供され、第２領域ｚ２の孔６２０ｂはチャンバ６１４ｂを通してエアフローにより供され、かつ同じように。チャンバ６１４ａ−６１４ｄは空気供給ユニット５６２に空気ライン６１６ａ−６１６ｄをそれぞれ通して接続される同心円状の溝として形成されている。それぞれの空気ラインは対応するチャンバに１つまたは複数の空気孔６１８ａ−６１８ｄを通して接続されている。さらに、接続、例えばＴ−接続を用いることで、それぞれの空気ライン６１６ａ−６１６ｄはそれぞれ圧力制御装置６２２ａ−６２２ｄに連結される。この実施において、圧力制御装置は空気ライン６１６ａ−６１６ｄに連結する空気バルブ６２２ａ−６２２ｄである。この見地では、それぞれのバルブは１つの圧力領域に関連し、例えば、第１バルブ６２２は第の領域ｚ１用であり、第２ルブ６２２Ｂ第の領域ｚ２用であり、かつ同じように。
【００６７】
バルブ６２２ａ−６２２ｂは換気孔６２４ａ−６２４ｄを含む。換気孔６２４ａ−６２４ｄは外部の大気中または真空（図示しない）に排気空気をシステム１０００から除去するために接続されてよい。この実施では、バルブを通して、換気孔６２４ａ−６２４ｄから排気される空気の量を調節し、かつそれにより圧力領域上の正の圧力を調節することは可能である。バルブ６２２ａ−６２２ｄがスイッチを入れられたとき、それらはエアフローをライン６１６ａ−６１６ｄを通して排気する。この観点において、バルブ６１６ａ−６１６ｄは領域内に正の圧力または負の圧力またはゼロ圧力創るために用いられることができる。真空接続を用いて、負の圧力またはゼロ圧力は圧力領域に創られることができる。
【００６８】
しかし、バルブの最も重要な機能は、近隣領域からの過剰な空気が領域内に流出し、かつその領域上の空気圧増加を引き起こすとき、バルブが関連される圧力領域での圧力を調節するために空気を排気することである。この実施で、空気供給ユニットは、研磨ベルト１０２の下で、予定された空気圧分布を有する空気領域を確立するために個々の圧力領域への流速を変化させるのはもちろん、それぞれの圧力領域への同様の空気流速を供給し得る。
【００６９】
図６Ｃの他の実施に示されるように、プラテン６００は、好ましくは、過剰な流体をプレートの頂部から除去するために領域間に設置される流体ブリード孔１４００を含む。流体を大気または真空源に流体ブリード孔を通してリークさせることで、本発明は近隣の圧力領域からの過剰な流体流れの問題を除外し、かつ結果として実質的に近隣領域間のクロス−トークを最小化する。これは、順番に、異なる圧力レベルの使用をそれぞれの圧力領域で都合よく許容する、実質的に独立の圧力領域をプラテン上に創る。図６Ｃに示されるように、１つの例では、流体ブリード孔１４００ａ−１４００ｄは、流体孔６２０ａ−６２０ｄおよびセンサ６３０ａ−６３０ｄを有する同心円状の圧力領域ｚ１、ｚ２、ｚ３およびｚ４の間に設置される。各々の領域の間に、多数のブリード孔は単一または１より多い円形軌道上に形成される。各々の円形軌道は多くのブリード孔１４００ａ−１４００ｂの少なくとも１つのラインを有してもよい。例えば、領域ｚ１とｚ２の間の多数のブリード孔１４００ａは、多くのブリード孔を含む単一の円形軌道または二つの同心円軌道に沿って形成されてよい。この実施では、ブリード孔は円形軌道に沿い、かつ領域の間に形成させるが、それらはいくつかの方法、例えば放射状、で分布されてよく、かつこれは本発明の範囲内である。この実施において、ブリード孔は円形の形であるが、それらは矩形または他の幾何学形を有してもよく、または円形スリットのような形でよい。ＣＭＰ処理中、ウェハ１１４を保持するキャリアヘッド１０４は研磨ベルト上に下降しながら、空気のような流体は研磨ベルト１０２の下に各々の領域の流体孔６２０ａ−６２０ｎを通して注入される。研磨ベルト１０２はプラテン６００上を移動させられるので、孔６２０ａ−６２０ｎを通ずる流体は圧力を研磨ベルト１０２に適用する。圧力領域の間のブリード孔は圧力領域ｚ１〜ｚ４の外に流出する過剰の流体を放出し、かつ領域間のクロストークを妨げる。処理中、ウェハ１１４は、ブリード孔の少なくとも約２倍の直径で、ブリード孔の考え得る局所的な影響の平均を出すために移動させられる。それぞれのブリード孔は大気圧に対し開放されてよいか、または真空系（図示しない）に接続されてよい。図６Ｃに示されるように、この実施では、それぞれの流体ブリード孔１４００ａ−１４００ｄは個々に大気圧に接続されている。それぞれの流体ブリード孔１４００ａ−１４００ｄは外部圧力に独立して開放しており、かつ過剰流体を大気に個々に放出する。しかし、ブリード孔の最も重要な機能は各々の圧力領域での独立した圧力レベルの調節である。例えば、第１領域の圧力の大きさは、それが圧力にｚ２内で影響を与えないように、高流出をｚ１に供し、かつブリード孔１４００ａを通して第１領域の外に流出する過剰な流体を放出することで、隣の圧力領域ｚ２よりも高くされてもよい。この実施において、空気供給ユニットはまた、圧力の正確なレベルをそれぞれの流体で確立させるために個々の圧力領域に対する流出速度を変化させることだけでなく、同様の流体流速を各々の圧力領域に供給することが可能である。これは研磨ベルト１０２の下に予定された空気圧分布を生む。
【００７０】
図７Ａ−Ｂは孔６２０ａ−６２０ｎおよびセンサ６３０ａ−６３０ｎを含む領域ｚ１−ｚ４表面６１０を平面図で示す。この実施では、例示的センサ６３０ａ−６３０ｎは光学終点センサでよく、好ましくは光学エミッタおよび検出器を具備し、かつ研磨部材の下のプラテンに被加工物から配置されている。例えば、センサ６３０ａ−６３０ｎは、流体圧が流体供給ユニット５６２により択一的に制御される圧力領域を表す領域ｚ１−ｚ４に、またはその近くに設置されてよい。この実施においてプラテンに設置された例示的光学センサが使用されるが、システムの任意の適切な場所に設置された任意のタイプのセンサが使用されることができ、かつそれは本発明の範囲内である。図７Ｂに示されるように、各々の領域は多くの同心円を具備し、かつある場合において領域はセンサを持たないことがさらに予期される。センサユニット５６６は生のセンサ信号（例えば反射光）を受信し、かつ流体供給ユニットを上述の方法で制御する、コンピュータ５６４に送られる電気センサ信号を生み出す。
【００７１】
本発明の終点センサは研磨される層の反射率の変化をモニタするために使用される任意の光学モニタ装置であってよい。図８を参照して、各々のセンサ６３０ｘは、被加工物１１４で反射する光（参照番号７１０参照）を供する送信ファイバ６３２ｘ、および反射光を受信する受信ファイバ６３４ｘを含む。終点センサは、例えば銅層が絶縁層の頂部表面１５上のバリア層１８まで研磨されたとき（図１Ａ−１Ｂ参照）、研磨の終点を反射光の変化により検出する。この見地において、出力および入力信号は光学的に透明な研磨部材１０２を通して進む。ＣＭＰ終点検出においてのこのようなセンサの使用は、２００２年１月１７日出願の米国出願番号１０／０５２，４７５に開示されている。
【００７２】
ＣＭＰは以下の等式におおよそ基づいて表面を研磨する処理である：
研磨速度  ＝  定数  ×  速度  ×  圧力
本発明は局部的圧力を局部的な研磨速度を増加または減少させるために制御する能力を使用する。したがって、本発明の１つの重要な見地は異なる研磨速度を異なる領域に供する能力である。
【００７３】
１つの操作手順は、圧力領域ｚ１およびｚ２を図９Ａに示される圧力分布を確立するために使用して、例示され得る。二つの領域の使用は例示の目的のためであると理解される。図９Ａの分布と類似の圧力分布は圧力領域ｚ１、ｚ２、ｚ３およびｚ４を使用して形成され得る。図９Ａに示される圧力分布は、高い空気圧Ｐ１を第１領域ｚ１に有するがそれより低い空気圧を周囲の第２領域ｚ２に有することで確立され得る。操作にて、これは例えばまず圧力Ｐ１を第１領域ｚ１への空気供給ユニットからの第１予定量のエアフローを用いて確立させることによりなされる。圧力Ｐ１を確立させる間、第１バルブ６２２ａは第１ライン６１６ａから少量の第１エアフローを排気するためにいずれかで調節してもよい。第２領域ｚ２における圧力Ｐ２の確立は、例えば圧力を、排気口６２４ｂを通してわずかな第１予定量のエアフローを排気することで、Ｐ２まで低下させながら、第２空気ライン６１６ｂを通して第１予定量のエアフローを流出させることでなされてよい。この点で第１領域から第２領域への任意のエアフローは第２領域の圧力をＰ３圧力まで増加させうる。本発明に従い、第２領域ｚ２の圧力レベルの増加はより多くの空気を第１予定フローから第２バルブを経由して排気することで逆転させられる。排気の結果として、第２領域に向けられる第１フロー量の減少は起こり、かつ第２領域の圧力レベルはＰ２の圧力レベルに戻る。同様の処理は各々の領域で異なるエアフローを使用しなされてもよい。この場合、圧力レベルはエアフローを予定量排気することで再び調節される。
【００７４】
もう１つの操作手順は図９Ｂに示される圧力分布を確立するために領域ｚ１およびｚ２もまた使用することで例示されてよい。図９Ｂの分布と類似な圧力分布は圧力領域ｚ１、ｚ２、ｚ３およびｚ４を使用して形成されてもよい。図９Ｂに示される圧力分布は、低空気圧Ｐ１を第１領域ｚ１に有するが、それより高い空気圧Ｐ２を周囲の第２領域ｚ２に有することで確立される。操作において、これは例えばまず圧力Ｐ２を、第２領域ｚ２に空気供給ユニット５６２から第１予定量のエアフローを用いて確立させることでなされる。圧力Ｐ２の確立中、第２バルブ６２２ｂはスイッチを消しても、または少量の第１エアフローを排気するためにスイッチを入れてもどちらでもよい。第１領域ｚ１の圧力Ｐ１の確立は、例えば圧力をＰ１まで第１予定量のエアフローの予定部分を排気孔６２４ａを通して排気することで低下させながら、第１予定量のエアフローを第１空気ライン６１６ａを通して流出させることでなされる。この点で第２領域ｚ２から第１領域ｚ１への任意のエアフローは第１領域の圧力をＰ３圧力まで増加させてよい。以前の場合のように、第１領域ｚ１の圧力レベルの増加はより多くの空気を第１予定フローから第１バルブを経由して排気することで逆転させられる。排気の結果として、第１領域ｚ１に向けられる第１フロー量の減少は起こり、かつ第１領域の圧力レベルはＰ１の圧力レベルまで戻る。同様の処理は各々の領域で異なるエアフローを使用しなされてもよい。この場合、圧力レベルはエアフローを予定量排気することで再び調節される。図９Ａ−９Ｂに関連して記載されるこれらの処理は動力学的にも制御され得る。例えば、バルブは図６Ｂに示される各々の圧力領域ｚ１−ｚ４内に設置されている圧力センサからの入力により制御されるか調節される。ある領域の圧力が近接した領域からのエアフローによって増加したとき、バルブは予定量の空気をその領域上の空気圧を調節するために排気する。バルブを通しての通気は圧力入力をセンサから受信するコントローラによって制御され得る。
【００７５】
下にバリア層を有する銅層での操作のとき、バリア層が曝されるとすぐに、終点センサからの信号は反射率の変化の結果として変化する。図１０Ａ−１０Ｃを参照し、例示的処理では、ウェハのある領域はその他の領域よりもより研磨される必要があり得、またはある領域はその他の領域よりも早く薄くされ、かつそれにより銅終点はある領域に対して他の領域に対するよりも速く到達し得る。銅終点が終点センサによって検出されるとすぐに、その圧力領域の空気圧はその領域でのそれ以上の研磨を減速、または除外するために減少させられる。択一的に、空気圧はまだ終点に達していない他の領域において増加されてもよい。除去速度の違いにより、処理が終わった領域の銅は実質的にこれ以上除去されず、かつ他の領域は研磨を受け続けることができる。本発明の見地はここでは圧力領域に終点に関するそれらの状態に基づき適用される空気圧の違いである。
【００７６】
図１０Ｂ−１０Ｃは鋭瞬な終点検出の例を示す。図１０Ｂに示されるように、被加工物表面は表示番号９２０ａで規定される。多少の研磨時間の後、表面は表示番号９２０ｂまで減少させられ、かつ層はセンサ６３０ｃに近い領域近くまで非常に薄くなる。より長い研磨時間の後、表面が表示番号９２０ｃ（９２０ｃ−１および９２０ｃ−２）まで研磨されたとき、センサ６３０ｃは表面の変化を検出し、かつコントローラ５６０はその領域への圧力（流体流速）を減少させる。その結果、その領域は研磨をあまり受けず、他の領域は初期の速度での研磨を受け続ける。もちろん、流体流れはもしそう所望されれば、ある処理の終わっていない領域に対し増加させられる、ということもまた予期される。全ての領域が研磨されたら（全てのセンサが終点に達したと報告したら）、それにより処理が完了する。
【００７７】
様々な好ましい実施は詳細に上に記載されてきたが、当事者は例示的実施の多くの改良が実質的に本発明の新規の技術および有利性から離れることなく可能であることを容易に認識するだろう。
【００７８】
Ｃ．  実施の変形
本発明のある見地において、音波センサは上述の光学センサの代わりに使用され得る。この見地において、センサ６３０ａ−６３０ｎは研磨された層の厚さをウェハは処理されながら、リアルタイムで検出し、かつこの情報をコンピュータにセンサユニット５６６を通して供給する。コンピュータ５６４はそれから供給された厚さ情報を調査し、かつもし除去された層の非平坦性が検出されたら、択一的に材料除去速度を研磨部材下の空気圧またはスラリー組成のような１つまたは複数の研磨パラメータをウェハ上で、膜の均一性をウェハ表面にわたって得るために変化させることで再調整する。
【００７９】
本発明のその他の見地において、図１１は被加工物分布に依存する異なる圧力ベクトル９１０ａ〜９１０ｄを示す被加工物の研磨を示す。より長い矢印はより大きい力を表す。もし被加工物領域がさらなる研磨を必要とすれば、それからコンピュータコントローラはその領域に圧力増加を供するように流体供給ユニットに指示する。同様に、領域が追加の研磨を必要としないとき、それからコンピュータコントローラは流体供給ユニットにその領域にあまり圧力を供さないように指示する。
【００８０】
本発明のその他の見地では、熱交換器は、プラテンに送られる流体の温度は制御され、かつその温度を維持できるように、流体供給源と共にプラテンに直列に連結される。プラテンは研磨部材の予定温度を維持するため熱交換器へのフィードバックを供するために温度センサをさらに含むことができる。
【００８１】
Ｄ．  緩衝層を有するプラテン
上述のような研磨部材を使用するＣＭＰ処理の間、多くの要因が研磨部材、ウェハ表面、または両方のいずれかにダメージを与え得る。ウェハ表面から見ると、研磨される被加工物表面と研磨部材表面との間の接触を作る間の任意の非平行性は被加工物にダメージを与え得る。任意のＣＭＰ処理の前に、プラテン表面および研磨される被加工物表面は実質的に平行になるように配置されるべきである。この平行性からの任意の重大な逸脱は、被加工物表面のその他の部分をプラテン表面から離れて設置させながら、被加工物部分をプラテン表面近くに運び得る。プラテン表面に近いこのような表面部、または被加工物上のいわゆるハイスポットは過剰に研磨され得るか、またはプラテンに当たり得て、結果として被加工物、および研磨部材にもまたダメージを与え得る。このような調整不良、すなわちプラテンと被加工物表面との間の非平行性は、基板を含むｌｏｗ−ｋ材料の研磨中、特にダメージを与える。ｌｏｗ−ｋ誘電材料の構造の脆さのために、ｌｏｗ−ｋ基板の研磨中に起きるプラテンとの任意の衝突はｌｏｗ−ｋ材料構造に完全にダメージを与え得る。
【００８２】
研磨部材から見ると、固定された砥粒研磨部材とプラテンとの間にトラップされた任意の大きな粒子は、固定された薄い砥粒研磨部材を削るか、またはダメージを与え得る。さらに、終点窓は円滑にプラテン表面と並べられるべきである。重大な調整不足の任意の窓の端は隆起をプラテン表面上に形成し得て、かつ研磨部材を削り得るか、または被加工物にダメージを与え得る。
【００８３】
このような問題は、ここで記載されたプラテンと接続する衝撃吸収媒体を使用することで避けられることができる。１つ例では、衝撃吸収媒体は研磨部材とプラテン表面との間の衝撃吸収緩衝層である。ここで記載された実施はプラテン、研磨部材（固定された研磨粒子を有する、または有さないもの）、および研磨液（スラリーを有すものまたは有さないもの）の任意の組合せを含み得る。
【００８４】
図１２はプラテン表面６１０の頂部に取り付けられた衝撃−吸収緩衝層１３００を有するプラテン６００を示す。緩衝層１３００は、ポリエチレンまたはＣＭＰ処理の化学的環境を耐え得る任意の材料のような軟らかい高分子材料からできていてよい。緩衝層１３００は、プラテン流体孔６２０ａ−６２０ｎと同様のパターンを有する第１孔１３２０ａ−１３２０ｎ、センサ６３０ａ−６３０ｎと同様のパターンを有する第２孔１３３０ａ−１３３０ｎを持つ。この実施において、孔１３２０ａ−１３２０ｎのサイズは流体孔６２０ａ−６２０ｎのサイズより大きくてよい。ＣＭＰ処理中、孔１３２０ａ−１３２０ｎはウェハ１１４を保持するキャリアヘッド１０４は研磨部材に向けて降下しながら、空気のような流体に研磨部材の下に注入されることを許容する。研磨部材はそれから好ましくは２方向の直線動作で緩衝層を含むプラテン上を移動させられる。もちろん研磨部材は他の方向、例えば円方向で移動させられることができる。
【００８５】
研磨部材１０２は緩衝層１３００上を移動させられるので、孔１３２０を通る流体圧は研磨部材１０２の下に適用される。緩衝層は流体をプラテンを通して、かつその上で分配させるが、プラテンの固い表面、研磨部材およびウェハ表面間の偶発的な接触を避けるための付加的安全装置を供する。本発明は脆いｌｏｗ−ｋおよびウルトラｌｏｗ−ｋ材料に対するＣＭＰ処理への特別な有利性をもたらす。軟らかい緩衝層はウェハへの任意の瞬間的な衝撃を吸収し、かつｌｏｗ−ｋ材料へのダメージを最小限にする。
【００８６】
先の実施に加え、この実施はｌｏｗ−ｋ誘電体基板のための改良されたＣＭＰ処理を供する。固定された砥粒研磨部材の使用は従来の研磨部材に比べて低い縁そりおよび侵食を供し得るが、固定された研磨砥粒部材の硬い表面はｌｏｗ−ｋ誘電体を有する基板に使用されるとき、より高い欠点または局所的剥離を生み得る。先に述べたように、銅金属被覆で使用されるｌｏｗ−ｋ誘電体は一般的にとても脆く、かつ付着性に乏しい。基板と研磨部材の摩擦係数の制御はＣＭＰの異なる工程中、ｌｏｗ−ｋ絶縁体の剥離を防ぐために重要である。銅／ｌｏｗ−ｋ集積のｌｏｗ−ｋの全体的な強度、およびダメージが誘導されるＣＭＰに関する技術的な課題は本発明の方法を使用して減少、または除外さえもされる。
【００８７】
固定された砥粒研磨材料を使用する従来の技術はスラリーなしで研磨液を使用してもよい。しかし、本発明による１つの方法では、例示的基板の銅層は、予定量のスラリーを含む研磨液が固定された砥粒研磨部材に送られながら、固定された砥粒研磨部材を使用して除去されてよい。これらの追加された粒子は研磨部材を潤滑し、かつ研磨される基板表面上の横方向の力を減少させる。例示的粒子は、アルミナ、セリア、シリカ、または他の酸化金属、または高分子樹脂ビードを含むが、それらに限定はされない。粒子の研磨液中の例示的濃度は０．１〜４０重量％、より好ましくは０．５〜５重量％が望ましい。例示的研磨液はアルミナまたはシリカの粒子を３Ｍから入手可能のＣＰＳ−１１溶液のような銅研磨液に追加することで調整されてよい。
【００８８】
Ｅ．  多層研磨
その他の実施では、銅およびバリア層除去は、集積ＣＭＰツール内で、異なるＣＭＰ場で使用される異なる研磨部材でなされてよい。第１ＣＭＰ場において、第１処理手順で、基板の銅層は固定砥粒研磨および粒子を含む研磨液を使用して除去される。研磨処理は図１２に関連した先の実施に記載されている衝撃吸収緩衝層１３００を使用してなされてよい。処理中、図１２に示されるものと類似のシステムを使用して、ウェハは固定された砥粒研磨部材まで下降され、かつ潤滑粒子は研磨部材に送られる。上に記載されたように、固定砥粒研磨部材は、流体圧が研磨部材の下で適用されながら、緩衝層１３００上を移動させられる。銅層がｌｏｗ−ｋ誘電体の表面上のバリア層まで除去されるとすぐに（図１Ｂ参照）、バリア層除去処理は第２ＣＭＰ場でなされる。この工程では、図１２に示されるＣＭＰ部門は高分子／非固定研磨と共に使用されてよい。研磨部材はポリウレタンのような軟らかい高分子材料からできていてよい。この例では、バリア除去中、択一的研磨液は、研磨部材が移動され、かつ流体圧が上述のような研磨部材の下で適用されながら、バリア材料除去に適した高分子研磨部材に送られる。処理工程のこの手順はｌｏｗ−ｋ誘電体の応力および結果的剥離を縁そりおよび擦り傷と同様に最小化する。
【００８９】
その他の実施では、銅およびバリア層除去は同一ＣＭＰ場でなされ得る。第１工程は銅除去に対してバリア層除去の前になされる。この処理手順にしたがって、第１工程において多量の銅はバリア層まで固定砥粒研磨部材上で除去されてよい。この工程で研磨液は粒子を含んでも含まなくてもよい。第２工程では、固定砥粒研磨部材と粒子を有する研磨液の組合せは、例えば比較的低い下向きの力である下向きの力を被加工物に適用しながら、残留銅層をバリア層表面から除去するために使用される。これらの工程に続いて、他のＣＭＰ場で、バリア層除去工程はＴａ択一的研磨液を研磨部材に送りながら、かつ低い下向きの力を被加工物に適用しながら、軟らかい高分子研磨部材上でなされる。
【００９０】
Ｆ．  キャリアヘッド圧力変化
図１３Ａ−Ｂは、圧力をウェハの後ろから適用することによる圧力分布の変化に対する実施を示す。この実施において、圧力勾配は、ウェハを適切に保持しながら、ウェハ１１４にヘッド１０４を使用して適用される。柔軟なまたは膨張式の膜１２１０は具体的には円形のキャリアヘッドに形状が一致し、かつ上昇された表面領域の内部の外周に近接して取り付けられる。膨張式膜１２１０は迎合的なウェハ支持部を処理中に供する。膨張式膜１２１０はエラストマーのような薄い迎合的材料、好ましくはViton（登録商標）で構成される。膜はヘッド１０４に、好ましくは接着剤とファスナまたはクランプ機構との組合せを使用して、取り付けられる。この取り付け構造は膨張されたとき膜を適切に保持、かつ密封する。
【００９１】
例示的実施は膨張式膜を記載する一方、膜は択一的に柔軟で、膨張式である必要がない、迎合的材料であってよい。もし膜が膨張式でないならば、スポンジタイプの材料はウェハに研磨部材へ圧力をかけるために使用されることができる。
【００９２】
図１３Ａを参照して、膜１２１０は、任意の数の領域が存在し得る、多数の領域１２１０ａ−１２１０ｅに分割される。流体は、これら領域に供給され、かつこれら領域で圧力勾配を被加工物に適用させるために使い尽くされてよい。以下に記載するように、流体ライン１２２４ａ−１２２４ｅからの流体は膨張式膜１２１０を膨張させ、かつ膨張を行われる処理を通して維持させるために使用される。処置中、膜によって適用される圧力は好ましくは０．１〜１０ｐｓｉの範囲内である。
【００９３】
ウェハは処理中多くの方法の１つで所定の場所に保持されてよい。１つの方法は保持器１２１２ａ−１２１２ｂを図１３Ｂに示すように使用することである。このような保持器１２１２は、表面の処理に対する障害にならずに、好ましくはウェハを固定位置に保持する。ウェハを正しい位置に保持するその他の方法はウェハと膜との間の真空を使用する方法であり、それはここで参照により受け入れられる米国出願番号１０／０４３，６５６に記載されたものと類似である。操作中、ウェハ１１４を膜１２１０に設置した後、裏地部材は下部層が膜１２１０に接触するまで膨張させられる。ヘッドキャビティーはそれから真空場をウェハ１１４に適用するために排気される。真空は空洞に適用されるので、接続領域またはポケット間の谷間は低圧力空間を供し、かつそれにより隣の膜部分の谷間への陥没を引き起こす。これは、同様に、多数の低圧力空間をウェハ１１４の裏側両面上に生成する。このような低圧力空間は類似の吸引カップとして働き、かつ十分な吸引能力を処理中にウェハを保持するために供する。
【００９４】
領域１２１０ａ−１２１０ｅは圧力コントローラ１２２０に異なる圧力ライン１２２４ａ−１２２４ｅにより研磨中に接続される。これらのラインは、ウェハの前表面に既にある膜の除去速度の均一性がウェハの後ろの異なる圧力により処理中制御され得るために、圧力コントローラに可変圧力勾配をウェハの後部に生成させることを許容する。例えば、高い圧力をウェハの中心に働かせるがウェハの外周にはそれより低い圧力を働かせることは、機械的処理分力をウェハの中心においてウェハの外周での機械的分力と比べて増加させ、それにより材料除去速度を中心領域から増加させる。
【００９５】
図１３Ｂはまたプラテン１６００を示し、それは上述のプラテン６００と類似であり得るか、またはそこに固定された研磨部材を有する平坦な表面であってよい。本発明のこのような見地において、ウェハと研磨部材との相対運動は研磨部材、ヘッドまたはその両方を移動させることで得られる。任意の場合において、基板表面モニタセンサ６３０ａ−６３０ｎはプラテン上に積み重ねられ、かつウェハを研磨部材または研磨部材の開口のいずれかを通してモニタする。プラテン１６００のセンサはセンサユニット５６６および図６Ａに示されるものと類似のコンピュータコントローラに接続されている。コンピュータコントローラは圧力コントローラ１２２０を制御し、かつフィードバックを、被加工物のそれぞれの領域に適用される圧力を制御し、かつ至適に被加工物を処理するために、処理システムに供する。フローチャート図１０Ｃを参照して上述で説明されたように、この方法は被加工物の異なる領域で異なる時間に択一的な終点に採用され得る。
【００９６】
Ｇ．  カラーセンサを有する検出装置
１つの実施では、多層ウェハの終点検出のためのセンサはカラーセンサである。この文章で、用語「カラー」は表面から反射または放射される光の少なくとも１つの異なる性質を意味する。反射光は多色性属性、例えば多くの波長を有する。図１４は多層半導体ウェハの処理終点を検出するためのカラーセンサ装置の例示的実施を示し、ここでカラーセンサ装置は光源１４１０、カラーセンサ１４２０、および決定回路１４３０を含む。用語「センサ構造」は用語「センサ装置」と互換性を有して使用される。以下にさらに記載されるように、カラーセンサは単一波長のセンサまたは複数波長のセンサ（マルチ−波長センサ）でよい。カラーセンサ装置は、例えば浅溝型素子分離（ＳＴＩ）化学機械的研磨（ＣＭＰ）処置に関連して使用されてよい。例示的なＳＴＩＣＭＰ処置の記載は上の図１Ｃおよび１Ｄを参照することで供される。
【００９７】
例示的な実施において、光源は入射光を半導体ウェハの表面に対して放射する。カラーセンサは光学的に光源に連結され、かつ反射光、いわゆる反射カラーを半導体ウェハの表面から入射光に応じて感知する。１つの見地では、カラーセンサは単一波長のセンサである。カラーセンサはセンサ信号を反射カラーに応じて発生するために構成されている。決定回路はカラーセンサに連結され、かつ処理終点に達したか否かをセンサ信号の少なくとも一部に基づいて決定するように構成されている。
【００９８】
本発明の１つ見地において、光源およびカラーセンサはウェハに非常に近接して設置されている。その他の見地では、光源は光学ファイバに連結されている。この見地において、光源は光学ファイバの出力端子を含む。同様に、カラーセンサは光学ファイバに反射カラーを感知するために連結されてよい。この見地では、カラーセンサは光学ファイバを含む。
【００９９】
上で述べたように、単一波長のセンサの代わりに、カラーセンサは複数波長のセンサでよい。光源はマルチスペクトルの入射光を放出し得、かつカラーセンサはマルチスペクトルの反射を感知し得る。マルチスペクトルは少なくとも２つの波長を有することを意味する。本発明の１つの見地では、カラーセンサは４００−８００ｎｍの全ての波長範囲の光を感知するために構成されている。その他の見地では、光源は白色入射光を放射し、かつカラーセンサは赤−緑−青（ＲＧＢ）反射光を感知する。
【０１００】
決定回路はウェハ処理終点に達したか否かをセンサ信号の少なくとも一部に基づいて決定する。決定回路は比較回路を半導体ウェハの表面からの反射カラーを閾値反射カラーと比較するために含む。閾値反射カラーは、例えばその処理が終点に達しているサンプルの半導体ウェハからの反射カラーであり得る。この見地では、処理終点に達したか否かの決定は比較回路からの反射カラー比較データに基づく。反射カラー比較データは、例えば反射波長でよい。本発明のその他の見地では、決定回路はアルゴリズムをウェハ処理の終点に達したか否かを決定するために利用する。
【０１０１】
閾値反射カラーは既知の材料の反射カラーを感知することで初期化されてよい。１つ見地では、閾値反射カラーはサンプル半導体ウェハの二酸化珪素（ＳｉＯ２）層からの反射に基づく。その他の見地では、閾値反射カラーはサンプル半導体ウェハの窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）層からの反射に基づく。さらに他の見地において、ウェハの上部層は銅（Ｃｕ）であり、かつ下部層はタンタル（Ｔａ）または窒化タンタル（ＴａＮ）またはタンタル／窒化タンタル（Ｔａ／ＴａＮ）のようなバリア層である。この見地において、閾値反射カラーはバリア層まで研磨されているサンプル半導体ウェハからの反射に基づいてよい。択一的に、閾値反射カラーはサンプル半導体ウェハの銅層からの反射に基づいてよい。また択一的に、閾値反射カラーはサンプル半導体ウェハの絶縁層からの反射に基づいてよい。
【０１０２】
さらにある見地において、半導体の１つの層は親水性であり、かつ他方の層は疎水性である。（親水性は水を取り込みやすいことを意味し、一方疎水性は水を取り込みやすくないことを示す）。例えば、ウェハの上部層は親水性の二酸化珪素からなり得、かつ一方ウェハの下部層疎水性の窒化珪素である。二酸化珪素層は親水性なので、薄い水の膜は典型的にその表面上に形成する。しかし、ＳＴＩＣＭＰ処理がウェハを窒化珪素層まで研磨するとき、窒化物表面には水分はわずかしか、または全く存在しない。窒化珪素表面上の水分の欠如は処理終点の一貫した測定を斟酌する。
【０１０３】
図１４を参照して上に記載したように、検出装置はＳＴＩＣＭＰと関連して使用されてよい。ＳＴＩＣＭＰを受ける半導体ウェハが二酸化珪素層５５から窒化珪素／二酸化珪素界面まで研磨されるとき（図１Ｃおよび１Ｄ参照）、反射カラーは緑がかったもの（普通４−５ｋＡ）から黄色または紫まで変化する。この例では、窒化珪素／二酸化珪素界面は処理終点を表す。それ故に、再び１４を参照して、カラーセンサ装置はＳＴＩＣＭＰ処理が処理終点に首尾よく達したときを、反射カラーが緑がかったものから黄色または紫に変化するときをモニタすることで検出する。前述のＳＴＩＣＭＰ技術は例示的なものであり、かつ他の技術は予期される。
【０１０４】
カラーセンサは、検出角および検出距離、すなわちカラーセンサから半導体ウェハ表面までの距離の多様性を許容できる。１つの見地において、カラーセンサは検出される至適光学信号を供する検出距離に置かれる。例えば、検出距離は２−１０ｍｍでよい。
【０１０５】
検出装置は終点検出を半導体ウェハ上で予定頻度でなすために操作してよい。例えば、検出装置は５０番目毎のウェハをウェハ研磨処置の確度を決定するために調査してよい。
【０１０６】
図１５は、例えばカラーセンサ装置１４０５を使用する、多層半導体ウェハの処理終点の検出のための方法の実施のフローダイアグラムである。工程１５１０で入射光は半導体ウェハ表面に対して放射される。工程１５２０で反射カラーは半導体ウェハ表面から入射光に応じて検出される。工程１５３０で、センサ信号は反射カラーの検出に基づいて発生される。工程１５４０で、ウェハ処理終点に達したか否かの決定がセンサ信号の少なくとも一部に基づいてなされる。
【０１０７】
カラーセンサの使用は他の光学センサに関連する、対象距離での変動のために補償する限定された分化能力およびその能力がないなどの問題を減少または除外する。本発明に使用される例示的カラーセンサはKeyence, Inc., Woodcliff Lake, New Jerseyから入手可能である。
【０１０８】
Ｈ．  その場での終点検出のための移動可能構造
その場での終点検出をなすために、検出装置は移動可能構造に連結されてよい。検出装置の移動可能構造への連結の結果、終点検出は半導体上で半導体ウェハをその処理マウント、すなわちキャリアヘッド（図２参照）から除去することなしに、なされてよい。１つの実施において、終点検出システムは半導体ウェハの表面に関連する測定を感知し、かつセンサ信号をその測定に基づいて発生するために構成された検出装置を含む。システムはまた、検出装置に連結され、かつウェハ処理終点に達したか否かをセンサ信号の少なくとも一部に基づいて決定するために構成された決定回路を含む。システムはさらに、検出装置に測定を感知する検出装置に位置するように連結されている移動可能構造を含む。
【０１０９】
検出装置は、例えば、図１４参照と共に上に記載される光源１４１０およびカラーセンサ１４２０を含んでよい。この見地において、光源およびカラーセンサは移動可能構造に半導体ウェハ表面からの反射カラーを感知するために連結されている。さらに他の見地では、移動可能構造はカラーセンサに反射カラーを調査するために連結されている。検出装置はまた決定回路１４３０を含む。択一的に、検出装置は図１４を参照して上で記載される検出装置１４０５とは異なる種類の検出装置であってよい。
【０１１０】
図１６Ａは移動可能構造１６２０および検出装置１６３０を含む、その場での終点検出に使用される終点検出装置１６１０のある実施の頭頂図を示す。移動可能構造は検出装置に連結され、かつ検出装置を様々な場所に配置されることを可能にする。例えば、移動可能構造は検出装置のアクティブポジション（検出位置）、またはインアクティブポジション（非検出位置）に位置してよい。検出装置はウェハ処理終点を上に記述される、反射カラー検出のような技術を使用して検出する。他の終点検出技術もまた使用されてよい。検出装置は図１４を参照すると共に上に記載されるカラーセンサのような光電子センサを含んでよい。さらに図１６Ａを参照して、検出装置はウェハ処理終点に達したか否かを検出装置により発生されたデータの少なくとも一部に基づいて決定するための決定回路に連結されてよい。図１６Ｂは移動可能構造１６２０および検出装置１６３０を含むその場での終点検出に使用される終点検出装置１６１０の実施の側面図を示す。
【０１１１】
図１７Ａは例示的ＣＭＰ装置１７００に設置される終点検出装置１７１０を示し、ここでＣＭＰ装置はキャリアヘッド１０４、研磨部材１０２、終点検出装置１６１０、および軌道１７３０を含み、かつここでＣＭＰ装置は研磨形態にある。軌道は終点検出装置のその場での終点検出をなすために移動するための軌道を供する。上で記載されたように、図１７Ａは、降ろされた位置にキャリアヘッドを有し、かつウェハ１１４の下部表面１１６が研磨部材１０２の研磨表面１０６に接触している状態の研磨形態にあるＣＭＰ装置を示す。ＣＭＰ装置は図１７Ａに示される研磨形態にありながら、終点検出装置はインアクティブポジションにあり、それは、終点検出装置は検出装置がウェハの下部表面にてなされる位置にないことを示す。
【０１１２】
図１７Ｂは例示的ＣＭＰ装置１７００に設置される終点検出装置１７１０を示し、ここでＣＭＰ装置はキャリアヘッド１０４、研磨部材１０２、終点検出装置１６１０、および軌道１７３０を含み、かつここでＣＭＰ装置は非研磨形態にある。上で記載されたように、図１７Ｂは、上昇された位置にキャリアヘッドを有し、かつウェハ１１４の下部表面１１６が研磨部材１０２の研磨表面１０６に接触していない状態の非研磨形態にあるＣＭＰ装置を示す。キャリアヘッドは上昇された位置にありながら、終点検出装置はキャリアヘッドの下を軌道に沿って移動し、かつ検出装置をウェハの下部表面の下に設置し、それにより終点検出装置をアクティブポジションに設置させる。ウェハの下部表面の下に設置されながら、検出装置は終点検出を半導体ウェハ上でなす。例えば、検出装置はウェハ表面からの反射カラーを感知する。ウェハはキャリアヘッドから終点検出がなされるために取り出される必要はないことに気付け。
【０１１３】
検出装置が終点に達したと決定したら、それからウェハはキャリアヘッドから取り出されてよく、次の処理場に移される。１つの見地で、移動構造は半導体ウェハを次の処理場に移動させる（移す）。
【０１１４】
移動可能構造は、シャトル、アーム、または別のタイプの部材のようなその場での終点の検出装置の設置に適した任意の種類の部材でよい。１つの見地では、移動可能構造はウェハを洗浄チャンバ（図示しない）に処理終点に達したあと移動させるために機能する洗浄シャトルである。この見地では、洗浄シャトルは検出装置を設置するための移動可能構造として役立つように適応される。検出装置が、終点検出装置がアクティブポジションにありながら、終点に達したと決定するなら、それからウェハは洗浄シャトル（すなわち移動可能構造）上に取り出され、かつ洗浄チャンバに洗浄されるため移される。軌道は本発明には必要ないことは理解されるだろう。例えば、移動可能構造がアームであるなら、軌道は必要ない。
【０１１５】
検出装置が終点に達していないと決定するなら、それから終点検出装置はキャリアヘッドの下から除去され（インアクティブポジションに戻され）、かつキャリアヘッドはウェハ表面を付加的研磨のために研磨部材の研磨表面との接触を戻すために下降される。ウェハを研磨すること、および終点検出装置をウェハ処理終点を検出するために動かすことのサイクルは終点に至るまで続けられてよい。
【０１１６】
本発明のその他の見地では、シャフト１１８およびキャリアヘッドは、図１７Ａおよび１７Ｂのシャフトの上の環状矢印で示されるように、ウェハを回転する。この見地では、ウェハは回転するので、終点検出装置はウェハの表面全体をウェハの半径に横たわる直線軌道で移動することで調査できる。択一的に、ウェハが回転しないなら、終点検出装置は終点検出装置を回転させるためのモータを、ウェハ表面全体が調査できるように、有してもよい。終点検出装置はその代わりとしてマルチ検出装置をウェハ表面全体を調査するために有してよい。
【０１１７】
図１８は多層半導体ウェハの終点を、キャリアヘッドおよび研磨部材を有する例示的ＣＭＰ装置１６００のようなＣＭＰ処理において検出する方法の実施のフローダイアグラムであり、ここで半導体ウェハはキャリアヘッドに取り付けられている。工程１８１０で、半導体ウェハの研磨は停止される。工程１８２０において、半導体ウェハは研磨部材との接触からキャリアヘッドを上昇させることにより取り去られる。工程１８３０において、検出装置は半導体ウェハの下部表面の下に移動させられる。工程１８５０において、反射カラーは半導体ウェハの下部表面から検出装置を用いて入射光に応じて感知される。工程１８６０において、半導体ウェハの研磨を継続するか否かの決定が反射カラーの少なくとも一部に基づいてなされる。１つの見地では、方法は、所望の反射カラーが感知されたら半導体ウェハの研磨の停止し、かつ半導体ウェハをその他の処理部門に移動することをさらに含む。
【０１１８】
Ｉ．  まとめ
本発明の有利性は至適な被加工物研磨を選択された終点に供す能力を含む。本発明の１つの見地において、ここで記載された技術は様々なサイズのウェハを研磨するために使用されてよい。例えば、技術は、直径２００ｍｍ、３００ｍｍ、４００ｍｍ、５００ｍｍ、またはその他の直径を有すウェハを研磨するために使用されることができる。異なるサイズのウェハは、本発明のある見地において、同様のプラテンを使用して研磨されて得る。
【０１１９】
先の考察および付随する請求項において、用語「ウェハ表面」および「ウェハの表面」は、それらに限定はされないが、導体、酸化金属、酸化物、スピン−オンガラス、セラミックスなどを含む、研磨前のウェハの表面およびウェハ上に形成された任意の層の表面を含む。用語「ウェハ」、「半導体ウェハ」、および「基板」は交換できるように使用される。
【０１２０】
ここで記載される本発明の実施および見地はお互いを操作するために任意の適切な方法で結合されてよいと理解されるべきである。例えば、検出装置１４０５および／または移動可能構造１６２０は、鋭瞬な終点検出システムおよび／またはキャリアヘッド圧力変化システムと、膜の均一性を半導体ウェハ中に供すために結合されてよい。先の組合せは単なる例である。他の組合せおよび実施もまた考慮される。
【０１２１】
化学機械的研磨のような特別なウェハ処理が考察されてきたが、本発明は電気化学機械的堆積（ＥＣＭＤ）のようなウェハ処理の任意の他のタイプに関連して実行され得る。
【０１２２】
開示された例示的実施および最良の形態をもって、改良および変形は、請求項で規定される本発明の主題および精神を残しながら、開示された実施に作られ得る。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１−１】従来のＣＭＰ処理を示す断面図。
【図１−２】従来のＣＭＰ処理を示す断面図。
【図２】ウェハのような被加工物処理のために使用される好ましい実施に従う、例示的な終点検出システムを含む、例示的なＣＮＵシステムの側部断面図を示すダイアグラム。
【図３】図４の例示的ＣＭＰシステム、および本発明の見地に従う終点検出システムのための例示的コントロールシステムの頂部断面図を示すダイアグラム。
【図４】図２の例示的終点検出システムを具備する例示的ＣＭＯシステムの側部断面図を示すダイアグラム。
【図５】被加工物表面図。
【図６Ａ】本発明の実施に従う被加工物処理システム。
【図６Ｂ】本発明の他の実施に従う被加工物処理システム。
【図６Ｃ】本発明の他の実施に従う被加工物処理システム。
【図７】本発明の実施に従う図６Ａ−Ｂのプラテン。
【図８】本発明の実施に従うセンサの拡大図。
【図９】本発明の処理を用いて得られる圧力分布。
【図１０−１】本発明の実施に従う被加工物の研磨。
【図１０−２】本発明の実施に従う被加工物の研磨。
【図１１】被加工物分布に依存する異なる力ベクトルを示す、本発明の実施に従う被加工物の研磨。
【図１２】本発明のある実施に従う衝撃吸収緩衝層を有するプラテン。
【図１３】圧力分布を、被加工物の後部に圧力を適用することによって変化させるための実施。
【図１４】多層半導体ウェハの処理終点を検出するためのカラーセンサ装置であり、光源、カラーセンサ、および決定回路を具備する装置の実施。
【図１５】多層半導体ウェハの処理終点を検出するための方法の実施のフローダイアグラム。
【図１６】移動可能構造および検出装置を具備する、その場での終点検出に用いられる終点検出装置の実施の頂部図および側面図。
【図１７】キャリアヘッド、研磨部材、終点検出装置および軌道を具備し、かつ研磨形態または非研磨形態にある、例示的ＣＭＰ装置に位置する終点検出装置の実施。
【図１８】キャリアヘッドおよび研磨部材を有し、かつそこで半導体ウェハがキャリアヘッドに取り付けられたＣＭＰ装置内で、多層半導体ウェハの処理の終点を検出するための方法の実施のフローダイアグラム。
【図１−１】
2005525244.tif 000002
【図１−２】
2005525244.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005525244.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０−１】
2005525244.tif 000014
【図１０−２】
2005525244.tif 000015
【図１１】
2005525244.tif 000016
【図１２】
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【図１３】
2005525244.tif 000018
【図１４】
2005525244.tif 000019
【図１５】
2005525244.tif 000020
【図１６】
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【図１７】
2005525244.tif 000022
【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年10月26日(2004.10.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を研磨する装置であって：
前記被加工物を保持するために構成された被加工物ホルダ；
前記被加工物の面に、前側で前記面を研磨するために、近接して位置されるように構成された研磨部材；
前記研磨部材に選択的に圧力を適用し、それにより前記研磨部材を前記被加工物の前記面に選択的な圧力で接触することをもたらすように構成された多数の圧力領域を有すプラテン；
少なくとも１つの圧力領域に関連し、かつ前記被加工物面の性状を検出し、かつそれに応答するセンサ信号を発生させるように構成されたセンサ；および
前記応答センサ信号の少なくとも一部に基づいて前記圧力領域からの前記圧力を選択的に調節するように構成された圧力コントローラ
を備える装置。
【請求項２】
前記研磨部材は光学的に透明な研磨部材であり、かつ１つまたはそれ以上の方向に移動可能であり、かつ
前記センサは前記被加工物の前記面で反射する光に応答する請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記研磨部材は２方向の移動に向けて構成された請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記圧力コントローラは負および正の圧力を圧力領域に適用可能である請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記圧力は前記圧力領域からの流体適用することで適用され、かつブリード孔は前記圧力領域の間に前記流体をブリードするために前記圧力領域間に位置する請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記ブリード孔は大気に開放している請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記研磨部材は前記被加工物を２方向の移動によって研磨するために構成された請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記被加工物の前記面と前記プラテン表面との間にクッションを創るために、前記プラテンの頂点に位置される軟らかい緩衝層をさらに具備し、かつ前記圧力領域は前記緩衝層を通して連続である請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記プラテンは：
２００ｍｍの直径を有する被加工物；
３００ｍｍの直径を有する被加工物；
４００ｍｍの直径を有する被加工物；および
５００ｍｍの直径を有する被加工物
からなる群から選択される様々なサイズの被加工物を研磨するために構成された請求項１記載の装置。
【請求項１０】
前記研磨部材は前記プラテンと関連して移動するように構成され、かつ
前記プラテンは前記圧力領域を創るために位置され、かつ圧力を前記研磨部材に選択的に適用させるために流体を前記研磨部材の裏側に供給するために構成された多数の流体供給孔を有する請求項１記載の装置。
【請求項１１】
前記プラテンは、前記圧力領域に近接して位置され、かつ前記圧力領域の圧力を前記流体をブリードすることにより選択的に減少させるように構成された複数の排気孔を有する請求項１記載の装置。
【請求項１２】
半導体ウェハを研磨するための装置であって；
前記半導体ウェハを保持するために構成されたウェハホルダ；
前記半導体ウェハの表面に、前側で前記表面を研磨するために、近接して位置されるように構成された研磨部材；
前記研磨部材に選択的に圧力を適用し、それにより前記研磨部材を前記半導体ウェハの前記表面に選択的な圧力で接触することをもたらすように構成された多数の圧力領域を有すプラテン；
前記半導体ウェハの前記表面に関する計量を検出し、かつ前記計量に基づいてセンサ信号を発生するために構成されたセンサ構造；
前記計量を前記表面の研磨中の間に周期的に検出するために、前記センサ構造を前記表面と前記研磨部材との間に位置させるために、前記検出構造に連結される移動可能構造；および
前記センサ構造に連結され、かつ前記ウェハ研磨終点が前記表面に達したか否かを前記センサ信号の少なくとも一部に基づいて決定するために構成された決定回路
を備える装置。
【請求項１３】
前記センサ構造は、前記半導体の前記表面への入射光を放射するために構成された光源、および前記半導体ウェハの前記表面からの入射光に応答する反射カラーを検出し、かつセンサ信号を発生するために構成されたカラーセンサを具備する請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記決定回路は前記半導体ウェハの前記表面からの前記反射カラーを閾値反射カラーと比較するための比較回路をさらに含み、かつ前記ウェハ研磨の終点に達したか否かの決定は前記比較回路からの反射カラー比較情報に基づく請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
被加工物を研磨する方法であって：
前記被加工物を被加工物ホルダに保持する工程；
前記被加工物面を前記研磨部材の前側で研磨するために前記被加工物の前記面を研磨部材の近くに位置させる工程；および
流体をプラテンの多数の圧力領域から前記研磨部材の裏側に供給することにより圧力を前記研磨部材に選択的に適用し、それにより前記研磨部材を選択圧力で前記被加工物の前記面に接触することをもたらす工程
を含む方法。
【請求項１６】
前記多数の前記圧力領域からの圧力を選択的に調節する工程をさらに含む請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
多数の圧力領域のそれぞれにおいて、前記被加工物の前記面の性状を検出する工程；
センサ信号を前記検出工程に応答して発生する工程；および
前記センサ信号の少なくとも一部に基づいて選択的に前記研磨部材に圧力を適用する工程、
をさらに含む請求項１６の方法。
【請求項１８】
前記被加工物を前記研磨部材の２方向の移動によって研磨する工程をさらに含む請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
圧力を選択的に適用する前記工程は、負および正の圧力を前記圧力領域に適用することをさらに含む請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
前記圧力領域間の流体流れをブリードする工程をさらに含む請求項１７記載の方法。
【請求項２１】
前記ブリード工程は前記流体を大気に放出する工程をさらに含む請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
研磨中に前記被加工物を移動する工程をさらに含む請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記研磨部材の２方向の移動によって前記被加工物を研磨する工程をさらに含む請求項１５記載の方法。
【請求項２４】
緩衝層を使用して前記研磨部材の後ろから圧力の前記適用を緩和する工程をさらに含む請求項１５記載の方法。
【請求項２５】
前記選択的に適用する工程は流体を前記研磨部材の前記裏側に前記プラテン内の前記領域に関連する多数の流体供給孔を通して供給し、それによって前記被加工物の前記面上の異なる領域に応じて研磨速度の差をもたらす工程を含む請求項１５記載の方法。
【請求項２６】
請求項１５記載の方法を含んで製造される集積回路。
【請求項２７】
半導体ウェハの表面の研磨終点を検出する方法であって；
入射光を前記半導体ウェハの前記表面に対して放射する工程；
前記半導体ウェハの前記表面から前記入射光に応答した反射カラーを検出する工程；
センサ信号を前記反射カラーの前記検出に基づいて発生させる工程；および
前記ウェハ処理終点が達しているか否かを前記センサ信号の少なくとも一部に基づいて決定する工程
を含む方法。
【請求項２８】
前記方法は、キャリアヘッドおよび研磨部材を有する化学機械的研磨装置でなされ、かつ前記半導体ウェハは前記キャリアヘッドに取り付けられ、かつ前記方法は：
前記半導体ウェハの研磨を停止させる工程；
前記キャリアヘッドを上昇させることによって前記半導体ウェハを前記研磨部材との接触から取り去る工程；
検出装置を前記半導体ウェハの前記表面の下に移動させる工程；
入射光を前記検出装置から前記半導体ウェハの前記表面に対して放射する工程；
前記半導体ウェハの前記表面から前記反射カラーを前記検出装置で検出する工程；および
前記反射カラーの少なくとも一部に基づいて、前記表面の前記研磨を継続するか否かを決定する工程
をさらに含む請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
請求項２７記載の方法を含んで製造される集積回路。
【国際調査報告】
2005525244.tif 000024
2005525244.tif 000025