(57)【要約】この発明は、化学機械研磨プロセスから、摩擦力、トルク、又はモータ電流に関係するリアルタイムデータ信号を受け、そのパワースペクトルの合計が元のデータ信号のパワースペクトルに等しくなるように、リアルタイムデータ信号を異なる周波数の信号のパワースペクトルに分離し、化学機械研磨プロセスの態様に対応するパワースペクトルの信号成分を特定及び監視し、信号成分の振幅又は周波数における変化を検出し、そして検出した変化に応じて化学機械研磨プロセスを変更する化学機械研磨プロセスを監視する方法を提供する。発明は、更に上記の方法を実行するための装置も提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）化学機械研磨プロセスから、摩擦力、トルク、又はモータ電流に関係するリアルタイムデータ信号を受け、
（ｂ）前記リアルタイムデータ信号に対して、前記リアルタイムデータ信号を異なる周波数の信号のパワースペクトルに分離し、そのパワースペクトルの合計が前記リアルタイムデータ信号のパワースペクトルに等しいアルゴリズムを行い、
（ｃ）前記化学機械研磨プロセスの態様に対応するパワースペクトルの少なくとも１つの信号成分を特定し、
（ｄ）前記化学機械研磨プロセスの間、前記パワースペクトルの少なくとも１つの信号成分を、前記信号成分の振幅又は周波数における変化があるか監視し、
（ｅ）前記少なくとも１つの信号成分の振幅又は周波数における変化を検出し、そして
（ｆ）前記検出した変化に応じて前記化学機械研磨プロセスを変更する化学機械研磨プロセスを監視する方法。
【請求項２】
前記アルゴリズムは、高速フーリエ変換である請求項１の方法。
【請求項３】
前記アルゴリズムは、ウェーブレット変換である請求項１の方法。
【請求項４】
前記化学機械研磨プロセスは、研磨される基板に対して接触及び移動する研磨パッドに研磨コンポジションを供給することを備える請求項１の方法。
【請求項５】
前記基板は半導体基板である請求項４の方法。
【請求項６】
前記基板は固体メモリディスクである請求項４の方法。
【請求項７】
前記基板は磁気ヘッドである請求項４の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つの信号成分の振幅又は周波数における前記検出された変化は、研磨の進行を示す請求項４の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの信号成分の振幅又は周波数における前記検出された変化は、研磨終点を示す請求項４の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの信号成分の振幅又は周波数における前記検出された変化は、研磨パッドの消耗を示す請求項４の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの信号成分の振幅又は周波数における前記検出された変化は、前記研磨プロセスにおける望ましくない振動を示す請求項４の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの信号成分の振幅又は周波数における前記検出された変化は、前記基板における欠陥を示す請求項４の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの信号成分の振幅又は周波数における前記検出された変化は、前記研磨パッドへの前記研磨コンポジションの供給における変化を示す請求項４の方法。
【請求項１４】
（ａ）摩擦力、トルク、又はモータ電流に関係するリアルタイムデータ信号を発生する化学機械研磨ツールと、
（ｂ）前記リアルタイムデータ信号を送信するセンサと、
（ｃ）前記リアルタイムデータ信号を受けるデータ収集ユニットと、
（ｄ）（ｉ）前記リアルタイムデータ信号に対して、異なる周波数の信号成分のパワースペクトルに発生し、そのパワースペクトルの合計が前記リアルタイムデータ信号のパワースペクトルに等しいアルゴリズムを実行し、（ii）少なくとも１つの信号成分の振幅又は周波数における変化を検出し、（iii ）前記検出した変化に応じて前記化学機械研磨プロセスの変更を行う信号解析ユニットとを備える化学機械的に基板を研磨する装置。
【請求項１５】
前記アルゴリズムは、高速フーリエ変換である請求項１４の装置。
【請求項１６】
前記アルゴリズムは、ウェーブレット変換である請求項１４の装置。
【請求項１７】
前記化学機械研磨ツールは、（ｉ）研磨される基板に対して接触及び移動する研磨パッドと、（ii）前記研磨パッドに研磨コンポジションを供給する導管とを備える請求項１４の装置。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの信号成分の振幅又は周波数における前記検出された変化は、研磨の進行を示す請求項１４の装置。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの信号成分の振幅又は周波数における前記検出された変化は、研磨終点を示す請求項１４の装置。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの信号成分の振幅又は周波数における前記検出された変化は、研磨パッドの消耗を示す請求項１４の装置。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの信号成分の振幅又は周波数における前記検出された変化は、前記研磨プロセスにおける望ましくない振動を示す請求項１４の装置。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの信号成分の振幅又は周波数における前記検出された変化は、前記基板における欠陥を示す請求項１４の装置。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの信号成分の振幅又は周波数における前記検出された変化は、前記研磨パッドへの前記研磨コンポジションの供給における変化を示す請求項１４の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing)及び研磨プロセスを監視する（モニター）する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロエレクトロニクスデバイスの製造において、半導体ウエハ、フィールドエミッション表示装置、及び多数の他のマイクロエレクトロニクス基板に平坦な表面を形成するために、化学機械研磨(CMP: Chemical Mechanical Polishing)プロセスが使用されている。例えば、半導体デバイスの製造は、半導体ウエハを形成するための半導体基板の表面上での、各種のプロセス層の形成、それらの層の部分の選択的な除去又はパターン化、及び別の付加的なプロセス層の堆積を一般的に含む。プロセス層は、例えば、絶縁層、ゲート酸化層、導電層、及び金属又はガラス層などを含む。ウエハプロセスのあるステップでは、プロセス層の最上面が、次の層の堆積のために、平面、すなわち、平坦であることが一般的に望ましい。ＣＭＰは、プロセス層を平坦化するために使用され、そこでは、次のプロセスのステップのためのウエハを平坦化するために、導電又は絶縁材料のような堆積された材料が研磨される。
【０００３】
典型的なＣＭＰプロセスでは、ウエハはＣＭＰ装置内のキャリアに裏返して取り付けられる。力を加えてキャリア及びウエハを研磨パッドに向かって下に押し付ける。キャリア及びウエハは、ＣＭＰ装置の研磨テーブルの上の回転する研磨パッドの上を回転される。研磨コンポジション（研磨スラリィとも呼ばれる。）は、一般的には研磨プロセス中に回転するウエハと回転する研磨パッドの間に導入される。研磨コンポジションは、典型的には、ウエハの最上層の部分と反応又はそれを分解する化学材料と、層の部分を物理的に除去する研磨材料とを含む。ウエハと研磨パッドは、それは実行する特定の研磨プロセスに応じて、同一方向又は逆方向に回転する場合がある。キャリアもまた研磨テーブル上の研磨パッド横切るように振動することができる。
【０００４】
ＣＭＰプロセスは、ウエハ表面上に検出可能なスクラッチ（擦り傷）又は余分に存在する材料がない平坦な表面のウエハにすることが望ましい。ウエハ平坦化の正確な制御は、ＣＭＰプロセスの間中要求され、従って、ウエハの十分であるがしかし過度ではない研磨を保証するために、連続的でないなら周期的にでもウエハを監視する必要がある。ウエハ表面上の余分な材料が除去されたが所望の材料は残っている点は、ＣＭＰプロセスの「エンドポイント（終点）」と呼ばれる。ウエハの過研磨（すなわち、除去し過ぎ）は、ウエハ表面を損傷し、ウエハを使用できなくする。ウエハの研磨不足（すなわち、除去が少なすぎる）は、ＣＭＰプロセスの繰り返しを必要とし、それは非効率でコスト増になる。更に、研磨不足は時々気が付かれず、次の処理を難しくして時にはウエハを使用不能にすることもある。研磨不足と過研磨の状態間の時間間隔は小さく、例えば数秒の程度である。このように、正確なインサイチュウ（その場での）検出が強く要望されている。
【０００５】
基板の研磨終点は、同一タイプの前の基板の研磨終点を使用して評価することができるが、研磨条件が変化するため評価された終点は正確ではない。同様に、研磨終点を決定するために、基板を研磨パッド及び基板キャリアから外して基板の厚みの変化を検出することは、時間を消費して基板にダメージを与え（損傷し）、そしてＣＭＰプロセスのスループットを低下させることになる。
【０００６】
インサイチュウ終点検出のために現在使用されている標準の技術は、光学的な反射、温度検出及び摩擦に基づく技術を含む。光学的な反射の技術は、プロセス層の数が増加するにしたがって信号ノイズのレベルが高くなるという問題があり、そのため終点検出の精度を低下させて、終点が検出できなくなっている。光学的な反射の技術は、ウエハが研磨テーブルのエッジから出ることも必要とするので、研磨プロセスを中断させる。更に、これは終点が見逃される原因にもなり、振動速度及び距離のために恐らく数秒程度検出を遅らせることになる。
【０００７】
温度画像化は、高温測定、蛍光温度計測、及びレーザ干渉温度計測のような技術を使用してウエハ全体の温度のリモート検出を含む。温度技術は、ウエハ製造レートの変動、研磨コンポジションの変動又は研磨パッドの変化に起因する温度雑音という問題がある。温度技術は、ＣＭＰ装置が動作サイクル及びキャリアアームの振動周期にわたって過熱又は冷却を行うことによる温度変動で、複雑さが一層増すことになるという問題もある。
【０００８】
摩擦に基づく技術は、基板表面と研磨パッドの間の摩擦係数における変化を監視することにより終点を検出する。例えば、摩擦係数は、研磨パッド上を導電性の金属が滑る場合と研磨パッド上を絶縁性の酸化材料が滑る場合とで異なる。摩擦のレベルは、摩擦力の監視、ＣＭＰ装置のキャリア又はプラテンのモータにより消費される電力の監視、又はキャリアシャフトのトルクにおける変化を測定することにより測定できる。摩擦に基づく技術は、下の層が露出した時に摩擦に大きな変化がある時には満足できるものであるが、欠点もある。多くの応用では、層間のつなぎに関係する摩擦の変化は、小さ過ぎてＣＭＰプロセスの終点を高い信頼性で示すほど十分な変化にはならない。これは、２つの層の材料の間の差が小さい時に特に問題になる。例えば、小さなパターン要因（すなわち、層全体の面積に比べて下のパターン化された層の相対的に小さい面積）は、終点に達しても小さな摩擦の変化を生じるだけであり、そのために有用な信号が制限される。この問題は、大きな雑音成分が混じることにより更に深刻になる。特に、フィルタリングしても、電力信号は複雑な形状をしており、それが終点に達した時に生じる相対的に小さな変化をマスクしてしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、研磨プロセスを監視する改良された方法に対する要望が依然存在する。本発明は、上記の問題の少なくともいくつかを解決する方法及び装置を提供する。本発明のこれらの及び他の利点は、付加的な発明の特徴と共に、以下に行われる発明の説明から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、化学機械研磨プロセスから、摩擦力、トルク、又はモータ電流に関係するリアルタイムデータ信号を受け、前記データ信号に対して、前記データ信号を異なる周波数の信号のパワースペクトルに分離するアルゴリズムを行い、前記化学機械研磨プロセスの態様に対応するパワースペクトルの少なくとも１つの信号成分を特定し、前記化学機械研磨プロセスの間、前記パワースペクトルの少なくとも１つの信号成分を、前記信号成分の振幅又は周波数における変化があるか監視し、前記少なくとも１つの信号成分の振幅又は周波数における変化を検出し、そして前記検出した変化に応じて前記化学機械研磨プロセスを変更する化学機械研磨プロセスを監視する方法を提供する。本発明は、更に、摩擦力、トルク、又はモータ電流に関係するリアルタイムデータ信号を発生する化学機械研磨ツールと、前記リアルタイムデータ信号を送信するセンサと、前記リアルタイムデータ信号を受けるデータ収集ユニットと、（ｉ）前記リアルタイムデータ信号に対してアルゴリズムを実行し、（ii）信号成分の振幅又は周波数における変化を検出し、（iii ）前記検出した変化に応じて前記化学機械研磨プロセスの変更を行う信号解析ユニットとを備える化学機械的に基板を研磨する装置を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスのインサイチュウ監視のための方法及び装置である。この方法は、ＣＭＰプロセスからのリアルタイム（実時間）のデータ信号の受け取りと、異なる周波数の信号成分のパワースペクトル（例えば、周波数対振幅のプロット）へのリアルタイムデータ信号の変換とを含み、パワースペクトルの合計はリアルタイムデータ信号のそれに等しい。個別の信号成分は、生の（オリジナルの）データ信号に寄与するＣＭＰプロセスの異なる態様に対応する。ＣＭＰプロセス中の振幅及び／又は周波数の変化の信号成分を監視することにより、ＣＭＰプロセスの変更を必要とするＣＭＰプロセスにおける重要なできごとが検出できる。特に、少なくとも１つの信号成分における振幅及び／又は周波数の変化が検出された時、ＣＭＰプロセスは検出した変化に応じて、研磨される基板が適切に処理されるように、適宜変更される。
【００１２】
ＣＭＰプロセス中に測定されたバルクデータ信号のようなどのようなリアルタイムデータ信号も適切なＣＭＰプロセスデータ信号になり、それを通して解析することによりＣＭＰのできごとを示す信号成分のインサイチュウ監視を可能にする。このように、リアルタイムデータ信号は、研磨パッド上の基板キャリアの摩擦力、キャリアシャフトからのトルク、又は（プラテン又はキャリアの）モータ電流であってもよい。
【００１３】
リアルタイムデータ信号をその信号成分にパワースペクトルとして変換するのにどのような適切なアルゴリズムも使用でき、それにより個別の信号成分はリアルタイムで特定及び監視できる。好ましくは、データ信号が、数学的なアルゴリズムにより、その各種の信号成分に、パワースペクトルの形で変換される。本発明の１つの実施例では、アルゴリズムは高速フーリエ変換（ＦＦＴ）である。他の実施例では、アルゴリズムは、高速ウェーブレット変換である。高速変換の使用は、化学機械研磨プロセスに関係する情報のリアルタイム処理を可能にする。
【００１４】
少なくとも１つの信号成分は、ＣＭＰプロセスの１つの態様に対応して特定される。例えば、１つ以上の個別信号成分は、キャリア回転、プラテン回転、装置振動、及び研磨コンポジション流に関係する振幅及び／又は周波数に基づいて特定される。データ信号を異なる成分に分離することにより、対象の信号成分が、他の信号成分からの外乱、すなわち「背景雑音」無しに、観察及び監視できる。少なくとも１つの個別信号成分は、リアルタイムで、すなわちＣＭＰプロセス中監視される。
【００１５】
２つ以上の信号成分は、タンデムに（順繰りに）監視できる。２つ以上の個別信号成分からの振幅及び／又は周波数情報も、所望の変化をより正確に観察するように、適当な方法で組み合わせることができる。更に、１つのタイプのデータ信号から得られた１つ以上の個別信号成分は、所望の変化をより正確に観察するように、異なるタイプのデータ信号から得られた１つ以上の個別信号成分といかなる方法でも組み合わせることが可能である。
【００１６】
少なくとも１つの信号成分の振幅及び／又は周波数における変化の検出は、適切な技術によって達成できる。同様に、ＣＭＰプロセスは、適切な技術によって、検出した変化に応答して修正できる。
【００１７】
本発明の方法は、半導体基板の研磨に使用することが望ましい。しかし、本発明は、どのような適当な基板、特にマイクロエレクトロニクスデバイスの基板の化学機械研磨と組み合わせて使用することが可能である。このようなマイクロエレクトロニクスデバイスには、フィールドエミッションデバイス、固体メモリディスク、磁気ヘッド、及び他の同様な項目が含まれる。
【００１８】
本発明は、各種の化学機械研磨の態様を監視するのに使用できる。例えば、信号成分の振幅及び／又は周波数において検出された変化は、研磨終点、研磨パッドの消耗、研磨プロセスにおける望ましくない振動、基板欠陥、及び／又は研磨コンポジションの研磨パッドへの適用における変化のような、研磨プロセスの態様に応答させられるか又はそれを示すようにできる。本発明は、化学機械研磨プロセスに関係するすべての態様及び事件のインサイチュ監視及び診断を提供する。好適な実施例においては、この方法は、研磨終点検出に使用される。
【００１９】
発明の方法は、適当な化学機械研磨装置を使用して実行される。本発明は、化学機械研磨ツール、少なくとも１つのセンサ、少なくとも１つのデータ収集ユニット、及び少なくとも１つの信号解析ユニットを備える化学機械研磨装置を提供する。
【００２０】
化学機械研磨ツールは、リアルタイムデータ信号を発生する。ＣＭＰツールは、従来技術で知られた従来のツールのような適当なＣＭＰツールでよい。好ましくは、ＣＭＰツールは、研磨される基板に対して接触及び移動する少なくとも１つの研磨パッドと、研磨コンポジションを研磨パッドに対して適用する少なくとも１つの導管とを備える。多重のＣＭＰツールが存在するＣＭＰ装置もある。
【００２１】
センサは、リアルタイムデータ信号をデータ収集ユニットに送る。リアルタイムデータ信号を送るセンサは、従来技術で知られた多くのセンサの中の適当なセンサデバイスであればよい。例えば、キャリアアームの摩擦力は、力ゲージを使用して獲得及び送ることができる。キャリアシャフトのトルクは、歪（ストレイン）ゲージを使用して獲得及び送ることができる。プラテン又はキャリアのモータからのモータ電流は、ホール効果プローブ又は機械的なクランピングセンサを使用して獲得及び送ることができる。同一又は異なるリアルタイムデータ信号を送る多重センサがあるＣＭＰ装置もある。
【００２２】
データ収集ユニットは、センサからリアルタイムデータ信号を受ける。データ信号は、摩擦力、トルク（例えば、キャリアシャフトトルク）、又はモータ電流に関係するデータ信号である。データ収集ユニットは、多重データ信号を並列に受ける。更に、多重データ収集ユニットがあるＣＭＰ装置も存在する。
【００２３】
信号解析ユニットは、リアルタイムデータ信号に対してアルゴリズムを実行して、異なる周波数の信号成分のパワースペクトルを発生する（すなわち、それに変換する）。パワースペクトルの合計は、リアルタイムデータ信号のそれと等しい。信号解析ユニットは、時間の関数としてのパワースペクトルを監視して、パワースペクトルにおける信号成分の振幅及び／又は周波数の変化を検出する。ＣＭＰプロセスにおける態様（例えばできごと）を示す少なくとも１つの信号成分の振幅及び／又は周波数の変化は、信号解析ユニットにより検出される。次に、信号解析ユニットは、検出した変化に応答して化学機械研磨プロセスを変更する。化学機械研磨プロセスにおける変化は、どのような適当な方法で行われても良い。例えば、信号解析ユニットによる応答は、ＣＭＰプロセスを制御するオペレータに警告する信号の配信又は適当なプログラムシーケンスの初期化を含み、いずれも化学機械研磨プロセスにおける修正になる。多重の信号解析ユニットがあるＣＭＰ装置もある。
【００２４】
好適な実施例では、ＣＭＰ装置は、バスシステム上でＣＭＰツールの信号を交換するプログラム可能なコンピュータを備える。プログラム可能なコンピュータは、タスクに適したどのようなコンピュータでもよく、パーソナルコンピュータ（デスクトップ又はラップトップ）、ワークステーション、ネットワークサ−バ、又はメインフレームコンピュータなどが含まれる。コンピュータは、ウィンドウズ（商標名）、MS-DOS、OS/2、UNIX、又はMac OSのような適当なオペレーティングシステムの下で動作する。バスシステムは、適当な又は便利なバス又はネットワークプロトコルに応じて動作する。例示のネットワークプロトコルは、イーサネット、RAMBUS、Firewire、トークンリング、及びストレートバスプロトコルを含む。いくつかの実施例は、１つ以上のシリアルインターフェース、例えば、125232、SEGS、又はGEMを採用する。この開示の利点を有する従来技術の当業者であれば認識されるように、コンピュータ、バスシステム、及びＣＭＰツールの適当なタイプは、特別な道具及びコスト及び有効性のような付帯的な設計上の制約に依存している。
【００２５】
発明の方法に関連する化学機械研磨プロセスにおけるリアルタイムデータ信号及びその取り扱い及び最終的な効果のここでの議論は、発明の装置にも適用可能である。同様に、発明の方法の他の態様、例えば、監視される化学機械研磨が行われる適当な基板に関するここでの議論は、発明の装置に適宜適用可能である。
【００２６】
次の例は、更に本発明を説明するが、もちろんその範囲を制限すると考えるべきでない。
例１
【００２７】
この例は、ＣＭＰリアルタイムデータ信号をその各種の信号成分に変換することにより、化学機械研磨プロセス中にパワースペクトルが得られることを説明している。
【００２８】
従来のテーブル上に置かれる化学機械研磨器には、基板キャリアアームに取り付けられた歪ゲージが設けられており、研磨パッドと基板の間の摩擦力を時間の関数として測定する。リン化ニッケル基板は、シリカ含有研磨コンポジションを使用して標準のバフ研磨パッドで化学機械研磨器において研磨される。ＣＭＰプロセスのパラメータは次の通りである。下降力圧力＝9.7kPa(1.4psi)、プラテン速度＝60rpm、キャリア速度＝2rpm、及び研磨コンポジションフローレート＝90ml/minである。ある特定の時間における摩擦力データ信号は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使用して、図１に示すパワースペクトルに分離される。図１に示すように、摩擦力データ信号のパワースペクトル（１０）は、摩擦に寄与する個別の領域を示しており、それらはキャリア回転（１２）、プラテン回路（１４）、及びツール振動（１６と１８）に関係する摩擦である。ツール振動成分は、特に５−１５Ｈｚ（１６）における研磨パッドに対する基板の「付着すべり(stick-slip)」共振及び４０−６０Ｈｚ（１８）におけるツール共振により顕著に関係している。図１に示された周波数は、２ミリ秒の歪ゲージ応答時間により制限される。従って、サンプリングレートは、２００Ｈｚに制限され、１００Ｈｚの最高ＦＦＴ周波数になる。
【００２９】
この例は、複雑なリアルタイムデータ信号が、化学機械研磨プロセスの異なる態様に対応する個別の信号成分を含むパワースペクトルに変換できることを示している。更に、個別の信号成分は、その異なる周波数及び振幅に基づいて個別に特定できる。この例は摩擦力データ信号から導出されるパワースペクトルの生成を含んだが、このようなパワースペクトルは適当なデータ信号を使用して得ることができる。
例２
【００３０】
この例は、化学機械研磨プロセス中に、パワースペクトルの少なくとも１つの信号成分における、時間の関数としての信号成分の振幅又は周波数における変化を監視することを示している。
【００３１】
例１で説明したのと同一のＣＭＰ装置が、例１で説明したのと同一の方法で、化学的に且つ機械的にリン化ニッケル基板を研磨するのに使用されるが、ＣＭＰプロセスのパラメータが、下降力圧力＝9.0kPa(1.3psi)、プラテン速度＝60rpm、キャリア速度＝0rpm、及び研磨コンポジションフローレート＝90ml/minであることが例１で説明した方法とは異なる。時間的に異なる２つの点における摩擦力データ信号は、例１と同一の方法で、図２に示される２つのパワースペクトルに分離される。図２で１０秒後（２２）及び１６０秒後（２４）に記録されるように、パワースペクトルは、例１で特定されたツール振動信号成分領域で高くなる。ツール振動信号成分は、研磨パッドと基板の間の摩擦が高いことを示す大きな振幅を有する。研磨プロセスを続けると、摩擦の量は減少し、ツール振動信号成分における低減された振幅によって反映される。特に、１６０秒後のツール振動信号成分はほとんど振幅を有せず、そのために研磨パッドと基板が滑らかになったことを示す。
【００３２】
この例は、パワースペクトルの特定の信号成分の振幅及び／又は周波数が、時間の関数として監視でき、化学機械研磨プロセスにおけるできごとを示す変化が検出可能であることを示している。この例は、摩擦力データ信号から導出したツール振動成分における変化だけを示しているが、適当なデータ信号からの信号成分であれば、時間の関数として監視可能である。
例３
【００３３】
この例は、パワースペクトルの信号成分の振幅及び／又は周波数が、化学機械研磨プロセスにおける異なる研磨条件に対して敏感であることを示している。
【００３４】
例１で説明したのと同一のＣＭＰ装置が、例１で説明したのと同一の方法で、化学的に且つ機械的にリン化ニッケル基板を研磨するのに使用されるが、３つの異なるシリカ含有コンポジションが使用され、ＣＭＰプロセスのパラメータが、下降力圧力＝9.7kPa(1.4psi)、プラテン速度＝60rpm、キャリア速度＝8rpm、及び研磨コンポジションフローレート＝90ml/minであることが例１で説明した方法とは異なる。時間的に同一の相対的な点における３つの研磨コンポジションに対する摩擦力データ信号は、例１と同一の方法で、図３に示される３つの対応するパワースペクトルに分離される。図３に示すように、パワースペクトル（３０）は、３つの異なる研磨コンポジションに対して、例１で特定されたツール振動信号成分領域で高くなり（３２、３４及び３６）、プラテン回転信号は化学機械研磨プロセエスで使用される研磨コンポジションのタイプにより影響されることを示している。３つの研磨コンポジションの第１のものは、他の２つの研磨コンポジションに比べて、プラテン回転に対して大きな対応（すなわち最高強度）（３２）を示し、他の研磨コンポジションはプラテン回転に対してあまり対応（３４及び３６）を示さない。研磨コンポジションの関数としてのプラテン回転信号成分の振幅における同様の違いが、標準の大規模研磨ツール(Straughsbaugh 6EE polishing tool)を使用した時にも観察された。更に、３つの研磨コンポジションの間で類似の違いが、ツール振動信号成分についても観察された。特に、第１の研磨コンポジションを使用した時に大きなツール振動信号成分が観察されたが、第３の研磨コンポジションはツール振動信号成分を表さなかった。
【００３５】
この例は、化学機械研磨プロセスの異なる研磨状態が、パワースペクトルにおいて個別の他とは異なる信号成分の上昇を呈することを示している。この例は、摩擦力データ信号のプラテン回転信号成分における他と異なる変化に関係するが、適当なデータ信号の信号成分であれば、化学機械研磨プロセスの研磨条件における変化を検出するのに使用できる。
例４
【００３６】
この例は、パワースペクトルの信号成分の振幅及び／又は周波数が、化学機械研磨プロセスにおける異なる研磨条件に対して敏感であることを示している。
【００３７】
例１で説明したのと同一のＣＭＰ装置が、例１で説明したのと同一の方法で、化学的に且つ機械的にリン化ニッケル基板を研磨するのに使用されるが、２つの異なるシリカ含有コンポジションが使用され、ＣＭＰプロセスのパラメータが、下降力圧力＝10.3kPa(1.5psi)、プラテン速度＝60rpm、キャリア速度＝0rpm、及び研磨コンポジションフローレート＝90ml/minであることが例１で説明した方法とは異なる。時間的に同じな相対的な点における２つの研磨コンポジションに対する摩擦力データ信号は、例１と同一の方法で、図４に示される３つのパワースペクトルに分離される。図４に示すように、パワースペクトル（４０）は、２つの異なる研磨コンポジションに対して、例１で特定されたツール振動信号成分領域で高くなる（４２と４４）。２つの異なる研磨コンポジションに対するパワースペクトルのツール振動信号成分（４２と４４）は、研磨コンポジションがツール振動と異なるように関連することを示す他と異なる周波数プロフィールを有する。例３と組み合わせると、この例は、研磨条件の小さな変化が、パワースペクトルの２つの個別の領域（プラテン回転及びツール振動信号成分）内で、２つの異なる方法（振幅の変化及び周波数における変化）で観測できることを示している。タンデムに両方の信号成分を監視することは、研磨条件における変化、特に研磨コンポジションに関する変化を特定する精度を更に改善できる。
【００３８】
この例は、本発明を使用して、複雑なデータ信号が、研磨条件における変化が他と異なる周波数符合に基づいて正確に特定できるように、パワースペクトルの信号成分に変換できることを示している。この例は摩擦力データ信号のツール振動信号成分における他と異なる変化に関係するが、適当なデータ信号の信号成分は、化学機械研磨プロセスの研磨条件における変化を検出するのに使用できる。
【００３９】
文献、特許出願及び特許を含むここで参照したすべての参考文献は、各文献が個別に及び特別に参照することを示され及びその全体が記載されたのと同程度に、参照して組み合わせることが可能である。
【００４０】
本発明を説明する文脈（特に、請求項の文脈）において、用語「ある」及び「その（前記）」及びそれに類似の用語の使用は、文脈で明確に特定されるか又は明らかに異なると述べられていない限り、単数及び複数の両方を意味するものと解釈されるべきである。明細書で使用した値の範囲は、範囲内に入る各個別の値をそれぞれ参照する簡易の方法として使用したに過ぎず、そうでないことが個別に述べられていない限り、各個別の値はここで個別に使用されたように明細書内で使用することができる。ここで説明したすべての方法は、そうでないことが個別に述べられているか又は文脈から逆であることが明らかでない限り、適当な順番で実行できる。ある例及びすべての例、又は（例えば「のような」のごとき例示の言葉の使用は、本発明をより良好に説明するのに使用したに過ぎず、そうでないことが請求されていない限り本発明の範囲を制限することを意図したものではない。明細書のいかなる言葉も、請求項には記載されていないが本発明の実行に欠くことのできない要素と解釈されるべきでない。
【００４１】
発明者が知る限りでの発明を実行する最適な態様を含む本発明の好適な実施例を説明した。もちろん、好適な実施例の変形例は、当業者がこれまでの説明を読むことにより明らかになるであろう。発明者は当業者が適当な変形例を採用することを期待しており、発明者はここで特別に説明した以外のものが実際に行われることを意図している。従って、この発明は、適用される法律により許される限りにおいて、付属の請求項に記載した主題事項の変形例及び等価例をすべて含む。更に、そのすべての可能な変形例において上記の要素のいかなる組合せも、そうでないことが個別に述べられているか又は文脈から逆であることが明らかでない限り、本発明の範囲に入るものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は、ＣＭＰプロセスに対応する、異なる信号成分を示す摩擦力データ信号から導出されるパワースペクトルを示す周波数に対する振幅のグラフである。
【図２】図２は、ＣＭＰ装置の振動信号成分の振幅における変化を研磨時間の関数として示す摩擦力データ信号から導出されるパワースペクトルを示す周波数に対する振幅のグラフである。
【図３】図３は、プラテン回転信号成分の振幅上の研磨コンポジションのタイプの効果を示す摩擦力データ信号から導出されるパワースペクトルを示す周波数に対する振幅のグラフである。
【図４】図４は、ＣＭＰ装置の振動信号成分の周波数における研磨コンポジションのタイプの効果を示す摩擦力データ信号から導出されるパワースペクトルを示す周波数に対する振幅のグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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