(57)【要約】【課題】【解決手段】  ＣＭＰシステムのプロセス制御を提供するシステム及び方法は、ウエハ研磨パッドを調整するための真空補助装置を使用して、調整プロセスからの廃液（すなわち、ウエハデブリス、研磨スラリ、化学的又はその他の副生成物）は、廃棄物の流れから逸れて、その代わりに更なるプロセシングのための分析モジュールに導入される。この分析モジュールは、廃液中の少なくとも一のパラメータを決定し、分析に基づいてプロセス制御信号を発生するように機能する。次いで、このプロセス制御信号は、平坦化プロセスにフィードバックされ、研磨スラリ組成物、温度、流速等の各種のパラメータの制御を可能にする。また、このプロセス制御信号を用いて、調整プロセス及び／又は平坦化プロセス自体の終点を決定することが出来る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学機械的平坦化（ＣＭＰ）システムのプロセス制御を提供する装置において、
調整剤を分配し、ＣＭＰ研磨パッドの表面から使用済み研磨スラリ、ウエハデブリス  及び／又は調整剤（統合して「廃液」という）を除去するための研磨剤調整ディスクと、  前記研磨パッド近傍から前記廃液を除去する真空出口通路とを具える調整装置と；
調整動作中に研磨パッド表面から排出された廃液の少なくとも一部を回収する調整装  置に連結された分析ユニットであって、当該分析ユニットが平坦化プロセス制御信号を  発生するために前記廃液の少なくとも一の成分を評価する分析ユニットと；
ＣＭＰ平坦化プロセス中に前記研磨パッドの表面に少なくとも一の研磨スラリの分配  するための調整装置から分離した研磨スラリ送出装置であって、前記平坦化プロセス制  御信号に応答して前記平坦化プロセスを前記廃液中の排出した成分に応答するように適  合させる研磨スラリ送出装置と；
を具えることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、前記分析ユニットが、１又はそれ以上の廃液成分の化学成分を分析し、平坦化プロセス制御信号を発生する化学的分析ユニットであることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、前記調整剤が、超純水を含み、ＣＭＰ研磨パッドの表面から使用済み研磨スラリ及びウエハデブリスをフラッシングすることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１記載の装置において、前記調整剤が、前記平坦化プロセスの化学的副生成物を中和する化学添加剤を含むことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１記載の装置において、前記調整剤が、錯化剤として機能する化学添加剤を含み、廃液と反応することを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１記載の装置において、前記分析ユニットが、前記廃液中の種々の元素の相対濃度を測定し、前記測定した相対濃度に基づいて平坦化プロセス制御信号を提供するラマン分光器を具えることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１記載の装置において、前記分析ユニットが、前記平坦化プロセスの化学作用に関する、１又はそれ以上のパラメータを修正するための化学プロセス制御信号を発生することを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７記載の装置において、前記分析ユニットからの化学プロセス制御信号を用いて、研磨スラリ流量、研磨スラリ温度、研磨スラリ濃度、粒度、粒子濃度及び研磨スラリ化学成分から成る群より選択された少なくとも１つのパラメータを修正するために使用されることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１記載の装置において、前記ＣＭＰシステムが、前記分析ユニットからの平坦化プロセス制御信号を使用して、平坦化プロセスの終点を決定することを特徴とする装置。
【請求項１０】
化学機械的平坦化（ＣＭＰ）システムの平坦化プロセス制御方法において、
ａ）平坦化操作の完了時に、研磨パッド表面に研磨調整ディスクを適用して前記表面      からデブリスを除去するステップと；
ｂ）真空補助調整装置によって使用済み研磨スラリ、ウエハデブリス及び／又は状態      調整剤（統合して「廃液」という）を排出するステップと；
ｃ）排出した廃液の少なくとも一部分を回収するステップと；
ｄ）前記回収され、排出された廃液中の少なくとも１つの要素の少なくとも１つの特      性を評価するステップと；
ｅ）前記評価された廃液特性に基づいて平坦化プロセス制御信号を発生するステップ      と；
ｆ）前記平坦化プロセス制御信号を研磨装置への入力として提供して、前記平坦化プ      ロセスを制御するステップと；
を具えることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法において、ステップｅ）で提供された前記平坦化プロセス制御信号が、前記平坦化プロセスの少なくとも１つの化学的側面に関する「化学的」制御信号であることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法において、前記化学的制御信号を使用して、研磨スラリ流量、研磨スラリ温度、研磨スラリ濃度、粒度、粒子濃度及び研磨スラリ化学作用、適用された調整剤の化学作用、及び適用された調整剤の温度から成る群より選択された少なくとも一の平坦化パラメータを制御することを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１１記載の方法において、前記提供された平坦化プロセス制御信号を用いて、前記平坦化プロセスの終点を検知することを特徴とする方法。
【請求項１４】
化学機械的平坦化（ＣＭＰ）システムに関連する研磨及び調整プロセスを制御する方法において、前記方法が：
ａ）平坦化操作の完了時に、研磨パッド表面に研磨調整ディスクを適用して前記表面      からデブリスを除去するステップと；
ｂ）真空補助調整装置によって使用済み研磨スラリ、ウエハデブリス及び／又は状態      調整剤（統合して「廃液」という）を排出するステップと；
ｃ）排出した廃液の少なくとも一部分を回収するステップと；
ｄ）前記回収され、排出された廃液中の少なくとも１つの要素の少なくとも１つの特      性を評価するステップと；
ｅ）前記評価された廃液特性に基づいて平坦化プロセス制御信号を発生するステップ      と；
ｆ）前記平坦化プロセス制御信号を研磨装置への入力として提供して、前記平坦化プ      ロセスを制御するステップと；
を具えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願のクロスリファレンス
この出願は、２００４年１月２６日に出願された米国暫定出願第６０／５３９，１６３号の利益を主張する。
【０００２】
技術分野
本発明は、化学機械的平坦化（ＣＭＰ）に関する。より具体的には、この平坦化プロセスを制御し、終点検出を提供するためのＣＭＰ調整プロセスからの廃液の分析に関する。
【０００３】
本発明の背景
エレクトロニクス産業は、信頼性及びコストを強化しながら、より高機能なデバイスの実現を半導体製造技術の進歩に依存し続けている。多くの用途について、このようなデバイスの製造は複雑であり、コスト効率の高い製造プロセスを維持していながら、同時に製品品質を維持又は改善することは困難である。デバイス性能及びコストについての要件がより厳しくなるにつれて、結果の良い製造プロセスを実現することはより困難になる。
【０００４】
事実、回路の集積のレベルが上がるにつれて、より多くの層を、シリコン出発ウエハに形成する必要がある。多重層の使用によって、表面非平面性に関する問題が生じ、収量とチップ性能の双方に影響を与える。事実、今日の最も重大な処理ステップは、ウエハをさいの目に切って別々の部品にする前に、最終ウエハ構造を「平坦化する／研磨する」のと同様に、各層の構造間にウエハが平面になるように修復することである。この平坦化プロセス中は、細心の注意が払われなければならない。何故ならば、最終平坦化プロセスが実施されるときまで、均一のシリコンスラブからの複雑な電子回路へウエハを転換するには、膨大な時間と経費が投資されるからである。
【０００５】
ここ１０年余りで、化学機械的平坦化（ＣＭＰ）として知られるプロセスが、ウエハ表面を平坦化する好ましい技術として発展してきた。ＣＭＰでは、別個のホルダを用いて回転研磨パッドに対して、シリコンウエハを「表を下に」向けるようにして研磨テーブルに固定された研磨パッド使用をする。研磨剤粒子と化学添加剤の双方を含有する研磨スラリが、研磨パッドの表面に分配され、ウエハ表面から凸凹を慎重に除去するために使用される。特定の化学添加剤が、ウエハ表面から非平面材料を選択的に酸化又はエッチングするのに使用される一方で、研磨剤粒子は、平坦化プロセスの「機械的」側面を提供する。例えば、ウエハの表面層が誘電材料の時は、水酸化カリウム又はその他の塩基酸化剤を化学添加剤として使用することが出来る。ウエハの表面層が銅（更に、以下で議論するように、金属ＣＭＰがより一般的になっている）である時は、化学添加剤は過酸化水素を具えていても良い。いずれの場合でも、研磨スラリ中の研磨剤粒子と化学添加剤の組み合わせによって、研磨パッドに対して移動する際にウエハ表面が平坦化される。
【０００６】
ＣＭＰプロセスに関係するある部分は、研磨パッドの経時変化である。すなわち、研磨パッドが定期的にきれいにされないと、パッドの表面に、使用済み研磨スラリ及び研磨剤粒子が堆積し始め、研磨プロセスのウエハ材料及び化学的な、又はその他の副生成物が除去される。この蓄積されたデブリスは、研磨熱効果と相まって、研磨パッドをマットダウンにして不規則にすり減らす（技術的には「すり減り効果」といわれる）。従って、研磨パッドの表面を修復して、連続的な研磨に適した状態にする必要がある。
【０００７】
「パッド調整」又は「パッド仕上げ」は、研磨パッドの表面を修復し、粒状物を取り払うことによってすり減りを除去し、パッドから研磨スラリを使ってしまうのに使用される技術として公知の方法である。パッド調整も、パッド材料を選択的に除去することによってパッドを平坦化し、研磨パッドの表面を粗面化する。パッド調整は、「現場外で」（すなわち、ウエハ研磨サイクル間で研磨パッドを調整すること）、又は「現場で」（すなわち、ウエハ研磨サイクルと同時に、又はサイクル中に）実施されることが出来る。一般的な先行技術である「インサイチュウでの」パッド調整プロセスでは、固定した研磨ディスクが、パッド表面に沿ってブラッシングされて少量のパッド材料とデブリスを除去し、研磨スラリが自由に流れることを可能にする新しい凹凸が形成される。次いで、除去されたパッド材料とデブリスは、研磨プロセスのスラリの流れと一緒になり、通常のスラリ搬送機構によってパッドと研磨されているウエハから受動的に運び去られる。最終的に、これらの材料は、研磨サイクルの終わりに濯ぎ水で洗流され、研磨機の中心部に集められる。
【０００８】
従来のＣＭＰプロセス中に、表面材料の除去率は、限定されるものではないが、適用された圧力、回転速度、研磨スラリの流量、研磨スラリの温度、研磨スラリの粒度及び／又は粒子濃度及び研磨スラリの化学作用と同様に、平坦化しようとするウエハの表面に残る材料の量を含む種々のファクタの機能として変化する。時に、「過剰研磨」（「ディッシング」と称される）又は「不十分な研磨」（フィルム全体をきれいにしないこと）が生じないように平坦化プロセスを制御することは困難である。ある先行技術装置では、ＣＭＰ装置内で多くの研磨ステーションを使用して、平坦化プロセスを制御することを試みている。特に、粗平坦化プロセスを止める時を決定する特定の時間に依存しながら、第１ステーションを用いて、「粗」平坦化を実施して、大量の不要な材料を除去することが出来る。次いで、適量の不要な材料が除去された時を決定する「終点検出」手段を含む、第２ステーションを用いて、「より細かい」平坦化ステップを実施することが出来る。最後に、「緩衝」ステーションとして第３ステーションを用いて、ウエハに最終研磨を行うことが出来る。これらの各ステーションは、別個に制御されることが出来、全プロセスでの最大の手入れを提供する。金属ＣＭＰ実行時には、様々な研磨ステーションを用いて、ウエハ表面から種類の異なる材料を選択的に除去することが出来る。例えば、第１ステーションは、過度の銅を除去するのに使用することが出来、第２ステーションは、バリアメタルを除去するのに使用することが出来、第３ステーションは、最終的な平坦化を行い、銅を腐食から保護するのに使用することが出来る。
【０００９】
研磨スラリ、研磨パッド、及びウエハに関連したその他の様々なパラメータは、これらの各ステーションに影響するので、いずれのタイプの多段ＣＭＰプロセスの平坦化プロセスでも正確且つ効果的に制御することは未だに困難である。
【００１０】
本発明の概要
先行技術の種々の欠点に、本発明は取り組むものであり、これは、平坦化操作（限定されないが、終点検出を含む）における種々のステップを制御するための調整中に除去されたデブリス又は廃液の一部を使用するＣＭＰウエハ研磨についての調整プロセスに関する。
【００１１】
本発明によれば、ＣＭＰシステムは、開口／開構造付研磨調整ディスクを具え、これは、研磨パッド表面からデブリスを剥離し、調整ディスクを通して真空力を適用することによって、開口された表面を通して剥離されたデブリスを排出するのに使用される。従って、研磨プロセス中生成されているときにデブリスが、調整ディスクを通って引かれて、分析システムに排出される。種々のフラッシング剤（超純水（ＵＰＷ）又は特定の化学作用を有する液体）を、研磨パッド表面の調整装置を通して導入され、デブリス除去プロセスを補助することが出来る。次いで、排出したデブリス（以下「廃液」としても参照される）を、恐らく各成分の濃度に関して廃液（又はこれらの材料の特定の性質）中の種々の材料を測定出来る分析機に導入する。次いで、この情報は、平坦化プロセスを制御するのに情報を使用する研磨スラリ送出装置、研磨機械コントローラ、及び／又は調整システムい送り返される。
【００１２】
ある場合では、平坦化プロセスにフィードバックされた情報は、流体中の分析した様々な材料の測定濃度の関数としての材料除去率を修正するのに使用することが出来る。例えば、調整プロセス廃液の特定の濃度が、所望の濃度よりも低い場合、研磨スラリ送出装置にフィードバックされた制御信号を用いて、研磨スラリの流量、研磨スラリの温度、研磨剤粒子の濃度／粒度等を調整することが出来る。事実、本発明によってＣＭＰプロセス制御を提供するために使用することが出来る、有意な数の平坦化プロセス及び／又は調整プロセスパラメータの変形例がある。
【００１３】
もう一つの例では、平坦化プロセスにフィードバックされた情報を用いて、平坦化プロセス自体の終点を決定することが出来る。例えば、銅ＣＭＰと共に使用するとき、調整廃液の銅イオンの濃度は、急速に「終点」の開始時に減少する。従って、銅濃度（又は廃液の導電率）を監視することによって、予め決められた「終点濃度」又は他の適当なパラメータが得られる時に、平坦化プロセスを停止することが出来る。
【００１４】
種々の装置を、排出された調整廃液の分析を実施するのに使用することが出来る。例えば、廃液の導電率を測定して、フィードバック信号として使用することが出来る。調整廃液のｐＨを決定して、代替の装置で使用することが出来る。より洗練されたシステムでは、ラマン分光器を用いて、廃液内の種々の成分の濃度を分析することが出来る。代替的に、電気化学セルを用いて、金属ＣＭＰプロセス中に除去されるときに金属のイオン濃度を決定することが出来る。種々の廃液成分のある種の特性が理解され、ＣＭＰシステムによって平坦化プロセスを制御するのに使用出来る限り、廃液分析の特定の方法は関心事ではない。
【００１５】
事実、本発明の他の更なる側面は、次の議論の方向中及び添付の図面を参照することによって明らかになる。
【００１６】
詳細な説明
図１は、本発明による現場調整及び平坦化プロセス制御を実施するのに使用出来る、例示的なＣＭＰシステム１０を示す。ＣＭＰシステム１０は、プラテン１３に固定されている研磨パッド１２を具えるものとして示されている。プラテン１３は、本明細書では円形で例示されているが、その他のシステムは線状プラテン、軌道状プラテン、又は半導体ウエハ表面で研磨プロセスを実施するのに適したあらゆるその他の形状を使用することが出来る。ウエハキャリア（図示せず）を用いて、研磨しようとするウエハ１１を「表を下にして」固定する。研磨機機械制御装置２０を用いて制御された下向きの力を加えて、ウエハ１１の表面１１Ａによって研磨パッド１２の表面１２Ａに加えられた圧力を必要に応じて調整する。
【００１７】
本発明によれば、調整装置１５を使用して、研磨パッド表面１２Ａからデブリス、研磨スラリ及び調整剤（以下「状態プロセス廃液」という）を排出し、調整プロセス廃液の少なくとも一部について分析を行って、分配装置１４、研磨機機械制御装置２０及び／又は調整装置１５の少なくとも１つに送られるフィードバック信号であって、平坦化プロセスを制御するのに使用するフィードバック信号を発生する。現在の譲受人に譲渡されている２００３年５月２９日に出願された我々の同時係属出願第１０／４４７，３７３号に記載されているように、調整装置１５内の調整ディスクは、研磨剤材料から形成され、ディスクを通って多数の開口／開放を具えている。研磨剤材料は、研磨パッド表面１２Ａに集まるときに、デブリスを剥離する働きをする。超純水（ＵＰＷ）又はその他のフラッシング液、気体又はその他のタイプの調整剤（特に選択された化学物質を含む）等の調整「剤」は、研磨パッド表面１２Ａの調整装置１５を通って分配装置１４から分配され、デブリス除去プロセスを補助する。
【００１８】
図２の上面図を参照すると、例示的なＣＭＰシステム１０が、回収したデブリスを剥離するように、研磨パッド１２の表面１２Ａを横切って、調整装置１５を掃くための動力エフェクタアーム１６を使用するものとして例示されており、予め決められた下向きの力及び回転運動を調整ディスクに与えられている。この特別な実施例では、モータ１７を用いて、固定シャフト１８の周りのアークＡＢ内を（又は、他の適当な並進運動を介して）エンドエフェクタアーム１６を回動させる一方で、調整ディスクに所定の下向きの力と運動を与えている。代替的に、装置１５内のパッド調整機は、パッド半径全体を覆うように形成することが出来、モータの使用又はエンドエフェクタアームのピボット旋回を必要とせずに交差パッド調整を提供する。以下で議論されるように、本発明の分析ユニットからの「機械的システム」フィードバック信号は、状態装置１５、研磨機機械制御装置２０、プラテン１３又はＣＭＰシステムのその他の要素の種々の構成要素に適用して、加えられた下向きの力、回転運動、並進運動及び種々のその他の研磨及び調整プロセスの機械的特性を制御することが出来る。
【００１９】
第１ホース２１は、図１及び２においては、調整装置１５の真空出口２２に連結されて示されており、真空力が、第１ホース２１を通って適用され、研磨パッド表面１２Ａからの調整プロセス廃液を吸引するのに使用される。調整装置１５の入口１９に接続された第２ホース２３は、分配装置１４に接続され、研磨パッド表面１２Ａにフラッシング液、ＵＰＷ又はその他の調整剤を分配するのに使用することが出来る。次いで、回収した廃液は、第１ホース２１を通って移動して、分析ユニット３０内に導かれ、これは、本発明に従って使用されて、予め定められた廃液の特性を評価する（例えば、調整プロセス廃液内の１又はそれ以上の元素の濃度を決定する）。次いで、電気的フィードバック信号の形をした分析ユニット３０からの出力が、制御ユニット３２への入力として適用される。ここで、制御ユニット３２は、ＣＭＰシステム１０の１又はそれ以上の構成要素の動作を調整するのに使用される少なくとも一の制御信号を発生する。例えば、第１制御信号は、分配装置１４に送られ、種々の研磨スラリ及び／又は調整剤の選択の制御、分配された材料の流量の制御、分配された材料の温度の制御等に使用される。第２制御信号は、調整装置１５に送られ、恐らく調整装置１５のモータ１７への入力として適用して、与えられた下向きの力、研磨ディスクの回転速度、エフェクタアーム１６の並進速度等の調整プロセスの機械的特性を制御することが出来る。その他の制御信号は、上記のようにプラテン１３及び／又は研磨機機械制御装置２０に適用出来る。
【００２０】
一般的に、調整廃液の分析からのフィードバック信号を制御ユニット３２で使用して、研磨パッドの表面への研磨スラリ及び／又は調整剤の送出に関連した１又はそれ以上の化学的パラメータの変更、及び／又は回転速度、調整器又はウエハによって与えられた圧力、調整ディスクによる真空引力等の変更によって、実際の平坦化プロセスを調整する。例えば、研磨スラリの流量（又は、酸化剤等の二次的構成要素）は、制御信号に対応して修正することが出来る。代替的に（又は追加で）、スラリの温度を調整し、研磨粒子の濃度（及び／又は実際の粒子材料の大きさ）を変更し、調整装置１５によって与えられた真空圧力、及び／又はウエハ１１によって与えられた研磨パッド１２に対する下向きの力を変えることが出来る。適用された調整廃液の温度は、制御ユニット３２が受信した信号に呼応して修正して、表面１２Ａに安定した温度を維持することが出来る。代替として、分析された廃液の化学作用に関する制御信号を、制御ユニット３２と分配装置１４で使用して、中和剤の使用を制御して、先に適用された研磨スラリに関する反応に耐えることが出来る。
【００２１】
上記のように、本発明の有意な面は、調整プロセス廃液の濃度測定を用いて、平坦化プロセスの終点検出を実施し、実際、平坦化プロセスを「止める」ことが出来ることである。図３には、銅ＣＭＰプロセス中に廃液の導電率を測定して、終点検出を実施したときの例示的な平坦化プロセスのグラフが含まれる。図に示されているように、約６０秒のウエハ研磨後に、導電率の第１ピークＣ（ほぼ３５０μＳの導電率）がある。次いで、廃液の導電率が少し落ち、ウエハ研磨の約１５０秒後に第２ピークＤ（ほぼ５０８μＳの導電率）に到達する。この第２ピーク後、導電率に、急速な減少が見られ、過剰な銅が除去されたこと−及び銅平坦化プロセスの「終点」に到達したことを示す。
【００２２】
上記のように、制御ユニット３２からの出力信号を、調整装置１５のモータ１７に適用して、研磨パッド表面１２Ａに対する調整ディスクによって与えられた下向きの力を変えることが出来る。事実、例示的な廃液成分の測定された導電率又は濃度が高すぎる場合には、この特定の制御信号が、研磨ディスクを調整プロセス（すなわち、「ゼロ下向きの力」）から取り出すことを要求することがある。代替的に、研磨ディスクの回転速度及び／又はエフェクタアーム１６の並進運動を制御して、回収した廃液中の特定の成分の濃度を上げるか下げる（必要に応じて）ことが出来る。プラテン１３に適用されたもう１つの制御信号を用いて、研磨されているウエハに対するプラテン１３の回転速度を制御することが出来る。また、研磨プロセス自身の機械的側面（例えば、研磨パッドに対するウエハの下向きの力、ウエハの回転速度等）も、研磨機機械制御装置２０に適用された信号を介して制御することが出来る。
【００２３】
これらの平坦化プロセス及び調整プロセスの双方の種々の可能性のあるプロセス制御の例は、例示的なものでしかないことが理解される。多数のプロセス変型は、本発明の教示に従って、調整プロセスで回収した廃液を研究することにより行うことが出来る。
【００２４】
加えて、分析ユニット３０の実装に用いることが出来る種々の装置がある。ある場合では、廃液のｐＨを測定する装置を使用することが出来る。例えば、誘電体層の平坦化を実施するときに、水酸化カリウムをスラリの化学的添加剤として用いることが出来る。ここで水酸化物は、平坦化プロセスの酸化段階の副生成物として水を作る。過剰の水の存在が廃液のｐＨに影響するので、ｐＨの測定を用いて、適切な量の消費された酸化物を決定して、ウエハ上の誘電体層を平坦化する間に制御され、均一な酸化還元を可能にする。代替的に、調整プロセス廃液の酸化電位を測定して、フィードバック信号の発生に使用することが出来る。更なる例では、廃液内の粒度を測定し、フィードバック信号を発生するのに使用して、調整装置１５によって与えられる真空力又は圧力を調整することが出来る。
【００２５】
金属ＣＭＰシステム（例えば）で本発明のＣＭＰ制御プロセスを使用する場合、電気化学的分析機を分析ユニット３０として使用することが出来る。電気化学的分析機は、所定の酸化還元電位に従って、廃液中の残留元素から対象の金属イオンを決定するように機能し、次いで、所定の較正曲線に基づいてレドックス電位及び金属イオン濃度を定量する。特に、平坦化プロセスが始まると、廃液の金属イオンの量が急速に増加し、次いで、プラトー値に到達する。次の「ソフトランディング」研磨ステップ（不用な金属の最後の残渣を除去するように設計された）の間に、廃液中の金属イオンの濃度が少なくとも一桁減少する。不用な金属がウエハ表面から完全に除去される時点で、濃度が再び急速に減少する。従って、これらの濃度変化が生じるときを測定出来るので、本発明の装置は、平坦化プロセスの「終点」を正確に決定することが出来る。次いで、分析ユニット３０からの適宜のフィードバック信号を、制御ユニット３２に適用し、平坦化プロセスを中止し、ウエハ表面内への過研磨及びディシュイングの機会をより少なくする停止信号を発生することが出来る。この「停止」制御信号は、例えば、分配装置１４、研磨機機械制御装置２０、又はその双方に適用することが出来る。
【００２６】
半導体ウエハの表面層が１以上の材料（例えば、結合型金属（例えば、銅）やバリアメタル（例えば、タンタル）等）を含む場合には、本発明の特定の実施例を用いて、これらの各材料の平坦化の制御及び監視を行うことが出来る。特に、ラマン分光計は、分析ユニット３０として使用して、廃液中の各材料の濃度を確定することが出来る。平坦化プロセス中、この２つの金属の相対濃度は、時間の関数として変化する。例えば、プロセスの初期には、大量の銅がウエハ表面から除去され始め、実質的に、タンタルは、ウエハデブリスに存在しない。従って、除去した廃液中の銅濃度は比較的高くなり、本質的に、タンタルは検出されない。プロセスが継続するにつれて、タンタルが暴露され始め、回収した廃液中の銅及びタンタルの相対濃度は変化する。次いで、上述したように、ラマン分光計からのフィードバック出力を制御ユニット３２で使用して、研磨パッドに対してウエハによって与えられた降圧の調整、又は代替として、銅を除去したときのスラリの化学成分の変化、研磨スラリ流量、温度、研磨粒子の形態の変形等の、システム調整用の制御信号を発生することが出来る。代替的に、回収した廃液の導電率を測定し、フィードバック信号として使用することが出来る。いずれの場合でも、リアルタイムで生じる廃液の回収によって（及び廃液が通常の廃棄物の流れに入る前に）、廃液中の種々の物質の濃度は比較的高いままである（残りの廃棄物と一緒になった場合よりも約２０〜８０倍のオーダ）。このより高い濃度によって、先行技術におけるその他の無駄な分析システムより信号対雑音比が遙かに改善され、より正確なデブリスの分析が可能になる。
【００２７】
回収された調整プロセス廃液に基づいた制御経路の実装についての上記の説明は、好ましい実施例によって記載されているが、当業者は、本発明の範囲内にある種々の変形を行うことが出来ると理解される。例えば、種々のその他の技術を用いて、調整プロセス廃液を分析し、平坦化プロセスを制御することが出来る。また、制御信号を、調整プロセス自体へのフィードバックとして用いることが出来、調整剤、真空力、研磨調整ディスクの下向きの力等のパラメータを変更することが出来る。これらの変形例は全て、当業者の範囲内にあると考えられ、本発明の主題は、本明細書の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
図面を参照すると、各図面で、同じ符号は同じ部分を表す：
【図１】図１は、本発明による、平坦化プロセスを制御する調整装置フィードバック装置を具える例示的なＣＭＰシステムを示す図である。
【図２】図２は、図１の装置の平面図である。
【図３】図３は、例示的な平坦化プロセスのグラフである。
【図１】
2007520083.tif 000003
【図２】
2007520083.tif 000004
【図３】
2007520083.tif 000005
【国際調査報告】
2007520083.tif 000006
2007520083.tif 000007