(57)【要約】　　　（修正有）【課題】化学機械研磨（ＣＭＰ）の終点検知を行うために、酸性のＣＭＰスラリを使用する進行中のＣＭＰサイクルにおいてアンモニアガスに基づいた終点検出方法、およびアンモニアガスを生成しないＣＭＰプロセスの為の装置を提供する。【解決手段】ａ．酸性のＣＭＰスラリのサンプルを採集する移送手段と、ｂ．酸性ＣＭＰスラリを塩基性スラリに変換する変換手段と、ｃ．塩基性スラリ中に存在するアンモニア・ガスを測定する測定手段と、ｄ．進行中のＣＭＰサイクルの終了を信号で伝える検出手段と、の構成要素を備える装置。【選択図】　図３
2004072089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
進行中の酸性のＣＭＰスラリを使用する化学機械研磨（ＣＭＰ）サイクルにおいて、アンモニアガス濃度を測定する装置であって、
ａ．酸性のＣＭＰスラリのサンプルを採集する移送手段と、
ｂ．酸性のＣＭＰスラリを塩基性のスラリに変換する変換手段と、
ｃ．前記塩基性のスラリに存在するアンモニアガスを測定する手段と、
ｄ．進行中のＣＭＰサイクルの終了を信号で伝える検出手段と、
を備える装置。
【請求項２】
進行中の酸性のＣＭＰスラリを使用する化学機械研磨（ＣＭＰ）サイクルにおいて、アンモニアガス濃度を測定する方法であって、
ａ．酸性のＣＭＰスラリのサンプルを採集する移送ステップと、
ｂ．酸性のＣＭＰスラリを塩基性のスラリに変換する変換ステップと、
ｃ．前記塩基性のスラリに存在するアンモニアガスを測定するステップと、
ｄ．進行中のＣＭＰサイクルの終了を信号で伝える検出ステップと、
を含む方法。
【請求項３】
ａ．化学機械研磨（ＣＭＰ）装置の研磨部分で酸性のＣＭＰスラリを使用して半導体ウェハの表面を研磨する手段であって、前記半導体が前記表面よりも下の部分を有するものである手段と、
ｂ．前記ＣＭＰスラリのｐＨが少なくとも中性であるように、前記スラリをｐＨ調整剤と相互作用させる手段と、
ｃ．存在するアンモニアガスの量を測定する手段と、
ｄ．ステップｃで測定されたアンモニアガスの量が少なくとも所定値に達したときに、ステップａの前記研磨することを中止する手段と、
を備える終点を検出する装置。
【請求項４】
ａ．化学機械研磨（ＣＭＰ）装置の研磨部分で酸性のＣＭＰスラリを使用して半導体ウェハの表面を研磨するステップであって、前記半導体が前記表面よりも下の部分を有するものであるステップと、
ｂ．前記ＣＭＰスラリのｐＨが少なくとも中性であるように、前記スラリをｐＨ調整剤と相互作用させるステップと、
ｃ．存在するアンモニアガスの量を測定するステップと、
ｄ．ステップｃで測定されたアンモニアガスの量が少なくとも所定値に達したときに、ステップａの前記研磨することを中止するステップと、
を含む終点を検出する方法。
【請求項５】
前記相互作用させるステップが、前記ＣＭＰ装置の前記研磨部分以外の場所で前記スラリを採集するステップをさらに含み、前記採集されたスラリが前記ＣＭＰ装置の前記研磨部分と相互作用しない、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記採集するステップが、前記採集されたスラリが前記ＣＭＰ装置の前記研磨部分の２つ以上の場所から抜き取られるように、前記研磨部分から前記研磨部分以外の前記場所への前記スラリの移動を容易にするステップをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記酸性ＣＭＰスラリと前記表面より下の前記部分との化学反応でアンモニウムが生成される、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記相互作用が、実質的に全ての存在するアンモニウムをアンモニアガスに変換する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記相互作用したスラリのｐＨが塩基性である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ｐＨ調整剤のｐＨが、前記相互作用したスラリの実質的に全てが少なくとも中性であることを保証するように十分に塩基性である、請求項４に記載の方法。
【請求項１１】
前記ｐＨ調整剤のｐＨが、前記相互作用したスラリの実質的に全てが少なくとも中性であることを保証するように十分に塩基性である、請求項３に記載の方法。
【請求項１２】
前記ｐＨ調整剤がＫＯＨである、請求項４に記載の方法。
【請求項１３】
ａ．化学機械研磨（ＣＭＰ）装置の研磨部分でＣＭＰスラリを使用して半導体ウェハの表面を研磨する手段であって、前記半導体が前記表面よりも下の部分を有するものである手段と、
ｂ．前記ＣＭＰスラリのｐＨが少なくとも塩基性であるように、前記スラリをｐＨ調整剤と相互作用させる手段と、
ｃ．存在するアンモニアガスの量を測定するステップと、
ｄ．ステップｃで測定されたアンモニアガスの量が少なくとも所定値に達したときに、ステップａの前記研磨することを中止する手段と
を備える終点を検出する装置。
【請求項１４】
ａ．化学機械研磨（ＣＭＰ）装置の研磨部分でＣＭＰスラリを使用して半導体ウェハの表面を研磨するステップであって、前記半導体が前記表面よりも下の部分を有するものであるステップと、
ｂ．前記ＣＭＰスラリのｐＨが少なくとも塩基性であるように、前記スラリをｐＨ調整剤と相互作用させるステップと、
ｃ．存在するアンモニアガスの量を測定するステップと、
ｄ．ステップｃで測定されたアンモニアガスの量が少なくとも所定値に達したときに、ステップａの前記研磨することを中止するステップと
を含む終点を検出する方法。
【請求項１５】
前記相互作用させるステップが、前記ＣＭＰ装置の前記研磨部分以外の場所で前記スラリを採集するステップをさらに含み、前記採集されたスラリが前記ＣＭＰ装置の前記研磨部分と相互作用しない、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記採集するステップが、前記採集されたスラリが前記ＣＭＰ装置の前記研磨部分の２つ以上の場所から抜き取られるように、前記研磨部分から前記研磨部分以外の前記場所への前記スラリの移動を容易にするステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には、デバイスを製造するプロセス技術に関し、より具体的には、化学機械研磨（ＣＭＰ）の終点を検出する（ｅｎｄｐｏｉｎｔ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）ための装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体産業では、いくつかのチップ開発世代で、処理中に平面の表面を保証するために化学機械処理（ｃｈｅｍｉｃａｌ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、すなわちＣＭＰ）が使用された。半導体チップおよびチップ処理はますます複雑になり、かつますます重要な事項になり続けているので、様々なＣＭＰプロセスが開発され、かつ使用されている。ＣＭＰプロセスは、半導体製造のほとんど全ての層で何度も使用される。使用される材料が違うので、全プロセスの層およびステップごとに、異なるニーズがある。
【０００３】
半導体チップを処理に必要な時間全体を減じる方法の１つは、ＣＭＰプロセスが何度も行われる処理ステップなので、このＣＭＰプロセスに含まれるステップ数を減らすことである。いくつかのグループが、チップ製造全体の異なる点でＣＭＰに伴って含まれるステップの数を最小限にするＣＭＰ方法の特許を取得している。プロセス中でＣＭＰが行われる１のポイントは、トランジスタのレベルが形成されているチップ製造の初期段階である。トランジスタのサイズが小さくなり、浅いトレンチ分離（ＳＴＩ）のような異なるコンポーネントが追加されるとき、ＣＭＰプロセスの変更が検討された。実行可能なプロセスの変更を実現するために変えなければならないファクタの数が減少するので、従来、新しいＣＭＰ方法を開発するとき、開発者は従来のＣＭＰスラリおよび終点検出方法を続けて使用しようとした。
【０００４】
スループット（処理能力）がプロセス技術者の最も重要な関心事である場合には、新しいプロセス・ステップでは、ＣＭＰスラリまたは終点検出方法あるいはその両方の形で異なる材料が必要となるだろう。新しい種類のＣＭＰスラリの使用が必要ないくつかの新しいＣＭＰ技術が開発された。いくつかの新しい異なるスラリ合成物が存在する。大部分のスラリは、化学組成および成分の数に従ったファミリでグループ分けすることができる。各ファミリのスラリは十分に共通の物理的化学的性質を有する傾向があるので、共通の好ましい終点検出方法を開発することができる。現在、処理前に検出可能な量のアンモニウム・イオンを含む高粘度スラリ（ＨＶＳ）と呼ばれるスラリの種類がある。ＮＨ４＋／ＮＨ３の検出に基づいた最もよく知られている終点検出は、ＨＶＳが使用されるとき、製造の観点から有利でない。
【０００５】
開発中の他のスラリは、アンモニウムを使用しないが、僅かに酸性のｐＨを有する。そのために、ＣＭＰプロセスの生成物は、現在の終点検出方法を使用して容易に検出することができる化合物に変換されない。
【０００６】
新しい終点検出方法を現世代のＣＭＰ機器に一体化することもまた、重要視すべき事項である。ＣＭＰ機器は、半導体製造システムの一体化部分になる傾向がある。製造機器設置は設計の決定事項（ｄｅｓｉｇｎ　ｄｅｃｉｓｉｏｎ）であり、製造環境において経済的に実現不可能でないとしても、追加の実質的な機器増強を必要とする終点検出方法は実用的とはいえない。実質的な設置面積を有する装置の追加が経済的に実現不可能かもしれない１つの理由は、半導体チップを作るのに必要な機器の大部分を再構成することが必要となることである。設置面積は、装置がリニア・フット（ｌｉｎｅａｒ　ｆｏｏｔ）で占める空間の大きさを意味する。現在の技術の終点検出方法では、試験すべきスラリは、通常、アクティブなパッド領域から採集される。ここで、現在の技術のＣＭＰ装置の例を図６に示す。ここでは半導体ウェハである加工物１００の下側の面は、スラリが存在する状態の研磨パッド１０２上で研磨されている。なお、加工物は一般にある種の支持体で保持されるが、説明を明瞭なものとする目的のために支持体を図示していないことに留意されたい。図示のように、パッド１０２は矢印１０４で示すように回転する。矢印１０６で示すように、ウェハ１００も最も適切に回転するようにされている。スラリは、上流すなわちウェハ１００の前に滴下され、一般的に、矢印１０８で示すようにウェハ１００から下流に向かって、すなわち後ろに移動する（すなわち、ウェハから時計方向に）。通常、ポイント１１０でスラリに直接接触し、ガス状態でアンモニアの量がサンプリングされる。スラリが酸性で、かつアンモニウムがアンモニアガスの代わりに存在するとき、ポイント１１０からガスの形でアンモニアガスを直接サンプリングし得ない。
【０００７】
したがって、現在の終点検出方法に適合しない化学的性質で終点を検出することのできるＣＭＰ終点検出装置が必要とされている。また、現世代のＣＭＰアンモニアガス終点検出装置と実質的に同じ設置面積であるＣＭＰ終点検出装置が必要とされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、アンモニアガスに基づいた終点検出方法を使用する方法、およびアンモニアガスを生成しないＣＭＰスラリおよびプロセスのための装置を提供することである。
【０００９】
また、本発明の目的は、進行中のウェハ研磨のスラリ組成およびプロセスに影響を及ぼさないようにスラリを移送（トランスファ）する方法および装置を提供することである。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、終点条件を生成するアンモニアでないガスを識別し、既存の終点検出装置をさらに使用できるようにこの終点条件をアンモニアガス終点条件に変換する方法を使用する装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上に列挙した目的および他の目的は、進行中の酸性のＣＭＰスラリを使用する化学機械研磨（ＣＭＰ）サイクルにおいて、アンモニアガス濃度を測定する装置であって、
ａ．酸性のＣＭＰスラリのサンプルを採集する移送手段と、
ｂ．酸性のＣＭＰスラリを塩基性のスラリ（ｂａｓｉｃ　ｓｌｕｒｒｙ）に変換する変換手段と、
ｃ．塩基性のスラリに存在するアンモニアガスを測定する手段と、
ｄ．進行中のＣＭＰサイクルの終了を信号で伝える検出手段と、
を備える装置によって達成される。
【００１２】
上に列挙した目的および他の目的は、
ａ．化学機械研磨（ＣＭＰ）装置の研磨部分で酸性のＣＭＰスラリを使用して半導体ウェハの表面を研磨する手段であって、半導体が表面よりも下の部分を有するものである手段と、
ｂ．ＣＭＰスラリのｐＨが少なくとも中性であるように、スラリをｐＨ調整剤と相互作用させる手段と、
ｃ．存在するアンモニアガスの量を測定する手段と、
ｄ．ステップｃで測定されたアンモニアガスの量が少なくとも所定値に達したときに、ステップａの研磨することを中止する手段と、
を備える終点を検出する装置によって達成される。
【００１３】
上に列挙した目的および他の目的は、上で述べた装置の各手段が実現するステップを含む方法によっても達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
終点検出はＣＭＰの重要な態様である。ＣＭＰプロセスは、必要なときに停止できなければ有利ではない。化学的性質、温度、トルク、および他のパラメータの変化を測定するいくつかの方法が存在する。スラリがアンモニウムを含み得る状態は、
１．ＣＭＰプロセスの開始時からのスラリ中のアンモニウムの存在、
２．アンモニアガスの形成を抑えるｐＨの化学的性質（通常、７未満のｐＨでの化学的性質）、
が含まれるが、これらに限定されない。
【００１５】
この問題に取り組むのに様々な方法がある。本発明では、この新しい方法は、現在利用できるアンモニア分析器、インタフェース・ボックス、および終点制御アルゴリズムを使用することを考慮に入れる。スラリ採集がプラテンの縁部で行われ、研磨されているウェハの上でないことが、本発明の重要な特徴である。本発明の第１の実施形態に従って、研磨されているウェハ上のスラリの代表的なサンプルが採集される。この採集中にウェハは止まることはない。事実であれば、スラリの採集中に研磨が停止されないだけでなく、終点検出プロセスが進行中のプロセスに影響も及ぼさないことは、本発明にとって重要である。したがって、スラリの化学的性質は、終点検出採集前および終点検出採集後で依然として実質的に同じであるはずである。採集することによって、処理すべきスラリがアクティブな研磨領域から運ばれることをになる。通常、スラリは研磨パッドのそばにあるプラテンの縁部に運ばれる。
【００１６】
この第１の実施形態では、終点を決定するパラメータはアンモニア濃度である。研磨されているウェハからスラリが採集されると、アンモニアのサンプリングを行うことができる。スラリはアンモニアではなくてアンモニウムを含むので、アンモニア濃度は正確でないかもしれない。採集されたスラリがアンモニウムを含む場合、アンモニウムからアンモニアへの変換が行われなければならない。なお、この変換は、終点検出と同時に行われている進行中の研磨に影響を与えないことに留意されたい。この第１の（および、全ての）実施形態において、スラリは十分に高いｐＨの溶液と混合されて、実質的に全てのアンモニウムがアンモニアに変換される。変換後のこの溶液の正確なｐＨは重要な考慮すべき事項ではなく、重要なのは、変換された採集溶液が実質的にアンモニウムを含まないことである。通常、このことは、少なくとも７．０のｐＨを意味する。すなわち、スラリ溶液は少なくとも中性であることを意味する。室温で、望ましいｐＨは約１１である。しかし、ある特定のｐＨで存在するアンモニアガスの量は温度にも依存するので、ｐＨだけがある特定のｐＨでのアンモニウム／アンモニアガス濃度に影響を及ぼす唯一の要素ではないかもしれない。これらの実施形態でのこの議論のために、温度は、ある特定のｐＨでアンモニウム／アンモニアガス濃度に影響を及ぼすほど十分高くない。しかし、ここで説明する方法および装置は、ある特定のｐＨで存在するアンモニウム／アンモニアガスの量を変えるほど十分高い温度範囲で動作可能であることに留意されたい。スラリ溶液が処理され、そのｐＨが望ましい範囲内にある場合、現在のアンモニアガスに基づいた終点検出技術を使用してアンモニア濃度の計算を進めることができる。
【００１７】
第２の実施形態で、特定の化学合成物、すなわちＫＯＨ溶液（水酸化カリウム）を、採集されたスラリに加えてｐＨを高くする。ＫＯＨ溶液は、潜在的に存在する実質的に全てのアンモニウムを確実にアンモニアに変換できる程度に十分に塩基性でなければならない。ＫＯＨ溶液のｐＨは、研磨される表面およびその処理中に生成される研磨副生成物に依存して異なるかもしれない。発明者は、採集されたスラリの正確なアンモニウム濃度を知らないが、比較的確実に、上述のシナリオのｐＨ値を推定することができたことに留意されたい。このようになるのは、研磨プロセスの任意の間隔の間に生成されるアンモニウム副生成物の最大量を十中八九は推定することができるからである。それから、計算を行って、その量のアンモニウムをアンモニアに変換するのに必要なｐＨを計算することができる。製造環境において、ＫＯＨ溶液のｐＨは、少なくとも実質的に全てのアンモニウムをすぐに（即時に）アンモニアに変換するのに十分でなければならない。いったんこの変換が行われると、現在の技術のアンモニア決定を行うことができる。第１の実施形態でアンモニアに基づいた終点検出を行うために概説した処理ステップは、この第２の実施形態にも適用できる。
【００１８】
終点検出プロセスがリアルタイム（実時間）で行われることが重要である。研磨の最中に終点条件に達するまでＣＭＰは続くので、終点条件が存在した後で、できるだけ早くＣＭＰを終らせなければ、研磨が行われてしまう。第２の実施形態で説明した終点検出方法に関して、製造環境での適切な作業のために大量のＫＯＨ溶液が必要とされるかもしれない。この発明の利点の１つは、現世代の終点検出方法に対する適合性である。大量のＫＯＨ溶液を収容するために追加の機器が必要とされると、本方法は現在の技術のＣＭＰ装置に容易に融合し得なくなるだろう。本発明の好ましい実施形態では、十分に高いｐＨのＫＯＨ水溶液が、研磨されている少なくとも約１枚のウェハの終点を検出するのに十分な分量で混合される。
【００１９】
比較的少量のＫＯＨ溶液を混合する１つの方法は、溶液のｐＨが所定のやり方に等しいように容器の水に固体ＫＯＨペレットを溶かすことだろう。この容器はレベル検出器を有し、ＫＯＨ水の量が所定のレベルより下がったときに、ペレット（および水）が加えられるかもしれない。容器は、現在技術のＣＭＰシステムの設置面積を著しく増すことなしに、このシステムに追加できるように十分に小さいのが好ましい。
【００２０】
本方法および装置はアンモニアガスを検出する方法を対象としておらず、本方法および装置はアンモニウムをアンモニアガスに変換する方法および装置を対象としているので、アンモニアガス生成に適合しないスラリ調合物とともに、アンモニアガスを測定する既存の終点検出方法を依然として使用することができると繰り返し言うことが重要である。
【００２１】
第１および第２の実施形態の方法を実現する装置を以下で説明する。第１および第２の実施形態の方法を実現する際の厄介な問題の１つに、試験すべきスラリのリアルタイムの採集がある。
【００２２】
スラリが試験前にそのｐＨを高めるように処理されるわけではないので、この位置から採集しても、ＣＭＰプロセスにとって普通、害は生じない。したがって、この終点検出方法がＣＭＰプロセスに影響を及ぼす可能性はほとんどない。本発明では、ＫＯＨ溶液の追加はＣＭＰスラリ自体のｐＨに影響する。したがって、試験すべきスラリがアクティブのＣＭＰ領域で採集されかつ処理されるならば、ＫＯＨ溶液の追加はＣＭＰプロセスの動作に影響を及ぼし、場合によってはＫＯＨ溶液の追加を効果の無いものにするかもしれない。このために、スラリ採集は、少なくとも、研磨パッドの外の研磨テーブルの縁部で行われなければならない。より好ましくは、スラリ採集は、ウェハが載っているプラテンの縁部で行われる。プラテンの縁部でスラリが採集されるとすぐに、スラリは処理され、アンモニアのサンプリングが行われる。しかし、実際の研磨はプラテンの縁部では行われないので、そこに存在するスラリが、アクティブな研磨領域のスラリの組成を表すかもしれないし、表さないかもしれない。言い換えると、プラテンの縁部のスラリ中のアンモニウム濃度は、アクティブな研磨領域のスラリの濃度を正確に表さないかもしれない。採集されたスラリがアクティブな研磨領域に存在するアンモニウムの量を正確に反映することが本発明の重要な側面である。
【００２３】
リアルタイム採集は現世代のＣＭＰ装置では難しくないので、本発明者は、本発明で説明される新しい採集方法を容易にする装置を開発した。本発明では、アンモニアのサンプリングを行うためにプラテンの縁部への研磨スラリの送り出しを速めるためにエア・ナイフ（ａｉｒ　ｋｎｉｆｅ）装置を開発した。本発明の最も好ましい実施形態は、エア・ナイフを備える。このエア・ナイフはスラリ・ワイパーとして作用する。エア・ナイフによって、プラテンの縁部で採集されるスラリがアクティブな研磨領域に存在するアンモニウムの量を正確に反映するようになる。エア・ナイフ５として多くの異なる形状を考えたが、好ましい形を図１に示す。
【００２４】
図１は、エア・ナイフの好ましい実施形態の断面を示す。基本的には、このエア・ナイフは、点線で示すように、形が三角形（ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ）である。さらに、エア・ナイフ５は階段（ステップ）３を有する。この階段が、プラテンの縁部へのスラリの送り出しをさらに速める。階段は、等しい高さで、かつ等しい間隔で配置されることが好ましいが、そうする必要があるわけではない。加えて、クリーニングするために動くように、エア・ナイフはヒンジに動くようにすることができる。
【００２５】
図２に示すように、エア・ナイフ５はアクティブな研磨領域に配置される。スラリのｐＨはファクタだから、アクティブな研磨領域は、研磨サイクルの間中信頼できる研磨結果を保証するためにスラリのｐＨが負の影響を受けてはならないパッドの領域として定義される。抜け落ちたスラリが、研磨されているウェハとまだ接触することもあるスラリのｐＨと相互作用（ｉｎｔｅｒａｃｔ）し、かつこのｐＨを変える機会がある場合は、この抜け落ちたスラリがウェハと接触していないプラテンの部分は、依然としてアクティブな領域にある場合がある。アクティブな研磨領域は、少なくとも、研磨すべきウェハ１５および、このウェハが載っているパッド２５を含む。ウェハ１５およびパッド２５は、両方とも、互いに無関係な円運動をすることができる。エア・ナイフ５はパッド／プラテン回転の少なくとも一部でパッドと接触することができるが、エア・ナイフはアクティブな研磨領域で行われる処理に影響を与えないことが好ましい。エア・ナイフの最も長い側（図１の４）の長さが図２の点線Ａ−Ｂに沿って置かれるように、エア・ナイフを位置づけするのが好ましい。その上、エア・ナイフの最も狭い端（図１の７）が図２の点Ａに一番近い。また、好ましい実施形態では、プラテン（図２の２５）はエア・ナイフの階段（図１の３）に向かって回転している。好ましい実施形態では、エア・ナイフは、試験すべきスラリがアクティブな研磨領域から引き離される速度をさらに高める機構を備えるかもしれない。より好ましい実施形態では、この機構は圧縮空気を採用するだろう。
【００２６】
スラリは、引き出されるとすぐに、ＫＯＨ溶液（ｐＨ調整剤）で処理しなければならない。ＫＯＨ処理は任意の非研磨領域で行うことができる。好ましくは、ＫＯＨ処理は、アクティブな領域の外のＣＭＰ装置内で行われる。ＫＯＨ処理装置の位置３５の例を図３に示す。この場合、プラテン２５はＣＭＰ装置３０の中に位置づけされている。ＣＭＰ装置中に、ＫＯＨ処理モジュールを収容できる非アクティブな領域がある。ＫＯＨ処理モジュールは、採集されたスラリとＫＯＨ溶液を相互作用させる。採集されたスラリのＫＯＨ処理プロセスは、上で説明した。ｐＨ調整済みスラリが、再びアクティブな研磨領域中にあるスラリと相互作用しないことが本発明の重要な要素である。図４は、好ましいＫＯＨ処理モジュールの入力と出力の最小限のセットを示す。
【００２７】
採集されたスラリが処理されるとすぐに、当技術分野で知られている任意の手段によって、アンモニア濃度が決定される。アンモニアガス濃度検出はＫＯＨ処理モジュール内で行われる必要はなく、処理されたスラリは、アンモニアガス検出のための既存の場所に運ばれなければならないかもしれないと考えられる。ＫＯＨ溶液で処理されたスラリ中のアンモニアを検出することができる利用可能なＣＭＰ終点検出プロセスの一例は、以下で説明するようなものである。
【００２８】
典型的なアンモニア終点検出方法では、研磨すべき表面が実質的に完全に研磨されたときに、アンモニアガスが生成される。下にある表面（通常、窒化珪素のような誘電体材料）がＣＭＰスラリと反応すると、アンモニアガス濃度が増加する（アンモニアガスが生成される）。アンモニアガスの濃度は、当技術分野で知られている任意の手段で検出できる。
【００２９】
本発明の装置は、採集されたスラリをアンモニアガスに変換し、既存のアンモニア終点検出装置とのインタフェースをとる。上で特定される重要なことの１つは、既存の終点検出装置と本発明の装置のインタフェースをとることである。開示される、ｐＨ調整剤（好ましくはＫＯＨ溶液）を供給するための本発明の装置によって既存の終点検出装置の設置面積が実質的に増加しないということは、本発明の実施例の選択であるが制限ではない。
【００３０】
典型的なｐＨ調整剤装置では、膨大な量の液体ｐＨ調整剤は一度に利用できないだろう。以下で、ＫＯＨ溶液はｐＨ調整剤を表すように使用するが、本発明者は唯一のｐＨ調整剤としてＫＯＨに拘束されることを意図しているわけではない。利用できるようになる溶液の正確な量は、既存の現世代のアンモニアに基づいた終点検出装置の大きさおよび形状に依存する。ＫＯＨ溶液タンクは、ウェハ研磨の１サイクル中に存在する実質的に全てのアンモニウムを変換するのに少なくとも十分な液体ＫＯＨを収容するのに十分な大きさであるのが好ましい。
【００３１】
好ましい実施形態では、そのタンクへのＫＯＨの採り入れは自動化される。好ましい実施形態では、固体ＫＯＨペレットをタンクに「供給し」、そして、このペレットが、好ましくは蒸留Ｈ２Ｏである適切な液体に溶ける。供給するということは、実質的に全ての存在するアンモニウムをアンモニアガスに変換するように必要に応じて、十分なＫＯＨ溶液が存在するように時々タンクにＫＯＨペレットを入れることを意味する。好ましい実施形態では、図５に示すように、固体ＫＯＨペレットの容器１０５が移送手段１１０とのインタフェースとなり、この移送手段がＫＯＨペレットをタンク１１５に採り入れる。好ましい実施形態では、ＫＯＨペレットの濃度は知られており、さらに、実質的に全ての存在するアンモニウムをアンモニアガスに確実に変換するのに足るだけの十分に高いｐＨが加えられるようにペレットを溶解するのに必要な水の量が知られている。加えられる水の量は、最も好ましくは、ＫＯＨペレットを溶解しｐＨを最大限にするための必要最小限の量である。もちろん理解されることであるが、最も好ましい実施形態ではタンクの大きさは重要視すべき事項であるので、最大ｐＨのＫＯＨペレットが使用され、ペレットが確実に溶解するのに必要な最小量の水が加えられる。しかし、上述のように、本発明は、特定の範囲のＫＯＨ溶液に限定されないことに留意されたい。ｐＨ調整剤（ＫＯＨ溶液）が実質的に全ての存在するアンモニウムを同時にアンモニアガスに変換するように十分に高いｐＨのものであることが、本発明の１つの要素である。しかし、そうすることは好ましいことであるが、移送手段で運ばれるＫＯＨペレットの量を監視することは必要でない。タンクはタンク中のＫＯＨのｐＨを監視するｐＨ監視手段も備えることが考えられる。そのような場合、エンド・ユーザは、ペレットの量およびタンク中の量をガイドとしてではなく、タンクの流体のｐＨおよびタンク中の量をガイドとして使用することができる。
【００３２】
好ましい実施形態では、移送手段はオーガ（ａｕｇｅｒ）であるかもしれない。また、好ましい実施形態では、実質的に全ての存在するアンモニウムを同時にアンモニアガスに変換するのに理論的に必要とされる程度のＫＯＨだけが、研磨サイクルの開始時にタンク中に存在するかもしれない。
【００３３】
本発明は特定の実施形態の観点から説明したが、数多くの代替物、修正物および変化物が当業者に明らかであることは、上述の説明を考慮して明らかである。したがって、本発明は、本発明の範囲と精神および添付の特許請求の範囲に含まれる全てのそのような代替物、修正物および変化物を含む意図である。
【００３４】
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
【００３５】
（１）進行中の酸性のＣＭＰスラリを使用する化学機械研磨（ＣＭＰ）サイクルにおいて、アンモニアガス濃度を測定する装置であって、
ａ．酸性のＣＭＰスラリのサンプルを採集する移送手段と、
ｂ．酸性のＣＭＰスラリを塩基性のスラリに変換する変換手段と、
ｃ．前記塩基性のスラリに存在するアンモニアガスを測定する手段と、
ｄ．進行中のＣＭＰサイクルの終了を信号で伝える検出手段と、
を備える装置。
（２）進行中の酸性のＣＭＰスラリを使用する化学機械研磨（ＣＭＰ）サイクルにおいて、アンモニアガス濃度を測定する方法であって、
ａ．酸性のＣＭＰスラリのサンプルを採集する移送ステップと、
ｂ．酸性のＣＭＰスラリを塩基性のスラリに変換する変換ステップと、
ｃ．前記塩基性のスラリに存在するアンモニアガスを測定するステップと、
ｄ．進行中のＣＭＰサイクルの終了を信号で伝える検出ステップと、
を含む方法。
（３）ａ．化学機械研磨（ＣＭＰ）装置の研磨部分で酸性のＣＭＰスラリを使用して半導体ウェハの表面を研磨する手段であって、前記半導体が前記表面よりも下の部分を有するものである手段と、
ｂ．前記ＣＭＰスラリのｐＨが少なくとも中性であるように、前記スラリをｐＨ調整剤と相互作用させる手段と、
ｃ．存在するアンモニアガスの量を測定する手段と、
ｄ．ステップｃで測定されたアンモニアガスの量が少なくとも所定値に達したときに、ステップａの前記研磨することを中止する手段と、
を備える終点を検出する装置。
（４）ａ．化学機械研磨（ＣＭＰ）装置の研磨部分で酸性のＣＭＰスラリを使用して半導体ウェハの表面を研磨するステップであって、前記半導体が前記表面よりも下の部分を有するものであるステップと、
ｂ．前記ＣＭＰスラリのｐＨが少なくとも中性であるように、前記スラリをｐＨ調整剤と相互作用させるステップと、
ｃ．存在するアンモニアガスの量を測定するステップと、
ｄ．ステップｃで測定されたアンモニアガスの量が少なくとも所定値に達したときに、ステップａの前記研磨することを中止するステップと、
を含む終点を検出する方法。
（５）前記相互作用させるステップが、前記ＣＭＰ装置の前記研磨部分以外の場所で前記スラリを採集するステップをさらに含み、前記採集されたスラリが前記ＣＭＰ装置の前記研磨部分と相互作用しない、上記（４）に記載の方法。
（６）前記採集するステップが、前記採集されたスラリが前記ＣＭＰ装置の前記研磨部分の２つ以上の場所から抜き取られるように、前記研磨部分から前記研磨部分以外の前記場所への前記スラリの移動を容易にするステップをさらに含む、上記（５）に記載の方法。
（７）前記酸性ＣＭＰスラリと前記表面より下の前記部分との化学反応でアンモニウムが生成される、上記（４）に記載の方法。
（８）前記相互作用が、実質的に全ての存在するアンモニウムをアンモニアガスに変換する、上記（７に記載の方法。
（９）前記相互作用したスラリのｐＨが塩基性である、上記（８）に記載の方法。
（１０）前記ｐＨ調整剤のｐＨが、前記相互作用したスラリの実質的に全てが少なくとも中性であることを保証するように十分に塩基性である、上記（４）に記載の方法。
（１１）前記ｐＨ調整剤のｐＨが、前記相互作用したスラリの実質的に全てが少なくとも中性であることを保証するように十分に塩基性である、上記（３）に記載の方法。
（１２）前記ｐＨ調整剤がＫＯＨである、上記（４）に記載の方法。
（１３）ａ．化学機械研磨（ＣＭＰ）装置の研磨部分でＣＭＰスラリを使用して半導体ウェハの表面を研磨する手段であって、前記半導体が前記表面よりも下の部分を有するものである手段と、
ｂ．前記ＣＭＰスラリのｐＨが少なくとも塩基性であるように、前記スラリをｐＨ調整剤と相互作用させる手段と、
ｃ．存在するアンモニアガスの量を測定するステップと、
ｄ．ステップｃで測定されたアンモニアガスの量が少なくとも所定値に達したときに、ステップａの前記研磨することを中止する手段と
を備える終点を検出する装置。
（１４）ａ．化学機械研磨（ＣＭＰ）装置の研磨部分でＣＭＰスラリを使用して半導体ウェハの表面を研磨するステップであって、前記半導体が前記表面よりも下の部分を有するものであるステップと、
ｂ．前記ＣＭＰスラリのｐＨが少なくとも塩基性であるように、前記スラリをｐＨ調整剤と相互作用させるステップと、
ｃ．存在するアンモニアガスの量を測定するステップと、
ｄ．ステップｃで測定されたアンモニアガスの量が少なくとも所定値に達したときに、ステップａの前記研磨することを中止するステップと
を含む終点を検出する方法。
（１５）前記相互作用させるステップが、前記ＣＭＰ装置の前記研磨部分以外の場所で前記スラリを採集するステップをさらに含み、前記採集されたスラリが前記ＣＭＰ装置の前記研磨部分と相互作用しない、上記（１４）に記載の方法。
（１６）前記採集するステップが、前記採集されたスラリが前記ＣＭＰ装置の前記研磨部分の２つ以上の場所から抜き取られるように、前記研磨部分から前記研磨部分以外の前記場所への前記スラリの移動を容易にするステップをさらに含む、上記（１５）に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の例示のエア・ナイフを示す上面図である。
【図２】スラリのサンプリング方法を示す上面図である。
【図３】スラリのサンプリングおよびｐＨ調整方法を示す上面図である。
【図４】ｐＨ調整装置を示す断面図である。
【図５】現世代のスラリ・サンプリング装置を示す上面図である。
【符号の説明】
５　エア・ナイフ
１５　ウェハ
２５　パッド
３０　ＣＭＰ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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