(57)【要約】　　　（修正有）【課題】正確な厚み測定ができ、既存装備でも容易に適用できる化学機械的研磨装置の制御方法および化学機械的研磨装置を提供する。【解決手段】半導体ウェーハの被研磨層の研磨工程レシピによるエンドポイント検出部の検出光量テーブルを用意するＳ２０２。被研磨層の研磨工程レシピを入力しＳ２０４、エンドポイント検出部から半導体ウェーハに光を照射して被研磨層から反射すされる光の光量を検出するＳ２０６。検出光量テーブルを参照して検出された光量による検出信号から被研磨層の研磨前厚みを算出しＳ２０８、算出された研磨前厚みから目標厚みまでの研磨時間を算出するＳ２１０。被研磨層を研磨しながら算出された研磨時間をカウントダウンしてエンドポイントを検出しＳ２１２、エンドポイント検出時に研磨動作を停止するＳ２１４。【選択図】　図１２
2004006692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部層と前記下部層上に形成された被研磨層とを有する半導体ウェーハから前記被研磨層を化学機械的に研磨する装置の制御方法において、
前記半導体ウェーハの被研磨層の研磨工程レシピによるエンドポイント検出手段によって検出された初期光量に基づくエンドポイント検出光量テーブルと比較するための被研磨膜の初期厚みを用意する段階と、
化学機械的研磨装置の貯蔵装置に被研磨膜の研磨工程レシピを入力する段階と、
前記半導体ウェーハ上に光を照射する段階と、
前記エンドポイント検出手段により、前記被研磨層から反射する光の光量を検出する段階と、
前記エンドポイント検出光量テーブルを参照して、検出された光量による検出信号から前記被研磨層の研磨前厚みを算出する段階と、
前記算出された研磨前厚みから目標厚みまでの研磨時間を算出する段階と、
前記被研磨層を研磨する段階と、
前記算出された研磨時間をカウントダウンしてエンドポイントを検出する段階と、
前記エンドポイントの検出時に研磨動作を停止する段階と、
を含むことを特徴とする化学機械的研磨装置の制御方法。
【請求項２】
前記エンドポイント検出光量テーブルは、被研磨膜の堆積工程のデータと化学機械的研磨工程のヒストリとに基づいて作成されることを特徴とする請求項１に記載の化学機械的研磨装置の制御方法。
【請求項３】
研磨工程停止後に、現在完了した研磨工程の測定データをフィードバックして前記エンドポイント検出光量テーブルのデータをアップデートする段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の化学機械的研磨装置の制御方法。
【請求項４】
前記算出された研磨前厚みおよび研磨時間をデジタル値でスクリーン上に表示する段階をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の化学機械的研磨装置の制御方法。
【請求項５】
下部層と前記下部層上に形成された被研磨層とを有する半導体ウェーハから前記被研磨層を化学機械的に研磨する装置において、
前記半導体ウェーハの被研磨層の研磨工程レシピによるエンドポイント検出手段によって検出された初期光量に基づくエンドポイント検出光量テーブルと比較するための被研磨膜の初期厚みが貯蔵された貯蔵手段と、
前記半導体ウェーハの被研磨層の研磨工程レシピに対応して初期厚みに基づくエンドポイント検出光量テーブルが貯蔵された貯蔵手段と、
前記被研磨層の研磨工程レシピを入力するための入力手段と、
前記半導体ウェーハに光を照射して前記被研磨層から反射する光の光量を検出するためのエンドポイント検出手段と、
前記エンドポイント検出光量テーブルを参照して、検出された光の光量データから前記被研磨層の初期厚みを算出し、前記算出された初期厚みから目標厚みまでの研磨時間を算出し、前記被研磨層を研磨しながら前記算出された研磨時間をカウントダウンしてエンドポイントを検出し、前記エンドポイントの検出時に研磨動作を停止する制御手段と、
を備えることを特徴とする化学機械的研磨装置。
【請求項６】
算出された研磨前厚みおよび研磨時間をデジタル値でスクリーン上に表示する表示部をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の化学機械的研磨装置。
【請求項７】
前記エンドポイント検出手段は光ソースと光探知機を有することを特徴とする請求項６に記載の化学機械的研磨装置。
【請求項８】
回転プラテンと、
開口を含む前記回転プラテンの表面に設けられた研磨パッドと、
前記開口に合わせられた窓を含む前記研磨パッド上に位置する前記半導体ウェーハと、
をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の化学機械的研磨装置。
【請求項９】
前記エンドポイント検出手段は、前記回転プラテンと研磨窓を通じて前記半導体ウェーハの上部に光を照射するように配列されている光ソースと光探知機を有することを特徴とする請求項８に記載の化学機械的研磨装置。
【請求項１０】
下部層上に形成された被研磨層を有する半導体ウェーハから前記被研磨層を化学機械的に研磨する装置の制御方法において、
前記半導体ウェーハ上に光を照射する段階と、
前記被研磨層から反射する光の光量を検出する段階と、
前記検出された光量により前記被研磨層の研磨前厚みを算出する段階と、
前記算出された研磨前厚みから目標厚みまでの研磨時間を算出する段階と、
前記被研磨層を研磨する段階と、
前記算出された研磨時間をカウントダウンしてエンドポイントを検出する段階と、
前記エンドポイントの検出時に研磨動作を停止する段階と、
を含むことを特徴とする化学機械的研磨装置の制御方法。
【請求項１１】
被研磨膜の初期厚みを算出する段階では、検出された光量のエンドポイントを検出光量テーブルと比較した被研磨膜の初期厚みを参照して、前記検出された光量を使用することを特徴とする請求項１０に記載の化学機械的研磨装置の制御方法。
【請求項１２】
前記研磨時間を算出する段階は、被研磨膜の初期厚みの研磨時間のデータベースと比較した研磨時間を参照して、計算された初期厚みを使用することを特徴とする請求項１０に記載の化学機械的研磨装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体ウェーハの化学機械的研磨（ＣＭＰ；ｃｈｅｍｉｃａｌ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）に関するものであり、より詳細には、化学機械的研磨での研磨終了点を検出（ＥＰＤ；ｅｎｄ　ｐｏｉｎｔ　ｄｅｔｅｃｔ）するための方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路は、一般にシリコンウェーハからなる基板上に導体、半導体、または絶縁層を連続して蒸着することにより形成される。各々の層は、蒸着された後に、回路を具現するためにエッチングされる。一連の層が連続して蒸着されエッチングされるにつれて、基板の外角または最上層表面、即ち基板の露出した表面はますます屈曲が深化される。このような屈曲表面は、集積回路製造工程のフォトリソグラフィ（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ）工程段階で問題点を示す。したがって、基板表面を周期的に平坦化させる必要がある。
【０００３】
化学機械的研磨は、平坦化の一つの方法として使用される。このような平坦化方法は、基板がキャリアまたは研磨ヘッド上に吸着されることを必要としている。基板の露出した表面は回転研磨パッドに向き合って配置される。研磨パッドは“標準”パッド（ｓｔａｎｄａｒｄ　ｐａｄ）、または固定された研磨パッドのうちの一つである。表面パッドは耐久性が強い凹凸な表面を有し、一方、固定された研磨パッドは抑制媒体内に固定された研磨粒子を有する。キャリアヘッドは基板を研磨パッドに対して押すことにより、基板上に制御可能である荷重、即ち圧力を提供する。少なくとも一つの化学反応剤、ならびに標準研磨パッドが使用された場合の研磨粒子を含む研磨スラリーは、研磨パッドの表面に提供される。
【０００４】
ＣＭＰ工程の効果は、工程の研磨速度、研磨表面の最終完成度（小規模の荒い面がないか）、および平坦度（大規模の屈曲がないか）により評価される。研磨速度、完成度および平坦度は研磨パッドおよびスラリーの組合わせ、キャリアヘッドの配置、基板と研磨パッドの相対速度、ならびに基板を研磨パッドに対して圧縮する力により決定される。
【０００５】
他の研磨機具および工程の効果を評価するために、“ブランク”ウェーハ、即ち、形態がない一つ以上の層を有するウェーハが機具／工程資格付与段階で研磨される。研磨された以後に、残余層の厚みは基板表面上の一部地点で測定される。層厚みの変動はウェーハ表面均一度の測定、ならびに基板の他の領域での相対研磨速度の測定を提供する。
【０００６】
基板層の厚みと研磨均一度を測定するための一つの試みには、研磨装置から基板を除去してこれを検査するものがある。例えば基板は、層の厚みが測定される場所、例えば楕円測定からなる計測場所に送られる。このような工程は時間消耗的であり、高価な費用を発生させ、また計測設備は高価である。
【０００７】
ＣＭＰの一つの問題点は、研磨工程が完了したか否か、即ち基板層が所定の平坦度または厚みに平坦化されたか否かを測定することにある。基板層の初期厚み、スラリーの組成、研磨パッドの材料および状態、研磨パッドと基板との間の相対速度、ならびに研磨パッド上の基板の荷重の変動は材料除去速度に変動を来たす可能性がある。このような変動は研磨終了点に到達するために必要とする時間に変動を来たす。したがって、研磨終了点は研磨時間の関数として単純に測定することができない。
【０００８】
研磨終了点を測定するための一つの試みは、研磨パッドから基板を除去してこれを検査する方法である。万一、基板が所定事項を充足しなければ、次後処理のためのＣＭＰ装置に再装填される。選択的に、前記検査では、基板の使用しないようにする材料の超過量が除去されたか否かを示す。即ち、元位置で所定の平坦度または厚みが達成された時を測定する方法を必要とする。
【０００９】
元位置での研磨終了点検出のために、いくつかの方法が改善された。前記方法のうちの大部分は基板表面と関連した変数を測定し、変数が突然に変化した時に終了点を検出する方式である。例えば、絶縁層または誘電層が下部に置かれた金属層を露出させるために研磨する場合、金属層が露出する時基板の摩擦係数および反射率が突然に変化する。
【００１０】
測定された変数が研磨終了点で突然に変化する理想的なシステムで、各々の終了点検出方法は満足される。しかし、基板が研磨されることにより、研磨パッドと基板の界面で研磨パッドの状態およびスラリーの組成は変化する可能性がある。このような変化は、下部層の露出を招く、または終了点を模倣する可能性がある。また、このような終了点検出方法は、平坦化のみが実施された場合、下部層が過多研磨された場合、または下部層および上部層に互いに似ている物理的な特性を有する場合であれば、機能しない。
【００１１】
特許文献１には、アプライドマテリアルズ社（Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社、「Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」は登録商標）から提案された発明“相異する波長を有する光線による終了点検出”が開示されている。
【００１２】
前記発明は、研磨工程を停止する時をより正確であり信頼性あるように測定するために、相異する波長を有する光線を半導体ウェーハに各々照射する一対のエンドポイント検出装置を含む。
【００１３】
前記発明では、研磨層の初期厚みは単一波長を有する光により研磨層に対する反射率を軌跡でピークとピークとの間の厚み、位相差、ピークとピークの周期などの関数に算出することができるが、正確性が低下するので、相異する波長を有する二つの光の反射率軌跡からピークとピーク周期の近接性を導出することにより、さらに正確な初期厚みを算出することができると開示している。
【００１４】
しかし、前記発明では、正確な厚みを算出するために、二つのエンドポイント検出装置を用いなければならないので、既存ＣＭＰ装備には適用することが困難であるという問題点を有している。
【００１５】
また、二つのエンドポイント検出装置を制御し、これらから得られた反射率軌跡の追跡と演算処理のための複雑な運用プログラムが付随するので、費用を上昇させるという問題点を有する。
【特許文献１】
米国特許第６，１９０，２３４号明細書
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、単一のエンドポイント検出装置を使用して、さらに正確な厚み測定が可能であり、既存装備でもソフトウェアの変更により容易に適用可能である化学機械的研磨装置の制御方法および化学機械的研磨装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するための本発明の化学機械的研磨装置の制御方法は、下部層と前記下部層上に形成された被研磨層とを有する半導体ウェーハから被研磨層を化学機械的に研磨する装置の製造方法において、半導体ウェーハの被研磨層の研磨工程レシピによるエンドポイント検出手段によって検出された初期光量に基づくエンドポイント検出光量テーブルと比較するための被研磨層の初期厚みを用意する段階と、化学機械的研磨装置の貯蔵装置に被研磨層の研磨工程レシピを入力する段階と、半導体ウェーハ上に光を照射する段階と、エンドポイント検出手段により被研磨層から反射する光の光量を検出する段階と、エンドポイント検出光量テーブルを参照して、検出された光量による検出信号から前記被研磨層の研磨前厚みを算出する段階と、算出された研磨前厚みから目標厚みまでの研磨時間を算出する段階と、被研磨層を研磨する段階と、算出された研磨時間をカウントダウンしてエンドポイントを検出する段階と、エンドポイント検出時に研磨動作を停止する段階とを含む。
【００１８】
本発明の装置は、下部層と前記下部層上に形成された被研磨層とを有する半導体ウェーハから前記被研磨層を化学機械的に研磨する装置において、半導体ウェーハの被研磨層の研磨工程レシピによるエンドポイント検出手段によって検出された初期光量に基づくエンドポイント検出光量テーブルと比較するための被研磨層の初期厚みが貯蔵された貯蔵手段と、半導体ウェーハの被研磨層の研磨工程レシピに対応して初期厚みに基づくエンドポイント検出光量テーブルが貯蔵された貯蔵手段と、被研磨層の研磨工程レシピを入力するための入力手段と、半導体ウェーハに光を照射して前記被研磨層から反射する光の光量を検出するためのエンドポイント検出手段と、貯蔵手段の検出光量テーブルを参照して、検出された光量データから前記被研磨層の初期厚みを算出し、算出された初期厚みから目標厚みまでの研磨時間を算出し、被研磨層を研磨しながら算出された研磨時間をカウントダウンしてエンドポイントを検出し、エンドポイント検出時に研磨動作を停止する制御手段とを備える。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の望ましい一実施例を詳細に説明する。
【００２０】
図１に示すように、化学機械的研磨（ＣＭＰ）装置１００は研磨パッド１２０が配置され回転可能である回転プラテン１１０を含む。基板１０が“８インチ（２００ｍｍ）”または　“１２インチ（３００ｍｍ）”直径のディスクである場合に、回転プラテン１１０および研磨パッド１２０の直径は約２０インチまたは３０インチになる。各回転プラテン１１０は駆動モータ（図示せず）に接続され回転する。大部分の研磨工程において、駆動モータは回転プラテン１１０を１分当り３０〜２００回転に回転させるが、それより低いまたは高い回転速度を使用することができる。
【００２１】
研磨パッド１２０は回転プラテン１１０の表面に接触するベース層および研磨層を備えることが一般的である。研磨層はベース層より堅固であることが一般的である。しかし、パッドは研磨層だけにより構成されることができる。研磨層は開放セルフォーム形ポリウレタン、または溝がある表面を備える一枚のポリウレタンからなる。ベース層はウレタンを抜いた圧縮フェルト繊維からなる。米国デラウェア州ニューワーク所在のロデルインコポレーテッド（Ｒｏｄｅｌ　Ｉｎｃ．、「Ｒｏｄｅｌ　Ｉｎｃ．」は登録商標）から、ＩＣ−１０００からなる研磨層およびＳＵＢＡ−４からなるベース層を有する２層研磨パッドを手に入れることができる（ＩＣ−１０００およびＳＵＢＡ−４はロデルインコポレーテッドの製品である）。
【００２２】
反応剤（例えば、酸化物研磨用脱イオン水）を含有するスラリー１３２および化学反応触媒をスラリー供給口または組合形スラリー／リンスアーム１３０により研磨パッド１２０の表面に供給することもできる。研磨パッド１２０が表面パッドである場合に、スラリー１３２は研磨粒子（例えば、酸化物研磨用二酸化シリコン）を含むことができる。
【００２３】
キャリアヘッド１４０は回転モータに連結して自体回転軸を中心に独立的に回転する。また、往復駆動モータ（図示せず）がスライダーを移動させてキャリアヘッドを左右方向に振動させる。動作時に、回転プラテン１１０はその中心軸１１２を中心に回転し、キャリアヘッド１４０はその中心軸１４２を中心に回転し、研磨パッドの表面を横切って左右方向に移動する。
【００２４】
キャリアヘッド１４０はいろいろな機械的機能を有する。一般に、キャリアヘッド１４０は基板１０を研磨パッド１２０に対して支持し、基板１０の後表面を横切って減少圧力を均一に分配し、駆動軸から基板１０にトルクを伝送し、基板１０が研磨動作中にキャリアヘッド１４０底から滑らないように把持する。
【００２５】
図２に示すように、回転プラテン１１０には開口１１４が形成されており、透明窓１２２が開口１１４上に置かれた研磨パッド１２０に形成されている。開口１１４および透明窓１２２はキャリアヘッド１４０の移動位置に関係なしに、回転プラテンの回転の一部分中に基板１０を観察することができるように位置設定される。
【００２６】
基板の厚みおよび研磨速度の干渉計測定のためのエンドポイント検出部１５０は、透明窓１２２下方の回転プラテン１１０下に配置される。エンドポイント検出部１５０は回転プラテン１１０と共に回転して透明窓１２２に対して固定された位置に維持されるように、回転プラテン１１０に固定される。
【００２７】
エンドポイント検出部１５０は光線を基板に傾斜するように到達させる“軸外”システムである。エンドポイント検出部１５０は光源１５２、ならびに光検出器のようなセンサー１５４を含む。光源１５２は、透明窓１２２と研磨パッド１２０上のスラリー１３２とを通じて伝播され基板１０の露出した表面１２に到達する第１光線１５１を発生させる。第１光線１５１は、光源１５２から基板１０の表面に垂直である軸から角度α１で投射される。一実施形態において、光源１５２は約６００〜７００ｎｍ、例えば６７０ｎｍの波長を有するレーザビームを発生させるレーザ光源である。
【００２８】
透明窓１２２により、回転プラテン１１０の回転の一部分中にのみ基板１０を観察することができる。
【００２９】
動作時、ＣＭＰ装置１００は基板の表面から除去された材料の量を決定したり、または表面が平坦化され始める時点を決定するために、エンドポイント検出部１５０を使用する。光源１５２、センサーまたは検出器１５４は、一般の目的でプログラミングされ得るデジタルコンピュータまたはプロセッサーにより構成された制御部１６０に接続される。制御部１６０はデータ表示のための表示部１７０、データ入力のための入力部１９０、データ貯蔵のための貯蔵部１８０、回転プラテン１１０およびキャリアヘッド１４０を駆動するための駆動部２００と連結され、与えられた制御プログラムを実施する。
【００３０】
エンドポイント検出部１５０からの強さ測定値を貯蔵し、表示部１７０上にこの強さ測定値を表示し、強さ測定値から初期厚み、研磨率、除去および残余厚みを計算し、また研磨終了点を検出するために、制御部１６０がプログラミングされる。
【００３１】
図３に示すように、シリコンウェーハのようなウェーハにより構成された基板１０はその表面１４に薄膜構成部１３を含む。薄膜構成部１３は誘電体層（例えば、酸化物層）のような透明または部分透明外層を含み、また透明、部分透明、または反射性を有することができる一つ以上の下部層を含むことができる。
【００３２】
エンドポイント検出部１５０で、基板１０上に到達する第１光線１５１の一部は第１反射光線１５３を形成するように、薄膜構成部１３の表面１２で部分的に反射する。しかし、光の一部は薄膜構成部１３を透過する。透過した光線からの光の少なくとも一部は第２反射光線１５５を形成するように表面１４で反射する。第１および第２反射光線１５３、１５５はそれらの位相関係により互いに干渉され、重畳され、または相殺される。
【００３３】
干渉光線１５６の位相関係は主に薄膜構成部１３内の層の屈折率および厚み、ならびに光線１５１の波長および入射角α１の関数である。
【００３４】
干渉光線１５６はスラリー１３２および透明窓１２２を通じてセンサー１５４に再度送られる。万一、反射光線１５３、１５５の位相が同一であると、互いに補強干渉され、これらはセンサー１５４上に最大値（Ｉｍａｘ１）として検出される。一方、反射光線１５３、１５５の位相が異なると、互いに相殺干渉され、これらはセンサー１５４上に最小値（Ｉｍｉｎ１）として検出される。他の位相関係はセンサー１５４により示される最大および最小値との間の干渉信号に示される。前記結果は薄膜構成部１３の層または層の厚みが変化したというセンサー１５４からの信号出力である。
【００３５】
薄膜構成部１３内の層の厚みが基板が研磨される時間により変わるために、センサー１５４からの信号出力も時間により変わる。センサー１５４の時間変化出力は反射率測定軌跡と称される。
【００３６】
薄膜構成部１３の層にパターンが形成されていない基板が研磨された時、薄膜構成部１３の表面層から反射した光線の一部分と薄膜構成部１３の下部層からまたはウェーハ１０から反射した光線の一部分との間の干渉によりセンサー１５４によるデータ信号出力が周期的によりなる。
【００３７】
図４に示すように、入射光Ｉｉｎｃは第１表面に入射角α１で入射し、Ａ点で入射光の一部は反射し第１反射光Ｉ１をなす。一部は屈折率ｎ２である透明層内部に屈折透過しＢ点で反射する。Ｂ点で反射した光はＣ点を通過して第２反射光Ｉ２をなす。第１反射光Ｉ１と第２反射光Ｉ２は光経路の差異により位相差Φを有することになる。
【００３８】
そのため、透過層の初期厚みをｄｏ、研磨除去率をｒｒ、研磨時間をｔとすると、研磨工程により残留した厚みｄ（ｔ）は次の数式（１）に示される。
ｄ（ｔ）＝ｄｏ−ｒｒｔ　　　　　（１）
【００３９】
したがって、屈折率ｎ２、光波長λｏであれば、位相差Φ（ｔ）は、次の数式（２）に示される。
Φ（ｔ）＝２π・２ｎ２ｄ（ｔ）／λｏ　　　　　（２）
【００４０】
したがって、干渉光Ｉ（ｔ）は、次の数式（３）にモデリングされることができる反射率軌跡関数をなす。
【数式１】
2004006692.tif 000003
【００４１】
ゆえに、透過層の厚みが減少するにつれて、位相差も変わることになり、結果的に干渉光の強さを変化させることになる。
【００４２】
例えば、初期厚み１３，５００Å、屈折率１．４６、光波長６７０ｎｍ、除去率５０Å／ｓｅｃである場合に研磨時間による厚み変化は、図５に示したとおりであり、位相変化は図６に示したとおりである。また、研磨時間による反射率軌跡は図７に示すとおりである。
【００４３】
図８に示すように、実際ＣＭＰ装置を支援するエンドポイント検出部を通じて獲得される反射率軌跡は表示部のスクリーン上にアナログ的に表示される。即ち、図７に示した軌跡は振幅が一定であるが、図８に示すように実際軌跡は振幅が一定しないことが分かる。図７の軌跡は表面が平坦なテストサンプルで反射した光から得られたものであり、図８の軌跡はパターンが形成されたウェーハ上で反射した光から得られたためである。
【００４４】
したがって、本実施例では実際獲得された反射率軌跡を正規化（ｎｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ）して得られたデータから厚みに対する情報を求める。
【００４５】
図９および図１０は、初期厚みが相異する同一酸化膜に対するエンドポイント検出部１５０の反射率軌跡を示す。
【００４６】
ここで、酸化膜は高密度プラズマ膜質のＳｉＯ２薄膜を５，５００Åの厚みにウェーハ上に堆積し、その上にＰＥＴＥＯＳ膜質のＳｉＯ２薄膜を２，０００Åの厚みに堆積した後にアニーリングしたものである。図９の場合は化学機械的研磨前酸化膜厚み（Ｔｏｘ）が平均値５，５６２Å（９個のウェーハ測定値の平均）である酸化膜に適用された場合であり、図１０の場合は化学機械的研磨前酸化膜厚み（Ｔｏｘ）が平均値５，７２３Å（９個のウェーハ測定値の平均）である酸化膜に適用された場合である。
【００４７】
即ち、酸化膜のＣＭＰ前厚み差が１６１Åである場合、反射率軌跡は図９および図１０を比較すると、図１０の場合では円に表示された部分で約８秒程度遅延されながら、初期にピークが一つ形成されることが分かる。
【００４８】
図１１は、１２８Ｍ　ＳＤＲＡＭのＳＴＩ　ＣＭＰ進行時におけるＣＭＰ前厚みに対するＥＰＤ進行時間の関係を示す。図１１に示したように、ＣＭＰ前厚みの増加により２次関数的に比例してＥＰＤ進行時間が増加することが分かる。
【００４９】
したがって、図１２に示したように、本実施例ではエンドポイント検出部（ＥＰＤ）１５０を通じて検出された光量データから被研磨層の初期厚みを算出し、算出された初期厚みにより研磨時間を算出してデジタル方式にエンドポイントを制御するように制御部１６０をプログラムする。
【００５０】
まず、ＣＭＰ装備で被研磨膜の初期厚みに対する研磨時間のデータベースを構成し、ＥＰＤの検出光量に対する被研磨層の初期厚みテーブルを作成し、データベースおよびテーブルをＣＭＰ装備の貯蔵部１８０に貯蔵する（Ｓ２０２）。
【００５１】
ここで、テーブルは被研磨膜の研磨レシピのヒストリにより過去研磨工程の測定結果データに基いて作成される。
【００５２】
例えば、２５６Ｍ　ＤＲＡＭの場合、全工程中に酸化膜やポリシリコン膜のＣＭＰ工程がセッティングされており、セッティングされた各ＣＭＰ工程以前の被研磨層の堆積工程データがセッティングされているので、これらセッティングデータに基いて正確な初期厚みおよび対応するＥＰＤ検出光量データをテーブルに作成することができる。
【００５３】
ＣＭＰ装備１００に研磨しようとするウェーハがローディングされると、先にウェーハの被研磨層の研磨工程レシピを入力部１９０を通じて入力する（Ｓ２０４）。
【００５４】
エンドポイント検出部１５０から半導体ウェーハに光を照射して被研磨層から反射する光の光量を検出する（Ｓ２０６）。
【００５５】
制御部１６０では貯蔵部１８０に貯蔵された検出光量テーブルを参照して、検出された光量による検出信号から被研磨層の研磨前厚み、初期厚みを算出し（Ｓ２０８）、算出された初期厚みから目標厚み（研磨終了点）までの研磨時間を算出する（Ｓ２１０）。算出された初期厚み、目標厚みおよび研磨時間は表示部１７０を通じて図１３に示したようにデジタル値で表示される。
【００５６】
制御部１６０は駆動部２００を制御して被研磨層を研磨しながら、算出された研磨時間をカウントダウンしてエンドポイントを検出する（Ｓ２１２）。研磨により研磨時間はカウントダウンされ表示部１７０には残留時間が表示される。残留時間はデジタル値で表示されるので、作業者は容易に残留した研磨時間を認識することができ、作業の便利性および作業能率を向上させることができる。
【００５７】
制御部１６０では、研磨時間のカウントダウン値が“０”になると、エンドポイント検出と認識し、駆動部２００を制御して研磨動作を停止する（Ｓ２１４）。
【００５８】
制御部１６０は作業終了後、被研磨層の初期厚み、算出された研磨時間、最終結果値などのデータを使用して、貯蔵部１８０に貯蔵されたテーブル値をアップデートし同一レシピ研磨工程時に反映されるようにする。
【００５９】
このように、本実施例では研磨工程の結果を次の工程の初期厚みおよび研磨時間の算出に反映させるようにフィードバックさせることにより、ＣＭＰ装備、研磨パッド、スラリーなどの工程環境の微細な変化にも適応的に反映するようにして、エンドポイントの検出の正確性を達成することができる。
【００６０】
以上、本発明の実施例を詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明の実施例を修正または変更できるであろう。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によると、ＣＭＰ装備は一つのエンドポイント検出部（ＥＰＤ）を備え、備えられた一つのエンドポイント検出部（ＥＰＤ）の検出光量データを使用して被研磨膜の初期厚みを正確に算出し、算出された初期厚みにより研磨時間を算出して研磨終了点を自動に制御することにより、既存装備の制御部にプログラムを追加することで正確な研磨終了点制御が可能であり、作業者の作業環境および作業能率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による化学機械的研磨装置を示す模式図である。
【図２】本発明の実施例による回転プラテン上に配置された研磨パッドの平面構成を示す模式図である。
【図３】本発明の実施例による基板の干渉計測定のためのＥＰＤシステムを有するＣＭＰ装置の研磨ステーションを示す部分断面図である。
【図４】ＥＰＤシステムの干渉計測定原理を説明するための模式図である。
【図５】所定研磨率における被研磨膜の研磨時間対厚み関係を示したグラフである。
【図６】被研磨膜の研磨時間による位相差関係を示したグラフである。
【図７】テストサンプルに対するＥＰＤシステムの測定による反射率軌跡を示す図である。
【図８】実際パターンが形成されたウェーハに対するＥＰＤシステムの測定による反射率軌跡を示した図である。
【図９】同一堆積工程を通じて厚み差異が存在する二つの被研磨膜の一方の反射率軌跡を示す図である。
【図１０】同一堆積工程を通じて厚み差異が存在する二つの被研磨膜の他方の反射率軌跡を示す図である。
【図１１】初期厚みとＥＰＤ進行時間の関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施例によるＣＭＰ装置の制御プログラムを説明するためのフローチャートである。
【図１３】本発明の実施例によるＣＭＰ装置において初期厚みおよび研磨時間をデジタル値で表示した状態を示す模式図である。
【符号の説明】
１０　　ウェーハまたは基板
１２、１４　　表面
１３　　薄膜構成部
１００　　ＣＭＰ装置
１１０　　回転プラテン
１１２　　中心軸
１１４　　開口
１２０　　研磨パッド
１２２　　透明窓
１３２　　スラリー
１４０　　キャリアヘッド
１４２　　中心軸
１５０　　エンドポイント検出部（ＥＰＤ）
１５１　　第１光線
１５２　　光源
１５３　　第１反射光線
１５５　　第２反射光線
１６０　　制御部
１７０　　表示部
１８０　　貯蔵部
１９０　　入力部
２００　　駆動部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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