(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を研磨する方法であって、第１の研磨スラリにより基板の第１の層を化学機械的に研磨するステップであり、前記基板は前記第１の層の下に配設される第２の層を有し、前記第１のおよび第２の層は異なる反射度を有する、ステップと、
前記第１の研磨スラリによる研磨中に前記基板を光学的に監視して、複数の強度トレースを生成するステップであって、各強度トレースは前記基板上の異なる半径方向範囲の強度測定値を含む、ステップと、
前記強度トレースのいずれかが、前記第２の層が少なくとも１つの部位で露出されたことを示すと、前記第１の研磨スラリと異なる研磨特性を有する第２の研磨スラリにより前記基板を化学機械的に研磨するステップと、
前記第２の研磨スラリによる研磨中に前記基板を光学的に監視することを継続するステップと、
前記第２の層が完全に露出されたことを全ての前記強度トレースが示した後に研磨を停止するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
光学的に監視するステップは、光ビームを研磨表面内にある窓部を透過するように向け、前記基板を横切る経路に前記光ビームを移動させ、前記基板から反射する前記光ビームによって生成される反射信号を監視し、前記反射信号から複数の強度測定値を抽出することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の強度トレースを生成するステップは、各強度測定値を前期強度測定中の前記光ビームの位置に従い前記半径方向範囲のひとつにソートし、前記半径方向範囲に関連する前記強度測定値から前記強度トレースを決定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のスラリは高選択度スラリであり、前記第２のスラリは低選択度スラリである、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の層は金属層である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記金属層は銅を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の層は酸化物層である、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記酸化物は二酸化ケイ素を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の層はバリア層である、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記バリア層はタンタルまたは窒化タンタルを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の層は前記第２の層より反射性である、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
基板を研磨する方法であって、
窓部を有する研磨表面と基板の表面とを接触させるステップであり、前記基板は第２の層の上に配設される第１の層を有し、前記第１のおよび第２の層は異なる反射度を有する、ステップと、
第１のスラリを前記基板へ第１の研磨段階のために供給するステップと、
前記基板と前記研磨表面との間に相対運動を引起こすステップと、
前記窓部を透過するように光ビームを向けるステップであり、前記基板に対する前記研磨表面の前記運動は前記基板を横切る経路に前記光ビームを移動させる、ステップと、
前記基板から反射する前記光ビームによって生成される反射率信号を監視するステップと、
前記反射率信号から複数の強度測定値を抽出するステップと、
複数の強度トレースを生成するステップであり、各強度トレースには前記基板上の異なる半径方向範囲の強度測定値を含む、ステップと、
前記強度トレースのいずれかが、前記第２の層が少なくとも１つの部位で露出されたことを示すと、第２研磨段階のために、第２のスラリを前記基板へ供給するステップであって、前記第２のスラリが前記第１のスラリと異なる研磨特性を有する、ステップと、
前記第２の層が完全に露出されたことを全ての前記強度トレースが示した後に研磨を停止するステップと、
を含む方法。
【請求項１３】
前記第１のスラリは高選択度スラリであり、前記第２のスラリは低選択度スラリである、請求項１２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】
関連出願のクロスレファレンス
本出願は、２０００年１月１８日出願の米国特許出願第６０／１７６，６４５号の優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、一般的に、基板の化学機械的研磨に関し、より詳細には、化学機械的研磨操作中に金属層の終了点を検出するための方法および装置に関する。
【０００３】
【背景技術】
集積回路は、普通には、基板上に、導電性、半導体性、または絶縁性の層のシリコンウェハ上への順次堆積によって形成される。各層が堆積された後に、層はエッチングされ、回路フィーチャを作成する。一連の層が順次堆積されエッチングされるのに従い、基板の外側つまり最上部の表面、すなわち、基板の露出された表面は、次第に平面でなくなる。この非平面の表面は、集積回路製造プロセスのフォトリソグラフィック段階において問題を提起する。それ故に、基板表面を周期的に平面化するニーズがある。
【０００４】
化学機械的研磨（ＣＭＰ）は、容認された平面化の方法の一つである。この平面化方法は、普通には、基板がキャリアヘッドつまり研磨ヘッド上に搭載されることを必要とする。基板の露出表面は、回転する研磨パッドに対して載置される。研磨パッドは、「標準」パッドまたは固定砥粒パッドのいずれかであり得る。標準パッドは、耐久性のある粗表面を有し、それに対し、固定砥粒パッドは、封じ込め (containment) 媒体中に保持された研磨砥粒を有する。キャリアヘッドは、基板上にそれを研磨パッドに対して押付ける制御可能な荷重、すなわち圧力を提供する。少なくとも一つの化学反応性の薬剤 (agent) と、標準パッドが使用される場合には研磨砥粒とを含む研磨スラリが、研磨パッドの表面へ供給される。
【０００５】
ＣＭＰにおける一つの問題は、研磨プロセスが完了したかどうか、すなわち、基板の層が所望の平坦度または厚さに平面化されたかどうかを決定することである。基板層の当初厚さでの変動、スラリ組成、研磨パッドの状態、研磨パッドと基板との間の相対速度、および、基板上への荷重は、材料の除去レートを変動させ得る。この変動は、研磨終了点に達することに必要とされる時間を変動させる。それ故に、研磨終了点は、単に研磨時間の関数として決定され得ない。
【０００６】
研磨終了点を決定する一つの方式は、基板を研磨表面から取去り、それを検査することである。例えば、基板は、基板層の厚さが、例えば、側面計 (profilometer) または固有抵抗測定により測定される測定ステーションへ転送され得る。所望の仕様が満足されない場合、基板は、更なる処理のためにＣＭＰ装置内へ再ローディングされる。これは、ＣＭＰ装置のスループットを低下させる時間の掛かる手順である。その代りに、検査は、過度の量の材料が除去されたことを明らかにするかも知れず、基板を使用不可にする。
【０００７】
幾つかの方法が、その場での（in-situ）研磨終了点検出のために開発された。これらの方法のほとんどは、基板表面に関連するパラメータを監視し、パラメータが急に変化する際に終了点を指示することに関与する。例えば、絶縁性つまり誘電体層が研磨されており下地の金属層を露出する場合、基板の摩擦係数および反射度は、金属層が露出される際に、急に変化するであろう。
【０００８】
監視されるパラメータが研磨終了点で急に変化する場合、そのような終了点検出方法は容認できる。しかし、基板が研磨されているのに従い、パッドと基板の界面での研磨パッド状態およびスラリ組成は変化し得る。そのような変化は下地層の露出を隠蔽するかもしれず、または、変化は終了状態を模擬するかもしれない。加えて、単に平面化だけが遂行されている場合、下地層が過剰研磨されるべき場合、または、下地層と上部層とが類似の物理特性を有する場合、そのような終了点検出方法は役に立たないであろう。
【０００９】
【発明の概要】
一つの態様で、本発明は、基板を研磨する方法に向けられる。基板の第１の層は第１の研磨流体で化学機械的に研磨される。基板は第１の層の下に配設される第２の層を有し、第１のおよび第２の層は異なる反射度を有する。基板は、第１の研磨スラリによる研磨中に光学的に監視され、複数の強度トレースを生成する。各強度トレースは、基板の異なる半径方向範囲からの強度測定値を含む。強度トレースのいずれかが第１の層の初期一掃を指示する後に、基板は、第１の研磨流体と異なる研磨特性を有する第２の研磨流体により化学機械的研磨される。基板の光学的監視は、第２の研磨スラリによる研磨中に継続し、第２の層が完全に露出されたことを全てのトレースが指示する後に研磨は停止される。
【００１０】
本発明の実施の形態は、以下の特徴の一つ以上を含んでいてもよい。光学的監視は、研磨表面での窓を通して光ビームを向け、基板を横切る経路に光ビームを移動させること、基板から反射する光ビームで作成される反射率信号を監視すること、および、反射率信号から複数の強度測定値を抽出することを含んでもよい。複数の強度トレースを生成することは、各強度測定値を強度測定中の光ビームの位置に従い半径方向範囲のひとつにソートすること、および、半径方向範囲に関連する強度測定値から強度トレースを決定することを含んでもよい。第１のスラリは高選択度スラリであってもよく、第２のスラリは低選択度スラリであり得る。第１の層は、第２の層より反射性であってもよい。第１の層は、銅等の金属層であり得る。第２の層は、二酸化ケイ素等の酸化物層、または、タンタルまたは窒化タンタル等のバリア層であってもよい。
【００１１】
別の態様で、本発明は、基板を研磨する方法に向けられ、ここで、基板の表面は窓を有する研磨表面と接触させられる。基板は、第２の層の上に配設される第１の層を有し、第１のおよび第２の層は異なる反射度を有する。第１のスラリが、第１の研磨段階のために基板へ供給され、基板と研磨表面との間に相対運動が引起こされる。光ビームが窓を通して向けられ、基板に対する研磨表面の運動が基板を横切る経路に光ビームを移動させる。基板から反射する光ビームで作成される反射率信号が監視され、複数の強度測定値が反射率信号から抽出され、および、複数の強度トレースが基板上の異なる半径方向範囲からの強度測定値を含む各強度トレースにより生成される。強度トレースのいずれかが第１の層の初期一掃を指示する際に、第２のスラリが第２の研磨段階を研磨するために基板へ供給される。第２のスラリは、第１のスラリと異なる研磨特性を有する。第２の層が完全に露出されたことを全ての強度トレースが指示する後に研磨は停止される。
【００１２】
本発明の実施の形態は、以下の特徴の一つ以上を含んでいてもよい。第１のスラリは高選択度スラリであってもよく、第２のスラリは低選択度スラリであってもよい。第２の層は、基板で第３層の上に配設されてもよい。
【００１３】
別の態様で、本発明は、酸化物層の上に配設される金属層を有する基板を研磨する方法に向けられる。方法では、基板の表面は、窓を有する研磨表面と接触させられる。高選択度スラリが研磨表面へ供給される。基板と研磨表面との間に相対運動が引起こされる。光ビームが窓を通して向けられ、研磨表面の基板に対する運動が基板を横切る経路に光ビームを移動させる。基板から反射する光ビームで作成される反射率信号が監視され、複数の強度測定値が反射率信号から抽出される。半径方向位置が各強度測定値に対して決定され、複数の強度測定値は半径方向位置に従い複数の半径方向範囲内へ分類される。複数の強度トレースが生成され、各強度トレースは複数の半径方向範囲の一つからの強度測定値を含む。強度トレースのいずれかが金属層の初期一掃を指示する際に、低選択度スラリが研磨表面へ供給され、酸化物層が完全に露出されたことを全ての強度トレースが指示する際に研磨は停止される。
【００１４】
本発明の実施の形態は、以下の特徴の一つ以上を含んでいてもよい。反射率トレースでの突然の下落は、反射率トレースに関連する半径方向範囲での金属層の初期一掃を指示してもよい。反射率トレースの平坦化は、反射率トレースに関連する半径方向範囲での酸化物層の露出を指示してもよい。基板は、金属層、例えば、銅と、酸化物層、例えば、二酸化ケイ素との間に、バリア層、例えば、タンタルまたは窒化タンタルを含んでもよい。
【００１５】
本発明の利点は、以下の一つ以上を含む。銅被覆された基板は、皿状凹み (dishing) および侵食 (erosion) を低減して研磨されてもよい。研磨終了点、および、研磨装置が高選択度スラリから低選択度スラリへ切替えるべき点の両方が精密に決定されてもよい。ウェハの異なる場所での金属研磨操作の進捗について詳細なデータが入手可能である。
【００１６】
本発明の他の特徴および利点は、図面および特許請求の範囲を含む、以下の説明から明白になろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１および２を参照すると、一つ以上の基板１０が、ＣＭＰ装置２０によって研磨されてもよい。類似の研磨装置２０の説明は、米国特許第５，７３８，５７４号に見出すことができ、その開示全体を引用して本明細書に組込む。研磨装置２０は、一連の研磨ステーション２２および転送ステーション２３を含む。転送ステーション２３は多数の機能を果たし、個々の基板１０をローディング装置（図示せず）から受取ること、基板を洗浄すること、基板をキャリアヘッドへローディングすること、基板をキャリアヘッドから受取ること、基板を再度洗浄すること、および、最後に、ローディング装置へ基板を戻し転送することを含む。
【００１８】
各研磨ステーションは、その上に研磨パッド３０が載置される回転可能なプラテン２４を含む。第１のと第２のステーションは、硬い耐久性のある外側表面を持つ２層研磨パッドを含むことができ、それに対し、最終研磨ステーションは、比較的柔らかいパッドを含むことができる。基板１０が「８インチ」（２００ミリメートル）、または「１２インチ」（３００ミリメートル）直径のディスクである場合、プラテンおよび研磨パッドは、それぞれ直径で約２０インチ、または３０インチであろう。各プラテン２４は、プラテン駆動モータ（図示せず）へ接続されてもよい。大抵の研磨処理のために、プラテン駆動モータはプラテン２４を毎分約３０から２００回転で回転させるが、より低いまたはより高い回転速度が使用されてもよい。各研磨ステーションは、パッドコンディショナ装置２８も含むことができ、基板を効果的に研磨するよう研磨パッドの状態を維持する。
【００１９】
研磨パッド３０は、普通にはプラテン２４の表面に接する裏打層３２と基板１０を研磨することに使用される上張層３４とを有する。上張層３４は、普通には裏打層３２より硬い。しかし、幾つかのパッドは、上張層だけで裏打層を有しない。上張層３４は、気泡開放の発泡ポリウレタン、または、溝付き表面を持つポリウレタンのシートで構成されてもよい。裏打層３２は、ウレタンで浸出され圧縮されたフェルト繊維で構成されてもよい。IC-1000 で構成される上張層と SUBA-4 で構成される裏打層を持つ、２層研磨パッドは、Delaware 州 Newark の Rodel, Inc., から入手可能である。（IC-1000 と SUBA-4 とは Rodel, Inc. の製品名である。）
回転可能なマルチヘッドのカラセル６０が、中心支柱６２で支持され、その上でカラセル軸６４のまわりに、カラセルモータアセンブリ（図示せず）によって回転される。中心支柱６２は、カラセル支持プレート６６およびカバー６８を支持する。カラセル６０は４つのキャリアヘッドシステム７０を含む。中心支柱６２は、カラセルモータが、カラセル軸６４のまわりに、カラセル支持プレート６６を回転させ、キャリアヘッドシステムとそれへ付着された基板とを旋回させることを可能にする。キャリアヘッドシステムの３つは、基板を受取り保持し、それを研磨パッドに対して押付けることによって基板を研磨する。その一方で、キャリアヘッドシステムの一つが、転送ステーション２３から基板を受取り、それへ基板を引渡す。
【００２０】
各キャリアヘッドシステムは、キャリアつまりキャリアヘッド８０を含む。キャリア駆動シャフト７４が、（カバー６８の４分の１の取外しで示す）キャリアヘッド回転モータ７６を各キャリアヘッド８０へ接続し、それにより、各キャリアヘッド８０は、それ自体の軸のまわりに独立して回転することができる。各ヘッドに対して一つのキャリア駆動シャフトとモータとがある。加えて、各キャリアヘッド８０は、カラセル支持プレート６６に形成された半径方向スロット７２内で横方向に独立して揺動する。スライダ（図示せず）が、各駆動シャフトをその関連する半径方向スロット内に支持する。半径方向駆動モータ（図示せず）は、キャリアヘッドを横方向に揺動させるようスライダを動揺できる。
【００２１】
キャリアヘッド８０は、幾つかの機械的機能を行う。一般的に、キャリアヘッドは、研磨操作中に、基板を研磨パッドに対して保持し、下向きの圧力を基板の背面にわたり平等に配分し、トルクを駆動シャフトから基板へ転送し、および、基板がキャリアヘッドの真下から滑り出ないことを確実にする。
【００２２】
キャリアヘッド８０は、基板１０のための搭載表面を提供する可撓性膜８２と、基板を搭載表面の真下に保有する保有リング８４とを含むことができる。可撓性膜８２で画成されるチャンバ８６の加圧が、基板を研磨パッドに対して押しつける。保有リング８４は、高い反射性の材料で形成されてもよく、または、反射性層で被覆されて、反射性の下側表面８８を提供してもよい。類似のキャリアヘッド８０の説明は、本発明の譲受人へ譲渡された、Steven M. Zuniga 他 による、１９９６年１１月８日出願の米国特許出願第０８／７４５，６７９号で、発明の名称「化学機械的研磨システム用の可撓性膜を持つキャリアヘッド (A CARRIER HEAD WITH A FLEXIBLE MEMBRANE FOR A CHEMICAL MECHANICAL POLISHING SYSTEM)」に見出すことができ、その開示全体を引用して本明細書に組込む。
【００２３】
反応性薬剤（例えば、酸化物研磨用の脱イオン水）および化学反応性の触媒（例えば、酸化物研磨用の水酸化カリウム）を含有するスラリ３８が、研磨パッド３０の表面へスラリ供給ポートまたは兼用のスラリ／リンスアーム３９によって供給されてもよい。研磨パッド３０が標準パッドである場合、スラリ３８は、研磨砥粒（例えば、酸化物研磨用の二酸化ケイ素）も含んでいてもよい。
【００２４】
操作では、プラテンはその中心軸２５のまわりに回転され、そして、キャリアヘッドは、その中心軸８１のまわりに回転され、研磨パッドの表面を横切り横方向へ移行される。
【００２５】
孔２６がプラテン２４に形成され、透明な窓３６が孔の上にある研磨パッド３０の部分に形成される。透明な窓３６は、本発明の譲受人へ譲渡された、Manoocher Birang 他 による、１９９６年８月２６日出願の米国特許出願第０８／６８９，９３０号で、発明の名称「化学機械的研磨装置用の研磨パッドに透明な窓を形成する方法 (METHOD OF FORMING A TRANSPARENT WINDOW IN A POLISHING PAD FOR A CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS)」に説明されたように構築されることができ、その開示全体を引用して本明細書に組込む。孔２６と透明な窓３６とは、キャリアヘッドの移行位置に関らず、プラテンの回転の一部分中に基板１０の眺望 (view)を有するように位置決めされる。
【００２６】
反射率計４０が、概して孔２６の真下でプラテン２４へ固着され、プラテンと共に回転する。反射率計は、光源４４および検出器４６を含む。光源は、光ビーム４２を生成し、それは透明な窓３６およびスラリ３８を通し伝播し（図３参照）、基板１０の露出された表面に突当る。例えば、光源４４はレーザーであることができ、光ビーム４２はコリメートされたレーザービームであり得る。光レーザービーム４２は、基板１０の表面に垂直な軸から角度を持ち、すなわち、軸２５および８１から角度を持ちレーザー４４から投射される。加えて、孔２６および窓３６が細長にされる場合、ビームエキスパンダ（図示せず）が光ビームの経路に位置決めされることができ、光ビームを細長にされた窓の軸に沿い拡張する。レーザー４４は連続的に動作できる。代替として、レーザーは、孔２６が概して基板１０に隣接する時間中にレーザービーム４２を生成するよう起動されてもよい。
【００２７】
図２および図５Ａ〜図５Ｅを参照すると、ＣＭＰ装置２０は、光学的遮断器 (interrupter) 等の位置センサ１６０を含むことができ、窓３６が基板の近くにある場合を検知する。例えば、光学的遮断器は、キャリアヘッド８０に対向する固定点に搭載され得よう。フラグ１６２がプラテンの外周に取付けられる。フラグ１６２の取付の点および長さは、窓３６がキャリアヘッド８０の真下を掃引する少し前の時点からその少し後の時点までフラグがセンサ１６０の光学的信号を遮断するように選定される。センサ１６０の光学的信号が遮断される間に、検出器４６からの出力信号が測定され、格納されてもよい。
【００２８】
操作では、ＣＭＰ装置２０は反射率計４０を使用し、基板の表面から除去された材料の量を決定する、または、表面が平面化された時機を決定する。汎用のプログラム可能なデジタルコンピュータ４８が、レーザー４４、検出器４６、およびセンサ１６０へ接続されてもよい。コンピュータ４８は、基板が概して窓の上にある際にレーザーを起動し、検出器からの強度測定値を格納し、強度測定値を出力装置４９上に表示し、強度測定値を格納し、強度測定値を半径方向範囲内へソートし、および、研磨終了点を検出するようプログラムされてもよい。
【００２９】
図３を参照すると、基板１０は、シリコンウェハ１２と、酸化物または窒化物の層１４の上に配設された上にある金属層１６とを含む。金属層は、とりわけ、銅、タングステン、アルミニウムであってもよい。異なる反射度を持つ基板の異なる部分が研磨されるのに従い、検出器４６からの信号出力は、時間と共に変化する。詳細には、金属層１６が研磨され尽して酸化物または窒化物の層１４を露出する場合、基板の反射度は下落する。検出器４６の時間変化する出力は、インシトゥーの反射率測定値トレース（または、より簡単に、反射率トレース）と称されてもよい。後に検討するように、この反射率トレースは、金属層研磨操作の終了点を決定することに使用されてもよい。
【００３０】
図４および図５Ａ〜図５Ｅを参照すると、金属被覆されたウェハを研磨することによって生成された過渡強度波形９０を持つ測定された反射率トレースを示す。強度波形９０は、（秒で測定される）比較的長い時間規模にわたり生成される。波形の特性特徴は、上位レベル平坦域９７を含み、その各々は左および右の中間平坦域９８で包囲される。波形９０の一周期は、左および右の中間レベル平坦域９８、上位レベル平坦域９７の一つ、および、背景レベル９４を含む。
【００３１】
中間平坦域９８は保有リング８４からの反射を表し、その一方、上位レベル平坦域９７は基板１０からの反射を表す。背景レベルは窓およびスラリからの散乱された反射を表す。保有リング８４からの反射は背景レベルより高い。基板１０が研磨され、金属層１６が除去され下地層１４を露出する際に、終了点波形９０は、中間平坦域９８のレベルへ向かい、または、それ以下に下落する。
【００３２】
図４および図５Ａ〜図５Ｅを参照すると、反射率トレース９０の大規模構成は、プラテン２４の角度位置を参照して説明することができる。当初、窓３６は、基板の眺望を持たない（図５Ａ参照）。結果として、レーザービーム４２は反射されず、検出器４６で測定される強度は、スラリ３８および透明な窓３６からの反射を含む背景強度の結果である。この低い強度は、背景レベル９４に相当する。プラテン２４が回転すると、窓３６はキャリアヘッド８０の保有リング８４の下を最初に掃引する（図５Ｂ参照）。保有リング８４の下側表面８８は、レーザービーム４２の一部分を検出器４６内へ反射し、中間平坦域９８に相当する中間強度測定値を創成する。窓３６が基板１０の真下を掃引すると（図５Ｃ参照）、レーザービーム４２の一部分が基板で反射される。一般的に、基板１０の金属層は高い反射度を有し、結果として反射率トレース９０上に上位レベル平坦域９７を生じる。プラテンが継続して回転すると、窓３６は再度保有リング８４の真下を通過する（図５Ｄ参照）。最後に、窓３６はキャリアヘッド８０の真下から外れて掃引し（図５Ｅ参照）、検出器は背景９４に相当する低い強度を測定する。
【００３３】
ＣＭＰ装置２０のコンピュータ４８は、金属層研磨操作の終了点を決定することに、反射率計４０で生成された反射率トレースを使用できる。各測定は、複数の半径方向位置で行ってもよい。加えて、コンピュータ４８は、後に説明するように、ＣＭＰの用具 (tool) およびプロセスの認定のために、基板の平坦度および研磨の均一性を決定することに強度測定値を使用できる。
【００３４】
ここで図６を参照すると、終了点決定プロセスを示す。最初に、終了点決定中に使用される幾つかの研磨パラメータが、コンピュータ４８のメモリに格納される（ステップ１０１）。対象の研磨パラメータは、プラテンの回転レートおよびキャリアヘッドの掃引プロファイルを含む。
【００３５】
基板１２の表面上の金属層が、基板の表面を研磨パッド３０と接触させること（図２）によって研磨される（ステップ１０２）。研磨パッド３０は回転され、基板と研磨パッドとの間に相対運動を引起こす。
【００３６】
過渡強度データが複数の標本化区域に対して監視され収集される（ステップ１０４）。これは、反射率計４０で生成された光ビームを窓を通して向けることによって行われる。基板１２に対する研磨パッド３０の運動が、基板表面を横切る経路に光ビームを移動させる。基板１０および保有リング８４からの光ビームの反射はセンサで検出され、それは光ビームの反射に関連する反射データを生成する。
【００３７】
過渡強度データは、モニタ上に表示され（ステップ１０６）、操作者が研磨操作の進捗を監視する。パターン認識器 (recognizer) が過渡強度データへ適用され、信号変化を検出する（ステップ１０８）。パターン認識器は、簡単には、強度データが所定の閾値より下に下がったかどうかをチェックする閾値検出器であってもよい。代替として、別の実施の形態では、ウインドウロジックがデータへ適用されることができ、信号変化の筋道 (sequence) を検出する。３種類のウインドウロジックが使用され、極大および極小を検出する：反射データでの下向き傾向を検出する先下がり尖端 (cusp) を持つウインドウロジック；反射データでの上向き傾向を検出する先上がり尖端を持つウインドウロジック；および、反射データが比較的動きのないことを検出する実質的に平坦な線を持つウインドウロジックである。信号変化は平均化されてもよい。終了点検出のためのパターン認識アルゴリズムの更なる検討は、上記で言及した米国特許出願第０８／６８９，９３０号に見出すことができる。
【００３８】
パターン認識器の出力は停止信号であり、それは、追加のフィードバックデータと一緒に、研磨器コントローラへ供給される（ステップ１１０）。研磨器コントローラは、種々の変数およびパラメータを調節することにフィードバックデータを使用し、表面層の侵食および皿状凹みを最小化する。例えば、研磨圧力、研磨速度、化学薬品、および、スラリ組成が、総合的な研磨性能および／または研磨品質を最適化するよう展開されてもよい。停止信号は、研磨器コントローラに現行の金属層研磨操作を停止させる（ステップ１１２）。
【００３９】
ステップ１０６−１１２と並行して、図６のプロセスは、その後の処理のために過渡強度データをデータ記憶装置、例えば、コンピュータディスク上に格納する（ステップ１１４）。手短に言えば、各標本化区域に対する強度が決定され（ステップ１１６）、各標本化区域の半径方向位置が計算され（ステップ１１８）、強度測定値が半径方向範囲内へソートされる（ステップ１５０）。ソートされた強度測定値は、基板の異なる半径方向範囲での研磨均一性および除去レートを測定することに使用される（ステップ１５２）。これらのステップの各々は、更に詳細に後で検討する。
【００４０】
一般的に、反射された強度は、基板上の異なる半径方向位置に対して研磨中に変化する。金属層は、基板の異なる部分に対して異なるレートで除去されてもよい。例えば、基板の中心近くの金属層は最後に除去されてもよい一方で、基板の周辺つまり縁部近くの金属層は最初に除去されるか、または、その逆であってもよい。ウェハ全体からの反射データは、比較的細かい時間規模でミリ秒の桁で捕捉され、堆積プロセスを改善する実験のために利用可能である。記録されたデータを解析することによって、プロセスは、それをより早く、より短く、より円滑にするよう変更され得る。理解され得るように、格納されたデータは、プロセス性能を最適化するようプロセスの研究および開発のために有用である。
【００４１】
図７Ａおよび７Ｂを参照すると、プラテンの回転とキャリアヘッドの直線的掃引との組合せが、窓３６（および、従ってレーザービーム４２）をキャリアヘッド８０および基板１０の底部表面を横切り掃引経路１２０で掃引させる。レーザービームが基板を横切り掃引するのに従い、反射率計４０は、測定された強度を標本化期間Ｔsampleにわたり積算し、一連の個々の強度測定値Ｉａ、Ｉｂ、…、Ｉｊを生成する。反射率計４０の標本化レートＦ（強度測定値が生成されるレート）は、Ｆ＝１／Ｔsampleで与えられる。反射率計４０は、約１０と４００ヘルツ（Ｈｚ）との間の標本化レートを有することができ、約２．５と１００ミリ秒との間の標本化期間に相当する。特に、反射率計４０は、約４０Ｈｚの標本化レートおよび約２５ミリ秒の標本化期間を有していてもよい。
【００４２】
従って、レーザー４４が起動される度毎に、反射率計４０は、複数の標本化区域１２２ａ−１２２ｊから強度を測定する。各標本化区域は、レーザービームが対応する標本化期間中にその上を掃引する基板の領域に相当する。要約すると、ステップ１０６で、反射率計４０は、標本化区域１２２ａ、１２２ｂ、…、１２２ｊに対応する一連の強度測定値Ｉａ、Ｉｂ、…、Ｉｊを生成する。
【００４３】
図７Ａは１０の標本化区域を図解するとは言え、プラテンの回転レートおよび標本化レートに依存して、より多くのまたはより少ない区域があり得よう。詳細には、低い標本化レートは少なく広い標本化区域に帰着し、それに対し、高い標本化レートは多数の狭い標本化区域に帰着するであろう。同様に、低い回転レートは多数の狭い標本化区域に帰着し、それに対し、高い回転レートは少数の広い標本化区域に帰着するであろう。加えて、多数の検出器がより多くの標本化区域を提供することに使用され得よう。
【００４４】
図７Ｂに示すように、それぞれ標本化区域１２２ａおよび１２２ｊに対する強度測定値ＩａおよびＩｊは、窓３６がキャリアヘッドの眺望を有せず、結果としてレーザービーム４２は反射されないので、低い。標本化区域１２２ｂおよび１２２ｉは保有リング８４の真下に配置され、それ故に、強度測定値ＩｂおよびＩｉは中間強度であろう。標本化区域１２２ｃ、１２２ｄ、…、１２２ｈは基板の真下に配置され、結果として、基板を横切る種々の異なる半径方向位置で比較的大きな強度測定値Ｉｃ、Ｉｄ、…、Ｉｈを生成する。
【００４５】
図１２は、幾つかの過渡信号線図３００−３２０の重なりである。過渡信号線図３００−３２０のそれぞれは、キャリアヘッドの真下の窓の掃引に関連する間隔にわたる強度データを表す。例えば、線図３００は、約１．７と約２．７秒との間の終了点データを示し、線図３２０は、約３５０．８秒と約３５１．８秒との間の終了点データを示す。勿論、過渡信号線図は、後の参照のためにコンピュータ４８に格納され得る。
【００４６】
図１２は、終了点の反射された強度信号が、研磨操作中にどのように変化するかを示す。当初、期間３００で、基板１０の表面上の金属層が削り取られる (jagged)。金属層１６は、下地パターン化層１４の形状 (topology) の故に、かなり当初の凹凸 (topography) を有する。この凹凸の故に、光ビームは金属層に突当る際に散乱する。研磨操作が進捗するのに従い、金属層はより平面になり、研磨された金属層の反射度は、期間３０２−３０８中に増大する。それで、信号強度は着実に安定したレベルへ増大する。期間３１０−３２０から、金属層１６がますます取除かれ酸化物層１４を露出するのに従い、全般的な信号強度は減退し、遂に研磨操作は完了する。従って、期間３２０では、金属の微小量だけが、基板１０の中心に残存する。
【００４７】
基板の表面全体が銅等の金属層で覆われる場合、基板１０からの反射は方形のプロファイルを有する。金属層が基板１０の縁部から除去されるのに従い、基板からの反射のプロファイルは台形をとる。最終的に金属層が研磨操作によってほとんど除去される際に、基板１０からの反射のプロファイルは三角形をとる。
【００４８】
過渡信号線図３００−３２０は、操作者によってディスプレイ４９上で研磨操作中またはその後に観察され得る。操作者は、表示された過渡信号線図を種々の診断およびプロセス制御の決定（それは、金属研磨での反射度測定および酸化物研磨での干渉測定の両方に適用可能であってもよい）のために使用できる。過渡信号線図は、研磨の均一性を最適化するためにプロセスパラメータを選定することに使用され得る。例えば、プレートの回転レート、キャリアヘッド圧力、キャリアヘッド回転レート、キャリアヘッド掃引プロファイル、および、スラリ組成、等のプロセスパラメータを初めて選定した場合、試験ウェハが研磨され得る。高い反射度領域は、金属が基板上に残存する部位を表し、低い反射度領域は、金属が基板上から除去された部位を表す。ノイズの多い過渡信号線図は、金属が基板から平等に除去されなかったことを示し、それに対し、比較的平坦な過渡信号線図は、均一な研磨を示する。結果として、操作者は、選定されたプロセスパラメータの有効性に関して、基板の層厚さを測定器 (metrology tool) による測定に助けを求めること (resorting) なく直接の結論を引出すことができる。操作者は、そこで、研磨パラメータを調節し、もう一枚試験ウェハを研磨し、新規の研磨パラメータが研磨の均一性を改善したかどうかを決定する。
【００４９】
操作者は、基板が平面に研磨されたかどうか、および、研磨は停止されるべきかどうかを決定することにも過渡信号線図を審査できる。その上、実際のデバイスウェハの研磨中に基板の一部分が過度に遅くまたは過度に早く研磨されていることを操作者が気付いた場合、プロセスパラメータは、研磨が進行中に、研磨レートプロファイルを調節するよう変更され得る。
【００５０】
過渡信号線図は、プロセス再現性の測度としても使用され得る。例えば、過渡信号線図が予期される形状から著しく逸脱する場合、これは、研磨機械またはプロセスに何らかの問題があることを指示する。
【００５１】
加えて、過渡信号線図は、プロセスを「認定」することに使用され得る。詳細には、研磨機械が、新規のセットの消耗品を受入れる場合、例えば、研磨パッドまたはスラリが取換えられる場合、操作者は、研磨の均一性が影響されていないことの検証を希望するであろう。操作者は、消耗品の変更の前および後で研磨された基板に対する過渡信号線図を比較し、研磨の均一性が影響されたかどうかを決定できる。
【００５２】
ここで図８に戻ると、ステップ１０８で、標本化区域１２２ａ、１２２ｂ、…、１２２ｊに対応する半径方向位置Ｒａ、Ｒｂ、…、Ｒｊが決定される。標本化区域の半径方向位置を決定する一つの方式は、測定時間Ｔmeasureとプラテン回転レートおよびキャリアヘッド掃引プロファイルとに基づき基板の真下のレーザーの位置を計算することである。残念ながら、実際のプラテン回転レートおよびキャリアヘッド掃引プロファイルは、研磨パラメータと正確に整合しないかもしれない。それ故に、標本化区域の半径方向位置を決定する好ましい方法１３０を図９Ａに示す。最初に、レーザービーム４２が基板の中央線１２４（図５Ｃ参照）の真下を通過する時間Ｔsymが決定される（ステップ１３２）。次に、標本化区域の半径方向位置が、測定時間Ｔmeasureと対称時間Ｔsymとの間の時間差から決定される（ステップ１３４）。
【００５３】
対称時間Ｔsymを決定する一つの方法は、各掃引から最初と最後の大強度測定値の時間を平均することである、何故なら、これらの強度測定値は基板縁部に対応する筈である。しかし、基板の真下の標本化区域の位置は不明であるので、これは、Ｔsymに幾らかの不確実性を結果として生じる。
【００５４】
図９Ｂを参照すると、ステップ１３２で対称時間Ｔsymを演算するために、コンピュータ４８は、掃引経路１２０から最初および最後の大強度測定値、すなわち、強度測定値ＩｃおよびＩｈを決定し、対応する測定時間ＴleadおよびＴtrailを格納する。これらの前縁および後縁の時間ＴleadおよびＴtrailは各掃引につき蓄積され、一連の前縁時間Ｔlead１、Ｔlead２、…、ＴleadＮおよび後縁時間Ｔtrail１、Ｔtrail２、…、ＴtrailＮを生成する。コンピュータ４８は、各前縁スパイク９６に対して前縁時間Ｔlead１、Ｔlead２、…、ＴleadＮおよび関連するプラテン回転の回数１、２、…、Ｎを格納する。同様に、コンピュータ４８は、各後縁スパイク９８の後縁時間Ｔtrail１、Ｔtrail２、…、ＴtrailＮおよび関連する回転の回数１、２、…、Ｎを格納する。プラテン２４が実質的に一定のレートで回転することを仮定すると、時間Ｔlead１、Ｔlead２、…、ＴleadＮは、実質的に直線的増大する関数を形成する（線１３６で示す）。同様に、時間Ｔtrail１、Ｔtrail２、…、ＴtrailＮも、実質的に直線的増大する関数を形成する（線１３７で示す）。コンピュータ４８は、２つの最小２乗法適合を行い、２つの直線的関数Ｔlead（ｎ）およびＴtrail（ｎ）を次のように生成する：
Ｔlead（ｎ）＝ａ１＋（ａ２*ｎ）
Ｔtrail（ｎ）＝ａ３＋（ａ４*ｎ）
ここでｎはプラテン回転の回数であり、ａ１、ａ２、ａ３およびａ４は最小２乗法適用中に計算された適合係数である。適合係数が計算された後に、レーザービーム４２が中央線１２４（仮想線１３８で示す）を横切る対称時間Ｔsymが次のように計算され得る：
Ｔsym＝｛（ａ1＋ａ3）／２｝＋｛（ａ2＋ａ4）／２｝ｎ
幾つかのプラテン回転にわたり最小２乗法を使用して対称時間Ｔsymを計算することによって、保有リングの真下の標本化区域の相対位置での差に起因する不確実性は実質的に低減され、それによって、対称時間Ｔsymでの不確実性は著しく低減される。
【００５５】
コンピュータ４８が、レーザービーム４２が中央線１２４を横切る時間Ｔsymを計算した後に、ステップ１３２で、基板の中心１２６からの各標本化区域１２２ａ、１２２ｂ、…、１２２ｊの半径方向距離Ｒａ、Ｒｂ、…、Ｒｊが計算される。図１０を参照すると、半径方向位置は次のように計算され得る：
Ｒ＝（ｄ2＋Ｌ2＋２ｄＬｃｏｓθ）1/2
ここで、ｄは研磨パッドの中心と窓３６の中心との間の距離であり、Ｌは研磨パッドの中心から基板１０の中心への距離であり、および、θは窓の角度位置である。窓の角度位置θは次のように計算され得る：
θ＝ｆplaten・２π（Ｔmeasure−Ｔsym）
ここで、ｆplatenは（ｒｐｍでの）プラテンの回転レートである。キャリアヘッドが正弦的パターンで移動することを仮定すると、キャリアヘッドの直線的位置Ｌは次のように計算され得る：
Ｌ＝Ｌ0＋Ａ・ｃｏｓ（ω・Ｔmeasure）
ここで、ωは掃引周波数であり、Ａは掃引の振幅であり、および、Ｌ0はキャリア掃引の中心位置である。
【００５６】
別の実施の形態では、位置センサ１６０が、窓が中央線１２４を横切る時間Ｔsymの計算に使用され得よう。センサ１６０はキャリアヘッド８０に対向して位置決めされることを仮定すると、フラグ１６２は透明な窓３６から対称に横切り位置決めされるであろう。コンピュータ４８は、フラグがセンサの光ビームを遮断する始動時間Ｔstart、および、フラグが光ビームを邪魔しない始動時間Ｔendの両方を格納する。時間ＴsymはＴstartおよびＴendの平均として計算されてもよい。なお別の実施の形態では、プラテンおよびキャリアヘッドの位置は、それぞれプラテン駆動モータおよび半径方向駆動モータに接続された光学的エンコーダから、各標本化時間Ｔａ、Ｔｂ、…、Ｔｈで、決定され得よう。
【００５７】
標本化区域の半径方向位置Ｒａ、Ｒｂ、…、Ｒｍが計算された後に、幾つかの強度測定値は軽視され得る。標本化区域の半径方向位置Ｒが基板の半径より大きい場合、その標本化区域に対する強度測定値は、主として、保有リングで反射された放射、または、窓またはスラリからの背景反射を含む。それ故に、主として保有リングの真下にあるいずれの標本化区域に対する強度測定値は無視される。これは、偽の強度測定値が薄膜層の反射された強度の計算に使用されないことを確実にする。
【００５８】
基板の真下でのレーザービーム４２の幾つかの掃引の後に、コンピュータ４８は測定時間Ｔ１、Ｔ２、…、ＴＮにそれぞれ関連する、一組の強度測定値Ｉ１、Ｉ２、…、ＩＮ、および半径方向位置Ｒ１、Ｒ２、…、ＲＮを蓄積する。図１１を参照すると、ステップ１０６および１０８で、強度、時間、および、半径方向位置の測定値が蓄積される際に、ステップ１１０で時間および強度の測定値がデータ構造１４０でのビン (bin) 内へソートされる。各ビンは標本化区域の半径方向範囲と連係される。例えば、基板の中心から２０ｍｍまでに配置される標本化区域に対する強度測定値は、第１のビン１４２に置かれてもよく（図１３Ａ参照）、これは後に検討する、基板の中心から２０ｍｍと３０ｍｍとの間に配置される標本化区域に対してなされる強度測定値は、第２のビン１４４に置かれてもよく（図１３Ｂ参照）、基板の中心から３０ｍｍと４０ｍｍとの間に配置される標本化区域に対してなされる強度測定値は、第３ビン１４６に置かれてもよく（図１３Ｃ参照）、以下も同様である。ビンの厳密な数およびビンの半径方向範囲は、ユーザが引出すことを望む情報に依存する。一般的に、各ビンの半径方向範囲は、視覚的に意味のある情報を提供することに十分な数の強度測定値が蓄積されるように選定されてもよい。
【００５９】
上記で検討した計算は、各ビンに対して遂行され、それによって、基板の表面を横切る複数の半径方向位置での反射された強度測定値を提供する。半径の関数として薄膜層の当初および最終の反射された強度の線図は、上記で検討した図１２だけでなく図１３Ａ−１３Ｈにも示される。
【００６０】
ここで図１３Ａ−１３Ｈに戻ると、多数のトレースが示され、それは、反射された強度が基板１０上の異なる半径方向位置に対して研磨中にどのように変化するかを表示する。図１３Ａ−１３Ｈの図表は、金属層が基板の異なる部分に対して異なるレートで除去されることを図解する。一般的に、図１３Ａ−１３Ｈは、基板の中心近くの金属層が最後に除去され、その一方、基板の周辺つまり縁部近くの金属層は最初に取除かれることを示す。例えば、図１３Ａは、０−２０ｍｍの半径範囲内の金属層が約３３０秒で除去されることを示す。図１３Ｂは、２０−３０ｍｍの半径範囲内の金属層が約３２５秒で除去されることを示す。図１３Ｃは、３０−４０ｍｍの半径範囲内の金属層が約３１８秒で除去されることを示す。図１３Ｄは、４０−５０ｍｍの半径範囲内の金属層が約３１０秒で除去されることを示す。図１３Ｅは、５０−６０ｍｍの半径範囲内の金属層が約２９５秒で除去されることを示す。図１３Ｆは、６０−７０ｍｍの半径範囲内の金属層が約２９０秒で除去されることを示す。図１３Ｇは、７０−８０ｍｍの半径範囲内の金属層が約２９０秒で除去されることを示し、図１３Ｈは、８０−９０ｍｍの半径範囲内の金属層が早くも約２６０秒で除去されることを示す。
【００６１】
ここに示すように、半径方向範囲の幾つかに対する反射率トレースは、２つの強度レベル（線１６０および１６２で示す）を提示する。２つの強度レベル間の距離は、基板の半径と共に増大する。いずれか特定の理論に限定されることなく、２つの強度レベルは、基板上でスラリ、または、スラリおよび金属層の反応の生成物の非対称配分に起因し得る。詳細には、基板を横切るレーザービームの各掃引につき、２つのデータ点が通常ビンに入力される：基板の前縁に近い一つのデータ点、および、基板の後縁に近い一つのデータ点である。しかし、スラリおよび反応生成物の基板真下の非対称配分の故に、レーザービームは、基板の異なる部位に隣接するスラリ層を通過する際により減衰されてもよい。従って、反射率トレースは、基板の真下のスラリ配分の均一性の測度としても使用されるかもしれない。
【００６２】
別の実施の形態では、操作者は、単一のビンだけを使用する決定をするかもしれない。この場合、特定の半径方向範囲に対する強度測定値の全てが、単一の強度トレースを決定することに使用され、それは、従来の様式での研磨終了点の決定のために使用される。操作者は、過渡信号線図の検査に基づきこの半径方向範囲を特定できる。例えば、基板の中心が研磨される最後の部分であることを過渡信号線図が示す場合、操作者は基板中心付近の半径方向範囲を選定でき、金属の全てが研磨し尽されるまで終了点が始動されないことを確実にする。
【００６３】
研磨中の反射強度変化は、このように基板上の異なる半径方向位置に対して捕捉される。高分解能データの取得は、多段階操作での各プロセス段階の正確な時間制御を可能にする。ウェハ全体の均一性およびウェハの異なる半径方向部分に対する除去レート等の大量のパラメータが捕捉される。取得された高分解能データは、種々の変数およびパラメータを調節することにオンラインまたはオフラインで処理されることができ、表面層の侵食および皿状凹みを最少化する。データがリアルタイムで処理される場合、リアルタイムフィードバックデータは、プロセスパラメータによる厳格な閉ループ制御を可能にする。更に、反射データは、研磨プロセスを改善するようプロセス技術者がそのプロセスパラメータにより実験することに利用可能である。
【００６４】
光学的監視システムによって生成された反射率トレースは、銅の研磨等の、多段階研磨プロセスにおいて特に有用である。図１４を参照すると、基板１０'は、シリコンウェハ１２'、パターン化された酸化物層１４'、酸化物層１４'の上に配設されたタンタル（Ｔａ）または窒化タンタル（ＴａＮ）のバリア層１８、および、バリア層１８の上に配設された銅層１６'を含む。図１５Ａおよび１５Ｂを参照すると、基板１０'が研磨されるのに従い、反射率トレース２００が、各半径方向区域に対して生成される。各反射率トレースは、金属層の大量除去（平坦な部位２０２）、金属層の初の一掃およびバリア層への遷移（下落点２０４）、バリア層の初の一掃および酸化物層への遷移（傾斜での第１の減少点２０６）、および、バリア層の完全一掃および酸化物層の露出（点２０８で傾斜での第２の減少およびトレースの平坦化）を図解する。
【００６５】
当初、基板は高選択度スラリ、例えば、Ｃａｂｏｔ  ５００１により研磨される。金属層１６'の大量研磨は、バリア層１８への初の貫通まで進行する。この点で、金属は依然バリア層１８の一部分の上にあり得るが、しかし、バリア層は少なくとも一つの部位で露出されるであろう。光学的監視システムは、このバリア層の初の露出を検出できる。詳細には、下落し始める最初の反射率トレースは、バリア層１８が関連する半径方向区域において露出された指示として使用され得る。光学的監視システムがバリア層の初の露出を検出する際に、高選択度スラリによる研磨は停止され、低選択度スラリ、例えば、Ａｒｃｈ  Ｃｕ１０ｋによる研磨が開始される。低選択度スラリによる研磨は、金属層１６'およびバリア層１８の全てが除去されるまで継続する。全ての金属層１６'およびバリア層１８の完全な除去は、反射率トレースの全てが横這い状態になった際に指示されてもよい。この点で、研磨操作は完了される。バリア層の初の一掃で高選択度スラリから低選択度スラリへの信頼できる切替えによって、皿状凹みおよび侵食は著しく低減される。加えて、全ての反射率トレースが指示した後にだけ研磨を停止することによって、バリア層の完全な除去が確実にされ得る。
【００６６】
本発明が好ましい実施の形態に関して説明された。しかし、本発明は、図示され説明された実施の形態に限定されない。むしろ、本発明の範囲は、付属の特許請求の範囲によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【図１】化学機械的研磨装置の分解斜視図である。
【図２】光学的反射率計を含む化学機械的研磨装置の側面図である。
【図３】処理される基板の単純化断面図であり、基板に突当り、それから反射するレーザービームを概略的に示す。
【図４】測定された反射率トレースを任意の強度単位（ａ．ｕ．）で示す線図である。
【図５Ａ】研磨パッドにある窓の位置をプラテンが回転するのに従い示す単純化平面図である。
【図５Ｂ】研磨パッドにある窓の位置をプラテンが回転するのに従い示す単純化平面図である。
【図５Ｃ】研磨パッドにある窓の位置をプラテンが回転するのに従い示す単純化平面図である。
【図５Ｄ】研磨パッドにある窓の位置をプラテンが回転するのに従い示す単純化平面図である。
【図５Ｅ】研磨パッドにある窓の位置をプラテンが回転するのに従い示す単純化平面図である。
【図６】ＣＭＰ中に金属層の研磨の終了点を決定する方法のフローチャートである。
【図７Ａ】キャリアヘッドの真下のレーザーの経路を示す概略図である。
【図７Ｂ】キャリアヘッドの真下の窓の単一掃引によって生成される反射率トレースの仮説的部分を示す線図である。
【図８】レーザーの経路から標本化区域の半径方向位置を示す概略図である。
【図９Ａ】標本化区域の半径方向位置を決定する方法のフローチャートである。
【図９Ｂ】レーザービームが基板の前縁および後縁の真下を通過する時間をプラテンの回転回数の関数として示す線図である。
【図１０】標本化区域の半径方向位置の計算を示す概略図である。
【図１１】強度測定値を格納するデータ構造の概略図である。
【図１２】異なる時間に取られた幾つかの反射率トレースの重なりを示す線図である。
【図１３Ａ】金属層の反射強度を基板の中心からの距離の関数として研磨期間にわたり示す線図である。
【図１３Ｂ】金属層の反射強度を基板の中心からの距離の関数として研磨期間にわたり示す線図である。
【図１３Ｃ】金属層の反射強度を基板の中心からの距離の関数として研磨期間にわたり示す線図である。
【図１３Ｄ】金属層の反射強度を基板の中心からの距離の関数として研磨期間にわたり示す線図である。
【図１３Ｅ】金属層の反射強度を基板の中心からの距離の関数として研磨期間にわたり示す線図である。
【図１３Ｆ】金属層の反射強度を基板の中心からの距離の関数として研磨期間にわたり示す線図である。
【図１３Ｇ】金属層の反射強度を基板の中心からの距離の関数として研磨期間にわたり示す線図である。
【図１３Ｈ】  金属層の反射強度を基板の中心からの距離の関数として研磨期間にわたり示す線図である。
【図１４】バリア層を持つ基板の単純化断面図である。
【図１５Ａ】図１４に示す基板の研磨中の反射率トレースを示す線図である。
【図１５Ｂ】図１４に示す基板の研磨中の反射率トレースを示す線図である。
【符号の説明】
１０…基板、１２…シリコンウェハ、基板、１４…下地パターン化層、下地層、酸化物層、１６…金属層、銅層、１８…          バリア層、２０…研磨装置、２２…研磨ステーション、２３…転送ステーション、２４…プラテン、２５…中心軸、軸、２６…孔、２８…パッドコンディショナ装置、３０…研磨パッド、３２…裏打層、３４…上張層、３６…窓、３８…スラリ、３９…リンスアーム、４０…反射率計、４２…レーザービーム、４２…光ビーム、光レーザービーム、４４…レーザー、光源、４６…検出器、４８…コンピュータ、デジタルコンピュータ、４９…ディスプレイ、４９…出力装置、６０…カラセル、６２…中心支柱、６４…カラセル軸、６６…カラセル支持プレート、６８…カバー、７０…キャリアヘッドシステム、７２…半径方向スロット、７４…キャリア駆動シャフト、７６…キャリアヘッド回転モータ、８０…キャリアヘッド、８１…中心軸、８２…可撓性膜、８４…保有リング、８６…チャンバ、８８…下側表面、９０…反射率トレース、９０…強度波形、９０…波形、終了点波形、過渡強度波形、９４…背景、背景レベル、９７…上位レベル平坦域、９８…中間レベル平坦域、中間平坦域、各後縁スパイク、１２０…掃引経路、１２２ａ〜１２２ｊ…標本化区域、１２４…中央線、１２６…中心、１３６，１３７，１６０…線、１３８…仮想線、１４０…データ構造、１６０…センサ、位置センサ、１６２…フラグ、２００…反射率トレース、２０２…部位、２０４…下落点、２０６…減少点、３００，３２０…線図、３００…期間、過渡信号線図、３０２，３１０…期間。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１３Ｆ】
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【図１３Ｇ】
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【図１３Ｈ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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