專利名稱：拋光狀態(tài)監(jiān)視方法、拋光狀態(tài)監(jiān)視裝置、拋光設(shè)備、加工晶片、半導(dǎo)體器件制造方法和半導(dǎo) ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明不僅涉及拋光狀態(tài)監(jiān)視方法、拋光狀態(tài)監(jiān)視裝置和在制造半導(dǎo)體器件(例 如ULSI[器件]等)的工藝中適合在半導(dǎo)體器件平面化方面使用的拋光設(shè)備，而且涉及在 這種拋光設(shè)備中使用的加工晶片、使用這種拋光設(shè)備的制造半導(dǎo)體方法和由這種方法制造 的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體集成電路集成得越來越密集而在尺寸上越來越小，對(duì)像這樣的半導(dǎo)體 [集成電路]的制造所要求的工藝越來越多而復(fù)雜。因此，半導(dǎo)體器件的表面不再總是平坦 的。在半導(dǎo)體器件表面上存在的階狀差異導(dǎo)致引線斷開和電阻局部增大等等，并由此造成 電路損壞和電容下降。而且，這也導(dǎo)致耐壓性能降低和在絕緣薄膜中出現(xiàn)漏電。
同時(shí)，隨著半導(dǎo)體集成電路集成得越來越密集而在尺寸上越來越小，在光刻中使 用的半導(dǎo)體曝光設(shè)備的光源波長越來越短，而像這樣的半導(dǎo)體曝光設(shè)備中的投射透鏡的數(shù) 值孔徑，即所謂的NA越來越大。因此，半導(dǎo)體曝光設(shè)備中的投射透鏡的焦深大體上變得較 淺。為了應(yīng)付焦深上述的增大的淺度，必須使半導(dǎo)體器件表面變平到比以前已達(dá)到的更平 坦的程度。 就具體地描述以上這一點(diǎn)來說，例如
圖11 (a)和11 (b)所示的變平技術(shù)在半導(dǎo)體 工藝中是必不可少的。[在圖里]，在硅晶片21表面上形成半導(dǎo)體器件24、由Si02組成的 層間絕緣薄膜22和由Al組成的金屬薄膜23。圖11 (a)說明使半導(dǎo)體器件表面上的層間絕 緣薄膜22變平的一種例子。圖ll(b)說明拋光半導(dǎo)體器件表面上的金屬薄膜23，以致形 成所謂的"霧狀花紋"的一種例子?；瘜W(xué)機(jī)械拋光或化學(xué)機(jī)械平面化(下文稱之為"CMP") 作為平化上述的半導(dǎo)體器件表面的一種方法已引起關(guān)注。 CMP是一種通過化學(xué)作用(用拋光劑或拋光液洗提)與物理拋光組合來消除晶片 表面中的不平整的工藝技術(shù)；這種工藝技術(shù)是一種整體變平技術(shù)的有影響的選擇技術(shù)。實(shí) 際上，使用把拋光微粒(一般是二氧化硅、氧化鋁或氧化鈰等)彌散在拋光物能溶解的像酸 或堿之類的媒劑中的所謂"懸浮液"的拋光劑；通過用合適的拋光布對(duì)晶片表面施加壓力， 并通過借助于相對(duì)運(yùn)動(dòng)研磨表面來進(jìn)行拋光。通過使在整個(gè)晶片表面上的施加壓力均勻和 使相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度均勻，能夠完成在[表面的]平面范圍內(nèi)均勻拋光。 這種工藝技術(shù)仍有許多在與常規(guī)的半導(dǎo)體工藝相配合方面等等的許多問題；一般 地說，尚待解決的主要問題是在進(jìn)行拋光工藝過程時(shí)拋光狀態(tài)(檢測(cè)的拋光量或拋光邊界 點(diǎn))的監(jiān)視(即，現(xiàn)場(chǎng)[拋光狀態(tài)監(jiān)視])。從改進(jìn)工藝效率的觀點(diǎn)來看，對(duì)此也有很大需求。 在CMP中，不但由于在拋光盤表面上溫度分布的局部差異和懸浮液供給狀況的差 異，而且由于壓力分布的差異出現(xiàn)拋光速度的變化。此外，還有由因?yàn)楸砻嫣幹卧斐傻膾伖?盤表面狀態(tài)變化、隨被處理晶片數(shù)量不同而不同的拋光速度降低(使用造成磨損)和使用 的拋光盤的各種差異等等所引起的拋光速度的差異。由于像這樣的一些問題，所以難以通 過拋光時(shí)間控制確定所規(guī)定拋光量的邊界點(diǎn)。 因此，提出在測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)矩或振動(dòng)等等時(shí)確定邊界點(diǎn)而不是現(xiàn)場(chǎng)通過時(shí)間控制確 定邊界點(diǎn)的方法。像這樣的方法在拋光物的材料變化的CMP(例如布線材料的CMP或者出 現(xiàn)填料層的CMP)的情況中多少有些效果。然而，在具有復(fù)雜圖形的硅片的情況中，在拋光 物的材料中有細(xì)小的變化；因此，可能有確定邊界點(diǎn)困難的情況。而且，在層間絕緣薄膜的 CMP的情況中，必須控制布線間電容；因此，需要控制剩余薄膜厚度而不是[控制]拋光邊 界點(diǎn)。使用由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)矩振動(dòng)等等確定邊界點(diǎn)的方法難以測(cè)量薄膜厚度。
但是最近，像(例如)Japanese Patent Applicatiou Kokai Hll-3390所述的用 光測(cè)量，準(zhǔn)確地說用光譜反射測(cè)量監(jiān)視拋光狀態(tài)被認(rèn)為是有效果的。在像這樣的用光譜反 射測(cè)量監(jiān)視拋光狀態(tài)的情況中，在CMP期間用探測(cè)光照射為拋光物的晶片，并且在拋光期 間根據(jù)從晶片反射的光的光譜反射性的變化測(cè)定拋光量或拋光邊界點(diǎn)。
從形成半導(dǎo)體元件的晶片拋光表面反射的光可以看成為來自器件(疊層結(jié)構(gòu)的 薄膜)的不同薄層和不同部分的光波的疊加；光譜反射性的波形隨被拋光的薄層(即最上 面的薄層)的厚度不同而變化。這種變化是穩(wěn)定的(可重復(fù)的)，并且這種變化往往不會(huì) 受放入懸浮液、薄膜厚度不均勻性或凹處以及表面或面間中的刻痕等等影響。因此，如果監(jiān) 視由測(cè)量上述的光譜反射確定的拋光狀態(tài)，則能夠不管上述的干擾因素而精確地測(cè)定晶片 厚度、拋光量或拋光邊界點(diǎn)。而且，能夠從晶片的初始厚度和晶片的測(cè)量厚度直接測(cè)得拋光 在上述常規(guī)的用光譜反射測(cè)量監(jiān)視拋光狀態(tài)中，為由晶片反射光的光譜(在不同 波長處的強(qiáng)度)的測(cè)量光譜表示光譜反射性；因此，似乎從測(cè)量光譜能夠立即測(cè)定薄膜厚
/又寸寸。
然而，在這樣的情況中出現(xiàn)下列問題 準(zhǔn)確地說，測(cè)量光譜不僅受被拋光的晶片中的薄層(即最上面薄層)的厚度影響， 而且受發(fā)射照射晶片的探測(cè)光的光源的光譜特性影響。因此，隨光源的光譜特性不同而干 擾測(cè)量光譜的波形，以致不可能始終以足夠的精確度測(cè)定薄膜厚度等等，因而不可能精確 監(jiān)視拋光狀態(tài)。加之，由于光源的光譜特性隨時(shí)間流逝而變化，因此監(jiān)視拋光狀態(tài)的精確度 隨著時(shí)間消逝而降低。 而且，由于測(cè)量光譜也受接收反射光的光接收傳感器的光譜靈敏度特性影響，這 些光譜靈敏度特性同樣干擾測(cè)量光譜的波形，因此在這方面監(jiān)視拋光狀態(tài)的精確度同樣也 降低。況且，由于光接收傳感器的光譜靈敏度特性也隨時(shí)間流逝而變化，所以在這方面監(jiān)視 拋光狀態(tài)的精確度同樣下降。 此外，即使[精確度]不會(huì)受放入的懸浮液影響，最理想的還是為了增大監(jiān)視拋光 狀態(tài)的精確度更進(jìn)一步減小放入的懸浮液的影響。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上實(shí)情作出本發(fā)明；本發(fā)明的一個(gè)目的是提供可以實(shí)現(xiàn)提高監(jiān)視拋光狀態(tài) 的精確度的拋光狀態(tài)監(jiān)視方法和拋光狀態(tài)監(jiān)視裝置，以及使用這種拋光狀態(tài)監(jiān)視方法和拋 光狀態(tài)監(jiān)視裝置的拋光設(shè)備。 而且，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供適合實(shí)現(xiàn)像這樣的拋光狀態(tài)監(jiān)視方法的加工晶 片。 此外，本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供(a)通過以很高的精確度監(jiān)視拋光狀態(tài)使工藝
過程效率更高以致能夠以比常規(guī)半導(dǎo)體器件制造方法低的成本制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體
器件方法，和(b)低成本半導(dǎo)體器件。 下面將描述本發(fā)明的內(nèi)容(本發(fā)明方面1所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明) 1.本發(fā)明方面l所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明是拋光狀態(tài)，監(jiān)視方法(a)其中在拋光期 間監(jiān)視通過在拋光底盤和拋光物之間放入拋光劑的狀況下在上述的拋光底盤和上述的拋 光物之間施加負(fù)載，以及通過使拋光底盤和拋光物相互相對(duì)移動(dòng)來拋光的上述的拋光物的 拋光狀態(tài)，和(b)其中(i)用從光源射出的探測(cè)光照射上述的拋光物、(ii)通過第一光學(xué) 系統(tǒng)在拋光期間獲取是由上述的拋光物反射的光的光譜的測(cè)量光譜，和(iii)在拋光期間 根據(jù)上述的測(cè)量光譜監(jiān)視上述的拋光狀態(tài)，[1]在上述的拋光物的拋光之前或在上述的拋 光物的拋光期間用從上述的光源射出的光照射特定的反射物體，該反射物體是不同于所述 拋光物的，[2]通過第二光學(xué)系統(tǒng)獲取是在拋光狀態(tài)下由所述反射物體反射的光的光譜的 參考光譜，[3]在上述的拋光物的拋光期間根據(jù)上述的測(cè)量光譜對(duì)上述參考光譜的關(guān)系曲 線監(jiān)視上述的拋光狀態(tài)。 而且，在這樣的監(jiān)視中，不是在上述的拋光物拋光之前就是在上述的拋光物拋光 期間用上述的光源的光(例如，這種光可以是與[上述的]探測(cè)光一樣的，或者可以是從 [上述的]光源發(fā)射并單獨(dú)從探測(cè)光分裂的光)照射特定的反射物體，并且獲得是由以上所 述的反射物體反射的光的光譜的參考光譜；然后，在上述的拋光物的拋光期間根據(jù)上述的 測(cè)量光譜與上述參考光譜的關(guān)系曲線監(jiān)視上述的拋光狀態(tài)。此外，像白光等等之類的具有 許多波長成分的光被用作上述的探測(cè)光和照射上述的反射物體的光。 最理想的是上述的反射物體具有平坦的光譜特性；然而，這種反射物體也可具有 特定的光譜特性。為了改進(jìn)獲得的測(cè)量光譜的S/N比率，最理想的是上述的反射物體的反 射率為20%或更大；30%或更大的反射率更理想，50%或更大的反射率愈加理想，70%或 更大的反射率還要理想而90%或更大的反射率更加理想。 上述的關(guān)系曲線是以參考光譜作為基準(zhǔn)用有關(guān)的光譜代換測(cè)量光譜的關(guān)系曲線。 可以舉出測(cè)量光譜對(duì)參考光譜的強(qiáng)度比率(即，在各個(gè)波長上測(cè)量光譜強(qiáng)度對(duì)參考光譜強(qiáng) 度之比)為上述的關(guān)系曲線的例子；然而，[本發(fā)明]不局限于像這樣的關(guān)系曲線。
在本發(fā)明中，在拋光期間獲得[上述的]測(cè)量光譜，并且在拋光期間(現(xiàn)場(chǎng))根據(jù) 這樣的測(cè)量光譜來監(jiān)視拋光狀態(tài)；所以基本上根據(jù)光譜反射測(cè)量實(shí)現(xiàn)拋光狀態(tài)監(jiān)視。
而且在本發(fā)明中，不"照原來樣子"使用測(cè)量光譜；而不是在拋光以前就是在拋光 期間用從探測(cè)光光源發(fā)射的光照射特定的反射物體，并獲得由這樣的反射物體反射的光的 光譜(參考光譜)；然后，在拋光期間根據(jù)測(cè)量光譜對(duì)參考光譜的關(guān)系曲線監(jiān)視拋光狀態(tài)。
因此，即使測(cè)量光譜本身的波形受光源的光譜特性干擾而引起變化而且自始致終 變化，但是光源的光譜特性也以相同的方式影響參考光譜和測(cè)量光譜；因此，能夠大體上從 上述的關(guān)系曲線排除光源的光譜特性的影響。此外，如果用同一光接收傳感器接收在獲得 測(cè)量光譜和參考光譜時(shí)接收的各束反射光，則光接收傳感器的光譜靈敏度特性以同樣的方 式影響參考光譜和測(cè)量光譜；因此，從上述的關(guān)系曲線大體上能夠排除光接收傳感器的光 譜靈敏度特性的影響。所以在本發(fā)明中，由于根據(jù)上述的關(guān)系曲線監(jiān)視拋光狀態(tài)，因此，增 加監(jiān)視拋光狀態(tài)監(jiān)視的精確度。 而且，在拋光以前獲得參考光譜的情況中，為了盡可能排除在工作時(shí)間范圍內(nèi)變 化的影響，最理想的是在拋光開始以前或者在緊接開始拋光瞬間的時(shí)刻立即獲得參考光 譜。當(dāng)然，由于在短時(shí)間內(nèi)不出現(xiàn)在工作時(shí)間范圍內(nèi)光源或光接收傳感器的光譜靈敏度特 性上的變化，因此如果從參考光譜獲得到拋光開始的時(shí)間的是足夠短以致沒有明顯出現(xiàn)在 工作時(shí)間范圍內(nèi)上述的變化的影響的時(shí)間，那么就足可以了。 此外，上述的拋光狀態(tài)的例子包括檢測(cè)(或確定)的剩余薄膜厚度、拋光量或者拋 光邊界點(diǎn)。(本發(fā)明方面2所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明) 本發(fā)明方面2所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明[其特征在于]在本發(fā)明方面2所申請(qǐng)專利 范圍的發(fā)明的事實(shí)，使上述的探測(cè)光和對(duì)準(zhǔn)上述的反射物體的上述的光經(jīng)由在上述的拋光 底盤內(nèi)形成的一個(gè)或更多個(gè)窗口射向上述的拋光物或上述的反射物體，否則就使上述的探 測(cè)光和對(duì)準(zhǔn)上述的反射物的上述的光射向上述的拋光物或上述的反射物體從上述的拋光 底盤露出的部分。 在本發(fā)明方面l所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明中，如同在本發(fā)明方面2所申請(qǐng)專利范圍 的發(fā)明中，在上述的拋光底盤內(nèi)可以設(shè)窗口或者窗口不在拋光底盤內(nèi)。
(本發(fā)明方面3所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明) 本發(fā)明方面3所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明[其特征在于]本發(fā)明方面l所申請(qǐng)專利范 圍的發(fā)明或本發(fā)明方面2所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明的事實(shí)，在射向上述的反射物體的上述的 光的光徑和從這個(gè)反射物體反射的光的[光徑]內(nèi)放入上述的拋光劑的狀況下獲得上述的 參考光譜。 在本發(fā)明方面l所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明和本發(fā)明方面2所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明 中，在沒有放入拋光劑的情況下也可以獲得參考光譜。然而，如果如同本發(fā)明放入拋光劑， 則在緊接獲得測(cè)量光譜的狀況的狀況下能夠獲得顯示拋光劑的影響的參考光譜；因此，能 夠減小拋光劑對(duì)上述的關(guān)系曲線的影響，以致能夠進(jìn)一步增加監(jiān)視拋光狀態(tài)的精確度。
(本發(fā)明方面4所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明) 本發(fā)明方面4所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明[其特征在于]本發(fā)明方面l所申請(qǐng)專利范 圍的發(fā)明或本發(fā)明方面2所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明的事實(shí)，在射向上述的反射物體的上述的 光的光徑和從這個(gè)反射物體反射的光的(光徑)中放入上述的拋光劑和在上述的拋光底盤 和上述的反射物體之間施加與在上述的拋光物的拋光期間施加的負(fù)載大體上是一樣的負(fù) 載的狀況下獲得上述的參考光譜。 在本發(fā)明方面3所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明中，在獲得參考光譜的時(shí)候在拋光物和反 射物體之間不需要施加負(fù)載。然而，如果如同本發(fā)明，在拋光物和反射物體之間施加大體上
7與在拋光物拋光期間施加的負(fù)載一樣的負(fù)載時(shí)獲得參考光譜，則放入的拋光劑的薄層厚度 也類似于在獲得測(cè)量光譜的時(shí)候的拋光劑薄層的厚度。因此，在本發(fā)明中，獲得在比本發(fā)明 方面3所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明中的情況更接近在獲得測(cè)量光譜時(shí)達(dá)到的狀況的狀況下反 映拋光劑的影響的參考光譜；因此，能夠進(jìn)一步減小拋光劑對(duì)上述的關(guān)系曲線的影響，以致 能夠更進(jìn)一步增加監(jiān)視拋光狀態(tài)的精確度。
(本發(fā)明方面5所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明) 本發(fā)明方面5所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明[其特征在于]本發(fā)明方面1所申請(qǐng)專利范 圍的發(fā)明或本發(fā)明方面2所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明的事實(shí)，在射向上述的反射物體的上述的 光的光徑和從這個(gè)反射物體反射的光的[光徑]中放入上述的拋光劑時(shí)和在大體上與用于 拋光上述的拋光物的拋光條件相同的條件下拋光上述的反射物體時(shí)獲得上述的參考光譜。
在本發(fā)明方面4所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明中，在獲得參考光譜時(shí)候不需要拋光反射 物體。然而，如果如同本發(fā)明，在大體上與用于拋光拋光物的拋光條件相同的條件下拋光反 射物體時(shí)獲得參考光譜，則隨拋光條件不同而在拋光劑薄層厚度上的變化的影響和在拋光 物和拋光底盤相對(duì)運(yùn)動(dòng)期間摻和的泡沫的影響等等也將被反映在參考光譜中。因此，與本 發(fā)明方面4所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明相比較，本發(fā)明能在更接近在獲得測(cè)量光譜時(shí)達(dá)到的狀 況的狀況下獲得反映拋光劑的影響的參考光譜。因此，進(jìn)一步減小拋光劑對(duì)上述的關(guān)系曲 線的影響，以致更進(jìn)一步增加監(jiān)視拋光狀態(tài)的精確度。
(本發(fā)明方面6所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明) 本發(fā)明方面6所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明[其特征在于]本發(fā)明方面l一直到本發(fā)明 方面5所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明中的任一所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明的事實(shí)，上述的反射物體或 者具有這樣的反射的物體的組成部分具有大體上與上述的拋光物相同的形狀和尺寸。
在本發(fā)明方面1一直到本發(fā)明方面5所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明中，對(duì)反射物體或者 具有反射物體的組成部分沒有特別限制。然而在本發(fā)明中，能夠以與拋光物相同的方式裝 卸反射物體或者具有反射物體的組成部分，這是最理想的。 而且在本發(fā)明方面1 一直到本發(fā)明方面5所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明中，對(duì)反射物體
沒有特別限制；例如，這樣的反射物體可以由通過形成具有上述的反射率的金屬薄膜制作
的反射鏡或鏡面拋光的平板(例如金屬板或鏡面拋光硅片等等)組成。像這樣的組成部分
也適合作在本發(fā)明中使用權(quán)的反射物體。(本發(fā)明方面7所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明) 本發(fā)明方面7所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明[其特征在于]本發(fā)明方面6所申請(qǐng)專利范 圍的發(fā)明的事實(shí)，(a)上述的拋光物是加工晶片，(b)上述的反射物體或上述的組成部分在 待發(fā)期間也事先存儲(chǔ)在寄存上述的加工晶片的貯存盒內(nèi)，和(c)在獲得上述的參考光譜時(shí) 候使用把上述的加工晶片從上述的貯存盒裝置在上述規(guī)定的拋光位置的裝置把上述的反 射物體或上述的組成部分裝置在規(guī)定的拋光位置。 在本發(fā)明中，能夠以與加工晶片同樣的方式裝卸反射物體或具有上述的反射物體 的組成部分；因此，使獲取參考光譜簡化，這是最理想的。(本發(fā)明方面8所申請(qǐng)專利范圍 的發(fā)明) 本發(fā)明方面8所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明[其特征在于]本發(fā)明方面l一直到本發(fā)明 方面5所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明中的任一所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明事實(shí)，在拋光期間把上述的反射物體安裝在固定上述的拋光物的固定部件內(nèi)。 如果如同本發(fā)明，把反射物體安裝在固定拋光物的固定部件內(nèi)，則在獲得參考光 譜時(shí)不需要把反射物體放置在拋光位置(如同在本發(fā)明方面7所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明)的 步驟。而且，在拋光期間獲得參考光譜是可以實(shí)現(xiàn)的。
(本發(fā)明方面9所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明) 本發(fā)明方面9所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明[其特征在于]本發(fā)明方面l一直到本發(fā)明 方面5所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明中的任一所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明的事實(shí)，上述的拋光物是加 工晶片，并且在這樣的晶片除器件區(qū)域以外的區(qū)域內(nèi)(即在所謂的空區(qū)域內(nèi))形成上述的 反射物體。 在這樣的情況下，例如，能夠使反射物體制作成形成具有上述的反射率的金屬薄 膜的所謂空方格。制作反射物體的面積可以是相當(dāng)于一個(gè)芯片(大)的面積，或者可以是 較小的面積。 如果如同本發(fā)明，在(構(gòu)成拋光物的)加工晶片其本身上形成反射物體，則不需要 單獨(dú)制備反射物體。(本發(fā)明方面IO所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明) 本發(fā)明方面10所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明是加工晶片，在加工晶片中(a)在除器件區(qū) 域以外的區(qū)域內(nèi)的拋光表面?zhèn)壬现谱鞣瓷湮矬w，和(b)形成上述的反射物體的面積尺寸比 射向上述的反射物體的光斑點(diǎn)大，以便獲取參考光譜(是上述的反射物體反射光的光譜)。 本發(fā)明方面10所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明是能夠在本發(fā)明方面9所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明中使 用的加工晶片。(本發(fā)明方面11所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明) 本發(fā)明方面11所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明是使用本發(fā)明方面1 一直到本發(fā)明方面9 所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明中的任一所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明的監(jiān)視拋光狀態(tài)方法監(jiān)視上述的 拋光物的拋光狀態(tài)的拋光狀態(tài)監(jiān)視裝置。本發(fā)明的使以與本發(fā)明方面1一直到本發(fā)明方面 9所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明相同的方式達(dá)到拋光狀態(tài)的非常精確監(jiān)視能實(shí)現(xiàn)。
(本發(fā)明方面12所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明) 本發(fā)明方面12所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明是裝有拋光底盤和在拋光期間固定拋光物 的固定部件的拋光設(shè)備，并且在拋光設(shè)備中在上述的拋光底盤和上述的拋光物之間放入拋 光劑的狀況下通過在上述的拋光底盤和上述的拋光物之間施加負(fù)載以及通過造成[以上 所述的拋光底盤和拋光物的]相對(duì)移動(dòng)來拋光上述的拋光物。這樣的拋光設(shè)備裝有構(gòu)成本 發(fā)明方面11所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明的拋光狀態(tài)監(jiān)視裝置。由于本發(fā)明裝有構(gòu)成本發(fā)明方 面ll所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明的拋光狀態(tài)監(jiān)視裝置，所以能夠以令人滿意的精確度監(jiān)視拋 光狀態(tài)；因此，能夠使拋光工藝效率更高。
(本發(fā)明方面13所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明) 本發(fā)明方面13所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明是裝有拋光底盤和在拋光期間固定拋光物 的固定部件的拋光設(shè)備，并且在拋光設(shè)備中在上述的拋光底盤和上述的拋光物之間放入拋 光劑的狀況下通過在上述的拋光底盤和上述的拋光物之間施加負(fù)載以及通過造成[以上 所述的拋光底盤和拋光物的]相對(duì)移動(dòng)來拋光上述的拋光物。[在這樣的拋光設(shè)備中，]把 反射物體配置在上述的固定部件上面，以使這樣的反射物體貼向與固定上述的拋光物的側(cè)面相同的側(cè)面。 在本發(fā)明中，由于把反射物體固定在固定部件里，因此能夠提供適合于實(shí)施構(gòu)成 本發(fā)明方面8所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明的拋光狀態(tài)監(jiān)視方法的拋光狀態(tài)監(jiān)視裝置。
(本發(fā)明方面14所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明) 本發(fā)明方面14所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明的具有采用構(gòu)成本發(fā)明方面12所申請(qǐng)專利 范圍的發(fā)明或者本發(fā)明方面13所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明的拋光設(shè)備使半導(dǎo)體晶片的表面變 平整的工藝的半導(dǎo)體器件制造方法。 在本發(fā)明中，通過以令人滿意的精確度監(jiān)視拋光狀態(tài)使工藝效率更高；因此，能夠
以比常規(guī)半導(dǎo)體器件制造方法更低的成本制造半導(dǎo)體器件。(本發(fā)明方面15所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明) 本發(fā)明方面15所申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明是用構(gòu)成本發(fā)明方面14所申請(qǐng)專利范圍的 發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法制造的半導(dǎo)體器件。這發(fā)明使提供低成本半導(dǎo)體器件可以實(shí) 現(xiàn)。 在以上所述的各個(gè)發(fā)明中用金屬作上述的反射物體的情況下，[合適的]金屬的 例子包括:Al、W、Cu、Si、Ag、Cr、Ni和不銹鋼等等。 如以上所述，本發(fā)明能夠提供使改進(jìn)拋光狀態(tài)的監(jiān)視精確度可以實(shí)現(xiàn)的拋光狀態(tài)
監(jiān)視方法和裝置，以及采用以上所述的監(jiān)視方法和裝置的拋光設(shè)備。 而且，本發(fā)明能夠提供適合于實(shí)施像這樣的拋光狀態(tài)監(jiān)視方法的加式晶片。 此外，本發(fā)明能夠提供(a)通過以令人滿意精確度監(jiān)視拋光狀態(tài)而增高工藝效率
的半導(dǎo)體制造方法，和(b)低成本半導(dǎo)體器件。 附圖的簡略描述 圖1是以模型的形式表示本發(fā)明的一種實(shí)施構(gòu)造的拋光設(shè)備的示意結(jié)構(gòu)圖。
圖2表示圖l所示的拋光設(shè)備的部分放大截面圖和以模型的形式表示測(cè)量光學(xué)系 統(tǒng)的圖。 圖3是以模型的形式表示構(gòu)成本發(fā)明的另一種實(shí)施構(gòu)造的加工晶片的平面視圖。 圖4是表示構(gòu)成本發(fā)明的又一種實(shí)施構(gòu)造的拋光設(shè)備的主要部分的圖。 圖5是以模型的形式表示構(gòu)成本發(fā)明的又一種實(shí)施構(gòu)造的拋光設(shè)備的示意結(jié)構(gòu)圖。 圖6是舉例說明構(gòu)成本發(fā)明的又一種實(shí)施構(gòu)造的半導(dǎo)體器件制造工藝的流程圖。 圖7是表示在實(shí)驗(yàn)例1中獲得的測(cè)量光譜對(duì)參考光譜的強(qiáng)度比的曲線圖。 圖8是表示在實(shí)驗(yàn)例1中獲得的剩余的晶片厚度的曲線圖。 圖9是以模型的形式表示在實(shí)驗(yàn)例中使用的拋光設(shè)備的示意結(jié)構(gòu)圖。 圖10是表示在比較例子中獲得的測(cè)量光譜對(duì)參考光譜的強(qiáng)度比的曲線圖。 圖11表示舉例說明在半導(dǎo)體制造工藝中采用的變平技術(shù)的基本原理圖。 發(fā)明的最佳實(shí)施構(gòu)造 在下面為了更詳細(xì)地描述本發(fā)明，參閱附圖將描述本發(fā)明的最佳實(shí)施構(gòu)造。然而， 不言而喻，這些實(shí)施構(gòu)造的內(nèi)容不限制本發(fā)明的范圍。 [OOSS][第一實(shí)施構(gòu)造] 圖1是以模型的形式舉例說明構(gòu)成本發(fā)明第一實(shí)施構(gòu)造的拋光設(shè)備(或平面化設(shè)
10備)的示意結(jié)構(gòu)圖。圖2表示這種拋光設(shè)備的部分放大截面圖和以模型的形式舉例說明測(cè) 量光學(xué)系統(tǒng)16的圖。 這種拋光設(shè)備裝備有拋光組成部件1、許多固定拋光物部件2(下文稱之為"拋光 頭")和輸送拋光劑(懸浮液)5的拋光劑輸送部件3。 在圖1和圖2所表示的狀況中，用作構(gòu)成拋光物的加工晶片的硅晶片4是通過真 空吸在圖左邊所示的拋光頭2上固定的，拋光頭2被配置在面向拋光組成部件1的位置。如 將在下面描述的那樣，在拋光晶片4以前，在拋光頭2上固定反射物體19而不是固定晶片 4。在本實(shí)施構(gòu)造中，反射物體19具有與晶片4大體上一樣的形狀和尺寸；例如，可以使用 通過形成金屬薄膜制成的反射鏡，或者鏡面拋光的平片(例如金屬平片或鏡面拋光的硅晶 片)。另一個(gè)方法是，可以用具有與晶片4大體上一樣的形狀和尺寸并且具有在構(gòu)成組成部 分中的一部分的區(qū)域(即包括與以后將描述的窗口 15相對(duì)應(yīng)的區(qū)域的一個(gè)區(qū)域)內(nèi)制成 的反射物體的這樣的組成部分代替反射物體19。像這樣的組成部分的一個(gè)例子是在玻璃平 片表面上的部分區(qū)域內(nèi)制成金屬薄膜的一種組成部分。 用支架7通過各個(gè)機(jī)械裝置6吊住相應(yīng)的拋光頭2，并且把各個(gè)拋光頭2裝配成用 相應(yīng)的機(jī)械裝置6能使各個(gè)拋光頭2如由圖1中的箭頭所示的那樣轉(zhuǎn)動(dòng)、垂直移動(dòng)或相對(duì) 于支架7擺向左邊和右邊(成往復(fù)擺動(dòng))。而且，把設(shè)備裝配成通過支架7的轉(zhuǎn)動(dòng)能夠使各 個(gè)拋光頭2定位在如圖1中的箭頭所示的貼向拋光組成部件1的位置(即拋光位置)、貼 向作好準(zhǔn)備的平臺(tái)8的位置(即等待位置)或者貼向在圖中沒有表示出的卸料平臺(tái)的位置 (即取出位置)。 此外，在等待周期期間[為了拋光]把許多晶片4和反射物體19裝在用作寄存將 被拋光的晶片4的貯存器的晶片盒9里面。把晶片盒9里面的反射物體19和許多晶片4 用自動(dòng)傳送裝置10從反射物體19開始依次傳送到作好準(zhǔn)備的平臺(tái)8，并且處在等待位置的 拋光頭2用真空吸盤等等吸住已傳送到作好準(zhǔn)備的平臺(tái)的反射物體19或晶片4。
同時(shí)，如下文所述對(duì)吸在處于拋光位置的拋光頭2上的反射物體19或晶片4進(jìn)行 獲取參考光譜或拋光。在這以前，已完成參考光譜獲取操作或拋光[處理]的反射物體19 或晶片4被從拋光頭2的取出位置移送到卸料平臺(tái)，并被在圖中未表示出的自動(dòng)傳送裝置 運(yùn)送到另一晶片盒(圖中未表示出)。 當(dāng)完成各個(gè)位置內(nèi)的處理時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)支架7以使各個(gè)拋光頭2定位在下一步驟的位 置。如圖2所示，各個(gè)拋光頭2各具有用來防止晶片飛脫的護(hù)圈11(在圖1中略去)。這種 護(hù)圈ll不是絕對(duì)必需的。 如圖1和2所示，拋光組成部件1是一種把拋光底盤(拋光盤)13配置在具有開孔 部分14的臺(tái)板12上的組成部件。用雙面膠帶或粘合劑把拋光底盤13粘接到臺(tái)板12上。 把拋光組成部件裝配成能夠在圖1中的箭頭表示的方向上轉(zhuǎn)動(dòng)拋光組成部件1。使開孔部 分14的中心裝配成與處于拋光位置的拋光頭2當(dāng)這樣的拋光頭2定位在樞軸中心時(shí)的轉(zhuǎn) 動(dòng)中心相吻合。 如圖2所示，拋光底盤13是通過把二層由泡沫聚氨基甲酸酯等等組成的片狀拋光 盤13a和13b粘接在一起形成的雙層盤。在上拋光盤13a內(nèi)形成稍大的開孔部分，而在下 拋光盤13b內(nèi)形成稍小的開孔部分。這些開孔部分的中心與拋光頭2的轉(zhuǎn)動(dòng)中心吻合。把 透明聚丙烯窗口 15嵌入并固定在上拋光盤13a的開孔部分中的適當(dāng)位置。使在拋光物的
11側(cè)面上的窗口 15的表面相對(duì)于拋光底盤13中的拋光盤13a與晶片4接觸表面稍微內(nèi)凹。 因此，晶片4和窗口 15互相不接觸，以致消除晶片4和窗 15的擦傷。從拋光劑輸送部件3輸送的拋光劑5進(jìn)入這樣的凹進(jìn)部分。圖2表示 拋光劑5已進(jìn)入這樣的凹進(jìn)部分的狀況。 在這里將描述由定位在拋光位置的拋光頭2固定的晶片4拋光。上述的拋光頭2 一面使上述的晶片4轉(zhuǎn)動(dòng)一面使這晶片4[向后和向前]擺動(dòng)，并且以規(guī)定的壓力把晶片4 壓向拋光組成部件1中的拋光底盤13。在這樣的狀況下，把拋光劑5從拋光劑輸送部件3 輸送到拋光底盤13的表面；這樣的拋光劑5分散在拋光底盤13的表面上面，并且隨著拋光 組成部件1和晶片4互相相對(duì)移動(dòng)進(jìn)入拋光底盤13和晶片4之間的空隙，因此使晶片4的 拋光表面拋光。準(zhǔn)確地說，通過拋光組成部件1與晶片4的相對(duì)移動(dòng)引起的機(jī)械拋光和拋 光劑5的化學(xué)作用的協(xié)合效力進(jìn)行有促進(jìn)作用的拋光。 而且，如圖1所示，這種拋光設(shè)備還裝備有測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)16、由個(gè)人計(jì)算機(jī)等等組 成的信號(hào)處理部分17和顯示監(jiān)視結(jié)果的例如CRT等等的顯示部分18 ;這些部分構(gòu)成拋光 狀態(tài)監(jiān)視裝置。 測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)16用探測(cè)光經(jīng)由窗口 15照射固定在處于拋光位置的拋光頭2上的 晶片4或反射物體19的拋光表面；晶片4的拋光表面或反射物體19反射的光被分離成光 譜，并且用光接收傳感器檢測(cè)在各個(gè)波長上的強(qiáng)度。這樣的檢測(cè)信號(hào)當(dāng)作測(cè)量光譜或參考 光譜輸入到信號(hào)處理部分17，并用以后將描述的方法處理這樣的檢測(cè)信號(hào)。
參閱圖2，將描述測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)16的一個(gè)具體的例子。在圖2中，用透鏡32把從 構(gòu)成照射光源的氙燈31發(fā)射的光聚焦成平行光束。這樣的光束通過狹縫33，并被透鏡36 聚焦在光束分裂器35上。已通過光速分裂器35的光用透鏡36再聚焦成平行光束；這樣的 光通過窗口 15，并射向晶片4的拋光表面或者射向反射物體19。 反射光再通過窗口 15和透鏡36，并被聚焦在光束分裂器35。在光速分裂器35中， 反射光的方向被改變90° ，并被透鏡37再聚焦成平行光束。然后[光]被反射鏡38反射 并被透鏡39聚焦在針孔40。下一步，去除像散射光、衍射光等等之類干擾成分，并且經(jīng)由透 鏡41投射到衍射光柵42，以使光被分離成光譜。像這樣分離成光譜的光是投射到用作光 接收傳感器的線性傳感器43的，并且測(cè)量光譜強(qiáng)度(在各個(gè)波長上的強(qiáng)度，即光譜[的強(qiáng) 度])。 在本實(shí)施構(gòu)造中，調(diào)整投射到晶片4或反射物體19上的探測(cè)光光斑的尺寸(即在 本例中的直徑)d以使這樣的尺寸充分地大于在晶片4上器件中的最小結(jié)構(gòu)。許多是小的 獨(dú)立部分聚集的間斷結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在是拋光物的晶片4上，因此在精細(xì)地觀察時(shí)晶片4是不均 勻。所以，如果照射探測(cè)光的光斑直徑d是小的，則反射光受上述的精細(xì)結(jié)構(gòu)影響，因此反 射光隨著照射位置不同而變化，導(dǎo)致以上所述將引起干擾的可能性。然而，如果使照射探測(cè) 光的光斑直徑d充分地大于在晶片上器件中的最小結(jié)構(gòu)，則反射光將是恒定的，與探測(cè)光 的照射位置無關(guān)，因此能夠獲得穩(wěn)定的信號(hào)。 在這里，將描述在本實(shí)施構(gòu)造中在晶片4的拋光以前進(jìn)行的參考光譜獲取工藝過 程。 在[這個(gè)工藝過程]的第一例中，把在(a)處于拋光位置的拋光頭2上固定反射 物體19， (b)拋光組成部件1不轉(zhuǎn)動(dòng)，并且既不轉(zhuǎn)動(dòng)上述的拋光頭2又不使不上述的拋光頭2擺動(dòng)，(c)壓緊壓力(負(fù)載)近乎零(在反射物體19和拋光底盤13之間或是保留間隙或 是不保留間隙的情況下)，以及(d)在反射物體19和窗口 15之間沒有放入拋光劑5的狀況 下用測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)16測(cè)量的光譜作為參考光譜存儲(chǔ)在信號(hào)處理部分17中的存儲(chǔ)器(圖中 未表示出)。 在[這個(gè)工藝過程]的第二例中，把在(a)處于拋光位置的拋光頭2上固定反射 物體19， (b)拋光組成部件1不轉(zhuǎn)動(dòng)，并且既不轉(zhuǎn)動(dòng)上述的拋光頭2又不使上述的拋光頭2 擺動(dòng)，(c)壓緊壓力(負(fù)載)近乎零(在反射物體19和拋光底盤13之間或是保留間隙或 是不保留間隙的情況下)，以及(d)在反射物體19和窗口 15之間放入[上述的]拋光劑5 的狀況下用測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)16測(cè)量的光譜作為參考光譜存儲(chǔ)在信號(hào)處理部分17中的存儲(chǔ)器 (圖中未表示出)。而且，在提前從拋光劑輸送部件3輸送拋光劑5等等時(shí)通過轉(zhuǎn)動(dòng)拋光組 成部件1能夠把[上述的]拋光劑放入反射物體19和窗口 15之間。 在[這個(gè)工藝過程]的第三例中，把在(a)處于拋光位置的拋光頭2上固定反射 物體19， (b)拋光組成部件1不轉(zhuǎn)動(dòng)，并且既不轉(zhuǎn)動(dòng)上述的拋光頭2又不使上述的拋光頭2 擺動(dòng)，(c)用與在晶片4的拋光期間施加的壓緊壓力(負(fù)載)大體上相同的壓力把反射物 19壓向拋光底盤13，以及(d)在反射物體19和窗口 15之間放入[上述的]拋光劑5的狀 況下用測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)16測(cè)量的光譜作為參考光譜存儲(chǔ)在信號(hào)處理部分17中的存儲(chǔ)器(圖 中未表示出)。 在[這個(gè)工藝過程]的第四例中，把在(a)處于拋光位置的拋光頭2上固定反射 物體19， (b)在反射物體19和窗口 15之間放入(上述的)拋光劑5，以及(c)在與晶片4 的拋光期間采用的拋光條件大體上相同的條件下拋光反射物體19的狀況下用測(cè)量光學(xué)系 統(tǒng)16測(cè)量的光譜作為參考光譜存儲(chǔ)在信號(hào)處理部分17中的存儲(chǔ)器(圖中未表示出)。
而且，在本實(shí)施構(gòu)造中，由測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)16在晶片4的拋光期間陸續(xù)測(cè)量的一些 光譜作為一些在以上所述的各個(gè)時(shí)刻[獲得]的測(cè)量光譜存儲(chǔ)在信號(hào)處理部分17中的存 儲(chǔ)器(圖中未表示出)。 此外，每當(dāng)在晶片4的拋光期間的規(guī)定時(shí)刻獲得測(cè)量光譜的時(shí)候，信號(hào)處理部分 17計(jì)算(例如)這樣的測(cè)量光譜對(duì)上述的參考光譜的強(qiáng)度比率(即在各個(gè)波長上的測(cè)量光 譜對(duì)參考光譜[在這些波長時(shí)]的強(qiáng)度之比)，作為測(cè)量光譜與參考光譜的關(guān)系曲線。然 后，信號(hào)處理部分17根據(jù)像這樣計(jì)算的相對(duì)于波長的強(qiáng)度比計(jì)算晶片4的拋光狀態(tài)監(jiān)視結(jié) 果，而且在顯示部分上顯示這些結(jié)果，或者確定拋光邊界點(diǎn)，并且當(dāng)檢測(cè)出邊界點(diǎn)時(shí)向上述 的拋光設(shè)備中的控制部分發(fā)出結(jié)束拋光的指令。 例如，根據(jù)測(cè)測(cè)量光譜對(duì)參考光譜強(qiáng)度之比的波形中的最大和最小位置(波長) 計(jì)算被拋光的薄層(即最上面的薄層)的薄膜厚度，并在顯示部分18上顯示以上所述的薄 膜厚度作為監(jiān)視結(jié)果。然后根據(jù)這樣[測(cè)量的]薄膜厚度是否達(dá)到了規(guī)定的薄膜厚度檢測(cè) 出拋光邊界點(diǎn)。或者，例如根據(jù)晶片的初始厚度和被拋光的薄層(即最上面的薄層)的薄 膜厚度確定拋光量，并且在顯示部分18上顯示以上所述的[拋光量]作為監(jiān)視結(jié)果。
當(dāng)然，在本實(shí)施構(gòu)造中，根據(jù)相對(duì)于測(cè)量光譜的一些波長用參考光譜作基準(zhǔn)的強(qiáng) 度比率確定監(jiān)視結(jié)果的計(jì)算方法和用來檢測(cè)出拋光邊界點(diǎn)的方法不局限于以上所述的例 子。 在本實(shí)施構(gòu)造中，當(dāng)撇除以上描述時(shí)，不"照原來樣子"使用測(cè)量光譜；而在拋光以前以用來獲得測(cè)量光譜的探測(cè)光照射反射物體19，獲取由反射物體19反射的光的光譜(即 參考光譜)，并且在拋光期間根據(jù)測(cè)量光譜對(duì)參考光譜的關(guān)系曲線監(jiān)視拋光狀態(tài)。
因此，雖然由于受光源31的光譜特性和在工作時(shí)間范圍內(nèi)這些特性上的變化干 擾，使測(cè)量光譜本身的波形改變，但是在參考光譜和測(cè)量光譜中同樣地反映光源31的光譜 特性；因此，從測(cè)量光譜對(duì)參考光譜的強(qiáng)度比率中大體上排除光源31的光譜特性的影響。
而且，由于在獲得測(cè)量光譜和參考光譜時(shí)由一同一線性傳感器43接收各束反射 光(束)，所以在參考光譜和測(cè)量光譜中同樣地反映線性傳感器43的光譜靈敏度特性；因 此，從測(cè)量光譜對(duì)參考光譜的強(qiáng)度比率中大體上排除線性傳感器43的光譜靈敏度的影響。 所以，由于在本實(shí)施構(gòu)造中根據(jù)上述的強(qiáng)度比率監(jiān)視拋光狀態(tài)，因此增加拋光狀態(tài)的監(jiān)視 精確度。 此外，在本實(shí)施構(gòu)造中，由于反射物體19具有與晶片4大體上相同的形狀和尺寸， 所以如上所述那樣，能夠以與晶片4相同方式使用晶片盒9，作好準(zhǔn)備的平臺(tái)8和自動(dòng)傳送 裝置10來裝卸反射物體9。因此，使參考光譜的獲取簡化。 [cms][第二實(shí)施構(gòu)造] 圖3是以模型形式表示在本發(fā)明的第二實(shí)施構(gòu)造中使用的加工晶片104的平面視 圖。 本實(shí)施構(gòu)造和上述的第一實(shí)施構(gòu)造之間主要的不同點(diǎn)是[如下所述準(zhǔn)確說，在 本實(shí)施構(gòu)造中]不使用反射物體19，是使用圖3所示的加工晶片104而不是普通的加工晶 片4;更進(jìn)一步說，參考光譜獲取工藝過程因此不同。在[所有]其他方面，[本實(shí)施構(gòu)造] 都類似于上述的第一實(shí)施構(gòu)造。 如圖3所示，加工晶片104與普通加工晶片4不同在于[在這樣的加工晶片104 上]在除器件區(qū)域以外的區(qū)域內(nèi)形成用來獲取參考光譜的反射物體105。在圖3中，除形成 反射物體105的區(qū)域以外的各個(gè)方格式區(qū)域表示一些有一個(gè)芯片尺寸的器件區(qū)域。在本實(shí) 施構(gòu)造中，在具有一個(gè)芯片尺寸的區(qū)域內(nèi)形成反射物體105，并且使像Al薄膜等等之類的 金屬薄膜形成為在上述的加工晶片104的拋光表面?zhèn)壬媳榧熬哂幸粋€(gè)芯片尺寸這樣的整 個(gè)區(qū)域反射物體105。 形成反射物體105的區(qū)域尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于圖2中探測(cè)光的光斑直徑d。當(dāng)然，也可以 在比具有一個(gè)芯片尺寸的器件區(qū)域小的區(qū)域內(nèi)形成反射物體，只要這樣的區(qū)域大于圖2中 探測(cè)光的光斑直徑d。在圖3中，106表示缺口。此外，在本實(shí)施構(gòu)造中，在位于晶片104中 央的區(qū)域形成反射物體105;然而，可以用考慮到的與窗口 15等等的位置關(guān)系恰當(dāng)?shù)卮_定 反射物體105的位置。 在本實(shí)施構(gòu)造中，例如，可以如下面的例子所述那樣進(jìn)行參考光譜獲取工藝過 程 在[以上所述的工藝過程的]第一例中，把在(a)處于拋光位置的拋光頭2上固 定晶片104， (b)拋光組成部件1不轉(zhuǎn)動(dòng)，并且既不轉(zhuǎn)動(dòng)上述的拋光頭2又不使上述的拋光 頭2擺動(dòng)，(c)壓緊壓力(負(fù)載)近乎零(在晶片104和拋光底盤13之間或是保留間隙或 是不保留間隙的情況下)，以及(d)在反射物體105和鑲面窗口 15之間沒有放入拋光劑5 的狀況下用測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)16測(cè)量的光譜作為參考光譜存儲(chǔ)在信號(hào)處理部分17中的存儲(chǔ)器 (圖中未表示出)。在晶片104的拋光以前進(jìn)行這樣的工藝過程。
在[以上所述的工藝過程的]第二例中，把在(a)處于拋光位置的拋光頭2上固 定晶片104， (b)拋光組成部件1不轉(zhuǎn)動(dòng)，并且既不轉(zhuǎn)動(dòng)上述的拋光頭2又不使上述的拋光 頭2擺動(dòng)，(c)壓緊壓力(負(fù)載)近乎零(在晶片104和拋光底盤13之間或是保留間隙或 是不保留間隙的情況下)，以及(d)在反射物體105和窗口 15之間放入[上述的]拋光劑 5的狀況下用測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)16測(cè)量的光譜作為參考光譜存儲(chǔ)在信號(hào)處理部分17中的存儲(chǔ) 器(圖中未表示出)。在晶片104的拋光以前進(jìn)行這樣的工藝過程。 在[以上所述的工藝過程的]第三例中，把在(a)處于拋光位置的拋光頭2上固 定晶片104， (b)拋光組成部件1不轉(zhuǎn)動(dòng)，并且既不轉(zhuǎn)動(dòng)上述的拋光頭2又不使上述的拋光 頭2擺動(dòng)，(c)用與在晶片104的拋光期間施加的壓緊壓力(負(fù)載)大體上相同的壓力把 晶片104壓向拋光底盤13，以及(d)在反射物體105和窗口 15之間放入(上述的)拋光劑 5的狀況下用測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)16測(cè)量的光譜作為參考光譜存儲(chǔ)在信號(hào)處理部分17中的存儲(chǔ) 器(圖中未表示出)。在晶片104的拋光以前進(jìn)行這樣的工藝過程。 在[以上所述的工藝過程的]第四例中，把在晶片104的拋光期間反射物體105
貼向窗口15的狀況下用測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)16測(cè)量的光譜作為參考光譜存儲(chǔ)在信號(hào)處理部分17
中的存儲(chǔ)器(圖中未表示出)。在這一點(diǎn)上，在晶片104的拋光期間陸續(xù)地獲取參考光譜的
情況中(在本例中，例如，也可以僅獲取[參考光譜] 一次)，在用參考光譜作基準(zhǔn)確定測(cè)量
光譜的強(qiáng)度比率時(shí)(例如)可以使用在分析當(dāng)中的時(shí)刻的最新參考光譜。 在本實(shí)施構(gòu)造中，有與上述的第一實(shí)施構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)一樣的優(yōu)點(diǎn)；而且，有不需要制
備單獨(dú)的反射物體19的附加優(yōu)點(diǎn)。此外，如果應(yīng)用上述的第四例，則能夠獲得反映的獲取
測(cè)量光譜的狀況中拋光劑的影響的參考光譜；因此，能夠進(jìn)一步減小拋光劑對(duì)測(cè)量光譜與
參考光譜的強(qiáng)度比率的影響，以致能夠更進(jìn)一步增加拋光狀態(tài)的監(jiān)視精確度。[第三實(shí)施構(gòu)造] 圖4是舉例說明構(gòu)成本發(fā)明第三實(shí)施構(gòu)造的拋光設(shè)備中的主要部分的圖；這個(gè)圖 與圖2相對(duì)應(yīng)。在圖4中，與圖2相同的元件或者與圖2中的元件相對(duì)應(yīng)的元件用一樣的 符號(hào)標(biāo)明，并且省略這些元件的重復(fù)描述。本實(shí)施構(gòu)造僅在下列方面與上述的第一實(shí)施構(gòu) 造不同 在本實(shí)施構(gòu)造中，不使用反射物體19 ;而是，在與固定晶片4的側(cè)面同一側(cè)面(即 圖4中較近的側(cè)面)上把反射物體50配置在拋光頭2中的護(hù)圈11上。在本實(shí)施構(gòu)造中， 使反射物體50構(gòu)成為通過在由透明聚丙烯樹脂組成的圓環(huán)狀板51的上表面上形成金屬薄 膜50制成的圓環(huán)狀反射鏡。 把這樣的反射物體50固定到護(hù)圈11以使透明聚丙烯樹脂板51的表面與護(hù)圈11 的表面相合。因此，在晶片4的拋光期間，反射物體50也被拋光。在上拋光盤13a內(nèi)形成 稍大的開孔部分而在下拋光盤13b內(nèi)形成稍小的開孔部分。在反射物體50的直徑方向上 這些開孔部分的中心與反射物體的寬度中心相吻合。 把透明聚丙烯窗口 115嵌入并固定在上拋光盤13a的開孔部分空間內(nèi)。如同在窗 口 15的情況下，使在拋光物側(cè)面上的窗口 115表面相對(duì)于晶片4接觸的拋光底盤13中的 拋光盤13a的表面稍微凹入。從拋光劑輸送部件3輸送的拋光劑5也進(jìn)入這樣的凹口 ；圖 4表示拋光劑5已進(jìn)入這樣的凹口的狀況。在平臺(tái)12內(nèi)當(dāng)使處于拋光位置的拋光頭2定位 在樞軸中心時(shí)面向反射物體的位置形成開孔部分114。
在本實(shí)施構(gòu)造中，此外，如圖4所示，把在圖中所示的配置在透鏡32和狹縫33之 間的半透明鏡60、反射鏡61、與在圖中所示的元件33 —直到36 —致的狹縫133、透鏡134、 光束分裂器135和透鏡136，以及與在圖中所示的光學(xué)系統(tǒng)44 一致的光學(xué)系統(tǒng)144加到在 圖2中所示的測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)16。因此，能夠同時(shí)完成參考光譜獲取和測(cè)量光譜獲取。
準(zhǔn)確地說，通過從氙燈31發(fā)射光和使穿過透鏡32的光被半透鏡60分裂而獲得的 一束光束(探測(cè)光)穿過窗口 15并射向晶片4，并且從線性傳感器43獲得所得到的反射光 的光譜強(qiáng)度(測(cè)量光譜)。同時(shí)，通過從同一氙燈31發(fā)射光和使穿過透鏡32的光被半透鏡 60分裂而獲得的另一束光束穿過窗口 115并射向反射物體50 ;用與光學(xué)系統(tǒng)44 一致的光 學(xué)系統(tǒng)144處理這束光，并且從安裝在光學(xué)系統(tǒng)144中的(與光學(xué)系統(tǒng)44中的線性傳感受 器44 一致的)線性傳感器獲得所得到的反射光的光譜強(qiáng)度(參考光譜)。
在本實(shí)施構(gòu)造中，例如，如下列例子所述，可以進(jìn)行參考光譜獲取工藝過程
在[這個(gè)工藝過程的]第一例中，把在(a)處于拋光位置的拋光頭2上固定晶片 4， (b)拋光組成部件1不轉(zhuǎn)動(dòng)，并且既不轉(zhuǎn)動(dòng)上述的拋光頭2又不使上述的拋光頭2擺動(dòng)， (c)壓緊壓力(負(fù)載)近乎零(在反射物體50和拋光底盤13之間或是保留間隙或是不保 留間隙的情況下)，以及(d)在反射物體50和鑲面窗口 115之間沒有放入拋光劑5的狀況 下從測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)16中的光學(xué)系統(tǒng)144的線傳感器獲得的參考光譜存儲(chǔ)在信號(hào)處理部分 17中的存儲(chǔ)器(圖中未表示出)。在晶片4的拋光以前進(jìn)行這樣的工藝過程。
在[這個(gè)工藝過程的]第二例中，把在(a)處于拋光位置的拋光頭2上固定晶片 4， (b)拋光組成部件1不轉(zhuǎn)動(dòng)，并且既不轉(zhuǎn)動(dòng)上述的拋光頭2又不使上述的拋光頭2擺動(dòng)， (c)壓緊壓力(負(fù)載)近乎零(在反射物體50和拋光底盤13之間或是保留間隙或是不保 留間隙的情況下)，以及(d)在反射物體50和窗口 115之間放入(上述的)拋光劑5的狀 況下從測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)16測(cè)量的光學(xué)系統(tǒng)144的線性傳感器獲得的參考光譜存儲(chǔ)在信號(hào)處 理部分17中的存儲(chǔ)器(圖中未表示出)。在晶片4的拋光以前進(jìn)行這樣的工藝過程。
在[這個(gè)工藝過程的]第三例中，把在(a)處于拋光位置的拋光頭2上固定晶片 4， (b)拋光組成部件1不轉(zhuǎn)動(dòng)，并且既不轉(zhuǎn)動(dòng)上述的拋光頭2又不使上述的拋光頭2擺動(dòng)， (c)用與在晶片4的拋光期間施加的壓緊壓力(負(fù)載)大體上一樣的壓力把晶片4壓向拋 光底盤13，以及(d)在反射物體和窗口 115之間放入(上述的)拋光劑5的狀況下從測(cè)量 光學(xué)系統(tǒng)16中的光學(xué)系統(tǒng)144的線性傳感器獲得的參考光譜存儲(chǔ)在信號(hào)處理部分17中的 存儲(chǔ)器(圖中未表示出)。在晶片4的拋光以前進(jìn)行這樣的工藝過程。
在[這個(gè)工藝過程的]第四例中，把在晶片4的拋光期間反射物體50貼向窗口 15的狀況下從測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)16中的光學(xué)系統(tǒng)144的線性傳感器獲得的參考光譜存儲(chǔ)在信 號(hào)處理部分17中的存儲(chǔ)器(圖中未表示出)。在這點(diǎn)上，在晶片4的拋光期間與一些測(cè)量 光譜同時(shí)陸續(xù)獲得一些參考光譜的情況下(在本例中，例如，[參考光譜]也可以僅獲得一 次)，在用參考光譜作基準(zhǔn)確定測(cè)量光譜的強(qiáng)度比率時(shí)可以使用(例如)在分析當(dāng)中的時(shí)刻 的最新參考光譜。 在本實(shí)施構(gòu)造中，有一些與上述的第一實(shí)施構(gòu)造中的優(yōu)點(diǎn)一樣的優(yōu)點(diǎn)。而且，如果 使用上述的第四例，則能夠獲得反映在獲取測(cè)量光譜的狀況下拋光劑的影響的參考光譜； 因此，能夠進(jìn)一步減小拋光劑對(duì)測(cè)量光譜與參考光譜的強(qiáng)度比率的影響，以致能夠更進(jìn)一 步增加拋光狀態(tài)的監(jiān)視精確度。
[第四實(shí)施構(gòu)造] 圖5是以模型的形式表示構(gòu)成本發(fā)明第四實(shí)施構(gòu)造的拋光設(shè)備的示意結(jié)構(gòu)圖。在 圖5中，與圖4中相同的元件或者與圖4中一致的元件用一樣的符號(hào)標(biāo)明，并且省略這些元 件的重復(fù)描述。 本實(shí)施構(gòu)造在下列方面與上述的第一實(shí)施構(gòu)造不同準(zhǔn)確地說，在上述的第一實(shí) 施構(gòu)造中，使拋光組成部件1構(gòu)成拋光組成部件1大于晶片4 ;在本實(shí)施構(gòu)造中，相反，使拋 光組成部件1構(gòu)成拋光組成部件1小于晶片4，并且適當(dāng)加上一些變換。在本實(shí)施構(gòu)造中， 由于拋光組成部件1小于晶片4，因此用從測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)16射出的探測(cè)光照射從拋光組成 部件1露出的一部分晶片4或者反射物體19，并且在拋光底盤13內(nèi)沒有形成窗口 15。
使用權(quán)用本實(shí)施構(gòu)造也能夠獲得與上述的第一實(shí)施構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)一樣的優(yōu)點(diǎn)。
而且，通過以與變更第一實(shí)施構(gòu)造獲得第四實(shí)施構(gòu)造的相同方式變更上述的第二 和第三實(shí)施構(gòu)造可以獲得類似于圖4所示的實(shí)施構(gòu)造的實(shí)施構(gòu)造。 此外，在上述的第一到第三實(shí)施構(gòu)造中，如果在使拋光頭2擺動(dòng)時(shí)使晶片4或反射 物體伸出拋光組成部件l，并且[系統(tǒng)]安裝成用從測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)射出的光照射伸出部分 (曝露部分)，則在拋光底盤13內(nèi)不需要形成窗口 15或115。
[第五實(shí)施構(gòu)造] 圖6是舉例說明[本發(fā)明的]半導(dǎo)體器件制造工藝的流程圖。在半導(dǎo)體器件制造
工藝開始時(shí)，首先在步驟S200內(nèi)從下面所述的步驟S201 —直到步驟S204中選擇一種合適
的實(shí)施工藝。然后根據(jù)這個(gè)選擇工藝過程轉(zhuǎn)到步驟S201到S204其中之一。 步驟S201是硅片表面被氧化的氧化工過程。工步驟S202是用CVD等等在硅片表
面上形成絕緣薄膜的VCD工藝過程。步驟S203是用像蒸發(fā)等等之類的工藝方法在硅片上
形成電極的電極制作工藝過程。步驟S204是把注入到硅片的離子注入工藝過程。 繼VCD工藝過程或電極制作工藝過程之后，操作轉(zhuǎn)到步驟S205。步驟S205是CMP
工藝過程。在這樣的CMP工藝過程中，使用本發(fā)明的拋光設(shè)備通過在半導(dǎo)體器件表面上的
金屬薄膜等等的拋光進(jìn)行層間絕緣薄膜變平或形成霧狀花紋。 繼CMP工藝過程或氧化工藝過程之后，操作轉(zhuǎn)到步驟S206。步驟S206是光刻工藝 過程。在這樣的光刻工藝過程中，用光致抗蝕劑涂敷硅片，通過用曝光設(shè)備曝光在硅片上烙 上電路圖形，并且使曝光過的硅片顯影。此外，下一步驟S207是蝕刻工藝過程，在蝕刻工藝 過程中通過蝕刻去除除顯出光致抗蝕劑圖像以外的部分，并且然后剝離光致抗蝕劑，以便 當(dāng)完成蝕刻時(shí)清除不必要的光致抗蝕劑。 其次，在步驟S208中，就是否完成全部必要的工藝過程進(jìn)行判斷；如果沒有完成，則[操作]返回到步驟S200，并且重復(fù)以前的一些步驟，以使在硅片上形
成電路圖形。如果在步驟S208中判定所有工藝過程完成了，則結(jié)束[操作]。 由于本發(fā)明的拋光設(shè)備用于構(gòu)成本實(shí)施構(gòu)造的半導(dǎo)體器件制造工藝過程中的CMP
工藝過程，因此能夠增加在CMP工藝過程中拋光邊界點(diǎn)檢測(cè)的精確度或薄膜厚度測(cè)量的精
確度，以致改進(jìn)CMP工藝過程的生產(chǎn)率。因此，能夠以比在通常半導(dǎo)體器件制造方法中低的
成本制造半導(dǎo)體器件。 而且，本發(fā)明的拋光設(shè)備還能夠用于除上述的半導(dǎo)體器件制造工藝以外的一些半 導(dǎo)體器件制造工藝過程中的CMP工藝過程。
用本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法制造本發(fā)明的半導(dǎo)體器件。因此，能夠以比在通
常半導(dǎo)體器件制造方法中低的成本制造這樣的半導(dǎo)體器件是可以實(shí)現(xiàn)的。[實(shí)驗(yàn)例l] 實(shí)驗(yàn)例1涉及上述的第一實(shí)施構(gòu)造。在這樣的實(shí)驗(yàn)例中，由RodelCO.制造的 IC1000拋光盤和Suba400拋光盤被作用1和2所示的拋光設(shè)備中的拋光盤13a和13b。在 這些拋光盤內(nèi)的開孔部分的各個(gè)尺寸被設(shè)定為60毫米X20毫米和50毫米X 10毫米。透 明聚丙烯窗口 15的表面從拋光盤13a的表面內(nèi)凹0. 2毫米。 形成0. 1微米厚度的熱氧化薄膜的6英寸硅片被用作構(gòu)成拋光物的晶片4。通過 在具有0. 6毫米厚度并具有與上述的晶片一樣的形狀的玻璃平板上真空蒸發(fā)2微米厚度的 鋁而形成的反射鏡被用作反射物體19。 然后，首先把用作反射物體19的上述的反射鏡固定在處于拋光位置的拋光頭2上 以使反射鏡的玻璃表面面朝下(即，以使[這個(gè)表面]接觸拋光盤13a)。
以后，把拋光劑5(用于晶片的拋光的拋光劑(以后描述))從拋光劑輸送部件3 輸送到拋光底盤13的表面，并且把這樣的拋光劑5放到窗口 15上。下一步，在與以下描述 的拋光條件中采用的壓緊條件一樣的壓緊條件下把上述的反射鏡壓向拋光底盤13。在這樣 的狀況中，在沒有引起拋光頭2的一點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)的情況下，用測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)16測(cè)得從上 述的反射鏡反射的光的光譜，并且把這樣的光譜作為參考光譜存儲(chǔ)在信號(hào)處理部分17中 的存儲(chǔ)器。 下一步，在拋光頭2上固定上述的晶片，而不是固定上述的反射鏡，并且在下面說 明的拋光條件下拋光這樣的晶片時(shí)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量在上述的晶片上氧化薄膜的厚度作為拋光狀 態(tài)監(jiān)視結(jié)果；在顯示部分18上顯示這樣的厚度。 上述的拋光條件設(shè)定如下S卩，拋光頭2的轉(zhuǎn)數(shù)/分50圈/分，拋光組成部件1 的轉(zhuǎn)數(shù)/分(臺(tái)板每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))50圈/分，拋光頭2和拋光組成部件1之間施加的負(fù)載 1. 96 X 10—2帕，拋光頭2的擺動(dòng)一點(diǎn)也沒有，使用的拋光劑由CabotCo制造的SS25 (稀釋 2x)，拋光劑流速:200毫升/分。 準(zhǔn)確地說，把在上述的晶片的拋光期間用測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)16陸續(xù)測(cè)得的一些光譜 分別輸入到信號(hào)處理部分17作為在[進(jìn)行測(cè)量的]各個(gè)時(shí)刻獲得的一些測(cè)量光譜。每當(dāng) 獲得相對(duì)于各個(gè)時(shí)刻的測(cè)量光譜時(shí)，信號(hào)處理部分17計(jì)算測(cè)量光譜對(duì)上述的參考光譜的 強(qiáng)度比率；而且，根據(jù)這樣的波形(強(qiáng)度比率相對(duì)于[各個(gè)波長]的波形)的最大和最小位 置計(jì)算上述的氧化薄膜的薄膜厚度(剩余薄膜厚度)，并在顯示部分18上顯示在各個(gè)時(shí)刻 的薄膜厚度。 圖7表示在這樣的情況下在某一時(shí)刻獲得的測(cè)量光譜對(duì)上述的參考光譜的強(qiáng)度 比率。此外，在圖8中表示由這樣的實(shí)施獲得的作為監(jiān)視結(jié)果的氧化薄膜剩余薄膜厚度。從 圖7看到，在測(cè)量光譜對(duì)參考光譜的強(qiáng)度比率中很好地反映氧化薄膜的組成，并且拋光劑 等等幾乎沒有影響[這些結(jié)果]。此外，從圖8看到，監(jiān)視結(jié)果也是好的。
[實(shí)驗(yàn)例2] 實(shí)驗(yàn)例2涉及上述的第三實(shí)施構(gòu)造。在這樣的實(shí)驗(yàn)例中，由RodalCo.制造的 IC1000拋光盤和Suba400R拋光盤被用作圖4所示的拋光設(shè)備中的拋光盤13a和13b。拋 光盤13a中的兩個(gè)開孔部分的尺寸被分別設(shè)定為60毫米X20毫米，而在拋光盤13b中的
18兩個(gè)開孔部分的尺寸被分別設(shè)定為50毫米X10毫米。透明聚丙烯窗口 15和115的表面 從拋光盤13a的表面內(nèi)凹0. 2毫米。窗口 15和115的中心間距以及在平臺(tái)12內(nèi)開孔部分 14和114的中心間距被分別設(shè)定在100毫米。在透明聚丙烯樹脂板51上使鋁真空蒸發(fā)到 成2微米厚度的金屬薄膜的組成部分被用作反射物體50。 如同在實(shí)驗(yàn)例1中，形成0. 1微米厚度的熱氧化薄膜的6英寸硅片被用作構(gòu)成拋 光物的晶片4。把晶片固定在處于拋光位置的拋光頭2上，并且在與上述實(shí)驗(yàn)例1中一樣的 拋光條件下拋光晶片時(shí)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量作為拋光狀態(tài)結(jié)果的上述的晶片上氧化薄膜的厚度；在顯 示部分18上顯示這樣的厚度。 準(zhǔn)確地說，把在上述的晶片的拋光期間用測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)16測(cè)量的參考光譜和測(cè) 量光譜陸續(xù)輸入到信號(hào)處理部分17。每當(dāng)獲得相對(duì)于各個(gè)時(shí)刻的參考光譜和測(cè)量光譜時(shí)， 信號(hào)處理部分17計(jì)算這樣的測(cè)量光譜對(duì)同時(shí)獲得的參考光譜的強(qiáng)度比率；而且，根據(jù)這樣 波形(強(qiáng)度比率相對(duì)于[各個(gè)]波長的波形)中的最大位置和最小位置計(jì)算上述的氧化薄 膜的薄膜厚度(剩余薄膜厚度)，并且在顯示部件18上顯示在各個(gè)時(shí)刻的薄膜厚度。
在這樣的情況下在某一時(shí)刻獲得的測(cè)量光譜對(duì)在同一時(shí)刻獲得的上述的參考光 譜的強(qiáng)度比率類似于圖7所示的比率。而且，由以上所述的實(shí)驗(yàn)獲得的作為監(jiān)視結(jié)果的氧 化薄膜剩余厚度類似于圖8所示的氧化薄膜剩余厚度。因而，在測(cè)量光譜對(duì)參考光譜的強(qiáng) 度比率中很好地反映氧化薄膜的組成，而拋光劑等等幾乎沒有影響[這些結(jié)果]，并且監(jiān)視 結(jié)果也是好的。
[比較例] 作為一種比較例，使用把圖l和2所示的拋光設(shè)備改換為圖9所示的拋光設(shè)備。在 圖9中，與圖2中的元件一樣的元件用相同的符號(hào)標(biāo)明。 在圖9所示的拋光設(shè)備中，把配置在透鏡32和狹縫33之間的半透鏡80，以及分別 與圖中元件39 —直到43 —致的透鏡139、針孔140、透鏡141、衍射光柵142和線性傳感器 143添加到圖2所示的測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)。因此，從線性傳感器143獲得通過光從氙燈31射出 和穿過透鏡32被半透鏡80分裂而獲得的一些光束中的一光束(不用來獲得測(cè)量光譜的探 測(cè)光)的光譜強(qiáng)度(光譜)。這樣的比較例中，如以后將描述的那樣，從線性傳感器143獲 得的光譜被用作參考光譜。 在這樣的比較例中，如同在上述的實(shí)驗(yàn)例1中，由RodelCo.制造IC1000拋光盤和 Suba400拋光盤被用作拋光盤13a和13b ;在這些[拋光盤]內(nèi)的開孔部分的尺寸被分別設(shè) 定在60毫米X 20毫米和50毫米X 10毫米，并且透明聚丙烯窗口 15的表面從拋光盤13a 的表面內(nèi)凹0.2毫米。 如同在實(shí)驗(yàn)例1中，形成0. 1微米厚度的熱氧化薄膜的6英寸硅片被用作構(gòu)成拋 光物的晶片4。把這樣的晶片固定在處于拋光位置的拋光頭2上，并且在與上述的實(shí)驗(yàn)例1 中一樣的拋光條件下拋光這樣的晶片時(shí)，把由測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)同時(shí)測(cè)得的參考光譜(從線性 傳感器140獲得的光譜)和測(cè)量光譜(從線性傳感器43獲得的光譜)陸續(xù)輸入到信號(hào)處 理部分17。每當(dāng)獲得相對(duì)于各個(gè)時(shí)刻的參考光譜和測(cè)量光譜時(shí)，由信號(hào)處理部分17計(jì)算這 個(gè)測(cè)量光譜對(duì)同時(shí)獲得的參考光譜的強(qiáng)度比率。 這樣獲得的強(qiáng)度比率具有小的S/N比率，并且出現(xiàn)由于拋光劑等等的散射和吸收 引起的強(qiáng)烈波動(dòng)和變形。為了分析這樣的波形(強(qiáng)度比率相對(duì)于[各個(gè)]波長的波形)需要像噪聲削除和信號(hào)歸一化等等之類的復(fù)雜操作；而且還包含大量難以分析的數(shù)據(jù)。圖10
表示在本比較例中在某時(shí)刻獲得的測(cè)量光譜對(duì)參考光譜的強(qiáng)度比率。 工業(yè)中應(yīng)用的可能性 在拋光設(shè)備中通過應(yīng)用本發(fā)明的拋光狀態(tài)監(jiān)視方法和裝置能改進(jìn)拋光狀態(tài)監(jiān)視 精確度。而且在半導(dǎo)體器件等等的表面拋光中能使用本發(fā)明的拋光設(shè)備，并使改進(jìn)拋光精 確度能夠?qū)崿F(xiàn)。 在高精度半導(dǎo)體器體制造中能使用本發(fā)明的加工晶片。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造 方法能應(yīng)用于制應(yīng)用于制造高精度半導(dǎo)體器件。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件能夠作為高精度半導(dǎo) 體器件廣泛用于電子電路。
權(quán)利要求
一種拋光狀態(tài)監(jiān)視方法，其特征在于其中在拋光期間監(jiān)視通過在拋光底盤和拋光物之間放入拋光劑的狀況下在上述的拋光底盤和上述的拋光物之間施加負(fù)載、以及通過使上述的拋光底盤和上述的拋光物相互相對(duì)移動(dòng)來拋光的上述的拋光物的拋光狀態(tài)，其中用從特定的光源射出的探測(cè)光照射上述的拋光物、通過第一光學(xué)系統(tǒng)在拋光期間獲取作為由上述的拋光物反射的光的光譜的測(cè)量光譜、并且在拋光期間根據(jù)上述的測(cè)量光譜監(jiān)視上述的拋光狀態(tài)，在上述的拋光物的拋光期間用從上述的光源射出的光照射特定的反射物體，該特定的反射物體是不同于所述拋光物的，通過第二光學(xué)系統(tǒng)獲取作為在拋光狀態(tài)下由所述反射物體反射的光的光譜的參考光譜，在上述的拋光物的拋光期間根據(jù)上述的測(cè)量光譜對(duì)上述參考光譜的關(guān)系監(jiān)視上述的拋光狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光狀態(tài)監(jiān)視方法，該方法其特征在于使上述的探測(cè)光和射 向上述反射物體的上述的光經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)在上述的拋光底盤內(nèi)形成的窗口射向上述的 拋光物或者上述的反射物體，要不然使上述的探測(cè)光和射向上述反射物體的上述光射向上 述的拋光物或者上述的反射物體中的從上述的拋光底盤露出的部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的拋光狀態(tài)監(jiān)視方法，該方法其特征在于在射向 上述的反射物體的上述的光的光徑和從這樣的反射物體反射的光的光徑內(nèi)放入上述的拋 光劑的狀況下獲取上述的參考光譜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的拋光狀態(tài)監(jiān)視方法，該方法其特征在于在射向 上述的反射物體的上述的光的光徑和從這樣的反射物體反射的光的光徑內(nèi)放入上述的拋 光劑以及在上述的拋光底盤和上述的反射物體之間施加與在上述的拋光物的拋光期間施 加的負(fù)載大體上一樣的負(fù)載的狀況下獲取上述的參考光譜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的拋光狀態(tài)監(jiān)視方法，該方法其特征在于在射向 上述的反射物體的上述的光的光徑和從這樣的反射物體反射的光的光徑內(nèi)放入上述的拋 光劑時(shí)以及在與用于上述的拋光物的拋光的拋光條件大體上一樣的條件下拋光上述的反 射物體時(shí)獲取上述的參考光譜。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的拋光狀態(tài)監(jiān)視方法，該方法其特征在于上述的 反射物體或具有這樣的反射物體的組成部分具有與上述的拋光物大體上一樣的形狀和尺 寸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的拋光狀態(tài)監(jiān)視方法，該方法其特征在于上述的拋光物是加工 晶片，事先也把上述的反射物體或者上述的組成部分保存于在等待階段期間容納上述的加 工晶片的盒內(nèi)，并用從上述的盒中把上述的加工晶片裝在規(guī)定的拋光位置上的裝置把上述 的反射物體或者上述的組成部分裝在獲取上述的參考光譜時(shí)候規(guī)定的拋光位置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的拋光狀態(tài)監(jiān)視方法，該方法其特征在于把上述 的反射物體安裝在拋光期間固定上述的拋光物的固定部件內(nèi)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的拋光狀態(tài)監(jiān)視方法，該方法其特征在于上述的 拋光物是加工晶片，并且在這樣的加工晶片的除器件區(qū)域以外的區(qū)域內(nèi)形成上述的反射物 體。
10. —種拋光狀態(tài)監(jiān)視裝置，特征在于采用權(quán)利要求1 9中的任一權(quán)利要求所述的拋 光狀態(tài)監(jiān)視方法監(jiān)視上述的拋光物的拋光狀態(tài)。
11. 一種拋光設(shè)備，特征在于在裝備有拋光底盤和在拋光期間固定拋光物的固定部件，以及在上述的拋光底盤和上述的拋光物之間放入拋光劑狀況下通過在上述的拋光底盤和 上述的拋光物之間施加負(fù)載并且通過使這樣的拋光底盤和拋光物相對(duì)移動(dòng)來拋光上述的 拋光物的拋光設(shè)備中，用權(quán)利要求10所述的拋光狀態(tài)監(jiān)視裝置裝備上述的拋光設(shè)備。
12. —種半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于這樣的方法具有使用權(quán)利要求11所述的拋 光設(shè)備使半導(dǎo)體晶片變平的工藝過程。
13. —種半導(dǎo)體器件，其特征在于用權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體器件制造方法制造這樣 的器件。
全文摘要
本發(fā)明涉及拋光狀態(tài)監(jiān)視方法、拋光狀態(tài)監(jiān)視裝置、拋光設(shè)備、加工晶片、半導(dǎo)體器件制造方法和半導(dǎo)體器件。在晶片的拋光以前，把具有與晶片一樣的形狀和尺寸的反射物體替換晶片固定在拋光頭上。在拋光底盤中的窗口和反射物體之間放入拋光劑，并且用與晶片的拋光期間施加的壓力一樣的壓力把反射物體壓向拋光底盤。在這樣的狀況下，用從光源發(fā)射的探測(cè)光經(jīng)由窗口照射反射物體，并且從傳感器獲得反射光的光譜強(qiáng)度作為參考光譜。在晶片的拋光期間，從傳感器陸續(xù)獲得從晶片反射的光的光譜強(qiáng)度作為一些測(cè)量光譜。測(cè)定這些測(cè)量光譜對(duì)上述的參考光譜的強(qiáng)度比率，并根據(jù)這樣的強(qiáng)度比率監(jiān)視晶片的拋光狀態(tài)。
文檔編號(hào)B24B37/013GK101791781SQ20101014408
公開日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2000年12月19日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月27日
發(fā)明者潮嘉次郎, 石川彰 申請(qǐng)人:株式會(huì)社尼康