專利名稱：拋光體、拋光設備、拋光設備調(diào)節(jié)方法、拋光膜厚度或拋光終點測量方法及半導體器件的 ...的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及適用于制造例如ULSI器件等半導體器件的方法中半導體器件拋光的拋光體、拋光設備、拋光設備調(diào)節(jié)方法、拋光膜厚度或拋光終點測量方法，還涉及半導體器件的制造方法。
隨著半導體集成電路變得越來越細和集成度越來越高，半導體制造工藝中涉及的各工藝變得越來越多和越來越復雜。結果，半導體器件的表面不總是平坦的。半導體器件表面上存在臺階差，會導致布線的臺階斷裂，和電阻的局部增大等，進而會引起布線中斷和電容下降。另外，在絕緣膜中，這種臺階差還會引起耐壓下降及漏電。
同時，隨著半導體集成電路變得越來越細和集成度越來越高，光刻用半導體曝光設備中的光源波長變得越來越短，半導體曝光設備中所用投影透鏡的數(shù)值孔徑或所謂的NA變得越來越大。結果，這種半導體曝光設備所用投影透鏡的焦深變得越來越淺。為了與逐漸變淺的焦深相適應，希望半導體器件的表面比到目前為止可以實現(xiàn)的平面化程度更高。
具體說，例如

圖1所示的平面化技術在半導體(制造)工藝變得很重要。半導體器件14及由SiO2構成的層間絕緣膜12和由A1構成的金屬膜13形成在硅晶片11的表面上。圖1(a)示出了半導體器件表面上的層間絕緣膜12的平面化的例子。圖1(b)示出了通過拋光半導體器件表面上的金屬膜13形成所謂鑲嵌結構的例子。
化學機械拋光或化學機械平面化(此后稱之為“CMP”)技術已廣泛用作平面化這種半導體器件表面的方法。一般說，CMP技術是可以用于平面化硅晶片整個表面的唯一方法。
CMP技術是在硅晶片鏡面拋光法的基礎研制的方法。圖2是用于CMP的拋光(平面化)設備的示意結構圖。該拋光設備由拋光部件15、拋光支撐部件(此后在某些情況下稱為“拋光頭”)16和拋光劑供應部件18構成。另外，作為拋光對象的硅晶片17固定于拋光頭16上，拋光劑供應部件18提供拋光劑(漿料)19。拋光部件15通過將拋光體(此后在某些情況下稱之為“拋光墊”)21固定到臺板20的表面上形成。
硅晶片17由拋光頭16支撐，以便在旋轉的同時發(fā)生振蕩，并以特定的壓力壓到拋光部件15的拋光體21上。拋光部件15也旋轉，以便在拋光部件15和硅晶片17間產(chǎn)生相對運動。這種情況下，拋光劑19從拋光劑供應部件18供應到拋光體21的表面。在拋光部件15和硅晶片17做相對運動的同時，拋光劑19在拋光體21的表面上擴散，并進入拋光體21和硅晶片17間的空間中，從而拋光硅晶片17的拋光表面。具體說，拋光部件15和硅晶片17間相對運動引起的機械拋光和拋光劑19的化學作用間的協(xié)同作用，可以實現(xiàn)良好的拋光效果。
硅晶片的拋光量和上述拋光條件間的關系由稱作普林斯頓分子式的經(jīng)驗分子給出，由式(1)表示如下。
R＝k×P×V (1)這里R是硅晶片的拋光量，P是硅晶片壓到拋光體上的單位面積的壓力，V是拋光部件和硅晶片間的相對運動引起的相對線性速度，k是比例常數(shù)。
一般說，CMP拋光的終點根據(jù)拋光幾十個假片樣品，并進行了清洗工藝后，利用橢圓儀等得到的膜厚測量值計算的拋光速率，利用普林斯頓分子式，通過時間控制確定。然而，在CMP中，由于拋光體的溫度分布和拋光劑供應條件的局部差異，拋光速率發(fā)生偏差。另外，由于拋光體的表面狀況偏差，拋光速率隨處理過的晶片數(shù)而下降，由于各拋光體間的差異造成了拋光速率不同。因此，很難利用時間控制法通過進行一定拋光量來確定拋光終點。
另外，時間控制法需要利用多達幾十個假片樣品的拋光工作，以確定拋光速率。因此，該拋光工作會引起成本提高，因此，不能穩(wěn)定半導體器件制造工藝和降低制造成本。
為此，提出了在測量運動力矩或振動等的同時現(xiàn)場確定拋光終點的方法，代替于通過時間控制確定終點的方法。這種方法某種程度上在作為拋光對象的材料改變的CMP情況下有效(例如布線材料的CMP或有停止層的CMP)。然而，在具有復雜圖形的硅晶片的情況下，作為拋光對象的材料幾乎沒有偏差，因此存在很難確定終點的情況。另外，在層間絕緣膜的CMP情況下，需要控制內(nèi)布線電容，因此，需要控制殘留膜厚度而不是控制拋光終點。利用通過現(xiàn)場測量運動力矩或振蕩等確定終點的方法，很難測量膜厚。
近來，光測量尤其是根據(jù)分光鏡反射的測量現(xiàn)場監(jiān)測終點和現(xiàn)場測量膜厚，看起來是解決上述問題的有效方法。例如，美國專利5433651中介紹了這種測量的一個例子。關于用于這種現(xiàn)場測量的構成，一種普通的方法是用于測量的開口部分22形成在圖2所示的臺板20和拋光體21中，利用拋光態(tài)測量裝置23觀察拋光對象的表面，所說拋光態(tài)測量裝置23通過該開口部分22測量拋光態(tài)。盡管圖2中未示出，但一般是在拋光體21上安裝透明窗等，以封閉該開口部分。通過安裝這種窗口，可以使測量光從拋光態(tài)測量裝置33穿過該窗口，同時可以防止拋光劑19通過開口部分22泄漏到拋光態(tài)測量裝置23。在沒有安裝該窗體的情況下，漿料和用于清洗的水等從該區(qū)泄漏，結果需要復雜機構，所以該設備變復雜。
過去還采用由泡沫聚氨酯構成的所謂泡沫拋光墊作拋光體21。然而，在泡沫聚氨酯拋光墊的情況下，拋光劑會引起堵塞，因而拋光特性不穩(wěn)定。因此，在泡沫聚氨酯拋光墊的情況下，一般利用金剛研磨砂輪進行拋光墊表面的修整，以使拋光穩(wěn)定。修整是一種去除堵塞(拋光墊表面)的拋光劑，同時切掉泡沫聚氨酯拋光墊的表面，從而產(chǎn)生新的拋光墊表面的處理。另外，近來，還開始采用不需要修整處理的非泡沫拋光體。
在用于測量的窗口形成于拋光墊中，以便進行上述光學測量時，由于拋光體一般不透明，需要在形成窗口的區(qū)域安裝不同于拋光體材料的透明材料。由于這種材料的機械特性一般不同于拋光體的材料，所以存在著這種材料會引起拋光速率差異、拋光不均勻和劃傷的嚴重危險。另外，還會產(chǎn)生以下問題由于窗口被劃傷，所以在上述修整期間切掉拋光體(拋光墊)的同時，窗體會變?yōu)椴煌该鳎瑹o法進行現(xiàn)場測量。
另外，由于拋光期間拋光劑釋放到拋光體上，必須通過拋光劑進行觀察。由于作為分散體的拋光劑會引起測量光的衰減，較好是在進行高精度測量時，處于測量光路徑中的拋光劑的量小。具體說，如果拋光體表面和拋光對象側上的窗口表面間存在臺階差，則拋光劑會累積于開口部分中，引起測量光的衰減，所以較好是不存在這種臺階差。
另外，為了減少用于測量拋光態(tài)的光強度的損失，希望從硅晶片側看的窗口的相對表面上形成抗反射膜。然而，在抗反射膜形成于由軟材料制造的窗口上時，由于窗口的彎曲，會在抗反射膜中形成龜裂。另外，由于窗口的玻璃轉變溫度低，所以，在溫度改變時，窗口膨脹或收縮，進而會在抗反射膜中形成龜裂。因此，在窗口由軟材料制造時，問題是形成抗反射膜是困難的。
另外，當在開口部分中設置例如聚氨酯、尼龍或軟丙烯酸樹脂等不會劃傷硅晶片的軟透明材料時，在由于臺板的旋轉，當開口部分在硅晶片之下移動時，加于窗口上的壓力會波動，所以所安裝的窗口會形變，進而引起光失真。這種失真的結果是窗口作為一個透鏡，所以存在拋光終點和膜厚測量不穩(wěn)定的問題。
另外，當在窗口與拋光對象間的拋光劑的沒有恒定厚度時，測量拋光膜厚度或拋光終點的情況下，會發(fā)生錯誤測量的問題。
本發(fā)明的第一目的是解決上述問題，提供(a)一種用于能夠利用光測量拋光態(tài)的拋光設備的拋光體，即(i)不會引起拋光不穩(wěn)定的拋光體，(ii)具有不需要復雜機械結構的測量窗的拋光體，(iii)不存在例如修整期間劃傷等問題的拋光體，(iv)不會引起現(xiàn)場拋光終點監(jiān)測不穩(wěn)定的拋光體，還提供(b)使用這種拋光體的拋光設備。
另外，本發(fā)明的第一目的還包括提供(a)一種能夠利用光測量拋光狀態(tài)的拋光設備，其中不存在拋光體的劃傷或測量不穩(wěn)定等問題，還提供(b)拋光設備調(diào)節(jié)方法及拋光終點確定方法，其中在拋光膜的厚度或拋光終點的測量方面不存在錯誤測量。
本發(fā)明的第二目的是提供一種半導體器件制造方法，其中由于采用上述拋光設備、拋光設備調(diào)節(jié)方法和拋光終點確定方法，可以降低拋光工藝的成本，并可以以良好的精度監(jiān)測拋光態(tài)，所以可以使工藝更有效，因此可以以比常規(guī)半導體器件制造方法更低的成本制造半導體器件。
為實現(xiàn)上述第一目的而采用的本申請的第一發(fā)明是一種用于拋光設備的拋光體，(a)該拋光體設備裝備有(i)支撐拋光對象的拋光頭和(ii)拋光體，(b)在拋光劑處于上述拋光體和上述拋光對象之間的狀態(tài)下，通過在上述拋光體和上述拋光對象間產(chǎn)生相對運動，該拋光設備拋光上述拋光對象，該拋光體的特征在于，(a)一個或多個開口部分形成于上述拋光體上，所說開口部分用于使光學測量上述拋光對象的正被拋光表面的測量光通過，(b)至少對測量光來說透明的窗板安裝在上述開口部分中，(c)調(diào)節(jié)卸載狀態(tài)時上述拋光體的最外表面(即與拋光對象接觸的表面)與上述最外表面?zhèn)壬系纳鲜龃鞍宓谋砻骈g的間隙，使該間隙大于加上拋光負載時發(fā)生的上述拋光體拋光體的壓縮變形量(權利要求1)。
本發(fā)明中，調(diào)節(jié)卸載態(tài)時上述拋光體的最外表面和上述最外表面?zhèn)壬系纳鲜龃鞍宓谋砻?此后在某些情況下稱作(窗板的)上表面)間的間隙，以便在施加拋光負載時，該間隙大于上述拋光體的壓縮變形量。因此，即便上述拋光體在施加拋光負載時由于壓縮變形而收縮，拋光體的最外表面將比窗板的最外表面更接近拋光對象，因此，甚至在施加拋光負載時，窗板將不接觸拋光對象，因而可以防止窗板的劃傷。
用于實現(xiàn)上述第一目的的本申請的第二發(fā)明是用于拋光設備的拋光體，(a)該拋光設備裝配有(i)支撐拋光對象的拋光頭，(ii)拋光體，(b)在拋光劑處于上述拋光體和上述拋光對象間時，通過使上述拋光體和上述拋光對象間產(chǎn)生相對運動，該設備拋光上述拋光對象；該拋光體的特征在于，(a)一個或多個開口部分形成于上述拋光體上，用于使光學測量上述拋光對象的被拋光面的測量光通過，(b)至少對測量光透明的窗板裝在上述開口部分中，(c)上述窗板通過層疊兩個或多個由透明材料構成的板構成(權利要求2)。
本發(fā)明中，設置在開口部分中的窗板通過層疊兩個或多個由透明材料構成的板構成。因此，在一個窗口中，由于位于拋光對象側上的透明材料的壓縮彈性模量(硬度)和其它透明材料的壓縮彈性模量(硬度)改變，會引起位于拋光對象側上的表面的壓縮彈性模量(硬度)和位于拋光對象相反側的表面上的壓縮彈性模量(硬度)不同。因此，各窗口材料的壓縮彈性模量(硬度)可設定為理想值，以便作為整體的每個窗口的壓縮彈性模量(硬度)也設定在理想值。另外，本發(fā)明還可應用于權利要求1所要求的發(fā)明。
用于實現(xiàn)上述第一目的的本申請的第三發(fā)明是根據(jù)權利要求2的發(fā)明，其特征還在于，上述窗板都由兩個層疊在一起的透明材料板構成，這些透明材料板中，位于上述拋光對象側上的透明材料板的壓縮彈性模量設定為比位于上述拋光對象相反側上的透明材料板的壓縮彈性模量小(權利要求3)。
結果，位于拋光對象相反側上的透明材料板由具有大壓縮彈性模量的材料(即，硬材料)構成。因此，可以避免窗口的變形，所以不存在由于窗口的變形造成的拋光終點探測不穩(wěn)定或膜厚測量的不穩(wěn)定。
用于實現(xiàn)上述第一目的的本申請的第四發(fā)明是根據(jù)權利要求2或3的發(fā)明，其特征還在于，上述透明材料中，上述拋光對象側上的透明材料的壓縮彈性模量為2.9×107Pa≤e≤1.47×109Pa，與拋光體的壓縮彈性模量基本相同(權利要求4)。
結果，由于拋光對象側上的透明材料的彈性模量與拋光體的壓縮彈性模量基本相同，所以在拋光期間所加負載引起窗口材料變形時，可以避免由于從拋光體突出的窗口材料造成的拋光對象的劃傷，及與拋光對象的接觸。另外，還可以避免不均勻的拋光。
用于實現(xiàn)上述第一目的的本申請的第五發(fā)明是用于拋光設備的拋光體，(a)所說拋光設備裝配有(i)支撐拋光對象的拋光頭，及(ii)拋光體，(b)在拋光劑處于上述拋光體和上述拋光對象間時，通過使上述拋光體和上述拋光對象間產(chǎn)生相對運動，該設備拋光上述拋光對象；該拋光體的特征在于，(a)一個或多個開口部分形成于上述拋光體上，用于使光學測量上述拋光對象的被拋光面的測量光通過，(b)至少對測量光透明的窗板裝在上述開口部分中，(c)上述拋光對象側上的上述窗板的表面，相對于上述拋光體的表面凹下，凹下的量按步進方式或連續(xù)方式改變(權利要求5)。
在這種拋光體中，窗板相對于拋光體表面的凹下量變化，因此，即便由于拋光體變形而進行修整或拋光在窗板表面形成傷傷，劃傷的程度也僅限于一定區(qū)域。因此，在產(chǎn)生這種劃傷的情況下，通過選擇無劃傷區(qū)，并利用該區(qū)觀察拋光對象的拋光表面，可以實施對拋光態(tài)的現(xiàn)場測量，所以可以降低拋光體或窗板的替換頻率。結果可以降低拋光成本。
另外，由于拋光劑進入對應于開口部分中拋光體的表面部分和窗板的表面部分的各部分之間的區(qū)域，所以測量光被吸收相應量，希望上述凹下量盡可能小。然而，如果該凹下量設為淺值，則由于上述理由窗口容易被劃傷。本發(fā)明解決了這種折衷問題。具體說，這種折衷問題是如下解決的，即，利用其凹下量盡可能小的開口部分進行現(xiàn)場測量，在上述窗口被劃傷的情況下，利用凹下量深的區(qū)域中未劃傷部分進行現(xiàn)場測量。
為實現(xiàn)上述第一目的的本申請的第六發(fā)明是根據(jù)權利要求5的發(fā)明，其特征還在于，拋光體具有多個上述開口部分，上述凹下量按步進方式變化，使得該凹下量在上述每個開口部分中都不相同(權利要求6)。
結果，在利用測量拋光態(tài)的上述裝置觀察拋光對象的拋光態(tài)時，即便由于修整或拋光凹下量小的開口部分中的窗口被劃傷，對凹下量大的開口部分中的窗口沒有劃傷。因此，由于上述理由，可以首先利用凹下量小的開口部分進行拋光態(tài)的現(xiàn)場測量，然后在這些窗口被劃傷時，將利用測量該拋光態(tài)的上述裝置對拋光對象拋光態(tài)的觀察，轉換到初始態(tài)時凹下量不同，所以窗口未被劃傷的開口部分中的窗體。
用于實現(xiàn)上述第一目的的本申請的第七發(fā)明是根據(jù)權利要求5的發(fā)明，其特征還在于，上述凹下量按步進式變化，使得在同一開口部分中兩個或多個部分之間該凹下量不同。
結果，在利用測量拋光態(tài)的上述裝置觀察拋光對象的拋光態(tài)期間，窗板的用于測量的那部分(多數(shù)情況下是凹下量小的部分)被劃傷時，拋光態(tài)的現(xiàn)場測量可以通過如下步驟完成，即，將利用測量該拋光態(tài)的上述裝置對拋光對象拋光態(tài)的觀察，轉換到初始態(tài)時凹下量不同，所以窗口未被劃傷的開口部分中的窗體。
用于實現(xiàn)本發(fā)明第一目的的本申請的第八發(fā)明是根據(jù)權利要求5的發(fā)明，其特征還在于，上述窗板是平行平板形透明板，上述窗板相對于上述拋光體的表面傾斜安裝，使得上述凹下量連續(xù)變化(權利要求8)。
結果，在利用測量拋光態(tài)的上述裝置觀察拋光件的拋光態(tài)期間，窗板的用于測量的那部分(多數(shù)情況下是凹下量小的部分)被劃傷，拋光態(tài)的現(xiàn)場測量可以通過如下步驟完成，即，將利用測量該拋光態(tài)的上述裝置對拋光對象拋光態(tài)的觀察，轉換到初始態(tài)時凹下量不同，所以窗口未被劃傷的開口部分中的窗體。
用于實現(xiàn)上述第一目的的本申請的第九發(fā)明是一種用于拋光設備的拋光體，(a)所說拋光設備裝配有(i)支撐拋光對象的拋光頭和(ii)拋光體，(b)在拋光劑處于上述拋光體和上述拋光對象間時，通過使上述拋光體和上述拋光對象間產(chǎn)生相對運動，該設備拋光上述拋光對象；該拋光體的特征在于，(a)一個或多個開口部分形成于上述拋光體上，用于使光學測量上述拋光對象的被拋光面的測量光通過，(b)至少對測量光透明的窗板裝在上述開口部分中，(c)上述拋光對象側上的上述窗板的表面，相對于上述拋光體的表面凹下，(d)上述窗板由板材料構成，所說板材料由可以剝離的多片透明材料構成(權利要求9)。
在本發(fā)明中，在當利用測量拋光態(tài)的上述裝置觀察拋光對象的拋光態(tài)時，用于測量的窗板表面被劃傷時，可以通過剝離劃傷的板材料，從而在窗板的表面上露出底層板材料，來完成拋光態(tài)現(xiàn)場測量。
用于實現(xiàn)上述第一目的的本申請的第十發(fā)明是根據(jù)權利要求1-9的發(fā)明，其特征還在于，上述拋光體最外表面與上述最外表面?zhèn)壬系纳鲜龃鞍灞砻骈g的最小間隙G為0微米＜G≤400微米(權利要求10)。
在考慮普通拋光劑時，如果拋光體的上述最外表面和上述最外表面上的窗板的表面間的間隙G(凹下量)超過400微米，測量光會被進入該間隙(孔)的拋光劑吸收，所以會難以測量拋光對象的拋光表面。因此，希望在測量光通過的位置，該間隙為400微米以下。在該間隙深度隨一個開口部分中或兩個不同開口部分間位置而變化時，只要拋光體的最外表面和該拋光體的最外表面?zhèn)壬系拇鞍灞砻骈g的小最間隙值G在上述范圍內(nèi)，便可以利用間隙在該范圍內(nèi)的部分進行測量。另外，由于凹下量至少大于零，所以避免了窗板與拋光對象間的接觸。
用于實現(xiàn)上述第一目的的本申請的第十一發(fā)明是根據(jù)權利要求1-9的發(fā)明，其特征還在于，上述拋光體的最外表面與上述最外表面?zhèn)壬系纳鲜龃鞍灞砻骈g的最小間隙值G為10＜G≤200微米(權利要求11)。
如上所述，希望拋光體最外表面與該最外表面?zhèn)壬洗鞍宓谋砻骈g的最小間隙值G為400微米以下。然而，在本發(fā)明中，根據(jù)更希望的范圍，該間隙G限為200微米以下。另外，根據(jù)希望的范圍，該間隙G限于10微米以上，以防止窗體從拋光體表面飛出。
用于實現(xiàn)上述第一目的的本申請的第十二發(fā)明是根據(jù)權利要求1-9中任一項的發(fā)明，其特征還在于，上述拋光體最外表面與上述最外表面?zhèn)壬系纳鲜龃鞍灞砻骈g的間隙G(在一個開口部分中或兩不同開口部分間，間隙G不同時，最大值G)為0微米＜G≤拋光體厚度的90％，上述窗板的厚度t(在單個開口部分中或不同開口部分間，該厚度不同時的(厚度t的)最小值)為t≥拋光體厚度的10％(權利要求12)。
結果，可以避免窗口與拋光對象間的接觸，所以不會劃傷拋光對象或窗口。另外，由于凹下部分的深度不太深，所以可以防止由于進入該凹部的漿料引起的測量光衰減而無法進行穩(wěn)定測量的問題。另外，由于該窗口的厚度不太薄，所以可以避免窗口的變形，所以不會存在由于窗口的變形造成的拋光終點探測不穩(wěn)定或膜厚測量不穩(wěn)定。
用于實現(xiàn)上述第一目的的本申請的第十三發(fā)明是根據(jù)權利要求1-12中任一項的發(fā)明，其特征還在于，至少位于拋光對象側上的上述窗板表面涂有硬涂層(權利要求13)。
無論拋光體的最外表面和上述最外表面?zhèn)壬洗鞍宓谋砻骈g的間隙是否由所考慮的拋光期間的負載設定，以便窗板不與晶片或拋光頭的定位環(huán)接觸，窗板很少由于拋光期間的不規(guī)律振動而與晶片或拋光頭的定位環(huán)發(fā)生不希望的接觸。因此，為防止這種情況的發(fā)生，希望至少窗板的位于晶片側上的表面涂有硬涂層。
用于實現(xiàn)上述第一目的的本申請的第十四發(fā)明是根據(jù)權利要求1-13中任一項的發(fā)明，其特征還在于，上述窗體對測量光的透射率為22％以上(權利要求14)。
在利用測量光現(xiàn)場測量拋光態(tài)或決定拋光終點時，測量光穿過窗板和窗板上的漿料，然后被拋光對象反射，所以測量光再次穿過漿料和窗體，之后利用探測器探測光?？紤]到一般情況下被窗板上存在的漿料吸收的光的最大值，如果窗體的透射率不是22％以上，不返回探測器的發(fā)射光量將為1％以上，這樣一來測量便會變得不穩(wěn)定。因此，希望窗體相對于測量光的透射率設定為22％以上。
用于實現(xiàn)上述第一目的的本申請的第十五發(fā)明是一種拋光體，其特征在于，一種用于拋光設備的拋光體，(a)所說拋光設備裝有(i)支撐拋光對象的拋光頭，和(ii)拋光體，(b)在拋光劑處于上述拋光體和上述拋光對象間時，通過使上述拋光體和上述拋光對象間產(chǎn)生相對運動，該設備拋光上述拋光對象，上述拋光體由至少使光學測量上述拋光對象的被拋光面的測量光通過的透明材料構成(權利要求15)。
本發(fā)明中，拋光體自身由對測量光透明的材料構成，因此，不需要在拋光體中形成允許測量光通過的開口部分。因此，不存在由于流到開口部分中的拋光劑造成的測量光吸收，所以可以利用其光弱相應量的光源進行測量。
用于實現(xiàn)上述第一目的的本申請的第十六發(fā)明是一種(拋光設備)，其特征在于，(a)該拋光設備裝配有(i)支撐拋光對象的拋光頭，(ii)拋光體，(b)在拋光劑處于上述拋光體和上述拋光對象間時，通過使上述拋光體和上述拋光對象間產(chǎn)生相對運動，該設備拋光上述拋光對象，上述拋光體是根據(jù)權利要求1-15中任一項的拋光體(權利要求16)。
在本發(fā)明中，采用根據(jù)權利要求1-15中任一項的拋光體，因此，可有表現(xiàn)出各拋光體的功能和效果，所以可以實現(xiàn)本發(fā)明的目的。
用于實現(xiàn)本發(fā)明的上述第一目的的本申請的第十七發(fā)明是根據(jù)權利要求16的拋光設備，其特征還在于，該設備具有具有以下功能，(i)測量光通過上述窗板和上述開口部分，從光投射裝置指向拋光對象，(ii)該光被拋光對象反射，(iii)再穿過上述開口部分和上述窗板的返回光由光接收裝置接收，拋光操作期間所接收的光強為投射光強度的1％以上(權利要求17)。
結果，由于返回到光接收裝置的光的強度沒下降，所以可以利用被光接收裝置探測的光信號，穩(wěn)定且高精度地探測拋光的厚度或拋光終點。另外，為了進行更穩(wěn)定的測量，希望拋光操作期間接收的光的強度為投射光強度的5％以上。
用于實現(xiàn)上述第一目的的本申請的第十八發(fā)明是根據(jù)權利要求16或17的拋光設備，其特征還在于，上述窗板由拋光性質(zhì)與上述拋光體的拋光性質(zhì)類似的樹脂構成(權利要求18)。
結果，甚至在窗板與拋光對象(硅晶片等)接觸時，也可以防止窗板對拋光對象的被拋光面造成的劃傷和不均勻的拋光。
用于實現(xiàn)上述第一目的的本申請的第十九發(fā)明是一種用于調(diào)節(jié)拋光設備中拋光體的最外表面(即與拋光對象接觸的表面)與在上述最外表面?zhèn)壬系纳鲜龃鞍宓谋砻嬷g的間隙的方法，(a)所說拋光設備是根據(jù)權利要求16-18中任一項的拋光設備，(b)該拋光設備具有以下功能，(i)測量光通過上述窗板和上述開口部分，從光投射器件導向拋光對象，(ii)該光被拋光對象反射，(iii)再穿過上述開口部分和上述窗板的返回光由光接收裝置接收，上述(拋光設備調(diào)節(jié))方法的特征在于，該方法包括根據(jù)由上述光接收裝置測量的信號，調(diào)節(jié)上述拋光體的最外表面與上述最外表面?zhèn)壬系纳鲜龃鞍宓谋砻骈g的間隙的步驟(權利要求19)。
在上述拋光體的最外表面?zhèn)壬系纳鲜龃鞍宓谋砻媾c上述拋光體的最外表面間的間隙太寬時，進入由拋光體所形成的凹下部分和該拋光體的最外表面?zhèn)壬系拇鞍宓膾伖鈩┧鸬墓鈸p失過大，所以該終點探測裝置只接收極弱的信號，因此，對拋光膜厚度或拋光終點的很好測量成為可能。另一方面，在上述間隙太窄時，最外表面?zhèn)壬系拇鞍灞砻媾c拋光劑層間的相互影響產(chǎn)生的信號，會加到終點探測裝置的信號；結果，對拋光膜厚度或拋光終點的很好測量類似地成為可能。
在本發(fā)明中，調(diào)節(jié)拋光體的最外表面(即，與拋光對象接觸的表面)與該最外表面?zhèn)壬系拇鞍灞砻骈g的間隙，以便可以利用終點探測裝置測量，在觀察光接收裝置的信號的同時，實現(xiàn)對拋光膜厚度或拋光終點的很好測量的信號；因此，不存在上述問題。
用于實現(xiàn)上述第一目的的本發(fā)明的第二十發(fā)明是一種測量拋光膜厚度或拋光終點的方法，其中利用權利要求16-19中任一項的拋光設備進行拋光，并利用光接收裝置接收的光信號測量拋光膜的厚度或拋光終點，該方法的特征在于，在上述測量裝置所測信號等于以前測量且存儲在存儲器中的信號時，用于測量拋光膜的厚度或拋光終點的測量裝置測得的信號，不用于拋光膜的厚度或拋光終點的測量(權利要求20)。
存在這樣一些情況，其中窗口和拋光對象間的拋光劑的厚度在拋光期間不是恒定的，所以在測量光膜厚度或拋光終點時會得到不合適的信號。不合適信號的例子包括在拋光劑引起的損失過大時得到的極弱信號，窗板上開口部分中存在的拋光劑層的影響產(chǎn)生的信號加于其上的信號。
本發(fā)明中，調(diào)節(jié)期間得到的這些不合適信號等作為預測量信號存儲在存儲器件中。拋光期間，測量裝置所測信號與上述存儲在存儲器件中的上述信號比較，在所測信號等于任何所存儲信號時，測量裝置所測得的信號不用于拋光膜的厚度或拋光終點的測量。因此，甚至在窗口與拋光對象間的拋光劑的厚度不恒定，因而測量會變得不穩(wěn)定時，也可以避免拋光膜厚度或拋光終點測量中的錯誤測量。
用于實現(xiàn)上述第一目的的本申請的第二十一發(fā)明是一種拋光設備，(a)該拋光設備裝配有(i)支撐拋光對象的拋光頭和(ii)安裝在臺板上的拋光體，(b)在拋光劑處于上述拋光體和上述拋光對象之間的狀態(tài)下，通過在上述拋光體和上述拋光對象間產(chǎn)生相對運動，該拋光設備拋光上述拋光對象，該拋光設備的特征在于，(a)所說拋光設備具有(i)形成于上述臺板上的一個或多個開口部分，(ii)形成于上述拋光體上的一個或多個開口部分，(iii)設置成阻擋形成于上述拋光體中的至少部分上述開口部分的窗口；(iv)用于通過上述窗口光學觀察上述拋光對象的被拋光表面來測量拋光態(tài)的裝置，(v)在上述拋光對象的表面上移動上述窗口的位置的移動裝置，(b)形成在上述拋光體中的上述開口部分和形成在上述臺板上的上述開口部分都是重疊的，使得上述窗口可以通過上述移動裝置設置在上述臺板上(權利要求21)。
該發(fā)明中，在利用通過上述窗口光學觀察拋光對象的被拋光表面來測量拋光態(tài)的裝置，觀察拋光對象的拋光態(tài)時，控制拋光對象側上窗口表面與拋光對象的被拋光表面間的間隙，使拋光對象側上的窗口表面不會由于修整或拋光而被劃傷，從而可以得到穩(wěn)定的探測信號。因此，可以實施拋光態(tài)的現(xiàn)場測量，并可以減小拋光體或窗口的替換頻率。結果可以降低拋光成本。
用于實現(xiàn)上述第一目的的本發(fā)明的第二十二發(fā)明是根據(jù)權利要求21的發(fā)明，其特征在于，該設備還配有探測上述拋光對象側上的上述窗口表面與上述拋光對象的被拋光表面間的間隙的裝置，探測上述拋光體的磨損情況的裝置，或既探測上述間隙又探測上述磨損情況的裝置(權利要求22)。
結果，可以探測上述拋光對象側上的上述窗口表面與上述拋光對象的被拋光表面間的間隙，以便可以通過上述移動裝置，在合適位置設置窗口。因此，不存在對窗口或拋光對象的劃傷，可以得到穩(wěn)定的探測信號，所以可以實施拋光態(tài)的現(xiàn)場測量，并可以減小拋光體或窗口的替換頻率。因此可以降低拋光成本。
用于實現(xiàn)上述第一目的的本發(fā)明的第二十三發(fā)明是根據(jù)權利要求22的發(fā)明，其特征在于，該設備還配有控制上述拋光對象側上的上述窗口表面與上述拋光對象的被拋光表面間的間隙的控制裝置(權利要求23)。
該發(fā)明中，可以通過控制裝置控制上述拋光對象側上的上述窗口表面與上述拋光對象的被拋光表面間的間隙。因此，不存在對窗口或拋光對象的劃傷，可以得到穩(wěn)定的探測信號，所以可以實施拋光態(tài)的現(xiàn)場測量，并可以減小拋光體或窗口的替換頻率。因此可以降低拋光成本。
用于實現(xiàn)上述第一目的的本發(fā)明的第二十四發(fā)明是根據(jù)權利要求23的發(fā)明，其特征還在于，該設備具有根據(jù)拋光條件、拋光時間、修整條件和修整時間預測上述拋光體的磨損量，并控制上述拋光對象側上的上述窗口表面與上述拋光對象的被拋光表面間的間隙的功能(權利要求24)。
該發(fā)明中，不存在由于修整或拋光造成的窗口或拋光對象的劃傷，可以得到穩(wěn)定的探測信號，所以可以實施拋光態(tài)的現(xiàn)場測量，并可以減小拋光體或窗口的替換頻率。因此可以降低拋光成本。
用于實現(xiàn)上述第一目的的本發(fā)明的第二十五發(fā)明是根據(jù)權利要求23的發(fā)明，其特征還在于，該設備還具有控制上述移動裝置，從而保持上述拋光對象側上的上述窗口表面與上述拋光對象的被拋光表面間的間隙為恒定值的功能(權利要求25)。
該發(fā)明中，不存在由于修整或拋光造成的窗口或拋光對象的劃傷，可以得到穩(wěn)定的探測信號，所以可以實施拋光態(tài)的現(xiàn)場測量，并可以減小拋光體或窗口的替換頻率。因此可以降低拋光成本。
用于實現(xiàn)上述第一目的的本發(fā)明的第二十六發(fā)明是根據(jù)權利要求23的發(fā)明，其特征還在于，該設備具有與上述臺板的旋轉同步地控制上述拋光對象側上的上述窗口表面與上述拋光對象的被拋光表面間的間隙的功能。(權利要求26)。
該發(fā)明中，不存在由于修整或拋光造成的窗口或拋光對象的劃傷，可以得到穩(wěn)定的探測信號，所以可以實施拋光態(tài)的現(xiàn)場測量，并可以減小拋光體或窗口的替換頻率。因此可以降低拋光成本。
用于實現(xiàn)上述第二目的的手段是一種半導體器件制造方法，制造工藝中包括采用權利要求16-26中的至少一個設備或方法(權利要求27)。
該發(fā)明中，在晶片拋光工藝中，可以穩(wěn)定地探測拋光態(tài)和拋光終點，因此，可以制造精確的晶片。另外，由于不易劃傷用于探測拋光態(tài)和拋光終點的光通過的窗口，所以可以降低拋光體的替換頻率，因而可以提高產(chǎn)出率，降低成本。同時，也不易劃傷晶片，所以可以提高晶片成品率。
圖1示出了用于半導體工藝中的平面化技術的例子；圖的左側示出了平面化前的狀態(tài)，圖的右側示出了平面化后的狀態(tài)。
圖2是用于CMP的拋光(平面化)設備的示意結構圖。
圖3是用于展示構成本發(fā)明的工作配置的拋光墊(拋光體)的第一實例的示圖。
圖4是用于展示構成本發(fā)明的工作配置的拋光墊(拋光體)的第二實例的示圖。
圖5是用于展示構成本發(fā)明的工作配置的拋光墊(拋光體)的第三實例的示圖。
圖6是用于展示構成本發(fā)明的工作配置的拋光墊(拋光體)的第四實例的示圖。
圖7是用于展示構成本發(fā)明的工作配置的拋光墊(拋光體)的第五實例的示圖。
圖8是用于展示構成本發(fā)明的工作配置的拋光墊(拋光體)的第六實例的示圖。
圖9是用于展示構成本發(fā)明的實施例的拋光墊(拋光體)的第一實例的示圖。
圖10是展示圖9所示拋光墊的V形槽的示圖。
圖11是展示拋光期間觀察到的殘留膜厚度的例子的曲線圖。
圖12是拋光期間在某一時間現(xiàn)場測得的硅晶片表面的反射譜圖。
圖13是展示具有由兩層結構構成的窗板的本發(fā)明拋光體的結構的一個實施例的示圖。
圖14是現(xiàn)場測得的硅晶片表面的反射譜圖。
圖15是展示制造本發(fā)明的拋光體的工藝實例的示圖。
圖16是拋光期間觀察到的反射譜圖的一個例子。
圖17是構成本發(fā)明的工作配置的拋光設備的臺板中的一個開口部分附近區(qū)的剖面圖。
圖18是展示根據(jù)該工作配置構成的拋光設備的拋光體附近區(qū)域的輪廓的示圖。
圖19是拋光期間某一時間現(xiàn)場測得的硅晶片表面的反射譜圖。
圖20是示出半導體器件制造工藝的流程圖。
本發(fā)明的優(yōu)選工作配置下面結合附圖介紹各工作配置，從而更詳細地介紹本發(fā)明。然而，這里就工作配置和實施例介紹本發(fā)明，不應認為這種介紹是對本發(fā)明的限制。
首先介紹實現(xiàn)本發(fā)明第一目的的本發(fā)明工作配置和實施例的各實例。
(工作配置1-1)圖3是用于展示構成本發(fā)明工作配置的拋光墊(拋光體)的第一實例的示圖。以后的各圖中，與先前圖中所示構件相同的構件用相同的符號表示，可以省略對這種構件的介紹。圖3中，21表示拋光墊，31表示透明窗板。
透明窗板31裝在拋光墊21中鉆出的孔中。這里，在透明窗板31的上表面和構成拋光墊21的工作面的最外表面間留有隙a。拋光期間，如圖2所示，支撐晶片17的拋光頭16利用負載施加機構(圖中未示出)在拋光墊上施加負載，從而壓縮拋光墊21和透明窗板31。這種情況下，希望間隙a盡可能是恒定的，并保持等于或大于標準值的尺寸。
特別不希望用由泡沫尿烷構成的軟拋光墊作上述拋光墊。理由如下由泡沫尿烷構成的廣泛應用的軟拋光墊一般表現(xiàn)為在拋光期間加負載時拋光墊的壓縮變形量大。因此，不僅需要設定卸載/非壓縮態(tài)時的間隙a為較大值，而且負載/拋光期間，響應于晶片或拋光頭的定位環(huán)的不規(guī)律振動等動力發(fā)生的彎曲量大，所以還需要防止發(fā)生最大彎曲時，與窗板上表面接觸的晶片的被拋光面或拋光頭的定位環(huán)引起的劃傷。因此，拋光的負載/壓縮期間的間隙a必須設定為較大值，漿料進入透明窗板31上該間隙a產(chǎn)生的空間，以使測量光一定能穿過該漿料。于是，測量光的透射率下降。
從上述觀點出發(fā)，希望采用硬拋光墊，其中壓縮變形量象該拋光墊一樣小。原因如下這種情況下，由于對于拋光負載來說，壓縮變形量小，卸載/非壓縮態(tài)時的間隙a可以保持在較小值；另外，由于甚至在加負載時，拋光期間響應于晶片或拋光頭的定位環(huán)的不規(guī)律振動等動力發(fā)生的彎曲量小，如果拋光的負載/壓縮期間的間隙a可以減小，測量光的透射率增大，這正是拋光態(tài)的高精度穩(wěn)定測量所希望的。
窗板的厚度必須根據(jù)拋光墊的厚度變化。窗板31對測量光和存在于窗板31表面上的凹部中的漿料的透射率，取決于負載/壓縮態(tài)時的間隙a、漿料的濃度及窗板的厚度和材料。
為了能夠高精度穩(wěn)定測量拋光態(tài)，希望窗板31的透射率為22％以上。希望在負載/壓縮態(tài)下，窗板31和存在于窗板上的凹部中的漿料對測量光的組合透射率為10％以上(就往返透射率來說為1％以上)。然而，在光源的強度強時，或傳感器的靈敏度高時，甚至在透射率低于10％時，也可測量。
如果選擇透明材料作窗板材料，則對測量光的上述透射率基本上取決于進入在窗板31上形成的凹部的漿料的濃度，及負載/壓縮態(tài)時漿料層的厚度。
可能的間隙a值取決于漿料的濃度；然而，在普通漿料濃度情況下，希望該間隙為0-400微米。將該間隙設定為大于零的值的原因是，防止修整期間窗板31與拋光對象或金剛研磨砂輪接觸。將該值設定為400微米以下的原因是，避免由于漿料引起的測量光衰減。另外，同樣的原因，更希望間隙a設定為10-200微米。在由泡沫尿烷構成的軟拋光墊的情況下，該間隙a的值一般較大，在非泡沫硬拋光墊時該值較小。
另外，不管上述間隙a是否由所考慮的拋光期間的負載決定，以便窗板不與晶片或拋光頭的定位環(huán)接觸，窗板都應幾乎不發(fā)生由于拋光期間的不規(guī)律振動而與晶片或拋光頭的定位環(huán)的不希望接觸。因此，為了防止這種事情的發(fā)生，希望窗板的至少位于晶片側的表面上應涂有硬涂層。例如，在丙稀酸樹脂時，希望采用利用硅有機樹脂(硅酮樹脂)涂敷硬涂層的方法。
希望在拋光墊自身對測量光不透明時采用上述拋光墊。無需說，在拋光墊材料對測量光透明時的情況下，不必采用這種測量窗部件。
在本工作配置的拋光墊的情況下，圖3所示配置的拋光墊可固定到圖2所示拋光設備的臺板20上，在以引起拋光墊流變到(flowinto)臺板(鋁板等構成)上的方式固定到臺板20上后照樣使用之或使用之?；蛘?，可將背襯了一層或多層其它不同合適材料的拋光墊固定到臺板20上，并使用之。
于是，在圖2所示的拋光設備中，由于固定到臺板20上的拋光墊21的上述希望的功能的緣故，在拋光期間，可利用(上述)拋光態(tài)測量裝置23，很好地測量拋光態(tài)。
另外，關于拋光態(tài)測量裝置23發(fā)射的測量光24的強度與穿過窗板31、穿過形成于窗板31上的凹部中的拋光劑、被拋光對象17的被拋光表面反射、再次穿過上述凹部中的拋光劑和窗板31、并返回到拋光態(tài)測量裝置23的光的強度間的關系，希望返回到拋光態(tài)測量裝置23的光的強度與從拋光態(tài)測量裝置23發(fā)射的光24的強度之比為1％以上，更希望該比為5％以上。以此方式，返回到拋光態(tài)測量裝置23的光的強度不會下降，于是便可以利用拋光態(tài)測量裝置23，完成拋光態(tài)的高精度穩(wěn)定測量。
(工作配置1-2)圖4是用于展示構成本發(fā)明的工作配置的拋光墊(拋光體)的第二實例的示圖。圖4(a)是平面圖，圖4(b)是圖4(a)中的線A-O所示部分的剖面圖，圖4(c)是圖4(a)中的線B-O所示部分的剖面圖，圖4(d)是圖4(a)中的線C-O所示部分的剖面圖。圖4中，31a-31c表示窗板，32a-32c表示開口部分。
在本工作配置中，拋光體21有三個開口部分32a、32b、32c。另外，窗板31a設置在開口部分32a中，窗板31b設置在開口部分32b中，窗板31a設置在開口部分32c中。圖1(b)、(c)和(d)中，拋光體21上側的表面是拋光體21的(上)表面，窗板31a-31c上側的表面是窗板的位于拋光對象側上的表面。
各窗板31a-31c的表面相對于拋光體21的表面凹下，每個開口部分32a-32c的各凹下量不同。結果，每個開口部分32a-32c的凹下量按步進方式變化。在本工作配置的拋光體21中，拋光對象側上的窗板31a-31c的表面相對于拋光體21的表面的凹下量設定為在開口部分32a的窗板31a的情況下最小，在開口部分32c的窗板32c的情況下最大。開口部分32b的窗口部件31b的凹下基本介于開口部分31a的凹下量和開口部分32c的凹下量之間。
將這種拋光體21固定到圖2所示拋光設備上來使用。拋光體21利用雙面膠帶或粘合劑粘結到臺板20上。另外，圖2中省略了窗體和設于拋光體中的各開口部分。形成于臺板20中的開口部分22和形成于拋光體21中的開口部分32a-32c是重疊的。
在拋光開始后的初始態(tài)，其中拋光對象側上的窗口表面相對于拋光體表面的凹下量最小的開口部分32a，用于觀察被拋光表面的狀態(tài)。以此方式，利用穿過安裝在開口部分32a中的窗板31a的光(從拋光態(tài)測量裝置23發(fā)射，并被硅晶片(拋光對象17)反射后，返回拋光態(tài)測量裝置23的光)觀察被拋光表面的狀態(tài)。
位置探測傳感器(圖中未示出)安裝在臺板20上，在臺板20旋轉使臺板20的特定位置到達位置探測傳感器時，位置探測傳感器輸出觸發(fā)信號。從臺板20的位置探測傳感器輸出觸發(fā)信號的位置，到開口部分32a到達拋光態(tài)測量裝置23上一點的位置旋轉所需要的時間間隔，由臺板20的rpm確定。
因此，可以預先計算或測量上述時間間隔，并可以在位置探測傳感器產(chǎn)生的觸發(fā)信號的輸出后該時間間隔過去后，啟動拋光態(tài)測量裝置23。結果，總能在開口部分32a探測拋光終點或測量膜厚。
每次完成硅晶片的拋光后，修整拋光體。該修整采用金剛研磨砂輪。修整后，下一個要拋光的硅晶片固定到拋光頭16上，進行拋光。于是交替重復拋光和修整工藝。
每次修整后，磨掉拋光體21的表面，所以開口部分32a中的窗板31a上相對于拋光體21表面的凹下量越變越小。在凹下量變到零時，修整開始引起拋光對象側上的窗板31a的表面的劃傷。另外，在發(fā)生窗口的這種劃傷時，窗口區(qū)中光的散射等增多，所以拋光終點探測的精度和膜厚測量的精度下降。
因此，要進行轉換，利用起始態(tài)時具有第二小凹下量的開口部分32b進行拋光終點探測或膜厚測量。利用開口部分32b進行拋光終點探測或膜厚測量的這種轉換，可以通過將從安裝在臺板20上的位置探測傳感器的觸發(fā)信號輸出到拋光態(tài)測量裝置的啟動的時間間隔，變?yōu)楹线m的時間間隔，并在開口部分32b到達拋光態(tài)測量裝置23上的某點時啟動拋光態(tài)測量裝置23實現(xiàn)。
然后，重復該拋光和修整工藝，在開口32b中拋光對象側上的窗板31b的表面的凹下量也為零時，修整開始引起拋光對象側上的窗板31b表面的劃傷，進行另一轉換，利用在起始態(tài)具有最大凹下量的開口32c，進行拋光終點探測或膜厚測量?？梢园磁c從開口部分32a到開口部分32b的上述轉換相同的方式，實施從開口部分32b到開口部分32c的拋光終點探測或膜厚測量轉換。因此，由于安裝在用于探測拋光終點和測量膜厚的開口部分中的窗口的表面(拋光對象側上)，在修整期間相對于拋光體表面凹下，因此在修整期間，不存在窗口的劃傷問題。
另外，也可以通過安裝一個在拋光態(tài)測量裝置23所接收的光量下降到低于一預定值時轉換到下一開口部分的控制裝置，進行開口部分的轉換。
另外，在本工作配置中，臺板20有三個開口部分，拋光體21也有三個開口部分，其中將安裝窗口。然而，這些開口部分的數(shù)量可以是兩個，或四個或更多。這些情況下，相應于開口部分的數(shù)量，拋光態(tài)的觀察可以轉換數(shù)次。
在安裝了本工作配置的拋光體的拋光設備中，對于每個開口部分來說具有不同凹下量的多個窗口設置在拋光體21中，因此，即使某一窗口因修整被劃傷，使該窗口變?yōu)椴煌该?，也可以通過轉換拋光終點探測或膜厚測量所用的窗口到另一開口部分的窗口，完成拋光終點探測或膜厚測量。結果，可以在比常規(guī)(拋光體)情況更長的時間周期內(nèi)，在拋光期間使用同一拋光體，所以拋光體或窗口的替換頻率降低，進而可以降低拋光成本。
(工作配置1-3)圖5是構成本發(fā)明工作配置的拋光墊(拋光體)的第三實例的示圖，圖5(a)是平面圖，圖5(b)是圖5(a)中線D-E所示部分的剖面圖。圖5中，32表示開口部分，33a至33b表示各窗板31的各個部件。
本工作配置的拋光體21有一個開口部分32。設置于該開口部分32中的窗板31具有臺階形式的剖面，以便在拋光對象側上的窗板31的表面相對于拋光體21表面的凹下量在三個開口部位33a、33b和33c中各不相同。拋光對象側上的窗板31的表面相對于拋光體21的表面的凹下量在部位33a最小，在部位33c最大。在部位33b，該凹下量基本上介于部位33a和33c之間。結果，拋光對象側上的窗板31的表面的凹下量按步進形式變化。
在用聚合物樹脂作窗板31的材料時，可以通過使樹脂在液態(tài)流到具有臺階差的模具中，然后固化樹脂，制造在表面上具有臺階差的窗板31。
將這種拋光體固定到圖2所示的拋光設備上使用。這種情況下，設置形成于臺板20中的開口部分22，使之疊于在拋光體21中形成的開口部分32上。
在拋光剛開始的初始態(tài)，采用其中拋光對象側上窗板31的表面相對于拋光體的表面的凹下量最小的部位33a，觀察被拋光表面的拋光態(tài)。于是，利用穿過窗板31的部位33a的光(從拋光態(tài)測量裝置23發(fā)射，并被硅晶片17的被拋光表面反射后，返回拋光態(tài)測量裝置23的光)觀察被拋光表面的狀態(tài)。按與工作配置1-2中介紹的拋光設備相同的方式，在臺板20上安裝位置探測傳感器(圖中未示出)。從臺板20的位置探測傳感器輸出觸發(fā)信號的位置，到安裝在該開口部分的窗板31a的部位33a到達拋光態(tài)測量裝置23上一點的位置旋轉所需要的時間間隔，由臺板20的rpm確定。與工作配置1一2中一樣，可以預先計算或測量上述時間間隔，并可以在位置探測傳感器產(chǎn)生的觸發(fā)信號的輸出后該時間間隔過去后，啟動拋光態(tài)測量裝置23。
在該工作配置中，與工作配置1-2中一樣，重復拋光工藝和修整工藝。每次修整后，磨掉拋光體21的表面，所以開口部分32中窗板31的部位33a中相對于拋光體21表面的凹下量越變越小。在凹下量變到零時，修整開始引起窗板31的部位33a的劃傷。于是，部位33a中光的散射等增多，所以拋光終點探測的精度和膜厚測量的精度下降。
因此，要進行轉換，利用起始態(tài)時具有第二小凹下量的窗板31的部位33b進行拋光終點探測或膜厚測量。利用窗板31的部分33b進行拋光終點探測或膜厚測量的這種轉換，可以通過將從安裝在臺板20上的位置探測傳感器的觸發(fā)信號輸出到拋光態(tài)測量裝置的啟動的時間間隔變?yōu)楹线m的時間間隔，并在窗板31的部位33b到達拋光態(tài)測量裝置23上的某點時啟動拋光態(tài)測量裝置23完成。
然后，重復該拋光和修整工藝，在窗板31的部位33b的凹下量也為零時，修整開始引起拋光對象側上的窗板31的部位33b的劃傷，進行另一轉換，利用在起始態(tài)具有窗板31的任何部位中的最大凹下量的部位33c，進行拋光終點探測或膜厚測量。由于安裝在用于探測拋光終點和測量膜厚的開口部分的窗口的各部位的表面(拋光對象側上)，在修整期間相對于拋光體表面凹下，因此在修整期間，不存在這些部位的劃傷問題。
另外，在本工作配置中，拋光體21具有在其開口部分中其表面分三個臺階的臺階形窗板31。然而，臺階數(shù)也可以是2或4或更多。這些情況下，相應于開口部分的數(shù)量，拋光態(tài)的觀察可以轉換數(shù)次。
在采用本工作配置的拋光體的拋光設備中，具有臺階形表面的窗口安裝在拋光體中，因此，即便窗口的一部分由于修整被劃傷，使窗口的該部分變?yōu)椴煌该鳎部梢酝ㄟ^轉換拋光終點探測或膜測量所用的窗口部分，完成拋光終點探測或膜膜測量。結果，可以在比常規(guī)(拋光體)情況更長的時間周期內(nèi)，在拋光期間使用同一拋光體，所以拋光體或窗口的替換頻率降低，可以降低拋光成本。
在該工作配置的拋光設備中，與工作配置1-2一樣，還可以通過安裝一個在拋光態(tài)測量裝置23所接收的光量下降到低于一預定值時，轉換到下一開口部分的控制裝置，進行開口部分的轉換。
(工作配置1-4)圖6是用于展示構成本發(fā)明工作配置的拋光墊的第四實例的示圖。圖6(a)是平面圖，圖6(b)是圖6中的線F-G所示部分的剖面圖。圖6中，34a-34d是窗板31的表面上的幾個點。
本工作配置中的拋光體21具有一個開口部分。安裝在開口部分中的平行平板窗板31設計為分段(section)傾斜，從拋光體表面起的凹下量沿圖6(a)所示F-G方向變化。結果，拋光對象側上窗板31的表面的凹下量按連續(xù)方式變化。當在窗板31的表面上標明四個位置34a、34b、34c、34d的情況下，拋光對象側上窗口的表面相對于拋光體表面的凹下量在區(qū)34a最小，在區(qū)34b第二小，在區(qū)34c第三小，在區(qū)34d最大。
這種拋光體21用作圖2所示拋光設備的拋光體。這種情況下，(設備設置成)臺板20上的開口部分22疊于拋光體21中的開口部分32上。
在拋光剛開始的初始態(tài)，采用其中拋光對象側上窗口41的表面相對于拋光體的表面的凹下量最小的區(qū)域34a，觀察被拋光表面的拋光態(tài)。于是，利用穿過窗板31的區(qū)域34a的光(從拋光態(tài)測量裝置23發(fā)射，并被硅晶片17反射后，返回拋光態(tài)測量裝置23的光)觀察被拋光表面的狀態(tài)。按與工作配置1-2中介紹的拋光設備相同的方式，在臺板32上安裝位置探測傳感器(圖中未示出)。從臺板20的位置探測傳感器輸出觸發(fā)信號的位置，到安裝在該開口部分中的窗口32上的區(qū)域34a達到拋光態(tài)測量裝置23上一點的位置旋轉所需要的時間間隔，由臺板20的rpm確定。因此，與工作配置1-2中一樣，可以預先計算或測量上述時間間隔，并可以在位置探測傳感器產(chǎn)生的觸發(fā)信號的輸出后該時間間隔過去后，啟動拋光態(tài)測量裝置23。
另外，象工作配置1-2一樣，重復拋光工藝和修整工藝。
每次修整后，磨掉拋光體21的表面，所以該開口部分中窗板31的區(qū)域34a中相對于拋光體21表面的凹下量越變越小。在凹下量變到零時，修整開始引起窗板31上區(qū)域34a的劃傷。于是，區(qū)域34a中光的散射等增多，所以拋光終點探測的精度和膜厚測量的精度下降。因此，要進行轉換，利用起始態(tài)時具有第二小凹下量的窗板31上區(qū)域34b進行拋光終點探測或膜厚測量。利用窗板31上的區(qū)域34b進行拋光終點探測或膜厚測量的這種轉換，可以通過將從安裝在臺板20上的位置探測傳感器的觸發(fā)信號輸出到拋光態(tài)測量裝置的啟動的時間間隔，變?yōu)楹线m的時間間隔，并在窗板31上的區(qū)域34b到達拋光態(tài)測量裝置23上的某點時啟動拋光態(tài)測量裝置23完成。
然后，重復該拋光和修整工藝，在窗板31上的區(qū)域34b的凹下量也為零時，修整開始引起拋光對象側上的窗板31的區(qū)域34b的劃傷，進行另一轉換，利用凹下量第三小的的區(qū)域34c，進行拋光終點探測或膜厚測量。再重復拋光和修整工藝，在窗板31上的區(qū)域34c的凹下量也達到零時，再進行轉換，利用凹下量最小的窗板31上的區(qū)域34d，實施拋光終點探測或膜厚測量。于是，由于安裝在用于探測拋光終點和測量膜厚的窗口的(上述)各區(qū)域的表面(拋光對象側上)，在修整期間相對于拋光體表面凹下，因此在修整期間，不存在窗口的劃傷問題。
另外，在本工作配置中，在窗口的四個位置間進行轉換；然而，該轉換所涉及的位置也可以是兩個或三個位置或更多位置。這些情況下，相應于開口部分的數(shù)量，拋光態(tài)的觀察可以轉換數(shù)次。
在采用該拋光體的拋光設備中，平行平板形窗口安裝在拋光體中，使該窗口的表面傾斜，因此，即便窗口上一區(qū)域由于修整布被劃傷，使該區(qū)域變?yōu)椴煌该?，也可以通過轉換拋光態(tài)測量裝置23的觀察量所用的窗口區(qū)域，完成拋光終點探測或膜膜測量。結果，可以在比常規(guī)(拋光體)情況更長的時間周期內(nèi)，在拋光期間使用同一拋光體，所以拋光體或窗口的替換頻率降低，可以降低拋光成本。
在該工作配置的拋光設備中，與工作配置1-2一樣，還可以通過安裝一個在拋光態(tài)測量裝置23所接收的光量下降到低于一預定值時轉換到下一開口部分的控制裝置，進行窗板31上區(qū)域的轉換。
(工作配置1-5)圖7是用于展示構成本發(fā)明工作配置的拋光墊的第五實例的示圖。圖7(a)是平面圖，圖7(b)是圖7(a)中的線H-I所示部分的剖面圖。圖7中，35a-35d是透明材料片。
本工作配置中的拋光體21具有一個開口部分32。安裝在開口部分32中的平行平板窗板31為四個透明材料片35a-35d層疊的結構，其中粘結強度應允許各片剝離。透明材料片35a-35d借助于粘合劑或雙面帶等粘合，粘合強度設計為允許各片剝離。通過從上部起一次剝離一片透明材料片35a-35d，拋光對象側上窗板31的表面相對于拋光體21表面的凹下量按步進方式變化。
這種拋光體用作圖2所示拋光設備的拋光體。這種情況下，該設備設置成臺板20上的開口部分22疊于拋光體21中的開口部分32上。
在拋光剛開始的初始態(tài)，采用具有疊置的四個透明材料片35a-35d的窗口，觀察被拋光表面的拋光態(tài)。于是，利用穿過疊置有四個透明材料片35a-35d的窗口的光(從拋光態(tài)測量裝置23發(fā)射，并被硅晶片17反射后，返回拋光態(tài)測量裝置23的光)觀察被拋光表面的狀態(tài)。在臺板20旋轉時，利用臺板20上和拋光體21上形成的開口部分進行拋光終點探測或膜厚測量的機制和方法與工作配置1-2中的相同，因此，這里省略對它們的介紹。
另外，象工作配置1-2一樣，重復拋光工藝和修整工藝。每次修整后，磨掉拋光體21的表面，所以開口部分中窗板31的透明材料片35a的表面(拋光對象側上)相對于拋光體21表面的凹下量減小，在凹下量變到零時，修整開始引起透明材料片35a表面劃傷。于是，透明材料片35a中光的散射等增多，所以拋光終點探測的精度和膜厚測量的精度下降。因此，從疊置窗板31上剝離透明材料片35a，然后用透明材料片35b作窗口的最上表面進行拋光終點探測或膜厚測量。于是所得窗板31的表面是窗板31的從拋光體21表面凹下的表面，未被劃傷，所以可以按正常方式進行拋光終點的探測或膜厚測量。另外，在本工作配置的拋光設備中，采用同一開口部分的窗板31上的相同位置進行拋光終點的探測或膜厚測量，所以不需要象工作配置1-2至1-4的拋光設備那樣變換用于拋光終點探測或膜厚測量的位置。
然后，重復該拋光和修整工藝，在窗板31的透明材料片35b表面的凹下量也為零時，修整開始引起透明材料片35b劃傷，從窗板31上剝離透明材料片35b，從而然后利用透明材料片35b進行拋光終點探測或膜厚測量。然后，再重復拋光工藝和修整工藝，當拋光對象側上窗板31的透明材料片35c表面的凹下量也達到零時，修整開始引起透明材料片35c劃傷，從窗板31上剝離透明材料片35c，從而然后利用透明材料片35d進行拋光終點探測或膜厚測量。于是，由于安裝在各開口部分中、用于探測拋光終點和測量膜厚的窗口部分的表面(拋光對象側上)，在修整期間相對于拋光體表面凹下，因此在修整期間，不存在該部分劃傷的問題。
另外，為了確定剝離窗板部件35a、35b、35c和35d的時序，還可以安裝一個在拋光態(tài)測量裝置23所接收的光量下降到低于一預定值時輸出表示剝離時序的信號。
另外，本工作配置中，采用其中窗板31中疊置了四個透明材料片35a-35d的窗口，然而，也可以采用其中疊置兩片或三片或更多片透明材料的窗口。這些情況下，相應于所用透明材料片數(shù)，拋光態(tài)的觀察可以轉換數(shù)次。
另外，當拋光對象側上窗板31的表面相對于拋光體21的表面的凹下量超過400微米時，累積于凹下部分的拋光劑的量變得過多，該拋光劑會用作散射體，所以拋光態(tài)探測裝置23所發(fā)射的光24會衰減，引起拋光終點探測精度和膜厚測量精度的下降。因此，希望窗板31的來自拋光態(tài)測量裝置23的光穿過的部分(即用于拋光終點探測或膜厚測量的部分)的凹下量d為0微米＜d≤400微米。因此，除最下層透明材料片35d外，希望剝離的透明材料片35a-35c的厚度t1為0微米＜t1≤400微米。
于是，在采用本工作配置的拋光體的拋光設備中，層疊了透明材料片的窗口安裝在拋光體中，因此，即使由于修整拋光對象側上窗口的表面被劃傷，該表面變得不透光，也可以通過剝離構成層疊窗板的最上層的透明材料片，實施拋光終點探測或膜厚測量。結果，與常規(guī)(拋光體)相比，可以在更長時間周期內(nèi)，在拋光期間使用同一拋光體，所以拋光體或窗口的替換頻率降低，可以降低拋光成本。
在上述工作配置1-1至1-5中，希望拋光墊(拋光體)的材料由選自環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、ABC樹脂、氯乙烯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯樹脂、氟樹脂和聚氨酯樹脂中的一種或幾種構成。
也可以采用例如玻璃、石英玻璃、丙烯酸、聚氨酯、環(huán)氧、PET、氯乙烯、聚碳酸酯、聚酯或硅橡膠等透明材料作窗板材料。另外，希望該透明材料的拋光性質(zhì)(拋光速率和硬度等)可與拋光體的拋光性質(zhì)相比。以此方式，即便窗口與構成拋光對象的硅晶片接觸，也不發(fā)生由于窗口造成硅晶片的被拋光面的不均勻拋光或劃傷。
(工作配置1-6)圖8是用于展示構成本發(fā)明工作配置的拋光墊的第六實例的示圖。圖8(a)是平面圖，圖8(b)是圖8(a)中的線A-B所示部分的剖面圖。圖8中，36表示上透明材料片，37表示下透明材料片。
本工作配置中，窗板31中疊置有兩個透明材料片，即上透明材料片37和下透明材料片37，該窗板31安裝在形成于拋光體(拋光墊)21中的開口部分32中。上透明材料片36是位于拋光對象側上的透明材料片，下透明材料片37是位于拋光對象相反側的透明材料片。
可以采用例如聚氨酯、丙烯酸、聚碳酸酯、聚苯乙烯、氯乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚酯、環(huán)氧等作上透明材料片36。
可以用玻璃、丙烯酸、聚碳酸酯、聚苯乙烯、氯乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚酯、環(huán)氧等作下透明材料片37。
可以用選自環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、ABC樹脂、氯乙烯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯樹脂、氟樹脂和聚氨酯樹脂中的一種或幾種作拋光墊(拋光體)21。
在本工作配置中，兩片透明材料疊置于窗板中，然而，疊置的透明材料片數(shù)也可以是三片或更多。
希望作為位于拋光對象側上的透明材料片的上透明材料片36的壓縮彈性模量，小于作為位于拋光對象相反側上的透明材料片的下透明材料片37的壓縮彈性模量。于是由于窗口的下拋光材料片37硬，幾乎不變形，所以不存在由于窗口的變形造成的拋光終點探測或膜厚測量不穩(wěn)定的問題。
另外，由于窗板的下拋光材料片37硬，可以在下拋光材料片37的表面37a上，形成抗反射膜。形成這種抗反射膜的結果是，使穿過該窗口的光且用于測量拋光態(tài)的光中被窗口表面的反射減少，所以該光的強度的衰減減少，因此，不存在拋光終點探測或膜厚測量精度下降的問題。因此希望在作為從拋光對象起窗口的相反側上的表面的下拋光材料片37的表面37A上形成抗反射膜。
希望作為位于拋光對象側上的透明材料片的上透明材料片36的壓縮彈性模量，基本上與拋光體21的壓縮彈性模量相同。普通拋光體的壓縮彈性模量為2.9×107Pa-1.47×109Pa。因此，希望作為位于拋光對象側上的透明材料片的上透明材料片36的彈性模量為2.9×107Pa≤e≤1.47×109Pa。于是，在窗口與拋光對象接觸時，不存在對拋光對象的劃傷。
希望拋光對象側上窗板31的表面相對于與構成拋光對象的硅晶片17接觸的拋光體21的表面凹下。以此方式，可以避免硅晶片與窗板31間的接觸，所以不存在對硅晶片的劃傷或對窗板31表面的劃傷。作為消除窗表面劃傷的結果，不會增大拋光態(tài)測量裝置23發(fā)射的光24的衰減；因此，拋光終點探測的精度或膜厚測量的精度不會下降。
另外，在上述工作配置1-1至1-5中，還可以在窗板31的下表面上形成上述抗反射膜。
在上述工作配置1-2至1-6中，凹下區(qū)中累積的拋光劑會過多。在拋光對象側上窗口的表面相對于拋光體表面的凹下量超過400微米時，這些情況下，拋光劑構成散射體，引起從拋光態(tài)測量裝置23發(fā)射的光衰減，所以拋光終點探測的精度和膜厚測量精度會下降。因此，希望窗口的來自拋光態(tài)測量裝置23的光穿過的部分(即，用于拋光終點探測或膜厚測量的部分)的凹下量d為0微米＜d≤400微米。另外，更希望(凹下量d)為10微米＜d≤200微米。
另外，上述所有工作配置中，如果窗板厚度小于拋光體厚度的10％，則窗口變得太薄，存在窗口將變形的危險。如果窗口變形，窗口變得光學失真，則該窗口會由于失真而起透鏡的作用，結果，會發(fā)生拋光終點探測或膜厚測量不穩(wěn)定的問題。因此，希望上述凹下量不大于拋光體厚度的90％，所以窗口最薄部分的厚度為拋光體厚度的10％以下。這樣一來，便不存在由于窗口失真造成的拋光終點探測或膜厚測量不穩(wěn)定的問題。
在上述工作配置1-1至1-6中，窗板31直接安裝在各拋光體21的開口部分32中。然而，窗口不必直接安裝在拋光體21中。例如，也可以直接或通過夾具將窗口安裝在臺板20中，從而封閉拋光體21中開口部分的至少某些部分。
另外，在工作配置1-2至1-6中，形成于各拋光體21中的開口部分31的孔的形狀為臺階形，然而，這些開口部分也可以是直線形通孔。
另外，在上述工作配置1-1至1-6中，希望窗板31的透射率為22％以上。以此方式，用于通過窗板31測量拋光態(tài)的光，其強度的衰減減小，所以不會使拋光終點探測或膜厚測量的精度下降。
另外，在上述工作配置1-1至1-6中，希望拋光態(tài)測量裝置23發(fā)射的光24的強度，和(i)從拋光態(tài)測量裝置23發(fā)射，(ii)穿過窗板31，(iii)穿過窗板31和硅晶片14間的拋光劑19，(iv)被硅晶片17的被拋光面反射，(v)再穿過窗板31和硅晶片17間的拋光劑19，并(vi)再穿過穿板31，及(vii)返回到拋光態(tài)測量裝置23的光的強度為拋光態(tài)測量裝置23發(fā)射光的強度的1％以上。以此方式，返回到拋光態(tài)測量裝置的光的強度不會下降，因此不存在由于拋光態(tài)測量裝置引起的拋光終點探測或膜厚測量的精度下降。
另外，在上述工作配置1-1至1-6中，進行拋光體的修整，然而，在拋光體采用非泡沫材料時，存在可以不修整的情況。甚至在采用這種不需要修整的拋光體時，拋光體的表面也會在拋光對象被拋光時被研磨掉。因此，利用上述工作配置1-1至1-6，可以減小窗口或拋光體的替換頻率，所以可以降低拋光成本。
(實施例1-1)圖9是用于展示構成本發(fā)明一個實施例的拋光墊(拋光體)的第一實例的示圖。
關于所用材料，以重量比2.6∶3.9∶1混合并攪拌環(huán)氧主劑Epicote828和Epicote 871(都由Yuka Shell Epoxy K.K制造)和二氨二苯基甲烷固化劑，使該混合物流到直徑為800mm的鋁板上，鋁板上有帶孔作為觀察窗部件的模具。通過在150℃進行加熱，固化該混合物，由此形成拋光墊(拋光體)21。
然后，通過切割，在上述環(huán)氧樹脂表面上，形成間距為0.5mm、深度為0.3mm的螺旋V形槽(V形的角度60度)和間距為15mm、寬度為2mm且深度為0.5mm的格形槽。圖10示出了該拋光墊21中的V形槽37(V形角度60度)的剖面圖。
該拋光墊21的樹脂部分的厚度為2mm，在負載為10kgf/cm2(9.8×105Pa)時，壓縮變形量為2微米。
選用丙烯酸材料作窗板31的材料，通過用在眾所周知的環(huán)氧硅烷的部分共水解產(chǎn)物中分散膠態(tài)硅砂制備的硬涂層液，涂敷該丙烯酸材料，然后加熱固化該液體，形成厚約1微米的硬涂層。如圖9所示，窗板31插在并固定在模制的拋光墊的孔部分中，以便窗板31的硬涂敷側面向拋光墊的最上層，使負載/壓縮態(tài)下間隙a為100微米。在漿料充滿形成于窗板31上的開口部分32時，窗板31和漿料對測量光的透射率為89％。
將該拋光墊21粘結到臺板20的表面上，構成拋光部件15。使用圖2所示類型的拋光設備，在其上形成有厚1微米熱氧化膜的六英寸硅晶片支撐于拋光頭16上，在以下條件下進行拋光拋光頭rpm50rpm臺板rpm20rpm負載460g/cm2(4.5×104Pa)振動寬度30mm振動速率15次/分鐘拋光時間3分鐘所用漿料稀釋2倍的SS25漿料流量200ml/分鐘。
如圖11所示，拋光期間，通過用于觀察的窗板，現(xiàn)場測量殘留膜厚度，從而觀察100nm/分鐘的拋光速率。重復測量的結果是可以保證該測量的穩(wěn)定性。
另外，該測量窗沒有引起例如拋光不均勻或劃傷等有害作用。
(實施例1-2)制造圖4所示類型的拋光體。這里，采用制造的雙層拋光體(此后稱為IC1000/SUBA400)，其中拋光體21的下層由Rodel Co.制造的SUB400構成，下層由Rodel Co.制造的IC1000構成。
由聚氨酯構成的窗板31a、31b和31c分別安裝成，從拋光體表面起，拋光對象側上的窗口的表面的凹下量情況如下在開口部分32a時為0.15mm，在開口部分32b時為0.3mm，在開口部分32c時為0.45mm。
將該拋光體用于圖2所示拋光設備，在以下條件下，拋光在其上形成有厚1微米熱氧化膜的六英寸硅晶片。利用開口部分32a中窗板31a，通過拋光態(tài)測量裝置23，現(xiàn)場測量硅晶片上的殘留膜厚。
拋光頭rpm50rpm臺板rpm50rpm加于拋光頭上的負載2.4×104Pa拋光頭的振動無拋光時間90秒所用拋光劑由Cabot Co.制造且用離子交換水稀釋了2倍的SS25拋光劑流量200ml/分鐘。
這種情況下平均拋光速率為430nm/分鐘。完成了拋光后，利用磨料顆料尺寸為#100的金剛研磨砂輪修整1分鐘。
每次用其上形成有1微米厚的熱氧化膜的新六英寸硅晶片，重復上述拋光工藝和修整工藝。圖12是展示拋光期間某一時間現(xiàn)場測量的硅晶片表面的反射譜圖。在圖12的曲線圖所示的曲線中，曲線(a)表示得到的反射譜。在圖12所示的曲線圖中，橫軸表示波長，縱軸表示所測反射譜與標準反射譜的強度比，所說標準反射譜是在以下情況下得到的，即，在用離子交換水代替拋光劑的狀態(tài)下，在拋光體的窗口部位上安裝有其上形成有鋁膜的硅晶片。取返回到拋光態(tài)測量裝置23的光的反射譜作為上述標準反射譜?？梢岳媚M法，利用合適的波長，現(xiàn)場測量硅晶片上的殘留熱氧化膜的厚度。
然而，拋光了第120片硅晶片后的修整開始劃傷窗口，拋光了第150片硅晶片后得到的反射譜由圖12中的曲線(b)表示，所以現(xiàn)場測量產(chǎn)生的誤差幾率變大。
然后，轉換到起始態(tài)凹下量為0.3mm的開口部分32b中的窗板31b后，進行現(xiàn)場測量，發(fā)現(xiàn)象以前一樣，無錯誤現(xiàn)場測量是可能的。
另外，在拋光了第260片硅晶片后，進行修整處理，開口部分32b的窗板31b中發(fā)生劃傷，拋光了第280片硅晶片后，由于窗板31b的透射率下降，測量變難。
在轉換到起始態(tài)凹下量為0.45mm的開口部分32c中的窗板31c后，再進行現(xiàn)場測量，發(fā)現(xiàn)象以前一樣，現(xiàn)場測量是可能的。最后，在開口部分32c中的窗板31c的情況下，直到第450片硅晶片的拋光工藝和修整工藝，現(xiàn)場測量都是可能的。
(實施例1-3)制造圖5所示類型的拋光體。用Rodel Co.制造的IC1000/SUBA400拋光體，作為拋光體，在該拋光體21中某位置形成有開口部分32。由聚氨酯構成的窗板31安裝在該開口部分32中。(該窗板31)設置成使拋光對象側上窗板31的表面相對于拋光體21的表面的凹下量，在窗板31的各部分33a、33b和33c中，分別為0.15mm、0.3mm和0.45mm。
然后，上述拋光體21安裝在圖2所示類型的拋光設備的臺板上。在以下條件下拋光其上形成有1微米厚的熱氧化膜的六英寸硅晶片，利用窗板31的部分33a，通過拋光態(tài)測量裝置23，現(xiàn)場測量硅晶片上的殘留膜厚。
拋光頭rpm50rpm臺板rpm50rpm加于拋光頭上的負載2.4×104Pa拋光頭的振動無拋光時間90秒所用拋光劑由Cabot Co.制造且用離子交換水稀釋了2倍的SS25
拋光劑流量200ml/分鐘。
這種情況下平均拋光速率為430nm/分鐘。完成了拋光后，利用磨料顆料尺寸為#100的金剛研磨砂輪修整1分鐘。
每次用其上形成有1微米厚的熱氧化膜的新六英寸硅晶片，重復上述拋光工藝和修整工藝，拋光了第120片硅晶片后的修整開始劃傷窗板31的部分33a，拋光了第150片(硅晶片)后，由于窗板31的部分33a的透射率下降，現(xiàn)場測量產(chǎn)生誤差的幾率開始增大。
然后，轉換到起始態(tài)凹下量為0.3mm的部分33a后，進行現(xiàn)場測量，發(fā)現(xiàn)象以前一樣，無錯誤現(xiàn)場測量是可能的。
另外，在拋光了第260片硅晶片后，進行修整處理，窗板31的33b部分開始發(fā)生劃傷，拋光了第280片硅晶片后，由于窗板31的33b部分的透射率下降，現(xiàn)場測量產(chǎn)生誤差的幾率增大。
在轉換到起始態(tài)凹下量為0.45mm的窗板31的33c部分后，再進行現(xiàn)場測量，發(fā)現(xiàn)象以前一樣，現(xiàn)場測量是可能的。
最后，在窗板31的33c部分的情況下，直到第450片硅晶片的拋光工藝和修整工藝，現(xiàn)場測量都是可能的。
(實施例1-4)制造圖6所示類型的拋光體。用Rodel Co.制造的IC1000/SUBA400拋光體，作為拋光體21，在該拋光體中某位置形成有開口部分。
如圖6所示傾斜地安裝由聚氨酯構成的窗板31。該窗板31設置成使拋光對象側上窗板31的表面相對于拋光體21的表面的凹下量，最小為0.1mm(在區(qū)34a)，最大為0.5mm(在區(qū)34d)。
利用該拋光體作為圖2所示類型的拋光設備中的拋光體，在以下條件下拋光其上形成有1微米厚的熱氧化膜的六英寸硅晶片。利用窗板31上的區(qū)34a，通過拋光態(tài)測量裝置23，現(xiàn)場測量硅晶片上的殘留膜厚。
拋光頭rpm50rpm臺板rpm50rpm
加于拋光頭上的負載2.4×104Pa拋光頭的振動無拋光時間90秒所用拋光劑由Cabot Co.制造且用離子交換水稀釋了2倍的SS25拋光劑流量200ml/分鐘。
這種情況下平均拋光速率為430nm/分鐘。完成了拋光后，利用磨料顆料尺寸為#100的金剛研磨砂輪修整1分鐘。
當每次用其上形成有1微米厚的熱氧化膜的新六英寸硅晶片，重復上述拋光工藝和修整工藝時，由于拋光了第50片硅晶片后的修整，窗板31上區(qū)34a的透射率下降，拋光了第70片硅晶片后，由于透射率下降，現(xiàn)場測量產(chǎn)生誤差的幾率開始增大。
然后，轉換到能夠得到可與開始拋光時的透射率可比的透射率的34b區(qū)后，進行現(xiàn)場測量，發(fā)現(xiàn)象以前一樣，無錯誤現(xiàn)場測量是可能的。
另外，在拋光了第110片硅晶片后，進行修整處理，透射率下降，拋光了第140片硅晶片后，由于透射率下降，現(xiàn)場測量產(chǎn)生誤差的幾率增大。
在轉換到可以得到可與拋光開始時得到的透射率相比的透射率的區(qū)34c后，再進行現(xiàn)場測量，發(fā)現(xiàn)象以前一樣，現(xiàn)場測量是可能的。
重復上述操作，直到第650片硅晶片的拋光工藝和修整工藝，現(xiàn)場測量最終都是可能的。
(實施例1-5)制造圖13所示類型的拋光體。利用UV粘合劑，將由聚氨酯構成的、大小為20mm×50mm、厚0.6mm的上透明材料片37，固定到其上形成抗反射膜的下透明材料片37(大小相同，厚為0.5mm)的上表面上，于是形成雙層窗。這種情況下，窗31作為一個整體大小為20mm×50mm，厚為1.15mm?？狗瓷淠ば纬稍跇嫵上峦该鞑牧掀?7的丙烯酸片的表面37a上。
在Rodel Co.制造的IC1000拋光體(21a)上形成20mm×50mm的開口部分，在SUBA400子拋光體(21b)上形成10mm×40mm的開口部分。通過層疊上述拋光體，使各開口部分的中心對準，從而形成雙層拋光體21。IC1000拋光體的壓縮彈性模量為7.5×107Pa，SUBA400子拋光體的壓縮彈性模量為9.6×106Pa，丙烯酸的壓縮彈性模量為0.29×1010Pa，聚氨酯的壓縮彈性模量為7.5×107Pa。
然后，利用厚0.1mm的雙面膠帶，通過鍵合在拋光體21的開口部分中，安裝先前制造的窗口。這種情況下，窗口表面相對于拋光體表面的凹下量為10微米以下。
將該拋光體固定到圖2所示類型的拋光設備上，在以下條件下拋光其上形成有1微米厚的熱氧化膜的六英寸硅晶片?，F(xiàn)場測量硅晶片上的殘留膜厚。
拋光頭rpm50rpm拋光臺板rpm50rpm負載(拋光對象壓到拋光體上的壓力)2.4×104Pa振動無拋光時間90秒所用拋光劑由Cabot Co.制造且用離子交換水稀釋了2倍的SS25拋光劑流量200ml/分鐘。
這種情況下的平均拋光速率為430nm/分鐘。此時，不存在由于窗口引起的硅晶片劃傷或不均勻拋光。圖14是現(xiàn)場測量的硅晶片表面的反射譜圖。在圖14所示曲線圖中，曲線(a)是本實施例的反射譜。
在圖14所示的曲線圖中，橫軸表示波長，縱軸表示所測反射譜與標準反射譜的強度比，所說標準反射譜是在以下情況下得到的，即，在用離子交換水代替拋光劑的狀態(tài)下，在拋光體的窗口部件上安裝有其上形成有鋁膜的硅晶片。取返回到拋光態(tài)測量裝置23的光的反射譜作為上述標準反射譜?？梢岳媚M法，利用合適的波長，現(xiàn)場測量拋光態(tài)(即，硅晶片上的殘留熱氧化膜的厚度)。
(實施例1-6)按圖15所示工藝制造拋光體。
制備其上形成抗反射膜42的石英玻璃基板41，其大小為20mm×50mm，厚1mm(圖15(a))。在該石英玻璃基板41的外圍纏繞耐熱帶43，于是形成具有石英玻璃底面的容器(圖15(b))。按重量比4∶6混合Epicote 828和Epicote 871(Yuka Shell Epoxy K.K制造的)，并在該混合物中混合與環(huán)氧等量的溶解p，p′-二苯氨基甲烷(作固化劑)形成樹脂44，將樹脂44澆到上述容器中，并加熱固化(圖15(c))。然后，利用刀片49等平行于石英玻璃切掉環(huán)氧樹脂48(圖6(d))后，通過拋光將環(huán)氧樹脂44加工成鏡面，于是形成由(上)抗反射膜/石英玻璃/環(huán)氧樹脂(按從下到上的順序)構成的窗45(圖15(e))。這種情況下，窗厚1.6mm。
制備具有開口部分46的鋁板47(圖15(f))，在開口部分上和鋁板47的外圍粘結耐熱帶43(圖15(g))。然后澆鑄與制造窗45所用組分相同的環(huán)氧樹脂44(形成樹脂層)，厚4mm，加熱固化該樹脂(圖15(h))。然后，為了將加工過的環(huán)氧樹脂50形成拋光體，去掉外圍部分上的耐熱帶，通過機械切割，在拋光體表面上形成特定的溝槽圖形(圖15(i))。
然后，在開口部分中形成臺階形孔，其大小調(diào)節(jié)為使上述窗口的表面與拋光體的表面處于同樣高度(圖15(j))，利用雙面膠帶將窗固定就位(圖15(k))。這種情況下，窗表面相對于拋光體的表面的凹下量小于10微米，所以窗的表面和拋光體的表面構成大致相同的表面。
該實施例中，具有開口部分46的鋁板用作鋁板，然而，也可以采用沒有開口部分的鋁板，并在按圖15(j)所示工藝在拋光體中形成開口部件的同時，在鋁板中形成開口部分。
該實施例中，用石英玻璃作下透明材料，用環(huán)氧樹脂作上透明材料。環(huán)氧樹脂的壓縮彈性模量為1.47×109Pa，石英玻璃的壓縮彈性模量為7.31×1010Pa。
將這樣制得的拋光體固定于圖2所示類型的拋光設備上，在以下條件下拋光其上形成有1微米厚的熱氧化膜的六英寸硅晶片?，F(xiàn)場測量硅晶片上的殘留膜厚。
拋光頭rpm50rpm拋光臺板rpm50rpm負載(拋光對象壓到拋光體上的壓力)2.4×104Pa振動無拋光時間90秒所用拋光劑由Cabot Co.制造且用離子交換水稀釋了2倍的SS25拋光劑流量200ml/分鐘。
這種情況下的平均拋光速率為210nm/分鐘。另外，不存在由于窗口引起的硅晶片劃傷或不均勻拋光。而且，現(xiàn)場測量得到的硅晶片表面的反射譜是圖14中的曲線(b)?？梢岳媚M法，利用合適的波長，現(xiàn)場測量拋光態(tài)(即，硅晶片上的殘留熱氧化膜的厚度)。
(比較例1-1)用Rodel Co.制造的IC1000/SUBA400拋光體，作為拋光體，在該拋光體中某位置形成有開口部分。由聚氨酯構成的窗板安裝在拋光體的開口部分中，以便拋光對象上的窗表面相對于拋光體的表面的凹下量為10微米以下。
將該拋光體安裝在圖2所示類型的拋光設備，并在以下條件下拋光其上形成有1微米厚的熱氧化膜的六英寸硅晶片?，F(xiàn)場測量硅晶片上的殘留膜厚。
拋光頭rpm50rpm臺板rpm50rpm加于拋光頭上的負載2.4×104Pa
拋光頭的振動無拋光時間90秒所用拋光劑由Cabot Co.制造且用離子交換水稀釋了2倍的SS25拋光劑流量200ml/分鐘。
這種情況下平均拋光速率為430nm/分鐘。
在完成了拋光后，利用磨料顆料尺寸為#100的金剛研磨砂輪修整1分鐘時，拋光對象側上的窗口表面被劃傷，變得不透明。這種情況下，穿過該窗口的透射率光總量為修整前(即，拋光對象側上窗口表面未被劃傷時)透射光總量的1％以下。
在與上述相同的拋光條件下，拋光又一個硅晶片，然而，無法現(xiàn)場測量硅晶片上的殘留膜厚。
(比較例1-2)用Rodel Co.制造的IC1000/SUBA400拋光體作為拋光體，在該拋光體中某位置形成有開口部分。由丙烯酸樹脂構成的窗板安裝在拋光體的開口部分中，以便拋光對象上的窗口表面相對于拋光體的表面的凹下量為0.1mm。
將該拋光體安裝在圖2所示類型的拋光設備，并在以下條件下拋光其上形成有1微米厚的熱氧化膜的六英寸硅晶片150片?，F(xiàn)場測量硅晶片上的殘留膜厚。
拋光頭rpm50rpm臺板rpm50rpm加于拋光頭上的負載2.4×104Pa拋光頭的振動無拋光時間90秒所用拋光劑由Cabot Co.制造且用離子交換水稀釋了2倍的SS25拋光劑流量200ml/分鐘修整條件對每個被拋光的硅晶片來說，利用磨料顆料尺寸為#100的金剛研磨砂輪，1分鐘結果，在拋光了17片(硅晶片)后，發(fā)生窗口劃傷。在繼續(xù)拋光時，在拋光了53片(晶片)后，硅晶片反射的光量被衰減，所以難以進行現(xiàn)場測量。在檢查窗口時，發(fā)現(xiàn)由于修整造成的劃傷，窗口變成類云母玻璃。拋光前和后，測量拋光體的厚度，表明拋光體由于拋光和修整磨損0.05m。
(比較例1-3)按與實施例1-6中相同的方式，將大小為20×50mm、厚2mm的丙烯酸窗口，固定到按與實施例1-6相同的方式制造的拋光體的開口部分中，使窗的表面與拋光體的表面處于同樣高度。這種情況下，窗口表面相對于拋光體表面的凹下量為10微米以下。
將該拋光體固定到圖2所示類型的拋光設備上，并在以下條件下拋光其上形成有1微米厚的熱氧化膜的六英寸硅晶片150片。現(xiàn)場測量硅晶片上的殘留膜厚。
拋光頭rpm50rpm拋光臺板rpm50rpm負載(拋光對象壓到拋光體上的壓力)2.4×104Pa振動無拋光時間90秒所用拋光劑由Cabot Co.制造且用離子交換水稀釋了2倍的SS25拋光劑流量200ml/分鐘與實施例1-5和1-6一樣，通過現(xiàn)場測量得到硅晶片表面的反射譜，可以現(xiàn)場測量拋光態(tài)(即硅晶片表面上熱氧化膜的殘留膜厚)。然而，拋光劃傷了硅晶片。
(比較例1-4)按與實施例1-6中相同的方式，將大小為20×50mm、厚2mm的聚氨酯窗口，固定到按與實施例1-6相同的方式制造的拋光體的開口部分中，使窗口的表面與拋光體的表面處于同樣高度。
將該拋光體固定到圖2所示類型的拋光設備上，并在以下條件下拋光其上形成有1微米厚的熱氧化膜的六英寸硅晶片150片。利用開口部分現(xiàn)場測量硅晶片上的殘留膜(其上的氧化膜)厚。
拋光頭rpm50rpm拋光臺板rpm50rpm負載(拋光對象壓到拋光體上的壓力)2.4×104Pa振動無拋光時間90秒所用拋光劑由Cabot Co.制造且用離子交換水稀釋了2倍的SS25拋光劑流量200ml/分鐘這種情況下，不存在窗口引起的硅晶片的劃傷或不均勻拋光問題。圖16是這種情況下得到的反射譜圖。聚氨酯窗變形的結果是，所測量反射譜的形狀失真，所以該反射譜與測量模擬不一致，因此，難以進行膜厚測量。
(工作配置1-7)下面介紹圖2所示上述拋光設備中拋光墊21的最外表面(即與拋光對象接觸的表面)與拋光體21的最外表面?zhèn)壬系拇鞍?1的表面間的間隙的調(diào)節(jié)方法，該方法將介紹本發(fā)明一種工作配置的一個實例。根據(jù)反射光譜特性(反射譜)測量拋光膜厚或拋光終點的裝置用作拋光態(tài)測量裝置23。在拋光態(tài)測量裝置23的信號處理裝置中，比較利用拋光態(tài)測量裝置23測得的反射譜與模擬得到的反射譜，以便測量拋光膜的厚度或拋光終點。
在拋光墊21的最外表面與拋光體21的最外表面?zhèn)壬系拇鞍?1的表面間的間隙太大時，存在于在窗板31上拋光體21中形成的凹下部分中的拋光劑引起的光損失過大。結果，在拋光態(tài)測量裝置23中，只可以得到非常弱的信號，所以無法很好地測量拋光膜厚度或拋光終點。另一方面，在拋光體21的最外表面與拋光體21的最外表面?zhèn)壬系拇鞍?1的表面間的間隙太小時，存在于上述凹部中的拋光劑層的影響產(chǎn)生的信號會附加到拋光態(tài)測量裝置23的信號上，也無法很好地測量拋光膜厚度或拋光終點。
然而，在本工作配置中，在監(jiān)測拋光態(tài)測量裝置23測得的信號的同時，調(diào)節(jié)拋光體21的最外表面(即與拋光對象接觸的表面)與拋光體21的最外表面?zhèn)壬系拇鞍?1的表面間的間隙，以便拋光態(tài)測量裝置23能夠測量具有能夠很好測量拋光膜厚或拋光態(tài)的強度的信號。因此，在拋光工藝中，拋光態(tài)測量裝置23可以很好地測量拋光膜厚或拋光點。
(工作配置1-8)下面結合圖2介紹構成本發(fā)明工作配置的拋光膜厚或拋光終點測量方法。這里，用根據(jù)反射光譜特性(反射譜)測量拋光膜厚或拋光終點的裝置用作拋光態(tài)測量裝置23。
可能存在以下情況，其中拋光期間窗板31和拋光對象間的拋光劑層的厚度不恒定，所以在拋光膜厚或拋光終點測量時，得到不合適信號，術語“不合適信號”是指，例如，在拋光劑引起的損失如上所述過大時得到的極弱信號，或包括存在于形成在窗板31上的凹部的拋光劑的影響產(chǎn)生的信號的信號。
在本工作配置中，如下處理該問題具體說，將利用構成本發(fā)明的上述工作配置的調(diào)節(jié)方法調(diào)節(jié)期間得到的不合適信號，存儲在存儲器件(中未示出)中，作預先測得的信號；然后，在拋光期間，本工作配置包括以下步驟，即，比較拋光態(tài)測量裝置23所測信號與存儲在存儲器件中的上述信號，如果這些信號相同，則拋光態(tài)測量裝置所測信號不用于拋光膜厚或拋光終點的測量。于是，甚至在窗板與拋光對象間拋光劑層的厚度不恒定，測量不穩(wěn)定時，在拋光膜厚或拋光終點測量中，也不存在錯誤測量。
(工作配置1-9)圖17是構成本發(fā)明工作配置的拋光設備的臺板中開口部分附近區(qū)域的剖面圖。圖17中，51表示由電操作臺構成的移動裝置，52表示窗支撐柱，53表示O環(huán)，54表示間隙傳感器，55表示計算機，56表示工作臺控制器，57表示電機。
支撐窗板31的窗支撐柱52固定到移動裝置51上，通過將窗板31安裝到窗支撐柱52的上端形成的可移動窗口安裝到臺板20的開口部分22中。于是，窗板31通過窗支撐柱52和移動裝置51安裝在臺板20中。可用壓電工作臺代替電操作臺作移動裝置51。窗支撐柱52是管形部件，該管的中空部分構成用于拋光終點探測或膜厚測量的光路徑。為防止拋光劑的進入，臺板20中的開口部分22與窗支撐柱52間的間隙由油脂(圖中未示出)或O形環(huán)或兩者密封。
窗支撐柱52和窗板31可借助于移動裝置51，在圖17所示垂直方向移動，所以拋光對象側上窗板表面的位置可以移動。
觀察拋光表面的狀態(tài)的裝置23和探測窗板31的表面與構成拋光對象的硅晶片的被拋光面間的間隙的間隙傳感器54安裝在臺板20之下。拋光對象側上窗板31的表面與拋光對象的被拋光表面間的間隙，與拋光對象側上窗板31的表面相對于拋光體21表面凹下的量相同。利用拋光態(tài)測量裝置23進行拋光終點探測或膜厚測量。利用自動聚焦原理的傳感器、利用干涉原理的傳感器或發(fā)光、接收反射光并輸出控制信號以便所接收光的量保持恒定的傳感器等可用作間隙傳感器54。
電操作臺的電機57根據(jù)間隙傳感器54的測量結果，通過計算機55(構成控制裝置)和工作臺控制器56被驅動，以便控制拋光對象側上窗板31的表面與硅晶片的被拋光表面間的間隙(圖中未示出)。另外，設定并由計算機55控制根據(jù)來自間隙傳感器54的信號對窗板31的表面與硅晶片(圖未示出)的被拋光表面間的間隙的控制，以便總使上述間隙保持恒定。
每次完成一個硅晶片的拋光后，進行修整。修整期間，控制窗板31的表面位置，使該位置固定在上述拋光期間被控制的表面的位置。修整后，將然后要拋光的硅晶片固定到拋光頭16上，進行拋光。這樣交替重復拋光工藝和修整工藝。
另外，在該工作配置中，窗板54的位置利用探測拋光對象側上窗板31的表面與構成拋光對象的硅晶片的被拋光表面間的間隙的間隙傳感器控制，然而，也可以代替上述間隙傳感器54，安裝探測拋光體21的磨損情況的裝置。這種情況下，可以控制移動裝置51，使拋光對象側上窗板31的表面向下移動相當于拋光體21的磨損量的量，如圖17所示。
可以用接觸針式位移計或光位移計等作探測拋光體21的磨損情況的裝置。另外，可利用間隙傳感器54和探測拋光體的磨損情況的裝置，控制窗板31的位置。
于是，在本工作配置的拋光設備中，由移動裝置51控制拋光對象側上窗板31的表面位置，以便拋光對象側上窗板31的表面相對于拋光體21的表面凹下，由此保持窗板31的表面與作為拋光對象的硅晶片的被拋光表面間的間隙恒定，在修整期間也要保持該狀態(tài)。因此，由于拋光對象側上窗板的表面未由于修整而被劃傷，所以在所有時間內(nèi)，總可以實施拋光終點的探測或膜厚的測量。結果，可以在比常規(guī)(拋光體)情況更長的時間周期內(nèi)，在拋光期間使用同一拋光體，所以拋光體或窗口的替換頻率降低，可以降低拋光成本。
另外，在本工作配置的拋光設備中，由計算機55設定和實施對窗板31的表面與硅晶片的被拋光表面間的間隙的控制，以便總使上述間隙保持恒定值。然而，按與該控制方法不同的方法，也可以通過利用上述計算機55，根據(jù)拋光條件、拋光時間、修整條件和修整時間，預測拋光體的磨損量，從而控制窗板的表面與硅晶片的被拋光表面間的間隙。
在以上給出的各工作配置的介紹中，假設每次在一個硅晶片的拋光完成后進行修整，然而，無需要說，這些工作配置可應用于每次在合適數(shù)量(包括兩個或多個)的硅晶片拋光完成后進行拋光體的修整。
(工作配置1-10)本工作配置的拋光設備的基本結構與工作配置1-9相同(圖17)，然而，在臺板20上還安裝一位置傳感器。僅在硅晶片定位于臺板的開口部分22上時(或僅在沒有硅晶片定位于臺板中的開口部分上時)，該位置傳感輸出信號。來自該位置傳感器的上述信號被輸入到計算機55。另外，實施與臺板20的旋轉同步的動態(tài)控制，使窗板31移動，從而在除開口部分22上的位置外的位置有硅晶片時，拋光對象側上窗板31的表面相對于拋光體21的表面的凹下量增大到，大于在硅晶片定位于開口部分22上時，窗板31的表面與硅晶片間的間隙。
于是，由于將窗的凹下量控制為，在拋光期間測量拋光終點或膜厚時只有小凹下量，在所有其它時間有大凹下量，在兩拋光操作期間不需要進行拋光體21的修整；代之以用于修整的金剛研磨砂輪等，可以與拋光頭一起設置在拋光體21上，可以在拋光的同時(即現(xiàn)場)進行修整。
于是，在本工作配置的拋光設備中，由于拋光對象側上窗板31的表面位置受移動裝置51的控制，在用于修整的金剛研磨砂輪經(jīng)過拋光體21的開口部分時，拋光對象側上窗板31的表面相對于拋光體21表面的凹下量增大；因此，即使在拋光的同時進行修整，也不會劃傷拋光對象側上窗板的表面，所以無論什么時間總可以實施拋光終點探測或膜厚測量。
結果，可以在比常規(guī)(拋光體)情況更長的時間周期內(nèi)，在拋光期間使用同一拋光體，所以拋光體或窗口的替換頻率降低；另外，不需要實施修整的(額外)時間，所以可以縮短多個拋光對象拋光需要的總時間，因此，可以降低拋光成本。
所以，在上述工作配置1-9和1-10中，(由于上述原因)希望控制窗的位置，使在測量光穿過的位置，拋光對象側上窗板表面相對于拋光體表面的凹下量d為0微米＜d≤400微米。
另外，在這些工作配置中，希望用上述類型的材料作窗材料。
(工作配置1-11)圖18示出了本工作配置的拋光設備的拋光體附近區(qū)域的輪廓。圖18(a)是開口部分附近區(qū)域的剖面圖，圖18(b)是展示拋光對象達到開口部分上一點時，開口部分附近區(qū)域情況的剖面圖。圖18中，58表示窗固定管，59表示透明橡膠窗，60表示玻璃窗，61表示氣壓控制裝置。
將透明橡膠窗59固定于窗固定管58的上端，將玻璃窗60固定于下端。另外，用于給窗固定管58內(nèi)加壓和去壓的氣壓控制裝置61與窗固定管58相連。通過粘結到臺板20上，安裝其中形成有與透明橡膠窗59大小一樣的開口部分的拋光體21。透明橡膠窗59通過用作移動裝置的窗固定管58安裝在臺板20上。
在窗固定管58內(nèi)的壓力為減壓(普通壓力)時，窗固定管58設置在臺板20的開口部分22中，在使拋光對象側上的透明橡膠窗59的表面相對于拋光體21的表面凹下的位置。然后，當窗固定管58內(nèi)壓力被壓力控制裝置61增大時，固定于窗固定管58的上端的透明橡膠窗59向上膨脹。
在透明橡膠窗59向上膨脹時，該窗口趨于從拋光體21的表面向上稍微突起；然而，當硅晶片17存在于開口部分22上時，拋光對象側上透明橡膠窗59的表面牢固地粘結在硅晶片59的被拋光表面上，如圖18(b)所示。
于是，通過利用氣壓控制裝置61，調(diào)節(jié)窗固定管58內(nèi)的壓力，可以引起透明橡膠窗59膨脹，所以該裝置用作使拋光對象側上的透明橡膠窗59的表面向上向下移動的移動裝置，如圖18所示。
臺板20上安裝有位置傳感器，這種情況下所用的位置傳感器是僅在硅晶片17定位于臺板的開口部分22上時(或僅在沒有硅晶片定位于臺板的開口部分上時)，輸出信號的傳感器，來自該位置傳感器的上述信號被輸入到計算機55。另外，實施與臺板20的旋轉同步的動態(tài)控制，以便在硅晶片17定位于開口部分22上時，窗固定管58內(nèi)的壓力減大，從而在該晶片定位于任何其它位置時，窗固定管58內(nèi)的壓力減小到普通壓力，該控制的結果是，在硅晶片17處于開口部分22上時，拋光對象側透明橡膠窗59的表面與硅晶片17的表面接觸，并在晶片處于其它任何位置時，拋光對象側上透明橡膠窗59的表面相對于拋光體21凹下。
拋光態(tài)測量裝置23安裝在臺板20之下，可以按與工作配置1-9相同的方式，進行拋光終點探測和膜厚測量。
透明橡膠窗59的表面位置被如上所述控制的結果是，不需要在拋光操作之間，修整拋光體21，代之以可以進行現(xiàn)場修整。
另外，該工件配置設置成使拋光對象側上透明橡膠窗59的表面，在拋光終點探測或膜厚測量期間，接觸硅晶片17；然而，這種接觸并非絕對必需。
在本工作配置中，由于上述原因，希望透明橡膠窗59的來自拋光態(tài)測量裝置23的光從中穿過的部分(即，用于拋光終點探測和膜厚測量的部分)的凹下量d為0微米＜d≤400微米，尤其希望該凹下量為10微米＜d≤200微米，于是，在本工作配置的拋光設備中，通過控制窗固定管58內(nèi)的壓力，控制拋光對象側上窗口的表面位置，從而在用于修整的金剛研磨砂輪經(jīng)過拋光體的開口部分上時，使拋光對象側上的窗表面相對于拋光體表面的凹下量增大。因此，即使在拋光拋光對象的同時進行修整，也可以無論何時都能實施拋光態(tài)終點探測或膜厚測量。結果，可以在比常規(guī)拋光體情況更長的時間周期內(nèi)，在拋光期間使用同一拋光體，所以拋光體或窗口的替換頻率降低；另外，由于不需要實施修整的額外時間，所以可以縮短多個拋光對象拋光需要的總時間。因此，可以降低拋光成本。
在上述所有工作配置中，希望采用能夠根據(jù)反射光譜特性(即反射譜)探測拋光終點和測量膜厚的裝置，作為安裝在臺板20之下的拋光態(tài)測量裝置23。通過在計算機(圖中未示出)比較拋光態(tài)測量裝置23測得的反射譜與模擬得到的參考譜，完成膜厚計算或拋光終點探測。另外，還可以采用根據(jù)特殊波長下反射率的改變探測拋光終點或測量膜厚的裝置，或通過用CCD攝像機等成像被拋光表面，并對這樣得的圖像進行圖像處理等，控制拋光終點或測量膜厚的裝置，作為拋光態(tài)測量裝置23，代替根據(jù)反射光譜特性(反射譜)探測拋光終點和測量膜厚的上述裝置。
(實施例1-7)制造具有如圖17所示結構的拋光設備。窗支撐柱52固定于具有10mm沖程的移動裝置(電操作臺)51上，并在該窗支撐柱52的上端安裝丙烯酸窗板31。
在臺板20之下安裝拋光態(tài)測量裝置23和間隙傳感器54?？梢杂米詣泳劢箼C構的傳感器作間隙傳感器54。
然后，在臺板20上，安裝其中形成有與窗板31一樣大小的開口部分的拋光體21(Rodel Co.制造的IC1000/SUBA400)。設定利用來自間隙傳感器54的信號對窗板31的間隙的控制，使拋光對象側上窗板31的表面與硅晶片的被拋光表面間的間隙被恒定控制在0.2mm。
然后，在以下條件下，連續(xù)拋光其上形成有1微米厚的熱氧化膜的150片六英寸硅晶片，并利用拋光態(tài)測量裝置23，現(xiàn)場測量硅晶片的殘留膜厚。
拋光頭rpm50rpm臺板rpm50rpm加于拋光頭上的負載2.4×104pa拋光頭的振動無拋光時間90秒所用拋光劑由Cabot Co.制造且用離子交換水稀釋了2倍的SS25拋光劑流量200ml/分鐘在完成了拋光后，利用磨料顆粒尺寸為#100的金剛研磨砂輪修整1分鐘。
結果，對拋光前后拋光體厚度的測量發(fā)現(xiàn)，由于拋光和修整，拋光體21磨損0.17mm。然而，窗板31沒有被劃傷。
圖19是在拋光期間某一時間測量得到的硅晶片表面的反射譜圖。圖19的曲線圖中，橫軸表示波長，縱軸表示所測反射譜與標準反射譜的強度比，所說標準反射譜是在以下情況下得到的，即，在用離子交換水代替拋光劑的狀態(tài)下，在拋光體的窗口部件上安裝有其上形成有鋁膜的硅晶片。取返回到拋光態(tài)測量裝置23的光的反射譜作為上述標準反射譜。在拋光了所有150片硅晶片后，在從開始拋光過去相同時間的某一時間，得到由例如圖19中的曲線(a)表示的反射譜，所以可以很好地實施現(xiàn)場測量。
(實施例1-8)利用與實施例1-7(圖17)相同的設備，利用工作配置2-4進行拋光。進行控制，以便在窗板31定位于硅晶片之下時，使拋光對象側上窗口表面與上述拋光工作的被拋光表面間的間隙為0.1mm，在(窗板31)定位其它位置時，使拋光對象側上窗口表面與上述拋光工作的被拋光表面間的間隙為0.5mm。
然后，在以下條件下，連續(xù)拋光其上形成有1微米厚的熱氧化膜的150片六英寸硅晶片，并利用拋光態(tài)測量裝置23，現(xiàn)場測量硅晶片的殘留膜厚。
拋光頭rpm50rpm臺板rpm50rpm加于拋光頭上的負載2.4×104pa拋光頭的振動無拋光時間90秒所用拋光劑由Cabot Co.制造且用離子交換水稀釋了2倍的SS25拋光劑流量200ml/分鐘修整條件利用磨料顆粒尺寸為#100的金剛研磨砂輪對每個拋光的硅晶片修整1分鐘結果，對拋光前后拋光體厚度的測量發(fā)現(xiàn)，由于拋光和修整，拋光體21磨損0.15mm。然而，窗板31沒有被劃傷。另外，在拋光所有150片硅晶片期間，在從開始拋光過去相同時間的某一時間，得到由例如圖19中的曲線(b)表示的反射譜，所以可以很好地實施現(xiàn)場測量。
(實施例1-9)制造如圖18所示結構的拋光設備。將厚0.2mm的透明橡膠窗59固定于窗固定管58的上端，玻璃窗60固定于下端。
在臺板20上，粘結其中形成有與透明橡膠窗59一樣尺寸的開口部分的拋光體21(Rodel Co.制造的IC1000/SUBA400)，然后，在臺板20的開口部分22中安裝窗固定管58，使減壓(普通壓力)條件下，從拋光對象側上透明橡膠窗59的表面到拋光體20的表面的間隙為0.6mm。
設定該設備，以便在硅晶片17處于開口部分22上時，使窗固定管58內(nèi)的壓力增大，于是引起拋光對象側上透明橡膠窗59的表面牢固粘附到硅晶片17的被拋光表面上。
然后，在以下條件下，連續(xù)拋光其上形成有1微米厚的熱氧化膜的150片六英寸硅晶片，并利用拋光態(tài)測量裝置23，現(xiàn)場測量硅晶片的殘留膜厚。
拋光頭rpm50rpm臺板rpm50rpm加于拋光頭上的負載2.4×104Pa拋光頭的振動無拋光時間90秒所用拋光劑由Cabot Co.制造且用離子交換水稀釋了2倍的SS25拋光劑流量200ml/分鐘修整條件利用磨料顆粒尺寸為#100的金剛研磨砂輪對兩個拋光的硅晶片修整1分鐘結果，對拋光前后拋光體厚度的測量發(fā)現(xiàn)，由于拋光和修整，拋光體21磨損0.16mm。然而，窗72沒有被劃傷。另外，在拋光所有150片硅晶片期間，在從開始拋光過去相同時間的某一時間，得到由例如圖19中的曲線(c)表示的反射譜，所以可以很好地實施現(xiàn)場測量。
下面介紹采用涉及本發(fā)明的工作配置實現(xiàn)本發(fā)明第二目的的實例。
(工作配置2-1)圖20是展示本發(fā)明制造半導體器件的方法的流程圖。在開始該半導體器件制造方法時，首先在步驟S200選擇從以下將介紹的步驟S201到S204的合適加工條件。然后根據(jù)該選擇從步驟S201到204進行加工。
步驟S201是氧化工藝，氧化硅晶片的表面。步驟202是CVD工藝，通過CVD等，在硅晶片表面上形成絕緣膜。步驟S203是電極形成工藝，通過例如真空蒸發(fā)等工藝，在硅晶片表面上形成電極。步驟S204是離子注入工藝，在硅晶片中注入離子。
CVD工藝或電極形成工藝后，加工前進到步驟S205。步驟S205是CMP工藝。在該CMP工藝中，利用本發(fā)明的拋光設備，拋光半導體器件表面上的金屬膜，從而使層間絕緣膜平滑或形成鑲嵌。
在CMP工藝或氧化工藝后，加工前進到步驟S206。步驟S206是光刻工藝。在該光刻工藝中，硅晶片上涂有抗蝕劑，利用曝光設備進行曝光，并對曝光的晶片進行顯影，在硅晶片形成了電路圖形。另外，下一步S207是腐蝕工藝，通過腐蝕去掉除被顯影的抗蝕劑圖像外的部分，然后，剝離抗蝕劑，從而去掉完成腐蝕后不需要的抗蝕劑。
然后，在步驟S208，判斷是否完成了全部必需工藝。如果沒有完成，則返回到步驟S200，重復先前的步驟，在硅晶片上形成電路圖形。如果步驟S208的判斷是完成了所有工藝，則流程結束。
由于在本發(fā)明的半導體器件制造方法中的CMP工藝中，采用了本發(fā)明的拋光設備和拋光方法，所以可以提高CMP工藝中拋光終點探測的精度和膜厚測量的精度，所以可以提高CMP工藝的成品率。結果，可以以比常規(guī)半導體器件制造方法低的成本，制造半導體器件。
另外，本發(fā)明的拋光設備還可用于除上述半導體器件制造工藝外的半導體器件制造工藝的CMP工藝。
如上所述，本發(fā)明可用作半導體制造工藝中的CMP工藝所用的設備和方法。所以可以提高CMP工藝中拋光終點探測的精度和膜厚測量的精度，所以可以提高CMP工藝的成品率。因此，可以以比常規(guī)半導體器件制造方法低的成本，制造半導體器件。
另外，在本發(fā)明的介紹中，如圖1所示，作為實例介紹了圖形形成于其上的晶片的拋光。然而，無需說，本發(fā)明也可應用于例如使裸硅晶片光滑等拋光之類。
權利要求
1.一種用于拋光設備的拋光體，(a)該拋光設備裝備有(i)支撐拋光對象的拋光頭和(ii)拋光體，(b)在拋光劑處于上述拋光體和上述拋光對象之間的狀態(tài)下，通過引起上述拋光體和上述拋光對象之間的相對運動，該拋光設備拋光上述拋光對象；該拋光體的特征在于，(a)一個或多個開口部分形成于上述拋光體中，所說開口部分用于使光學測量上述拋光對象的正被拋光表面的測量光通過，(b)至少對測量光來說是透明的窗板安裝在上述開口部分中，(c)調(diào)節(jié)卸載狀態(tài)時即與拋光對象接觸的上述拋光體的最外表面與上述最外表面?zhèn)壬系纳鲜龃鞍宓谋砻骈g的間隙，使該間隙大于加上拋光負載時發(fā)生的上述拋光體的壓縮變形量。
2.一種用于拋光設備的拋光體，(a)該拋光設備裝配有(i)支撐拋光對象的拋光頭和(ii)拋光體，(b)在拋光劑處于上述拋光體和上述拋光對象之間的狀態(tài)下，通過使上述拋光體和上述拋光對象間產(chǎn)生相對運動，該設備拋光上述拋光對象；該拋光體的特征在于，(a)一個或多個開口部分形成于上述拋光體中，用于使光學測量上述拋光對象的被拋光面的測量光通過，(b)至少對測量光透明的窗板安裝在上述開口部分中，(c)上述窗板通過層疊兩個或多個由透明材料構成的板構成。
3.根據(jù)權利要求2所述的拋光體，其特征還在于，上述窗板都由兩個層疊在一起的透明材料板構成，這些透明材料板中，位于上述拋光對象側上的透明材料板的壓縮彈性模量設定為比位于上述拋光對象相反側上的透明材料板的壓縮彈性模量小。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的拋光體，其特征還在于，上述透明材料中，上述拋光對象側的透明材料的壓縮彈性模量為2.9×107Pa≤e≤1.47×109Pa，與拋光體的壓縮彈性模量基本相同。
5.一種用于拋光設備的拋光體，(a)所說拋光設備裝配有(i)支撐拋光對象的拋光頭和(ii)拋光體，(b)在拋光劑處于上述拋光體和上述拋光對象之間的狀態(tài)下，通過使上述拋光體和上述拋光對象間產(chǎn)生相對運動，該設備拋光上述拋光對象；該拋光體的特征在于，(a)一個或多個開口部分形成于上述拋光體中，用于使光學測量上述拋光對象的被拋光面的測量光通過，(b)至少對測量光透明的窗板安裝在上述開口部分中，(c)上述拋光對象側上的上述窗板的表面，相對于上述拋光體的表面凹下，凹下的量按步進方式或連續(xù)方式改變。
6.根據(jù)權利要求5所述的拋光體，其特征還在于，拋光體具有多個上述開口部分，上述凹下量按步進方式變化，使得該凹下量在上述每個開口部分中都不相同。
7.根據(jù)權利要求5所述的拋光體，其特征還在于，上述凹下量按步進式變化，使得在同一開口部分內(nèi)的兩個或多個部分中該凹下量不同。
8.根據(jù)權利要求5所述的拋光體，其特征還在于，上述窗板是平行平板形透明板，上述窗板相對于上述拋光體的表面傾斜安裝，使得上述凹下量連續(xù)變化。
9.一種用于拋光設備的拋光體，(a)所說拋光設備裝配有(i)支撐拋光對象的拋光頭和(ii)拋光體，(b)在拋光劑處于上述拋光體和上述拋光對象之間的狀態(tài)下，通過使上述拋光體和上述拋光對象間產(chǎn)生相對運動，該設備拋光上述拋光對象；該拋光體的特征在于，(a)一個或多個開口部分形成于上述拋光體中，用于使光學測量上述拋光對象的被拋光面的測量光通過，(b)至少對測量光透明的窗板裝在上述開口部分中，(c)上述拋光對象側上的上述窗板安的表面，相對于上述拋光體的表面凹下，(d)上述窗板由板材料構成，所說板材料由可以剝離的多片透明材料構成。
10.根據(jù)權利要求1-9中任一項所述的拋光體，其特征還在于，上述拋光體最外表面與上述最外表面?zhèn)壬系纳鲜龃鞍灞砻骈g的最小間隙G為0微米＜G≤400微米。
11.根據(jù)權利要求1-9中任一項所述的拋光體，其特征還在于，上述拋光體的最外表面與上述最外表面?zhèn)壬系纳鲜龃鞍灞砻骈g的最小間隙值G為10微米＜G≤200微米。
12.根據(jù)權利要求1-9中任一項所述的拋光體，其特征還在于，上述拋光體最外表面與上述最外表面?zhèn)壬系纳鲜龃鞍灞砻骈g的間隙G，在一個開口部分中或兩不同開口部分之間間隙G不同時指G的最大值，為0微米＜G≤拋光體厚度的90％，上述窗板的厚度t，在單個開口部分中或兩不同開口部分間該厚度t不同時指厚度t的最小值，為t≥拋光體厚度的10％。
13.根據(jù)權利要求1-12中任一項所述的拋光體，其特征還在于，至少位于拋光對象側上的上述窗板表面涂有硬涂層。
14.根據(jù)權利要求1-13中任一項所述的拋光體，其特征還在于，上述窗體對測量光的透射率為22％以上。
15.一種用于拋光設備的拋光體，其特征在于，(a)所說拋光設備裝有(i)支撐拋光對象的拋光頭，和(ii)拋光體，(b)在拋光劑處于上述拋光體和上述拋光對象間時，通過使上述拋光體和上述拋光對象間產(chǎn)生相對運動，該設備拋光上述拋光對象，上述拋光體由至少使光學測量上述拋光對象的被拋光面的測量光通過的透明材料構成。
16.一種拋光設備，其特征在于，(a)該拋光設備裝配有(i)支撐拋光對象的拋光頭和(ii)拋光體，(b)在拋光劑處于上述拋光體和上述拋光對象間時，通過使上述拋光體和上述拋光對象間產(chǎn)生相對運動，該設備拋光上述拋光對象，上述拋光體是根據(jù)權利要求1-15中任一項的拋光體。
17.根據(jù)權利要求16所述的拋光設備，其特征還在于，(i)測量光通過上述窗板和上述開口部分，從光投射裝置導向拋光對象，(ii)該光被拋光對象反射，(iii)再穿過上述開口部分和上述窗板的返回光由光接收裝置接收，拋光操作期間所接收的光強為投射光強度的1％以上。
18.根據(jù)權利要求16或17所述的拋光設備，其特征還在于，上述窗板由拋光性質(zhì)與上述拋光體的拋光性質(zhì)類似的樹脂構成。
19.一種用于調(diào)節(jié)拋光設備中拋光體的最外表面即與拋光對象接觸的表面與在上述最外表面?zhèn)壬系纳鲜龃鞍宓谋砻嬷g間隙的方法，(a)所說拋光設備是根據(jù)權利要求16-18中任一項的拋光設備，(b)該拋光設備中，(i)測量光通過上述窗板和上述開口部分，從光投射裝置導向拋光對象，(ii)該光被拋光對象反射，(iii)再穿過上述開口部分和上述窗板的返回光由光接收裝置接收，上述拋光設備調(diào)節(jié)方法的特征在于，該方法包括根據(jù)由上述光接收裝置測量的信號，調(diào)節(jié)上述拋光體的最外表面與上述最外表面?zhèn)壬系纳鲜龃鞍宓谋砻骈g的間隙的步驟。
20.一種測量拋光膜的厚度或拋光終點的方法，其中利用權利要求16-19中任一項的拋光設備進行拋光，并利用光接收裝置接收的光信號測量拋光膜的厚度或拋光終點，該方法的特征在于，在上述測量裝置所測信號等于以前測量且存儲在存儲器中的信號時，用于測量拋光膜的厚度或拋光終點的測量裝置測得的信號，不用于拋光膜的厚度或拋光終點的測量。
21.一種拋光設備，(a)該拋光設備配有(i)支撐拋光對象的拋光頭和(ii)安裝在臺板上的拋光體，(b)在拋光劑處于上述拋光體和上述拋光對象之間的狀態(tài)下，通過在上述拋光體和上述拋光對象間產(chǎn)生相對運動，該拋光設備拋光上述拋光對象；該拋光設備的特征在于，(a)所說拋光設備具有(i)形成于上述臺板中的一個或多個開口部分，(ii)形成于上述拋光體中的一個或多個開口部分，(iii)設置成阻擋形成于上述拋光體中的至少部分上述開口部分的窗口；(iv)用于通過上述窗口光學觀察上述拋光對象的被拋光表面來測量拋光態(tài)的裝置，(v)在上述拋光對象的表面上移動上述窗口位置的移動裝置，(b)形成在上述拋光體中的上述開口部分和形成在上述臺板中的上述開口部分是重疊的，使得上述窗口可以通過上述移動裝置設置在上述臺板上。
22.根據(jù)權利要求21所述的拋光設備，其特征在于，該設備還配有探測上述拋光對象側上的上述窗口表面與上述拋光對象的被拋光表面間的間隙的裝置，探測上述拋光體磨損狀態(tài)的裝置，或既探測上述間隙又探測上述磨損情況狀態(tài)的裝置。
23.根據(jù)權利要求22所述的拋光設備，其特征在于，該設備還配有控制上述拋光對象側上的上述窗口表面與上述拋光對象的被拋光表面間的間隙的控制裝置。
24.根據(jù)權利要求23所述的拋光設備，其特征還在于，該設備根據(jù)拋光條件、拋光時間、修整條件和修整時間預測上述拋光體的磨損量，并控制上述拋光對象側上的上述窗口表面與上述拋光對象的被拋光表面間的間隙。
25.根據(jù)權利要求23所述的拋光設備，其特征還在于，該設備還控制上述移動裝置，從而保持上述拋光對象側上的上述窗口表面與上述拋光對象的被拋光表面間的間隙為恒定值。
26.根據(jù)權利要求23所述的拋光設備，其特征還在于，該設備與上述臺板的旋轉同步地控制上述拋光對象側上的上述窗口表面與上述拋光對象的被拋光表面間的間隙。
27.一種半導體器件的制造方法，包括制造工藝中采用包括權利要求16-26中的至少一項所述的設備或方法。
全文摘要
透明窗板(31)裝配在制造于拋光墊(21)中的孔中。透明窗板(31)的上部與用作拋光墊(21)的拋光表面的上部之間存在距離a。拋光時,支撐晶片的拋光頭借助于加壓機構壓到拋光墊上,拋光墊(21)和透明窗板(31)被壓縮。然而,所說距離a在一基準值之上保持恒定。透明窗板(31)的上部從拋光體(21)的上部凹下,因此,在修整期間,透明窗板(31)的表面不會被劃傷,所以可以延長拋光墊的壽命。
文檔編號B24D7/12GK1322374SQ00802085
公開日2001年11月14日 申請日期2000年3月14日 優(yōu)先權日1999年3月31日
發(fā)明者石川彰, 千賀達也, 宮地章, 潮嘉次郎 申請人:株式會社尼康