JP2002359217A - Method and device for detecting polishing end point - Google Patents

Method and device for detecting polishing end point

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JP2002359217A
JP2002359217A JP2001165702A JP2001165702A JP2002359217A JP 2002359217 A JP2002359217 A JP 2002359217A JP 2001165702 A JP2001165702 A JP 2001165702A JP 2001165702 A JP2001165702 A JP 2001165702A JP 2002359217 A JP2002359217 A JP 2002359217A
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JP2001165702A
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Japanese (ja)
Inventor
Takuichi Furusawa
拓一 古澤
Original Assignee
Omron Corp
オムロン株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect a polishing end point at intervals of a time which is smaller than a measurement interval. SOLUTION: With times t1, t2, t3, and so on, while a machine platen is rotating taken as measuring times, spectral characteristics of reflected light, when light is irradiated on the surface of a wafer in a polishing center and reflected thereon, is extracted and made associated with data of most similar one of models. A straight line M, approximated as the correspondence relation between the spectral characteristic and model data is set, and a time tE, corresponding to model data M12 of a polishing end point on the straight line M, is extracted to predict the remaining time, until the polishing end point.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、各種配線パターンが積層された半導体ウエハの表面を平坦化する技術に関するもので、特に化学的かつ機械的な手法によってウエハの表面を平坦化する工程(Chemical Mechanical Po TECHNICAL FIELD The present invention relates to a technique in which various wiring pattern to planarize the surface of semiconductor wafers stacked, in particular chemical and process to planarize the surface of the wafer by mechanical methods (Chemical Mechanical Po
lishing ; 以下「CMP」と略す。 lishing; hereinafter referred to as "CMP". )において、研磨終点を検出するための技術に関連する。 In), related to techniques for detecting a polishing end point.

【0002】 [0002]

【従来の技術】半導体ウエハ上の階層構造は、各種半導体デバイスの高性能化に伴って、年々微細化かつ多層化する傾向にある。 Layered over the Prior Art Semiconductor wafers, with the performance of various semiconductor devices, in every year tends to miniaturization and multi-layered. CMPは、ウエハ上に積層回路を形成するプロセスにおいて表面に生じる凹凸を平坦化するための工程であって、ウエハ上に多数の複雑な回線パターンを積層する上で不可欠のものである。 CMP is the unevenness generated on the surface in the process of forming a multilayer circuit on a wafer comprising the steps for flattening, it is of the essential to stacking multiple complex line patterns on the wafer.

【0003】典型的なCMP装置は、研磨パッドが装着された定盤,ウエハを支持しながら回転および加圧を行うための加圧ヘッド,ならびにこれら定盤や加圧ヘッドを回転させるための駆動機構などを具備しており、定盤上に研磨剤(スラリー)を供給しながら、定盤および加圧ヘッドを個別に回転させることにより、ウエハ表面に摩擦力と加圧力とを作用させて研磨を行うようにしている。 A typical CMP apparatus, a surface plate having a polishing pad attached, pressure head for performing rotation and pressure while supporting the wafer, and a drive for rotating them platen and the pressure head mechanisms are provided and, while supplying a polishing agent (slurry) to the surface plate, by rotating the platen and the pressure head individually, by the action of the frictional force and pressure to the wafer surface polishing They are to perform.

【0004】この種のCMP装置では、従来は、定められた時間だけ研磨を行う方法をとっているが、ウエハの初期膜厚には多少のばらつきがあるので、必ずしも理想の状態にまで研磨できるとは限らない。 [0004] In this type of CMP apparatus, conventionally, although taking method of polishing only time determined, since the initial thickness of the wafer there is some variation, it necessarily polished until the ideal state Not necessarily. また研磨の進行状態も一定とは限らず、スラリーの供給量や研磨パッドの摩耗状態などによって変動するので、安定性に欠けるという問題がある。 Not limited to the constant progress of polishing, because varies depending on the state of wear of the slurry supply rate and the polishing pad, there is a problem of lacking in stability.

【0005】このような問題を解消するには、ウエハが適切な状態まで研磨されたかどうかを計測しながら研磨を行うのが望ましい。 [0005] To solve this problem, it is desirable wafer is polished while measuring whether it has been polished to the appropriate state. 研磨終点に達したことを判別する有効な方法として、ウエハに光を照射してその光の干渉状態をチェックする方法がある。 As an effective way to determine that it has reached the polishing endpoint, the wafer is irradiated with light is a method of checking an interference state of the light. たとえば特開2000 For example, JP-2000
−40680号公報では、定盤の一部に円形孔を開設し、この円形孔を介して研磨中のウエハの表面に光を照射するとともに、ウエハからの反射光を受光する。 In -40680 discloses opened a circular hole in a part of the surface plate, it irradiates light to the surface of the wafer being polished via the circular hole, for receiving reflected light from the wafer. さらにこの計測の都度、ウエハから得た反射光を複数の波長成分に分光し、各波長成分による信号波形の特性(分光特性)を研磨終点での分光特性として設定された基準データ(参照分光特性)と比較する処理が行われており、 Furthermore each of the measurement, the reflected light from the wafer and separated into a plurality of wavelength components, the reference data (reference spectral characteristics set as spectral characteristics of the characteristics of the signal waveform due to each wavelength component (spectroscopic characteristic) in the polishing end point ) process of comparing has been performed and,
基準データに対する相関値が急増する時点の前後を研磨終点として判別するようにしている。 Before and after the time when the correlation value of the reference data increases rapidly so that determine the polishing endpoint.

【0006】 [0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の方法においては、定盤の円形孔と加圧ヘッドとが対向した時点、すなわち定盤が1回転する毎でなければ計測を行うことができないので、定盤の回転時間より細かい単位で研磨終点を判別することは不可能である。 In however the above methods [0006], the time in which the circular hole and the pressure head of the plate opposite, that is, the surface plate can not perform the measurement if not per rotation, it is not possible to determine the polishing endpoint in units finer than the rotation time of the surface plate. 特に厚みの薄い層を研磨している場合は、定盤が1回転する間に本来の研磨終点を通り過ぎてしまい、研磨が過剰となる虞がある。 Especially if you are polished thin layer of thickness, surface plate causes past the original polishing endpoint during one rotation, there is a possibility that the polishing is excessive.

【0007】また上記の方法では、研磨終点の至近位置になるまで、基準データに対する相関値が低い状態のまま維持されるので、研磨の進行状態を確認することは困難である。 [0007] In the above method, until the close position of the polishing end point, since the correlation value of the reference data is maintained in the low state, it is difficult to check the progress of the polishing. 特に研磨中にスラリーが供給されなくなったり、研磨パッドが摩耗するなどして適正な研磨が行われなくなっても、研磨工程下においてその異常を検知するのは困難である。 Or no longer particularly slurry supplied during polishing, even when the polishing pad no longer performed properly polished, such as by abrasion, it is difficult to detect the abnormality under the polishing process.

【0008】この発明は上記問題点に着目してなされたもので、研磨工程下において定盤が1回転する時間よりも細かい単位で研磨終点を検出できるようにすることにより、微細な構成のウエハに対しても、そのウエハの研磨中に安定した精度で研磨終点を検出できるようにすることを第1の目的とする。 [0008] By this invention to be able to detect the polishing endpoint in units smaller than the time which has been made in view of the above problems, the platen under the polishing process makes one revolution, the fine structure of the wafer respect also to that to be able to detect the polishing end point with stable accuracy during polishing of the wafer with the first object. またこの発明は、研磨の進行に応じて早い段階から研磨終点に対応する時刻を判別するとともに、研磨の進行状態が適正であるか否かを簡単に判別できるようにすることを第2の目的とする。 Further the invention is to determine the time corresponding to the polish end point early in accordance with the progress of the polishing, the second purpose of progress of polishing with easy discrimination between proper to.

【0009】 [0009]

【課題を解決するための手段】この発明にかかる研磨終点検出方法は、研磨中の半導体ウエハに光を照射して前記ウエハからの反射光または透過光を複数の波長成分に分光して抽出し、その分光特性に基づき研磨終点を検出するようにしたものである。 Means for Solving the Problems] polishing end point detecting method according to the present invention, by irradiating light to the semiconductor wafer being polished and extracted spectrally reflected light or transmitted light from the wafer into a plurality of wavelength components , in which to detect the polishing end point based on the spectral characteristics. この発明の第1の方法では、まず研磨終点の検出処理に先立ち、研磨終点を含む複数時点での研磨状態について、それぞれその研磨状態で得られる分光特性を示すモデルデータを記憶しておく。 In the first method of the present invention, prior to the detection process of the first polishing endpoint, the polished state at a plurality time points containing polishing endpoint stores the model data showing the spectral characteristics obtained by the polished state. そして検出処理においては、研磨中のウエハから抽出された分光特性に対応するモデルデータを特定するとともに、前記分光特性とモデルデータとの対応関係の経時変化に基づき研磨中のウエハから研磨終点のモデルデータに対応する分光特性を得るまでの残り時間を予測して、その予測に基づき前記ウエハの研磨終点を判別するようにしている。 The detection in the process, as well as identify the model data corresponding to the spectral characteristics extracted from the wafer during polishing, the spectroscopic characteristic and model data and correspondence between the model of the polishing end point from the wafer during polishing on the basis of a change with time of the It predicts the time remaining until a spectral characteristic corresponding to the data, so that to determine the polishing end point of the wafer based on the prediction.

【0010】『研磨終点』とは、ウエハが過不足なく研磨された状態に達した時点のことをいう。 [0010] The term "polishing end point", refers to a point in time has been reached in the state in which the wafer is polished neither too much nor too little. 『研磨終点を含む複数時点での研磨状態』とは、研磨終点で得られる理想的な研磨状態、およびこの研磨終点に至るまでの複数時点においてそれぞれ得られる研磨状態であり、たとえば各時点におけるウエハの表層膜の厚み(以下、単に「膜厚」という。)によって示すことができる。 The "polished state at multiple time points including a polishing end point", ideal polishing state obtained by the polishing endpoint, and a polishing state respectively obtained at multiple time points up to this polishing endpoint, for example a wafer at each time point the thickness of the surface layer film (hereinafter, simply referred to as. "thickness") it can be indicated by. また膜厚に代えて、「定盤が3回転したときの研磨状態」、 Also in place of the film thickness, "polishing state when the platen is 3 rotation",
「研磨開始から3秒経過後の研磨状態」というように、 So on "polishing state after 3 seconds elapsed from the start of polishing",
所定の研磨状態を研磨時間や定盤の回転回数などによって示すこともできる。 The predetermined polishing state can also be indicated by like number of rotations of the polishing time and surface plate.

【0011】研磨中のウエハに光を照射して分光特性を抽出するタイミングは、前記ウエハが設定されたCMP [0011] The timing of irradiating light to the wafer during polishing to extract the spectral characteristics, CMP said wafer is set
装置の定盤や加圧ヘッドの回転動作に応じて決めるのが望ましい。 Desirably determined according to the rotation operation of the platen and the pressure head of the device. たとえば定盤の一部に孔をあけてその孔を介して計測を行うのであれば、定盤が1回転して前記計測位置に孔が対応する都度、ウエハに光を照射し、その反射光を取り込んで分光特性を抽出すればよい。 If for example perform measurements through the holes drilled in a part of the surface plate, each time the platen is holes corresponding to the measurement position by one rotation, irradiating light to the wafer, the reflected light the may be takes in extracting the spectral characteristics. (この場合、加圧ヘッドは孔に対応する位置に配置されていることが前提となる。)また加圧ヘッドの一部を定盤から突出させて配置するのであれば、その突出部分に対応する位置を計測位置として、加圧ヘッドまたは定盤の回転に対応するタイミングで、分光特性の抽出処理を行うことができる。 (In this case, the pressure head is assumed to be located at a position corresponding to the hole.) If also a part of the pressure head of being arranged to protrude from the surface plate, corresponding to the projecting portion position as the measurement position, at a timing corresponding to the rotation of the pressure head or platen, it is possible to perform the extraction process of the spectral characteristics.

【0012】『波長成分』とは、ウエハに照射される光の波長域から切り分けられた所定帯域の光を意味する。 [0012] By "wavelength component" means light in a predetermined band diced from the wavelength range of the light irradiated to the wafer.
なお、ウエハからの反射光または透過光は、必ずしも同じ大きさの波長幅の波長成分に切り分けられるとは限らず、各波長成分の波長幅に多少のばらつきが生じる場合もある。 The reflection light or transmitted light from the wafer is not necessarily the cut into wavelength components of the wavelength width of the same size, if slight variations in the wavelength range of the wavelength components also occur. 『分光特性』とは、ウエハからの光を分光して得られた波長成分毎の特性であり、たとえば各波長成分の強度分布を示す波形データとして表される。 The "spectral characteristic" is a characteristic of each wavelength component obtained by dispersing the light from the wafer is represented as a waveform data indicating for example the intensity distribution of each wavelength component.

【0013】前記モデルデータは、所定の研磨状態のウエハに光を照射したときに得られる分光特性のモデルを意味するもので、たとえば、研磨状態を膜厚によって示す場合は、モデルのウエハを研磨しつつ、所定の膜厚になったときに抽出された分光特性をモデルデータとして設定し、前記膜厚に対応づけてメモリに保存する。 [0013] The model data is intended to mean a model of the spectral characteristics obtained when irradiating light to the wafer in a predetermined polishing conditions, for example, when showing a polishing state by the film thickness, polishing the wafers model and while, to set the spectral characteristics that have been extracted when a predetermined thickness as the model data, stored in the memory in association with the film thickness.

【0014】また前記研磨状態を定盤の回転回数や研磨時間によって表す場合は、モデルのウエハを研磨しつつ、定盤が回転する毎に得られた分光特性をモデルデータとして設定し、回転回数またはその回数分の回転に要する時間に対応づけてメモリに保存する。 [0014] When representing the number of rotations and the polishing time of platen the polishing state is set while polishing the wafer model, the spectral characteristics obtained for each of the surface plate is rotated as the model data, the number of rotations or stored in the memory in association with the time necessary for the rotation of the number of times. なお、モデルデータは、必ずしも研磨状態を示す具体的なデータに対応づける必要はなく、各モデルデータを研磨の進行順序に沿って順序づけ、その順番を示す数字を各モデルデータに対応づけるようにしてもよい。 Incidentally, the model data is not necessarily to be associated with the specific data showing a polishing state, ordered along each model data to progression order of polishing, and a number indicating the order to associate to each model data it may be. (ただしこの場合には、膜厚,時間など、各モデルデータの抽出の基準となるパラメータおよびそのパラメータによる抽出間隔などを別途記憶する必要がある。) (In this case, however, the film thickness, time, etc., it is necessary to separately stores a sampling interval by serving as a reference parameter and the parameter extraction of the model data.)

【0015】『研磨中のウエハから抽出された分光特性に対応するモデルデータを特定する』処理においては、 [0015] In the process "to identify the model data corresponding to the spectral characteristics extracted from the wafer during polishing" are
所定の時点で抽出された分光特性について、最も高い一致度を持つモデルデータを特定するのが望ましい。 For spectral characteristics extracted at a predetermined time, it is desirable to identify the model data having the highest matching degree. なお、この分光特性とモデルデータとの対応関係は、一般に、時間軸に沿って一対一に対応するように変化するのが望ましいが、研磨条件の変動などにより、分光特性に対応づけられないモデルデータが出現したり、2,3の分光特性に同じモデルデータが対応づけされても差し支えない。 The correspondence relationship between the spectral characteristic and model data are generally it is desirable to change to correspond one-to-one along the time axis, due variations in polishing conditions, not associated with the spectral characteristic model data or appearance, no problem be correspondence same model data on the spectral properties of 2,3. ただし、モデルデータの時系列配列に逆行するような対応づけ結果が得られたり、1つのモデルデータに対応づけられたまま変化しないような状態が発生した場合は、研磨工程になんらかの不良が発生したと判断するのが望ましい。 However, or association result is obtained that would negatively time series sequence of the model data, when one of the model data state which does not change but remains associated with the occurs, some failure has occurred in the polishing step to determine that it is desirable.

【0016】『分光特性とモデルデータとの対応関係の経時変化』とは、前記分光特性とモデルデータとの対応関係が研磨の進行に応じて変化することを意味する。 [0016] The "temporal change of the correspondence between the spectral characteristic and model data" means that the corresponding relationship between the spectral characteristic and model data is changed according to the progress of the polishing.
『研磨中のウエハから研磨終点のモデルデータに対応する分光特性を得るまでの残り時間を予測する』処理は、 "Predicts the time remaining until a spectral characteristic corresponding to the model data of the polishing end point from the wafer during polishing" process,
前記分光特性とモデルデータとの対応関係の経時変化の傾向が今後も継続することを前提としてなされるものである。 The tendency of aging of the correspondence between the spectral characteristic and the model data are intended to be made the assumption that continue. この処理では、たとえば、各モデルデータとそのモデルデータに対応する分光特性を得た時刻との関係を示す直線近似式を設定し、以後もこの直線に基づく対応関係が継続すると想定して、前記近似式に基づき研磨終点のモデルデータに対応する時刻を算出し、この時刻までの時間を前記残り時間として抽出する。 In this process, for example, to set the linear approximation equation showing the relationship between the time to obtain the spectral characteristics corresponding to the model data and the model data, hereinafter be assumed with a corresponding relationship continues based on this straight line, the calculating a time corresponding to the model data of the polishing end point based on the approximate expression, to extract a time until this time as the remaining time.

【0017】なお、この発明では、回転するウエハを計測対象とするので、同じ研磨状態であっても、計測領域の位置やウエハの向きなどの違いによって回路パターンの状態や向きが変化すると、ウエハからの光の強度分布にばらつきが生じてしまう。 [0017] In this invention, since the wafer which rotates the measurement object, even in the same polishing condition, the state or direction of the circuit pattern by the difference in the position and the wafer orientation of the measuring area changes, the wafer variation occurs in the intensity distribution of the light from. そこで計測領域からの光の強度分布のばらつきの影響を受けずに、安定した状態で分光特性を抽出することができるように、研磨終点検出装置の光学系に拡散板などの部材を配備してウエハからの光を均一化した上で分光するようにするのが望ましい。 So without being affected by variations in the intensity distribution of light from the measurement area, so as to be able to extract the spectral characteristics in a stable state, deploying a member such as a diffusion plate in the optical system of the polishing end point detecting device It is desirable so as to disperse the light from the wafer on which homogenized. このような処理によれば、『研磨終点のモデルデータに対応する分光特性を得るまでの残り時間』は、「研磨終点までの残り時間」に相当することになる。 According to such processing, "remaining time until obtaining the spectral characteristics corresponding to the model data of the polishing endpoint" will correspond to the "remaining time until the polishing end point."

【0018】上記第1の方法によれば、たとえば研磨が開始されると、所定時間毎に分光特性を抽出して順に蓄積しておき、所定量の分光特性が蓄積された時点で残り時間の予測および研磨終了時刻の判別処理が行われることになる。 According to the first method, for example, when polishing is started, previously accumulated in order to extract the spectral characteristics for each predetermined time, the remaining time when the spectral characteristics of a given amount has been accumulated so that the determination process of the prediction and the polishing end time is performed. このように研磨中の所定回数分の計測によって研磨終点のモデルデータに対応する分光特性が得られるまでの残り時間を予測した後、この残り時間が経過した時点をウエハの研磨終点として判別するので、定盤が回転する時間単位にとらわらずに、より細かい時間で研磨終点を検出することができる。 After predicting the time remaining until the spectral characteristics corresponding to the model data of the polishing end point is obtained by the measurement of the predetermined number of times during polishing in this manner, since determine when the remaining time has elapsed as a polishing end point of the wafer and not a Torawara the time unit platen is rotated, it is possible to detect the polishing end point at a finer time. しかも残り時間の予測は、研磨途中に得た分光特性とモデルデータとの対応関係の経時変化に基づいて行われるので、ワークの初期膜厚にばらつきがあったり、ワークによって研磨の進行状態にばらつきが生じた場合でも、現在行われている研磨の状態に基づいて今後の研磨の進行状態を精度良く予測することができ、研磨終点の検出精度を大幅に高めることができる。 Moreover the prediction of the remaining time, so is performed based on the corresponding change with time of the relationship between the spectral characteristic and the model data obtained during polishing, variation or there are variations in initial film thickness of the workpiece, the progress of the polishing by the work even if occurs, the current conducted can predict accurately the progress of future grinding based on the state of polishing is, the detection accuracy of the polishing end point can be greatly enhanced.

【0019】上記方法の好ましい態様によれば、所定の時間毎に研磨中のウエハから分光特性を抽出してその分光特性に対応するモデルデータを特定するとともに、この時点までの分光特性とモデルデータとの対応関係の経時変化に基づき前記した予測処理を実行し、その予測に基づき前記ウエハの研磨終点を判別する。 According to a preferred embodiment of the above-described method, as well as identify the model data corresponding to the spectral characteristics to extract spectral characteristics from the wafer being polished at predetermined time intervals, the spectral characteristics up to this point and the model data run the prediction process aforementioned, based on the temporal change of correspondence between, to determine the polishing end point of the wafer based on the prediction. この場合、研磨工程が進む都度、新たに計測された分光特性を加味して残り時間の予測をやり直し、研磨終点を更新することができるので、研磨が進むにつれて研磨終点をより精度良く検出することができる。 In this case, each time the polishing process progresses, again the prediction of the remaining time in consideration of newly measured spectral characteristics, it is possible to update the polishing end point, to more accurately detect the polishing end point as the polishing progresses can.

【0020】つぎにこの発明の第2の方法の根拠となる原理について説明する。 [0020] Next, principle underlies the second method of the present invention will be described. この第2の方法は、ウエハの初期膜厚のばらつきを考慮してなされたものである。 The second method is the variation in the initial thickness of the wafer has been made in consideration. 説明を簡単にするために、所定時間単位における研磨量(以下、「研磨レート」という。)が常に一定であると仮定すると、ウエハの初期膜厚が一定であれば、研磨の進行状態も常に同様となる。 For ease of description, the polishing amount in a predetermined time unit (hereinafter, referred to as "polishing rate".) Assuming that it is always constant, if the initial thickness of the wafer is constant at all times even progress of the polishing Similarly to become.

【0021】たとえばモデルのウエハについて、定盤が一回転する毎の分光特性をモデルデータとして設定すると、各モデルデータにおける膜厚は、一定量ずつ変化することになる。 [0021] For example, for a wafer of a model, setting the spectral characteristics of each surface plate one revolution as the model data, the film thickness of each model data will change by a fixed amount. また研磨中のウエハについて、同様に定盤が一回転する毎に分光特性を抽出した場合、このウエハの初期膜厚がモデルのウエハの初期膜厚と同様であれば、各計測時点での膜厚および分光特性は、常に、その時点のモデルデータに対応する膜厚および分光特性に一致するから、研磨開始から研磨終点までの時間は同一になる。 For The wafer during polishing, when extracting the spectral characteristics for each of similarly surface plate one revolution, be the same as the initial thickness of the wafer in the initial thickness of the wafer model, film at each measurement time point thickness and spectroscopic characteristics, always from matching thickness and spectroscopic characteristics corresponding to the model data at that time, the time until the polishing end point becomes the same from the start of polishing.

【0022】一方、研磨中のウエハの初期膜厚がモデルのウエハとは異なる場合、このウエハにおける研磨終点および各モデルデータに対応する研磨状態を得る時刻は、前記モデルのウエハとの初期膜厚の差に相当する時間だけ前または後にずれることになる。 On the other hand, when the initial thickness of the wafer during polishing is different from the wafer model, time to obtain a polishing state corresponding to the polish end point and the model data in the wafer, the initial thickness of the wafer of the model It will deviate by a time corresponding to a difference before or after.

【0023】ここで研磨中のウエハにつき、所定の時点で計測された分光特性をSD(λ),n番目の計測時点に対応するモデルデータ(モデルの分光特性)をTD The per wafer during polishing where the SD spectral characteristics measured at a predetermined time (lambda), the model data corresponding to the n-th measurement point (spectral characteristic of the model) TD
(λ,n)として、つぎの(1)式により前記所定の時点で計測された分光特性とモデルデータとの一致度を表すことにする。 (Lambda, n) as to be representative of the degree of coincidence between measured spectral characteristic and model data at the predetermined time by the following equation (1). この(1)式によれば、計測された分光特性とモデルデータとの一致度が高くなるほど、一致度Scの値は0に近づくことになる。 According to equation (1), as the degree of coincidence between measured spectral characteristic and model data is high, the value of the matching degree Sc will be close to zero.

【0024】 [0024]

【数1】 [Number 1]

【0025】上記(1)式によれば、研磨中のウエハから抽出された分光特性のあるモデルデータに対する一致度Scが0となると、処理対象のウエハは、このモデルデータの示す研磨状態まで研磨されている、と考えることができる。 According to the above (1), the coincidence rate Sc to the model data with the spectral characteristics that have been extracted from the wafer during polishing becomes 0, the wafer to be processed is polished to a polishing state indicated by the model data are, it can be considered that. またモデルのウェハに対する研磨が一定の研磨レートで研磨されると、膜厚は一定の割合で変化し、各モデルデータTD(λ,n)もほぼ一定の割合で変化する。 Further, when polishing of the wafer of the model is polished at a constant polishing rate, the film thickness changes at a constant rate, each model data TD (λ, n) also changes substantially at a constant rate. したがって所定の計測時点における分光特性について各モデルデータに対する一致度Scを求めると、これら一致度Scは一定の割合で変化すると考えることができる。 Thus the spectral characteristics at a given measurement time point when determining the coincidence degree Sc for each model data, these matching score Sc can be considered to vary at a constant rate.

【0026】図9は、研磨中のウエハの初期膜厚がモデルのウエハの初期膜厚と同一である場合における一致度Scの算出結果を模式的に示したものである。 [0026] FIG. 9 is a initial thickness of the wafer during the polishing showed the calculation result of the matching score Sc when it is identical to the initial thickness of the wafer model schematically. なお、この図9およびつぎの図10では、定盤がn回転したときを研磨終点としており、M nは研磨終点におけるモデルデータを、M n-1はこの研磨終点の一段階前に得られたモデルデータを、M n-2はさらに一段階前に得られたモデルデータを、それぞれ示す。 In FIG 9 and following 10, platen has a polishing end point when n rotation, the M n of the model data in the polishing end point, M n-1 is obtained prior first stage of the polishing end point the model data, the model data obtained M n-2 further one step before, respectively.

【0027】図9(1)は、定盤のn−1回目の回転時(時刻T n-1のとき)に得られた一致度であり、図9 FIG. 9 (1) is a coincidence degree obtained at the n-1 th rotation of the platen (at time T n-1), 9
(2)は、定盤のn回目の回転時(時刻T nのとき)、 (2), (at time T n) during the n-th rotation of the platen,
すなわち研磨終点に達したときの一致度である。 That is, the degree of coincidence when it reaches the polishing endpoint. このように、処理対象のウエハの初期膜厚がモデルのウエハと同じであり、他の研磨条件も同様である場合には、いずれの時刻においても、その時刻に対応するモデルデータへの一致度Scが0となる。 Thus, the initial thickness of the wafer to be processed is the same as the model of the wafer, if other polishing conditions are similar, even at any time, the matching degree to the model data corresponding to the time Sc is 0. また前記したように、各モデルデータに対する一致度Scは、一定量ずつ変化するから、現在時刻より以前のモデルデータと一致度Scとの関係について、負の勾配を持つ近似直線L1を、現在時刻以後のモデルデータと一致度Scとの関係について、正の勾配を持つ近似直線L2を、それぞれ設定することができる。 Further, as described above, the degree of coincidence Sc for each model data, since changes by a certain amount, the relationship between the previous model data from the current time and match degree Sc, the approximate straight line L1 having a negative slope, the current time relationship between degree of coincidence Sc and subsequent model data, an approximate line L2 having a positive slope, it is possible to set, respectively. なお、図示以外の計測時刻についても同様に、その計測時刻に対応するモデルデータへの一致度を0として、前記近似直線L1,L2を得ることができ、研磨レートが一定であれば、いずれの計測時刻においても、近似直線L1,L2の勾配は同一になる。 In the same manner also the measurement time of non-illustrated, the degree of matching of the model data corresponding to the measured time as 0, wherein it is possible to obtain an approximate straight line L1, L2, if the polishing rate is constant, any also in the measurement time, the gradient of the approximate straight line L1, L2 is the same.

【0028】また各モデルデータは、一定の時刻毎に得られるものであるから、図9(1)(2)のグラフにおいて、各モデルデータM n ,M n-1 ,M n-2を、それぞれそのモデルデータを得た時刻T n ,T n-1 ,T n-2に置き換えるとともに、各モデルデータ間の間隔を分光特性をサンプリングする時間間隔(言い換えれば定盤が一回転するのに要する時間)Δtに置き換えることができる。 Further each model data, since is obtained every predetermined time, in the graph of FIG. 9 (1) (2), each model data M n, the M n-1, M n- 2, time T n which obtain the model data, respectively, is replaced with the T n-1, T n-2, the time interval (in other words platen sampling the spectral characteristics the interval between the model data required for one rotation time) can be replaced with Δt.
すなわち各計測時点におけるモデルデータと一致度Sc That degree of coincidence Sc and model data at each measurement time point
との関係は、モデルの研磨進行状態に対する現在の研磨進行状態の対応関係を示しており、図9,10の各グラフにおいて、近似直線L1,L2と横軸との交点(一致度が0となる点)は、モデルの研磨進行状態において現在と同様の研磨状態が得られる時刻を表すことになる。 The relationship, the model shows the correspondence between the current polishing progress for polishing progress of, in each graph of FIGS. 9 and 10, the approximate straight line L1, the intersection between L2 and the horizontal axis (the degree of coincidence 0 becomes point) will represent the time at which the polishing progress of the model the same polishing conditions as currently available.

【0029】図10は、研磨中のウエハの初期膜厚がモデルのウエハの初期膜厚よりも厚い場合の一致度Scを示すものであり、図10(1)は時刻T n-1のときの一致度を、図10(2)は時刻T nのときの一致度を、それぞれ示す。 [0029] Figure 10, the initial thickness of the wafer during polishing is indicates the matching degree Sc when thicker than the initial thickness of the model of the wafer, FIG. 10 (1) when the time T n-1 the degree of coincidence, 10 (2) of the degree of coincidence at time T n, respectively.

【0030】図10の場合、処理対象のウエハの研磨の進行状態はモデルの研磨進行状態よりも遅れることになる。 In the case of Figure 10, the progress of the polishing of the wafer to be processed it is delayed than the polishing progress of the model. したがって、この研磨状態のずれ時間をdtとすると、モデルの研磨終点である時刻T nにおいては、モデルの研磨進行状態において前記ずれ時間dtだけ前に得られた研磨状態になると考えられる。 Therefore, when the deviation time of the polishing state and dt, at time T n is the polishing end point of the model, considered to be in the polishing progress of the model was polished state obtained before by the deviation time dt.

【0031】また前記したように、各モデルデータ間の膜厚は一定の割合で変化しているから、各モデルデータと一致度Scとの間には、図9の場合と同様の近似直線L1,L2を設定することができる。 [0031] As described above, since the thickness between the model data is changing at a constant rate, between the matching degree Sc as the model data, the approximate straight line L1 of the similar to the case of FIG. 9 , it can be set L2. したがって時刻T Therefore, the time T
nにおいて、各モデルデータについて得られた一致度S In n, matching degree S obtained for each model data
cにより近似直線L1,L2を設定した後、これら近似直線L1,L2においてSc=0となる点Pを抽出し、 After setting the approximation lines L1, L2 by c, extracts the point P serving as Sc = 0 in these approximate line L1, L2,
さらにこの点PからモデルデータM nまでの距離を時間に換算することにより、研磨進行状態のずれ時間dtを求めることができる。 Further, by converting the distance to the model data M n in time from this point P, it is possible to obtain the deviation time dt of the polishing progress. なお、研磨レートが一定であれば、近似直線L1,L2は時間軸に沿って平行移動するから、研磨終点の1段階前のモデルデータM n-1に対応する時刻T n-1においても、一致度Scが0となる点Q Incidentally, if the polishing rate is constant, since the approximate straight line L1, L2 is moved in parallel along the time axis, even at time T n-1 corresponding to the model data M n-1 of one step before the polishing end point, Q that the degree of coincidence Sc becomes 0
に基づき、同様の方法によって研磨進行状態のずれ時間dtを求めることができる。 Based on, it is possible to obtain the deviation time dt of the polishing progress in the same manner.

【0032】つぎに処理対象のウエハの初期膜厚がモデルのウエハの初期膜厚よりも薄い場合には、モデルの研磨進行状態よりも早いタイミングで研磨終点に到達することになるので、時刻T nに至る前に研磨進行状態のずれ時間を検出する必要がある。 [0032] Then when the initial thickness of the wafer to be processed is smaller than the initial thickness of the model of the wafer, so will reach the polishing endpoint at an earlier timing than the polishing progress of the model, the time T it is necessary to detect the deviation time of the polishing progress before reaching n. この場合、前記したように、一段階前の時刻T n-1においても、各一致度Scについて同じ条件で近似直線L1を設定することができるから、時刻T n-1における近似直線L1により一致度S In this case, as described above, even at time T n-1 one step before, because it is possible to set the approximate straight line L1 in the same conditions for each match of Sc, match the approximation lines L1 at time T n-1 degree S
cが0となる点Qを求めることによって、研磨進行状態のずれ時間dtを求めることができる。 c is by determining the point Q becomes 0, it is possible to determine the deviation time dt of the polishing progress.

【0033】したがって研磨終点より一段階前の計測時点T n-1において、前記近似直線L1を用いて研磨のずれ時間dtを抽出するようにすれば、研磨進行状態が早い場合、遅い場合のいずれについても、研磨終点に到達するまでにずれ時間dtを求め、そのずれ時間dtに応じて適切な研磨終点を定めることができる。 [0033] Thus in one stage before the measurement time point T n-1 from the polishing end point, it suffices to extract the deviation time dt of polishing by using the approximate straight line L1, if the fast polishing progress, either slow when for also seek to shift time dt to reach the polishing endpoint can be determined appropriate polishing end point according to the deviation time dt.

【0034】この発明の第2の方法における残り時間の予測処理は、上記の原理に基づくもので、研磨終点を含む複数時点での研磨状態について、それぞれその研磨状態で得られる分光特性を示すモデルデータと前記研磨状態に至るまでの基準時刻とをあらかじめ記憶しておく。 The model showing the spectral characteristics of the polishing state, which is respectively obtained in the polished state at multiple time points second prediction process in the time remaining in the method is based on the above principles, including a polishing end point of the present invention data and stored in advance and the reference time up to the polished state.
計測時には、研磨中のウエハから抽出した分光特性について各モデルデータとの一致度を求め、各一致度と前記基準時刻との対応関係に基づき、各モデルデータの示す研磨進行状態に対する実行中の研磨進行状態のずれ時間を検出し、その検出結果から研磨終点のモデルデータに対応する分光特性を得るまでの残り時間を予測して、その予測に基づき前記研磨中のウエハの研磨終点を判別するようにしている。 During measurement calculates a degree of coincidence between the model data for spectral characteristics extracted from the wafer during polishing, based on a corresponding relationship between the reference time and the coincidence degree, abrasive running against the polishing progress state indicated by each model data to detect the deviation time of the progress state, and predicts the remaining time until obtaining the spectral characteristics corresponding to the model data of the polishing end point on the detection result, to determine the polishing endpoint of the wafer in said polishing on the basis of the prediction I have to.

【0035】なお、モデルデータとの一致度を求める処理においては、必ずしもすべてのモデルデータとの一致度を求める必要はなく、一致度を求める対象を、研磨終点およびその終点直前の所定期間内におけるモデルデータに限定してもよい。 [0035] In the process for obtaining the degree of coincidence between the model data is not always necessary to determine the degree of coincidence between all the model data, an object for determining the degree of coincidence, in the polishing end point and a predetermined period of just before the end it may be limited to model data.

【0036】この方法におけるモデルデータに含まれる『基準時刻』とは、所定の研磨状態に達する時刻の代表値を意味する。 [0036] The "reference time" included in the model data in this way, means the representative value of time reaches a predetermined polishing conditions. この基準時刻は、たとえばモデルのウエハを得たときの時刻により設定することができる。 This reference time can be set by the time when the example was obtained wafer model. また定盤が1回転する毎にモデルのウエハから得られる分光特性を理論上の研磨状態に対するモデルデータとして設定するとともに、定盤の1回転に要する時間と回転回数との乗算値から基準時刻を求めるようにしてもよい。 Also it sets the spectral characteristics platen is obtained from the model of the wafer per rotation as model data for the polished state of the theoretical reference time from the multiplication value between the time and the number of rotations required for one rotation of the platen it may be obtained. なお、基準時刻は、研磨開始時点をゼロとして計時したときの時刻として表すことができるが、一定の時間間隔毎の分光特性をモデルデータとするのであれば、分光特性のサンプリング順を示す数値などに置き換えて示してもよい。 The reference time, can be expressed as the time when the counting of the polishing start time as zero, the spectral characteristics of each predetermined time interval if the to model data, such as numbers indicating the sampling order of the spectral characteristics it may be indicated replaced with.

【0037】『各一致度と基準時刻との対応関係』とは、前記研磨中のウエハから抽出した分光特性と各モデルデータとの一致度を、それぞれそのモデルデータに対応する基準時刻に対応づけた関係を意味する。 [0037] The "correspondence relationship between each coincidence degree and the reference time", correspondence of the degree of coincidence between the spectral characteristics and the model data extracted from the wafer in the polishing, the reference time corresponding to the model data, respectively It refers to the relationship. たとえば前記一致度を(1)式により求めるのであれば、この対応関係には、前記図9、10に示したように、比例関係を示す近似直線を設定することができる。 If for example the determined by the degree of coincidence (1), this correspondence relationship, as shown in FIG. 9 and 10, it is possible to set an approximate line indicating the proportional relationship. したがって所定の時刻において、前記近似直線上で所定レベル以上の一致度に対応する時刻(近似直線上で一致度が0または0近傍の点)を抽出することにより、各モデルデータの示すモデルの研磨進行状態において現在と同様の研磨状態が得られる時刻を特定することができるから、前記特定された時刻とモデルの研磨終点時刻との差を求めることにより、各モデルデータの示す研磨進行状態に対する実行中の研磨進行状態のずれ時間を求めることができる。 Thus at a given time, by extracting the time (degree of coincidence 0 or 0 neighboring points on the approximate straight line) corresponding to a predetermined level or higher degree of coincidence with the approximate straight line, the polishing model indicated by the model data since the time when the same grinding condition and current is obtained in progress can be identified, by determining the difference between the polishing end point time of the identified time and models, which run on the polishing progress state indicated by each model data it is possible to obtain the deviation time of the polishing progress in.

【0038】なお、実行中の研磨レートがモデルの研磨進行状態とは異なることがあらかじめわかっている場合は、その変動の割合に応じて、前記モデルの研磨進行状態を示す時間軸のスケール(前記図9のΔtの値)を補正するのが望ましい。 [0038] When the polishing rate of the running different from the polishing progress of the model is known in advance, in accordance with the ratio of the change, the time scale showing a polishing progress of the model (the it is desirable to correct the value of Delta] t) in FIG.

【0039】この第2の方法は、研磨中のウエハから分光特性を抽出する都度、実行することができる。 [0039] The second method, each time extracting the spectral characteristics from the wafer during the polishing can be performed. ただし前記したように、研磨終点のごく近くまで研磨が進んだ時点において、研磨終点の直前のモデルデータまでの各モデルデータに対する一致度との間に負の勾配を持つ直線L1を設定することができるので、この状態になった時点に研磨状態のずれ時間を算出するようにすれば、研磨終点で得られる分光特性に最も近い分光特性を得る時点を精度良く抽出することができる。 However, as described above, at the time when the progress in the polishing until very near the polishing endpoint, can set the straight line L1 having a negative slope between the matching score for each model data to the model data immediately before the polishing end point since it, if to calculate the deviation time of the polishing state at the time this happens, the time to obtain the closest spectral characteristics to the spectral characteristics obtained by the polishing end point can be accurately extracted.

【0040】このような原理に基づき、第2の方法の好ましい態様においては、研磨終点の直前までのモデルデータについて、前記研磨中のウエハから抽出した分光特性に対する一致度と基準時刻との関係を直線に近似できるか否かを判別し、直線に近似できると判別したとき、 [0040] Based on such a principle, in a preferred embodiment of the second method, the model data immediately before the polishing end point, the relationship between the degree of coincidence and the reference time for the spectral characteristics extracted from the wafer in the polishing when it is determined whether or not can be approximated to a straight line, it is determined that can be approximated to a straight line,
この関係を示す直線近似式に基づき所定レベル以上の一致度に対応する時刻を抽出し、この時刻と前記研磨終点直前のモデルデータに対する基準時刻との関係から前記研磨進行状態のずれ時間を検出するようにしている。 Extracting time corresponding to a predetermined level or higher degree of coincidence based on the linear approximation showing the relation, to detect the deviation time of the polishing progress from the relationship between the reference time for the model data of the polishing end point just before this time It is way. この方法によれば、研磨終点にごく近い研磨状態に達した時点で研磨終点に対応する分光特性を得る時刻を特定するので、研磨終点までの微小な残り時間を予測して、理想の研磨状態にきわめて近い状態で研磨を終了することができる。 According to this method, since the specific time to obtain the spectral characteristics corresponding to the polishing endpoint at which point very close polished state to the polishing end point, to predict the small remaining time until the polishing end point, the ideal polished state it is possible to end the polishing in a very close state.

【0041】つぎにこの発明の第3の方法では、まず、 Next in the third method of the invention, first,
研磨中のウエハから抽出された分光特性に対応するモデルデータを特定するとともに、前記分光特性とモデルデータとの対応関係の経時変化に基づき研磨中のウエハから研磨終点のモデルデータに対応する分光特性を得るまでの残り時間を予測する処理を、所定時間毎に実行する。 Spectral characteristics as well as identifying the model data corresponding to the spectral characteristics extracted from the wafer during polishing, corresponding to the model data of the polishing end point from the wafer during polishing on the basis of the temporal change of correspondence between the spectral characteristic and model data the process of predicting the time remaining until a is executed at predetermined time intervals. そしてこの残り時間の予測値が所定のしきい値を切ったとき、以後に抽出された分光特性について各モデルデータに対する一致度を求めるとともに、得られた一致度と前記基準時刻との対応関係に基づき、各モデルデータの示す研磨進行状態に対する実行中の研磨進行状態のずれ時間を検出し、その検出結果から研磨終点のモデルデータに対応する分光特性を得るまでの残り時間を予測し、その予測に基づき研磨中のウエハの研磨終点を判別するようにしている。 And when the predicted value of the remaining time off a predetermined threshold, with obtaining the degree of matching for each model data about spectral characteristics extracted in the subsequent, the correspondence relationship between the degree of coincidence obtained the reference time based detects the deviation time of the polishing progress of running for polishing progress state indicated by each model data, predicts the time remaining until a spectral characteristic corresponding to the model data of the polishing end point from the detection result, the prediction and so as to determine the polishing endpoint of the wafer during polishing on the basis of.

【0042】上記第3の方法によれば、最初は第1の方法を採用して分光特性とモデルデータとの対応関係の経時変化に基づく予測を行い、この予測により研磨終点に近い位置まで研磨が完了したと判断した時点から前記第2の方法による予測処理を開始することになる。 [0042] According to the third method, first performs a prediction based on temporal change of correspondence between the spectral characteristic and the model data employed the first method, the abrasive to a position closer to the end point of polishing by this prediction There consists and when it is judged to be complete to start the prediction process by the second method. このような処理によれば、研磨進行中にその研磨の進行状態の適否を確認しつつおよその研磨終点を予測し、さらに研磨終点の予測時刻に近づくと各モデルデータに対する現時点の分光特性の一致度と基準の研磨時間との対応関係に基づいて研磨終点までの残り時間を細かい時間単位で予測するので、効率良く、かつ精度良く、研磨終点を検出することができる。 According to such processing, to predict the approximate polishing end point while checking the appropriateness of the state of progress of the polishing during polishing progress, much closer to the estimated time of polishing end point when matching the spectral characteristics of the current for each model data since predicting the remaining time until the polishing end point with fine time unit based on the correspondence between the degree and the reference polishing time, efficiently, and accurately, it is possible to detect the polishing endpoint.

【0043】この発明にかかる研磨終点検出装置は、研磨中の半導体ウエハに光を照射するための投光手段と、 The polishing end point detecting device according to the present invention comprises a light projecting means for irradiating light to the semiconductor wafer during polishing,
前記照射光に対するウエハからの反射光または透過光を複数の波長成分に分光して抽出するための受光手段と、 Light receiving means for extracting spectrally reflected light or transmitted light from the wafer with respect to the irradiation light into a plurality of wavelength components,
研磨終点を含む複数時点での研磨状態についてそれぞれその研磨状態で得られる分光特性を示すモデルデータを記憶するためのメモリと、研磨中のウエハについて所定時間毎に分光特性が抽出されるように前記投光手段および受光手段を制御する投受光制御手段とを具備し、前記投受光制御手段の制御下において抽出された分光特性と前記モデルデータとを用いて上記したいずれかの方法を実行し、研磨終点を検知するように構成される。 Wherein such spectral characteristics for each predetermined time, respectively a memory for storing model data showing the spectral characteristics obtained by the polishing state on the polishing state, the wafer during polishing at a plurality time points including a polishing end point is extracted ; and a light emitting and receiving control means for controlling the light projecting means and light receiving means, perform one of the methods described above by using the said model data with spectral characteristics extracted under the control of the light emitting and receiving control means, configured to detect a polishing end point. なお、 It should be noted that,
研磨終点の検知を行うための手段は、前記第1〜3の方法を実行するためのプログラムが組み込まれたコンピュータによって実行することができる。 Means for performing detection of the polishing end point can be executed by a computer program for executing the first to third methods are incorporated.

【0044】また第2,3の方法を実行する場合には、 [0044] Also in case you run the second and third methods,
前記メモリには、モデルデータとともに、各モデルデータの示す研磨状態に至るまでの基準時刻を保存する必要がある。 In the memory, together with model data, it is necessary to store the reference time up to the polished state indicated by the model data. ただし基準時刻は、モデルデータと同じメモリ領域に保存する必要はない。 However the reference time does not need to be stored in the same memory area as the model data. 特に各基準時刻が一定間隔で変動するのであれば、各時刻間の時間間隔を保持するだけでもよい。 Especially if the respective reference time varies at regular intervals, it may only hold a time interval between each time.

【0045】前記投光手段は、所定の波長域に分布する光を形成するもので、LED,ランプなどの光源を1または複数個組み合わせて構成される。 [0045] The light projecting means is for forming a light distribution in a predetermined wavelength range, LED, configured by combining one or a plurality of light sources such as a lamp. 特に、受光手段がウエハからの透過光を受光する場合、投光手段には、赤外線を発する光源が用いられる。 In particular, if the light receiving means for receiving the transmitted light from the wafer, the light emitting means, a light source emitting an infrared ray is used. 受光手段は、前記投光手段の波長域に対応する光を所定の波長成分に切り分けて取り出すためのもので、たとえば、透過させる光の波長が位置によって変化する分光フィルタと、この分光フィルタを透過した光を切り分けて受光するための受光素子群とによって構成される。 Light receiving means, said light corresponding to the wavelength range of the light projecting means provided for taking out cut into a predetermined wavelength component, for example, transmitting a spectral filter which wavelengths of light to be transmitted is changed by the position, the spectral filter It constituted by a light receiving element group for receiving the isolate light.

【0046】前記投受光制御手段は、研磨終点の検知を行うコンピュータ内に設定することができる。 [0046] The light emitting and receiving control means can be set in the computer to perform the detection of the polishing end point. この投受光制御手段は、CMP装置側のコントローラなどから定盤の回転タイミングを示す信号を取り込み、その信号に同期するタイミングで投光手段の光源および受光手段の受光素子を作動させる。 The light emitting and receiving control unit fetches a signal indicating the rotation timing of the platen from such controller CMP apparatus, it actuates the light receiving elements of the light source and the light receiving unit of the light projecting means at a timing synchronized with the signal.

【0047】さらにこの研磨終点検出装置において第1 [0047] Furthermore, the first in the polishing end point detecting device
の方法を実行する場合には、前記分光特性とモデルデータとの対応関係の経時変化の割合が所定量より小さいとき研磨状態に異常が発生したと判別する判別手段、前記判別手段が異常の発生を判別したとき異常発生を報知する信号を出力する出力手段、の各手段を前記コンピュータに設定することができる。 When performing the method, the spectral characteristic determining means the rate of change with time of correspondence between the model data and determines that an abnormality has occurred in the polished state is smaller than the predetermined amount, said determination means abnormal an output means for outputting a signal for notifying the abnormality when determining may each means is set to said computer. これらの手段によれば、分光特性とモデルデータとの対応関係において、モデルデータの時系列配列に逆行するような対応づけ結果が得られたり、1つのモデルデータに対応づけられたまま変化しないような状態になるなどの異常な関係が生じたとき、研磨状態に異常が発生したと判別し、警報ブザーなどの報知手段を動作させたり、CMP装置に異常発生信号を出力して研磨を中止させるなどの処理を行うことができる。 According to these means, in correspondence between the spectral characteristic and model data, or association result is obtained that would negatively time series sequence of the model data, so that remains unchanged associated with the one model data when abnormal relationships such becomes a condition occurs, it is determined that an abnormality has occurred in the polished state, or to operate the alarm means such as alarm buzzer, to stop the polishing by outputting the abnormality occurrence signal to the CMP apparatus it is possible to perform the processing of such.

【0048】さらにこの研磨終点検出装置において第3 [0048] A third in the polishing end point detecting device
の方法を実行する場合には、第1の方法による残り時間の予測値が第2の方法による予測処理への切替えの時点となる所定時間を切ったとき、投光手段および受光手段が対象とする計測領域を変更する領域変更手段を具備させることができる。 When performing the method, when the predicted value of the remaining time by the first method is off for a predetermined time which is a time point of switching to the prediction processing according to the second method, a light projecting means and light receiving means are subject an area changing means for changing the measurement region to thereby provided.

【0049】この領域変更手段は、たとえば前記投光手段および受光手段が組み込まれたセンサヘッド(または単に光の投受光の窓口としてのセンサヘッドでも良い。)を時間に応じて移動させる手段として設定することができる。 [0049] The region changing means, for example, set as a means for moving said light projecting means and light receiving means are integrated sensor head (or simply may be a sensor head as a window for light emission and reception of light.) The function of time can do. また2個のセンサヘッドを設けるのであれば、各センサヘッドを所定位置に配備しておき、予測処理の方法に応じて使用するセンサヘッドを切り替える手段として設定することもできる。 Also if the provision of the two sensor heads, leave deploy each sensor head in position, it can be set as a means for switching the sensor head used in accordance with the method of the prediction process. さらにこの領域変更手段には、CMP装置側のコントローラとの通信を行って、定盤または加圧ヘッドの位置を変更する手段を含ませることもできる。 More this region changing means, in communication with the controller of the CMP apparatus can also include means for changing the position of the surface plate or pressure head. この場合、たとえば定盤の下方位置に第1のセンサヘッドを、定盤に隣接する位置に第2のセンサヘッドを、それぞれ配置しておき、第1のセンサヘッドによる計測から第2のセンサヘッドによる計測に切り替える際に、加圧ヘッドを移動させて、ウエハの一部が第2のセンサヘッドの計測位置に対応するように制御することができる。 In this case, for example, the first sensor head to the lower position of the platen, the second sensor head to a position adjacent to the base, should be placed in each of the second sensor head from the measurement by the first sensor head when switching to a measurement by, it is possible to move the pressure head is controlled such that a portion of the wafer corresponding to the measurement position of the second sensor head.

【0050】 [0050]

【発明の実施の形態】図1は、この発明の一実施例にかかる研磨終検出装置の構成を示す。 Figure 1 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION shows a configuration of a polishing end detecting device according to an embodiment of the present invention. この研磨終点検出装置は、CMP装置3において研磨中のウエハの研磨終点を検出するためのもので、研磨終点検出処理を行う主体となる本体部2のほか、CMP装置3側に配備される2 The polishing end point detecting device for detecting the polishing end point of the wafer during polishing in the CMP apparatus 3, in addition to the main body portion 2 made mainly of polishing end point detection process, 2 to be deployed to the CMP apparatus 3
個のセンサヘッド1a,1b,データ蓄積用の外部記憶装置5,入出力部6などにより構成される。 Number of sensor heads 1a, 1b, an external storage device 5 for data storage constituted by input and output portion 6.

【0051】前記本体部2には、CPUを主体とする制御部7のほか、各センサヘッド1a,1bに対応する2 [0051] 2 to the main body portion 2, in addition to the control unit 7 composed mainly of CPU, for each sensor head 1a, 1b
個の投受光ユニット8a,8bや通信用インターフェース9などが組み込まれる。 Number of light projecting and receiving units 8a, such as 8b and communication interface 9 is incorporated. 制御部7には、後記する図7,8の手順などを実行するためのプログラムが設定されており、必要に応じて外部記憶装置5を使用しながら前記プログラムに基づく一連の演算処理を実行する。 The control unit 7 has a program for executing such procedure of Fig. 7 and 8 described later is set, performs a series of arithmetic processing based on the program while using the external storage device 5 if necessary .

【0052】各投受光ユニット8a,8bには、センサヘッド1a,1bに計測用の光を供給するための投光部10,センサヘッド1a、1bに取り込まれたウエハからの反射光を受光するための受光部11(ともに図2に示す。)などが組み込まれる。 [0052] Each emitter and receiver units 8a, the 8b, to the light receiving sensor heads 1a, 1b to the light projecting unit 10 for supplying light for measurement, the sensor head 1a, the reflected light from the wafer taken in 1b the light receiving portion 11 for (both shown in Figure 2.) and the like are incorporated.

【0053】通信用インターフェース9は、CMP装置3側のコントローラ3A(以下、「CMPコントローラ3A」という。)と信号のやりとりを行うためのものである。 [0053] Communication interface 9, CMP apparatus 3 side of the controller 3A (hereinafter, referred to as. "CMP controller 3A") is for performing the signal exchanges. 外部記憶装置5は、たとえばハードディスクであって、後記する基準の研磨進行状態を示すモデルデータや研磨中の計測データなどを記憶する。 The external storage device 5 is, for example, a hard disk, stores a model data and measurement data during polishing showing a polishing progress of the below-described criteria. 入出力部6は、 Input and output unit 6,
キーボード,マウス,モニタなどにより成り、キーボード,マウスは、モデルデータのティーチングを行う際に、研磨前後のウエハの膜厚や理論上の研磨終点に対応する目標膜厚などを入力したり、ティーチングや終点検知処理を開始させるためのコマンドを入力するなどの目的に使用される。 Keyboard, mouse, become due monitor, keyboard, mouse, when performing teaching model data, or inputting a target film thickness corresponding to the polishing end point on the film thickness and theories of before and after polishing of the wafer, teaching Ya It used for purposes such as entering a command for starting the endpoint detection process. またモニタには、終点検知処理の結果や異常発生時のエラーメッセージなどが表示される。 Also on the monitor, such as the result or when abnormality occurs in the error message endpoint detection processing is displayed.

【0054】図2は、前記センサヘッド1a,1bと投受光ユニット8a,8b内の投受光部ととの構成を示す。 [0054] Figure 2 shows the configuration of the sensor head 1a, 1b and light projecting and receiving units 8a, a light emitting and receiving parts in the 8b and. なおセンサヘッド1aと1b、および投受光ユニット8aと8bとでは、共通の構成をとるので、図2において、2組の光学系に共通の構成として、センサヘッドを1,投光部を10,受光部を11として示す。 Incidentally sensor head 1a and 1b, and the in light projecting and receiving units 8a and 8b, since taking a common configuration, in FIG. 2, as a common configuration to the two pairs of optical systems, the sensor head 1, the light projecting unit 10, showing a light receiving unit as a 11.

【0055】この実施例のセンサヘッド1は、投受光用の窓部12が開設されたケース体13内に、投受光用レンズ14,ハーフミラー15,ミラー16などが組み込まれた構成のもので、投光部10,受光部11に対し、 [0055] The sensor head 1 of this embodiment, the light projecting and receiving window portion 12 Created case body 13, light projecting and receiving lenses 14, the half mirror 15, but the configuration such as mirror 16 is incorporated light projecting portion 10, with respect to the light receiving unit 11,
それぞれ光ファイバ17,18を介して連結される。 They are respectively connected through the optical fiber 17.
(以下、各光ファイバを、「投光用ファイバ17」「受光用ファイバ18」という。) (Hereinafter, each of the optical fiber, referred to as "light projecting fiber 17," "the light-receiving fiber 18".)

【0056】このセンサヘッド1において、投光用ファイバ17の出口側の開放端面には、透光性を具備する拡散板19を当接させている。 [0056] In the sensor head 1, the open end face on the outlet side of the light projecting fiber 17, and is brought into contact with the diffusion plate 19 having a light-transmitting property. この拡散板19を介して均一化された光は、ミラー16,ハーフミラー15,投受光用レンズ14を順に介して窓部12より出射される。 Light uniformed through the diffusion plate 19, a mirror 16, a half mirror 15 and is emitted from the window portion 12 via the light projecting and receiving lenses 14 in order.
なお、窓部12には、図示しない透明の窓板が配備される。 Note that the window portion 12, a transparent window plate (not shown) is deployed.

【0057】一方、センサヘッド1内の受光用ファイバ18の入口側には、図中、(A)の断面図に示すように、内面が鏡面加工された金属筒20が、先端を突出させた状態で嵌め込まれる。 [0057] On the other hand, the inlet side of the light receiving fiber 18 in the sensor head 1, in the figure, as shown in the sectional view of (A), the metal tube 20 whose inner surface is mirror-polishing, it is protruded tip It is fitted in the state. さらにこの金属筒20の開放端面には、前記投光用ファイバ17の先端部と同様に、 More open end face of the metal tube 20, similarly to the tip of the light projecting fiber 17,
透光性を具備する拡散板21を当接させている。 And it is brought into contact with the diffusion plate 21 having a light-transmitting property.

【0058】前記投光部10は、ケース体10A内に、 [0058] The light projecting portion 10 into the case body 10A,
赤色発光用,白色発光用,青色発光用のLED22,2 Red light emission, for white light emission, LED22,2 for blue light emission
3,24(以下、「赤色LED22」,「白色LED2 3, 24 (hereinafter referred to as "red LED22", "white LED2
3」,「青色LED24」という。 3 ", referred to as" blue LED24 ". )を1つずつ組み込むとともに、2個のダイクロイックミラー25,26, ) With incorporating one, two dichroic mirrors 25 and 26,
集光用のレンズ27などを同じケース体10A内に収容して構成される。 Configured to accommodate and lens 27 for condensing the same case body 10A. なお、各LED22,23,24の発光動作および出力パワーは、それぞれ個別の駆動回路(図示せす。)により制御される。 The light emitting operation and the output power of each LED22,23,24 are each controlled by a separate driver circuit (to shown.).

【0059】前記3個のLED22,23,24は、レンズ27に対し、青,白、赤の順に遠くなるように配備される。 [0059] The three LED22,23,24 is, to the lens 27, blue, white, are deployed in such a way that far away in the order of red. このうち赤色LED22は、光軸をレンズ27 Among red LED22 is the optical axis lens 27
の面中心に向けた状態で設置され、白,青の各LED2 It is installed in a state toward the surface center, white, each blue LED2
3,24は、それぞれ光軸を赤色LED22の光軸に直交させた状態で設置される。 3,24 is placed in a state where each is perpendicular to the optical axis to the optical axis of the red LED 22. この実施例の赤色LED2 Red of this embodiment LED2
2は680nm付近でピークとなる光を、青色LED2 2 light reaches a peak at around 680 nm, blue LED2
4は470nm付近でピークとなる光を、それぞれ出力する。 4 the light reaches a peak at around 470 nm, respectively output. また白色LED23は、420〜700nmの波長域に分布する光を出力する。 The white LED23 outputs light distributed in a wavelength range of 420~700Nm.

【0060】前記第1のダイクロイックミラー25は、 [0060] The first dichroic mirror 25,
約700nmより後の波長域の光をほぼすべて透過させる特性を具備するもので、赤色LED22と白色LED Those having a property to substantially all transmit light in the wavelength range after about 700 nm, red LED22 white LED
23との光軸が交わる位置に、これらLED22,23 The optical axis intersects the position of the 23, they LED22,23
の光軸に鏡面を45度傾けた状態で配備される。 It deployed in a state of tilting the mirror 45 degrees the optical axis. 一方、 on the other hand,
第2のダイクロイックミラー26は、約520nmより後の波長域の光をほぼすべて透過させる特性を具備するもので、赤色LED22と青色LED24との光軸が交わる位置に、鏡面を各LED22,24の光軸に45度傾けた状態で配備される。 The second dichroic mirror 26 is for including the property of substantially all transmit light in the wavelength range after about 520 nm, the optical axis intersects the position of the red LED22 and blue LED 24, the mirror surface of each LED22,24 It deployed in a state inclined at 45 degrees to the optical axis.

【0061】これらダイクロイックミラー25,26の働きにより、赤色LED22からの600nm以降の波長域の光と、白色LED23からの520〜600nm [0061] By the action of these dichroic mirrors 25 and 26, the light in the wavelength range of subsequent 600nm from the red LED 22, 520~600Nm from white LED23
の波長域の光と、青色LEDからの520nmより前の波長域の光とがそれぞれ取り出されてレンズ27により集光され、測定用の光として出射される。 And light in the wavelength region of, and the light in the wavelength region prior to 520nm from the blue LED is focused by the lens 27 is taken out, respectively, it is emitted as light for measurement. なお、ケース体10Aの内面には、ダイクロイックミラー25,26 Note that the inner surface of the case body 10A, a dichroic mirror 25 and 26
を透過または反射してレンズ以外の方向に導かれた光を吸収するための光吸収体(図示せず。)が配備される。 Light absorbers for absorbing the transmitted or reflected light guided in a direction other than lens (not shown.) Is deployed.

【0062】前記受光部11は、ケース体11A内に、 [0062] The light receiving unit 11, into the case body 11A,
シリンドリカルレンズ28,分光フィルタ29,ならびにラインCCD30(複数のCCDを一次元配列したもの)などを組み込んだ構成をとる。 A cylindrical lens 28, the spectral filter 29, and the line CCD 30 (that a plurality of CCD arranged one-dimensionally) a configuration incorporating such. (図2中の(B) (In FIG. 2 (B)
は、この受光部3の上方から見た内部構成を示す。 Shows the internal structure seen from above the light receiving portion 3. )分光フィルタ29は、光学多層膜によるフィルタであって、このフィルタ29の膜厚を長さ方向(図2(B)の矢印Fの方向)に沿って一定の方向に変化させることにより、フィルタを透過する光の波長域が徐々に変化するように構成されている。 ) Spectral filter 29 is a filter with an optical multilayer film, by varying in a predetermined direction along a direction) of the arrow F of thickness length direction of the filter 29 (FIG. 2 (B), the filter the wavelength range of the transmitted light is configured to gradually change the. ラインCCD30は、この分光フィルタ29の長さ方向Fに沿って配列されており、分光フィルタ29を透過した光は、ラインCCD30の各素子により複数の波長成分に切り分けられて抽出されることになる。 Line CCD30 are arranged along the length F of the spectral filter 29, the light transmitted through the spectral filter 29 will be extracted is cut into a plurality of wavelength components by the respective elements of the line CCD30 .

【0063】上記構成によれば、ウエハ表面35Aからの反射光は、投受光用レンズ14,ハーフミラー15を介して受光用ファイバ18へと導かれるが、この受光用ファイバ18の入口において、前記拡散板21により反射光の強度のばらつきが均一化される。 [0063] According to the above arrangement, light reflected from the wafer surface. 35A, light projecting and receiving lenses 14, but is guided to the light receiving fiber 18 via the half mirror 15, at the inlet of the light receiving fiber 18, the variations in the intensity of the reflected light is made uniform by the diffusion plate 21. この拡散板21 The diffusion plate 21
を介した光は、さらに金属管20内を反射しながら進んだ後に受光用ファイバ18を通過して、受光部11に到達する。 Light through the passes through the light receiving fiber 18 after traveling while further reflecting the metal tube 20, and reaches the light receiving portion 11. この受光用ファイバ18の出口側には第2の拡散板31が配備されており、この拡散板31により再度均一化された光が、分光フィルタ29へと与えられる。 The outlet side of the light receiving fiber 18 are deployed second diffusion plate 31, the light again homogenized by the diffusion plate 31 is given to the spectral filter 29.

【0064】この実施例のように、ウエハ表面35Aに光を照射して反射光を計測する場合、同じ研磨状態のウエハであっても、計測領域の位置や向きなどが変化すると、配線パターンの有無や配線パターンの向きなどによって反射光が異なる状態で干渉するため、反射光の強度分布状態にばらつきが生じる。 [0064] As in this embodiment, when measuring the reflected light on the wafer surface 35A is irradiated with light, even in a wafer of the same polishing condition, the position and orientation of the measuring area changes, the wiring pattern since such by the reflection light direction of existence and the wiring patterns interfere with each different condition, variations in the intensity distribution of the reflected light. このようなばらつきが生じると、分光フィルタ29の受光面上に、一定の条件で反射光を入射できなくなり、その結果、分光波形データを安定して抽出できなくなる、という問題が生じる。 When such variations occur, on the light receiving surface of the spectral filter 29, can no longer incident reflected light under certain conditions, as a result, can not be extracted stably spectral waveform data, a problem arises. しかしながらこの実施例では、前記受光用ファイバ18の出入口の拡散板21,31により、反射光を均一化した上で分光フィルタ29に導いているので、計測条件の違いによる反射光の強度分布のばらつきは解消され、研磨中に得られた分光波形データに最も類似するモデルデータを対応づけることにより、前記分光波形データの示す研磨状態を精度良く判別することが可能となる。 However, in this embodiment, the diffusion plate 21 and 31 of the doorway of the light receiving fiber 18, since the leading to the spectral filter 29 in terms of the uniform reflected light, variations in the intensity distribution of the reflected light due to a difference in measurement condition is eliminated, by associating the most similar model data to spectral waveform data obtained during polishing, it is possible to accurately determine the polishing state indicated by the spectral waveform data.

【0065】図3は、前記CMP装置3に対する前記センサヘッド1a,1bの設置例を示す。 [0065] Figure 3 shows an installation example of the sensor head 1a, 1b with respect to the CMP apparatus 3. 図中、32は、 In the figure, 32,
CMP装置3の定盤であり、33は研磨パッドを、34 A platen of the CMP apparatus 3, 33 a polishing pad, 34
は加圧ヘッドを、それぞれ示す。 It is the pressure head, respectively. 加圧ヘッド34は、ウエハ35をその表面を下向きにした状態で吸着支持しつつ、定盤32とともに回転し、またエヤーの供給を受けるなどしてウエハ35を加圧する。 Pressure head 34, while suction supporting the wafer 35 while the surface downward, and rotate with the platen 32, also pressurize the wafer 35 by, for example, supplied with Eya. ウエハ35は、研磨パッド33上に供給されるスラリーと、研磨パッド33 Wafer 35, the slurry supplied onto the polishing pad 33, polishing pad 33
と加圧ヘッド34との間に生じる摩擦力、および加圧ヘッド34からの加圧力の作用を受けて、徐々に研磨される。 And the friction force between the pressure head 34, and under the action of pressure from the pressure head 34 is polished gradually. なお、図中のOは定盤32の回転中心であり、Cは加圧ヘッド34の回転中心を示す。 Incidentally, O in the figure is the center of rotation of the platen 32, C represents the rotation center of the pressure head 34.

【0066】この実施例では、前記2個のセンサヘッド1a,1bを横並びに配置するとともに、加圧ヘッド3 [0066] In this embodiment, along with arranging the two sensor heads 1a, 1b, side by side, the pressure head 3
4を水平移動させてウエハ35に対する計測位置を切り替えるようにしている。 4 by horizontal movement is to switch the measurement position with respect to the wafer 35. 第1のセンサヘッド1aは、定盤32の下方において、前記定盤の回転中心Oに対し所定距離(半径の約半分に対応する距離)だけ外側位置に対応するように配備される。 The first sensor head 1a is below the platen 32, (a distance corresponding to about half the radius) a predetermined distance to the rotation center O of the platen is deployed only to correspond to the outer position. なおセンサヘッド1aとウエハ35との間に光の通路を確保するために、定盤32 Note in order to ensure the passage of light between the sensor head 1a and the wafer 35, platen 32
には、前記センサヘッド1aの配置位置に対応させて上下に開口する挿通孔36が形成され、また研磨パッド3 The, the insertion hole 36 position the sensor head 1a to cause the corresponding openings vertically is formed, also the polishing pad 3
3には、前記挿通孔36に対応する開口部37が形成される。 3, an opening 37 corresponding to the insertion hole 36 is formed. また定盤32の上部端面には、スラリーの落下を防止するために、透明または半透明の保護板38が配備される。 Also on the upper end face of the platen 32, in order to prevent the falling of the slurry, the protective plate 38 of transparent or semi-transparent are deployed. 一方、第2のセンサヘッド1bは、定盤32の周縁外に対応する位置に、前記第1のセンサヘッド1a On the other hand, the second sensor head 1b at a position corresponding to the periphery outside of the platen 32, the first sensor head 1a
に高さを合わせて配備される。 It deployed together height.

【0067】加圧ヘッド34は、第1のセンサヘッド1 [0067] Pressure head 34, first sensor head 1
aによる計測が行われるときは、図3(1)に示すように、回転中心Cが前記挿通孔36に対応するように位置している。 When measurement by a is performed, as shown in FIG. 3 (1), the rotation center C is positioned so as to correspond to the insertion hole 36. 第2のセンサヘッド1bによる計測に切り替えられる際には、加圧ヘッド34は、図示しない移動機構の働きにより、図3(2)に示すように、ウエハ35 When switched to the measurement by the second sensor head 1b is the pressure head 34 by the action of the moving mechanism (not shown), as shown in FIG. 3 (2), the wafer 35
が前記センサヘッド1bに対応する位置に突出するまで移動する。 There moved to protrude to a position corresponding to the sensor head 1b. なお、この加圧ヘッド34の移動動作は、前記制御部7から切替え制御信号の送信を受けたCMPコントローラ3Aの制御に基づき行われる。 The movement operation of this pressure head 34 is performed based on the control of the CMP controller 3A which received the transmission of the control signal switching from the control unit 7.

【0068】図4は、前記ウエハ35に対する各センサヘッド1a,1bの計測領域を示す。 [0068] Figure 4, the sensor head 1a with respect to the wafer 35, showing a measurement region of 1b. センサヘッド1a The sensor head 1a
による計測がおこなわれる際には、ウエハ35は、定盤32に対し、図中の破線で示すように位置するので、ウエハ中央部の領域Raが計測される。 When the measurement by is performed, the wafer 35 is to platen 32, so positioned as indicated by the broken line in the drawing, the region Ra of the wafer central portion is measured. 他方、センサヘッド1bによる計測がおこなわれる際には、ウエハ35は図中の実線で示す位置に移動するので、定盤32から突出した周辺部の域Rbが計測対象となる。 On the other hand, when the measurement by the sensor head 1b is performed, the wafer 35 is so moved to the position indicated by the solid line in the figure, pass Rb peripheral portion protruding from the surface plate 32 is a measurement target. なお、計測領域Raは一定の位置に設定することができるが、加圧ヘッド34の回転によって向きが変動する。 The measurement region Ra is can be set in a fixed position, orientation varies by rotation of the pressure head 34. また計測領域Rbについては、加圧ヘッド34の回転によって位置が変動する。 Regarding measurement region Rb varies the position by rotation of the pressure head 34. ただしこの実施例では、前記したように拡散板21,31の働きにより均一化された状態の反射光を分光するので、計測領域Ra,Rbの向きや位置の変化に関わらずに、分光波形データを安定した状態で抽出することができる。 However, in this embodiment, since the spectral reflection light uniformed state by the action of the diffusion plate 21 and 31 as described above, the measurement region Ra, regardless of the change in orientation and position of Rb, spectral waveform data it can be extracted in a stable state.

【0069】前記本体部2の制御部7は、前記通信用インターフェース9よりCMP装置3側の定盤32や加圧ヘッド43が回転する際のタイミング信号を受けて各回転動作を認識しており、第1のセンサヘッド1aによる計測を行う際には、加圧ヘッド34と定盤32の挿通孔36とが対向する都度、前記投受光ユニット8aの投光部10を作動させるとともに、受光部11のラインCC [0069] The control unit 7 of the body 2, the platen 32 and the pressure head 43 of the CMP apparatus 3 side of the communication interface 9 is aware of the rotational operation by receiving the timing signals at the time of rotation , when performing measurement by the first sensor head 1a is each time in which the insertion hole 36 of the pressure head 34 and a platen 32 opposed, actuates the light projecting portion 10 of the light projecting and receiving unit 8a, the light receiving portion 11 line CC of
D30を作動させてその受光出力を取り込む。 D30 to operate the capture of the received light output. 第2のセンサヘッド1bによる計測を行う際にも、第1のセンサヘッド1aと同様のタイミングに基づき、定盤32が一回転する都度、投受光部10,11を作動させて、受光出力を取り込むようにしている。 Even when performing measurement by the second sensor head 1b, based on the same timing as the first sensor head 1a, every time the platen 32 rotates once, to operate the light emitting and receiving parts 10 and 11, the light receiving output so that capture.

【0070】各投受光ユニット8a,8bの受光部11 [0070] Each of the light emitting and receiving unit 8a, 8b of the light-receiving unit 11
からは、前記ラインCCD30により前記ウエハ35からの反射光に含まれる波長成分毎の光の強度分布を示す波形データが出力されるが、この強度分布の波形は、ウエハの研磨状態によって異なる形状をとる。 From, the waveform data indicating the intensity distribution of light for each wavelength component contained in reflected light from the wafer 35 by the line CCD30 is output, the waveform of the intensity distribution, a different shape by grinding state of the wafer take. (以下、この強度分布の波形データを「分光波形データ」という。)制御部7は、分光波形データをモデルデータと比較しつつ、後記する処理により研磨終点までの残り時間を予測する。 (Hereinafter, the waveform data of the intensity distribution of "spectral waveform data".) The control unit 7, while comparing the spectral waveform data and model data, predicts the time remaining until the polishing end point by processing to be described later. この予測処理は、分光波形データを計測する都度行われて予測結果が順次更新されるもので、最終的に、研磨終点の直前の研磨状態付近で最終の予測が行われた後、この最終予測に基づく研磨終点に達すると、 The prediction process, in which is sequentially updated prediction result is made each time to measure the spectral waveform data, and finally, after the last prediction is performed in the vicinity of the polishing state immediately before the polishing end point, the final prediction Upon reaching the polishing end point based on,
制御部7は、前記通信用インターフェース9を介してC Control unit 7 via the communication interface 9 C
MPコントローラ3Aに研磨終点であることを知らせる信号(終点検知信号)を出力する。 And it outputs a signal (an end point detection signal) indicating that the MP controller 3A is a polishing endpoint. CMPコントローラ3Aは、この終点検知信号に応じて定盤32や加圧ヘッド33の回転を停止させるもので、これにより適正な状態に研磨されたウエハを得ることができる。 CMP controller 3A, the endpoint detection in a signal which stops the rotation of the platen 32 and the pressure head 33 in accordance with, thereby obtaining a wafer that has been polished to an appropriate state.

【0071】つぎにこの実施例における研磨終点の検知方法について、詳細に説明する。 [0071] Next, a method of detecting a polishing end point in this embodiment will be described in detail. この実施例では、計測に先立ち、モデルのウエハを適当な状態まで研磨しながら、この研磨工程において定盤が1回転する毎の分光波形データを取り込んでいる。 In this embodiment, prior to measurement, while polishing the wafer model to the appropriate state, the platen is measuring spectral waveform data of each rotation of the polishing process. これらの分光波形データは、研磨の進行状態を所定時間毎に示したモデルデータとして、前記外部記憶装置5に登録される。 These spectral waveform data as model data showing the progress of the polishing every predetermined time, is registered in the external storage device 5. また研磨終点における分光波形データおよび研磨終点までの研磨時間は、各モデルデータの登録後、または終点検知処理の開始前に、別途、登録される。 The polishing time until the spectral waveform data and the polishing end point in the polishing endpoint, after registration of the model data, or prior to the start of endpoint detection processing, separately, are registered.

【0072】処理対象のウエハが研磨されている工程下においては、定盤が1回転する毎の分光波形データと前記各モデルデータとを用いて、研磨終点までの残り時間を予測する処理を行う。 [0072] Under step wafer to be processed is polished, surface plate with said respective model data and the spectral waveform data of each rotation of, performs a process of predicting the time remaining until the polishing end point . この実施例では、まず第1のセンサヘッド1aによりウエハ35の中心の計測領域Ra In this embodiment, first, the center of the measurement area Ra of the wafer 35 by the first sensor head 1a
より分光波形データを抽出して研磨終点までの残り時間を予測し、この残り時間の予測値が所定の設定時間を切ったとき、第2のセンサヘッド1bによる計測に切り替えて、ウエハ35の周辺の計測領域Rbからの分光波形データによる予測を行うようにしている。 The remaining time until the polishing end point is predicted by extracting more spectral waveform data, when the predicted value of the remaining time cut the predetermined set time, switch to measurement by the second sensor head 1b, around the wafer 35 and to perform the prediction by the spectral waveform data from the measurement region Rb. さらにこの実施例では、計測領域の切替えに応じて予測処理の方法も切り替えることにより、研磨終点をより精度良く検出するようにしている。 Further in this embodiment, by switching a method of prediction processing in accordance with the switching of the measurement area, so that more accurately detect the polishing endpoint.

【0073】図5は、第1のセンサヘッド1aにより計測領域Raからの分光波形データを用いた予測を行う場合の予測処理(以下、「第1の予測処理」という。)の原理を示す。 [0073] Figure 5 is a prediction process in the case of performing the prediction using the spectral waveform data from the measurement region Ra by the first sensor head 1a (hereinafter, referred to as. "First prediction process") shows the principle of. 図中の横軸は実行中の研磨工程における計測の流れを示すもので、t1〜t10は、前記分光波形データを計測した時刻(計測時刻)を意味する。 The horizontal axis in the figure shows a flow of measurement in the polishing step of running, T 1 -T 10 refers to time (measurement time) measured the spectral waveform data. 一方の縦軸は、各モデルデータ(図中、M1〜M12で示す。)を研磨の進行状態に沿って配置したものであり、 One vertical axis (in the figure,. Indicated by M1 to M12) each model data are those arranged along the traveling state of the polished,
図中のM12が研磨終点のモデルデータを示す。 M12 in the figure shows the model data of the polishing endpoint.

【0074】また図中の○や●は、各計測時刻につき、 [0074] In addition ○ and in the figure ● is, for each measurement time,
その時点で得た分光波形データに最も類似するモデルデータを対応づけたときの両者の関係であり、○は過去の対応関係を、●は現時点の対応関係を、それぞれ示す。 A relationship between them when the associated model data most similar to the spectral waveform data obtained at that time, ○ the past correspondence, ● is the moment of correspondence, respectively.
同図において、現在の研磨工程下の各計測の時間間隔(図中、Δtで示す。)は、定盤32が一回転するのに要する時間に相当し、各モデルデータM1〜M12を得たときの計測の時間間隔も同様である。 In the figure, the time interval of each measurement under the current polishing step (in the figure, indicated by Delta] t.) Corresponds to the time required for the surface plate 32 makes one rotation, to obtain each model data M1~M12 time interval measurement is also similar when. (以下、この計測の時間間隔を、単に「計測間隔」という。)図示例の対応関係は、研磨工程におけるスラリーの供給量や研磨パッドの摩耗状態などの違いにより、現在の研磨がモデルデータM1〜M12の示す基準の研磨進行状態よりも早い速度で進行していることを示している。 (Hereinafter, the time interval of the measurement, simply referred to as "measurement interval".) Correspondence between the illustrated example, the differences in wear state of the supply amount and the polishing pad of the slurry in the polishing step, the current polishing model data M1 indicates that the proceeding at a faster rate than the reference polishing progress of the indicated by ~M12.

【0075】この実施例の第1の予測処理では、各計測時刻毎に、その時点の分光波形データに最も類似するモデルデータを抽出し、計測時刻に対応づけるとともに、 [0075] In a first prediction process in this embodiment, for each measurement time, it extracts the model data to be most similar to the spectral waveform data at that time, along with associate the measurement time,
処理中のウエハに対しては常に一定の割合で研磨が行われており、このウエハについてモデルデータの示す基準の研磨進行状態の所定倍の速度で研磨が進行していると仮定して、前記計測時刻とモデルデータとの対応関係の時系列変化に対し、近似直線Mを設定する。 For wafer being processed is constantly performed polished at a constant rate, assuming polished at a predetermined multiple of the speed of the polishing progress of the reference indicated by the model data is in progress on the wafer, the to time-series change in the correspondence between the measurement time and the model data, it sets an approximate straight line M. さらに今後の研磨においても同様の傾向で対応関係が変化するものと仮定して、前記近似直線M上において研磨終点のモデルデータM12に対応する時刻t Eを抽出し、現在の時刻からこの時刻t Eまでの時間を研磨終点までの残り時間として抽出するようにしている。 Assuming further assumed that a change in correspondence with the same trend in future polishing, extracts the time t E corresponding to the model data M12 polishing end point on the approximate straight line M, the time t from the current time time to E are to be extracted as the remaining time until the polishing endpoint.

【0076】研磨工程下において研磨終点を検出する従来の方法においては、研磨終点におけるモデルデータのみを登録し、このモデルデータに対し高い類似度を持つ分光波形データが得られた時点を研磨終点と判別していた。 [0076] In the conventional method of detecting a polishing end point under the polishing process, and registers only the model data in the polishing end point, the point at which the spectral waveform data is obtained with a high degree of similarity to the model data and the polishing end point It was determined. しかしながらこの方法では、研磨終点に近づくまでの間は、モデルデータに対する類似度は低い状態のままであるから、この実施例のように、実行中の研磨の進行状態を把握して早い段階から研磨終点を予測することなど不可能である。 However, this method, until approaching the polishing endpoint, because the similarity to the model data remains in a low state, as in this embodiment, polishing an early stage to grasp the progress of polishing of the running it is not such as to predict the end point. またこの実施例によれば、前記近似直線M上で研磨終点のモデルデータM12に対応する時刻を抽出することにより、実際の計測間隔(定盤が一回転する時間)よりも細かい単位で研磨終点を求めることができる。 According to this embodiment, by extracting the time corresponding to the model data M12 end point of polishing on the approximate straight line M, the polishing end point at the actual unit smaller than the measurement interval (time platen one revolution) it can be obtained.

【0077】また研磨が適正に行われている状態下の分光波形は、図5に示すように、時間が経過するにつれて研磨終点により近いモデルデータに対応するようになるが、研磨に何らかの異常が生じていると、この対応づけ関係が逆行したり、1つのモデルデータに対応づけられたまま対応関係が変化しなくなったり、直線Mの傾きが非常に小さくなる、という状態が生じる。 [0077] The spectral waveform of a state where the polishing is being performed properly, as shown in FIG. 5, becomes to correspond to the model data closer to the polishing end point over time, some kind of abnormality in polishing When occur that, the correspondence or relationship is reversed, or relationship remains associated with the one model data stops changing, the slope of the straight line M becomes very small, the state that occurs. この実施例では、この原理に基づき、研磨が適正に進行しているか否かをチェックするとともに、研磨に異常が生じていると判別すると、前記モニタにエラーメッセージを表示したり、CMP装置3のコントローラ3Aに研磨の中止指示を出すなどの異常処理を行うようにしている。 In this embodiment, on the basis of this principle, as well as checking whether the polishing is proceeding properly, when it is determined that an abnormality in the polishing has occurred, and displays an error message on the monitor, the CMP apparatus 3 and to perform the error processing, such as issuing a stop instruction of the polishing to the controller 3A.

【0078】図6は、第2のセンサヘッド1bにより計測領域Rbを計測する場合の予測処理(以下、「第2の予測処理」という。)の原理を示す。 [0078] Figure 6, the prediction process in the case of measuring the measurement region Rb by the second sensor head 1b (hereinafter. Referred to as "second prediction process") shows the principle of. この予測処理は、 This prediction process,
前記第1の予測処理により抽出された研磨終点までの残り時間が所定のしきい値を切った時点以後に行われるもので、計測領域Rbから分光特性を抽出する都度、既出の(1)式により、その時点で抽出された分光特性について各モデルデータとの一致度Scを求める。 In which the remaining time until the polishing endpoint extracted by the first prediction process is performed after the time of cutting a predetermined threshold, each time extracting a spectral characteristic from the measurement region Rb, the foregoing equation (1) Accordingly, determining the coincidence degree Sc between the model data for spectral characteristics extracted at that time. そして研磨終点の直前のモデルデータより以前の各モデルデータと一致度との間に、前記図9,10に示した近似直線L And while the previous matching degree between each model data from the model data immediately before the polishing end point, the approximate straight line L shown in FIG. 9 and 10
1を設定できる状態になったとき、研磨終点にきわめて近い位置に到達したと判別して、研磨終点までの残り時間を予測するようにしている。 When you are ready to set a 1, to determine that it has reached the very close to the polishing endpoint, so that predicts the remaining time until the polishing end point.

【0079】図6において、横軸の各数値は、各モデルデータに対応する研磨状態を膜厚で示したものであり、 [0079] In FIG. 6, each value on the horizontal axis, which shows the polishing state corresponding to the respective model data in thickness,
図中、20nmの膜厚におけるモデルデータが研磨終点のモデルデータである。 In the figure, the model data is model data for the polishing end point at the 20nm film thickness of. 一方、縦軸の各数値は、前記(1)式により求めた一致度の値であり、図中の×印は各モデルデータについての一致度の実測値である。 On the other hand, each value of the vertical axis, wherein (1) a degree of coincidence between the values ​​determined by the formula, × mark in the figure are measured values ​​of the degree of matching for each model data. なお、この実施例では、計測間隔が経過する毎に膜厚が1 In this embodiment, the thickness for each of the measurement interval elapses 1
0nmずつ変化するものとしている。 It is assumed that changes by 0nm. したがって図6の横軸に時間軸を対応させると、各モデルデータの位置は各計測時刻に対応し、各モデルデータ間の間隔にあたる10nmの膜厚差が前記計測間隔Δtに対応することになる。 Therefore made to correspond to the time axis on the horizontal axis in FIG. 6, the position of each model data corresponding to each measurement time, the film thickness difference of 10nm corresponding to the spacing between the model data will correspond to the measurement interval Δt .

【0080】図6のグラフは、現時点がモデルの研磨終点より1段階前の計測時刻T -1に対応する時刻にあると仮定して、現時点で得た一致度Scとモデルデータ(または計測時刻)との関係を示したものと考えることができる。 [0080] the graph of Figure 6, assuming current is in the time corresponding to the measurement time T -1 of one step before the polishing end point of the model, the degree of coincidence Sc and model data (or measurement time obtained at the present time ) relationship with can be thought of as showed. なお、この図6のモデルデータおよび時間軸の方向は、図10とは逆に設定されている。 Incidentally, the model data and the direction of the time axis of FIG. 6 is set to be opposite to Fig.

【0081】ここで説明を簡単にするために、研磨中のウエハでもモデルのウエハと同様の研磨レートで研磨が進行しているものとすると、現在の計測時刻T -1においては、本来は、膜厚30nmのモデルデータに対する一致度Scが0となるはずである。 [0081] Here, to simplify the description, the polishing by the same polishing rate and wafer models in the wafer during polishing is assumed to proceed in the current measurement time T -1 is originally matching score Sc to the model data of thickness 30nm is supposed to be 0. しかしながら図示例では、膜厚30nmのモデルデータに対する一致度Scは0より大きくなっており、前記近似直線L1によれば、 However, in the illustrated example, the coincidence rate Sc to the model data of the thickness of 30nm is larger than 0, according to the approximate line L1,
膜厚30nmよりも手前の点Eの示す研磨状態に対する一致度Scが0となっている。 Matching score Sc for polishing state than the thickness 30nm indicated before the point E is zero. よってこの点Eが現時点の研磨状態を示していることになるから、現在の研磨進行状態は、モデルの研磨進行状態に対し、前記点Eから膜厚30nmまでの間隔に対応する時間dtだけ遅れていることになる。 Therefore since this point E is that it shows a polishing state of the current, the current polishing progress, compared polishing progress state of the model, the time corresponding to the distance to the thickness of 30 nm dt delayed from the point E I would have.

【0082】よって第2の予測処理では、膜厚30nm [0082] Therefore, in the second prediction process, the film thickness 30nm
までの各モデルデータと一致度との間に図6のような直線近似の関係が成立した時点で、モデルの研磨進行状態における時刻T -1の時点にあると判断し、前記モデルデータと一致度との関係を示す近似直線L1を設定して一致度が0となる点Eを抽出する。 When the relationship between the linear approximation as shown in FIG. 6 is satisfied between the matching degree between each model data up, determines that the point in time T -1 in the polishing progress of the model, consistent with the model data coincidence degree by setting an approximate straight line L1 showing the relationship between the degree to extract becomes zero point E. そして膜厚30nmのモデルデータに対する点Eの位置関係により、現在の研磨の過不足状態を判別するとともに、点Eに対応する時刻T Eと現在時刻に対応する時刻T -1との差dtを、研磨進行状態のずれ時間として算出する。 Then the positional relationship of the point E to the model data of the film thickness 30 nm, together to determine the excess or deficiency condition of the current polishing, the difference dt between the time T -1 corresponding to the time T E and the current time corresponding to the point E It is calculated as the deviation time of the polishing progress. そして現在の研磨が過剰と判断されている場合は、つぎの計測時刻よりも時間dtだけ前の時刻を研磨終点として設定し、現在の研磨が不足と判断されている場合は、つぎの計測時刻よりも時間dtだけ後の時刻を研磨終点として設定する。 And if the current polishing is determined excessive, and set only the previous time period dt than the next measurement time as a polishing end point, if the current polishing are judged insufficient, the following measurement time It sets as a polishing end point time after only time dt than.

【0083】なお上記においては、モデルの研磨進行状態と同一の研磨レートで研磨が進行しているものとして説明したが、先の第1の予測処理によれば、図5に示すように、研磨レートの増減を判別することができるから、この研磨レートの増減に合わせて前記モデルデータ間に対応する時間間隔Δtを変更するようにすれば、研磨終点の抽出精度をより一層向上することが可能となる。 [0083] In the above, although polished at the same polishing rate and polishing progress state of the model has been described as being advanced, according to the first prediction process in the previous, as shown in FIG. 5, the polishing since it is possible to determine the increase or decrease of the rate, if to change the time interval Δt corresponding to match the increase or decrease of the polishing rate between the model data, the extraction accuracy of the polishing end point more can be further improved to become.

【0084】このようにこの実施例では、第1の予測処理により現在の研磨の進行状態に応じて研磨終点までのおよその残り時間を予測した上で、その研磨終点の予測時刻にきわめて近くなった時点で第2の予測処理に切り替え、最終的に研磨終点の至近位置において研磨終点までの微小な残り時間を予測するので、従来よりもはるかに精度の良い研磨を行うことができる。 [0084] In this embodiment Thus, after the approximate time remaining before the polishing end point is predicted in accordance with the progress of the current polished by the first prediction process, became very close to the predicted time of the polishing end point It switched to the second prediction process at the time was, therefore predicting a minute time remaining until the polishing end point at a position close to the final end point of polishing, can be polished much better accuracy than before.

【0085】なお、この実施例において、第2の予測処理時に計測領域をウエハの中心部から周辺部に切り替えるのは、周辺部の研磨状態を中央部より重要視する場合であり、中央部が適正に研磨されていることを確認した上で、周辺部が最適な状態に研磨された時点で研磨を終了することができる。 [0085] Incidentally, in this embodiment, to switch the measuring area when the second prediction processing from the center to the periphery of the wafer is a case where important than the central portion of the polished state of the peripheral portion, the central portion after confirming that it is properly polished, it is possible to terminate the polishing when the peripheral portion is polished in an optimum state. 中央部の研磨状態をより重要視する場合には、この実施例とは反対に、周辺部の計測に基づいて第1の予測処理を行った後に、計測領域を中央部に切り替えて第2の予測処理を行うとよい。 When more importance polishing state of the central part, contrary to this embodiment, after the first prediction processing based on the measurement of the peripheral portion, a second switch the measurement area in the center it may make a prediction processing. また特に優先順位を付ける必要がない場合は、計測領域を切り替えずに、1つのセンサヘッドのみで計測を行いながら、第1,第2の予測処理を続けて行うようにしてもよい。 If addition is not necessary to especially add a priority, without switching the measurement area while performing measurements only one sensor head, first, it may be performed continuously a second prediction process. 勿論、第1,第2のいずれか一方の予測処理のみを用いて研磨終点を検出することも可能である。 Of course, first, it is possible to detect the polishing end point by using only the second one of the prediction process.

【0086】図7は、前記モデルデータを登録するティーチング処理の手順を示す。 [0086] Figure 7 shows a procedure of a teaching process of registering the model data. 作業員は、このティーチング処理を開始するにあたり、CMP装置3側にモデルのウエハをセットするとともに、このウエハの型番など、 The operator, when initiating the teaching process, as well as sets the model of the wafer to CMP apparatus 3, such as model number of the wafer,
ティーチングデータを識別するための記号を入力する。 Inputting a symbol for identifying the teaching data.
制御部7は、この入力により外部記憶装置5内にティーチングデータ格納用の新たなデータファイルを設定し、 Control unit 7 sets a new data file for storing the teaching data by the input in the external storage device 5,
このファイル内に前記識別記号を登録する(ST1)。 This registers the identification code in the file (ST1).

【0087】つぎにキーボード,マウスなどの入力部から記録開始を指示するコマンドが入力されると、ST2 [0087] Then keyboard, when a command for instructing recording start from the input unit such as a mouse are input, ST2
が「YES」となってST3に進む。 There, the process proceeds to ST3 is "YES". このST3では、 In this ST3,
CMPコントローラ3Aからのタイミング信号に基づき投光部10の各LED22,23,24,および受光部11のラインCCD30を作動させて、分光波形データを取り込む。 Each LED22,23,24 light projecting unit 10 based on the timing signal from the CMP controller 3A, and activates the line CCD30 of the light receiving unit 11 takes in the spectral waveform data. さらにつぎのST4では、取り込んだ分光波形データに通し番号のような識別記号を対応づけた登録データを作成して、前記データファイルに格納する。 Further, in ST4 it follows, by creating a registration data that associates identification symbol such as a serial number of the spectral waveform data captured and stored in the data file.

【0088】以下、同様にして定盤が一回転する毎の分光波形データを順次取り込んで登録する。 [0088] Hereinafter, the surface plate in a similar manner to sequentially takes in registering the spectral waveform data for every one rotation. 所定の時点で入力部から記録停止を指示するコマンドが入力されると、ST5が「YES」となり、分光波形データの取込みを終了する。 When a command for instructing recording stop from the input unit are input at a given time, ST5 finishes "YES", the incorporation of the spectral waveform data. この時点で作業員は、膜厚測定装置などを用いて研磨終了後のウエハの膜厚を計測し、研磨前のウエハの膜厚、研磨終了後の計測された膜厚、および研磨終点に対応する目標の膜厚を順に入力する。 Workers at this time, by using a film thickness measuring device the thickness of the wafer after polishing was measured, corresponding to the thickness of the wafer before polishing, measured film thickness after completion of polishing, and the polishing end point the film thickness of the goal to be entered in the order. 制御部7 The control unit 7
は、ST6,7,8において、これらの入力データを順次受け付けて、前記データファイルに登録する。 , In ST6,7,8, sequentially accepts these input data, registered in the data file.

【0089】さらに作業員は、計測領域を前記領域Ra [0089] In addition workers, said the measurement area area Ra
から領域Rbに切り替えるタイミングとして、前記研磨終点までの残り時間の予測値と比較するためのしきい値に相当する時間を入力する。 As the timing of switching to the region Rb from entering a time corresponding to the threshold to be compared with the predicted value of the remaining time until the polishing endpoint. 制御部7は、ST9においてこの入力データを、前記各種入力データと同様に前記データファイルに登録し、しかる後にティーチング処理を終了する。 Control unit 7, the input data in ST9, registered in the various input data as well as the data file, and ends the teaching process thereafter.

【0090】図8は、研磨工程下において研磨終点を検出する際の制御部7の処理手順を示す。 [0090] Figure 8 shows a processing procedure of the control unit 7 when detecting the polishing end point under the polishing process. まず最初の処理であるST10では、処理対象のウエハに対応する識別記号の入力を受け付ける。 First, in a first process ST10, it receives an input of the identification symbols corresponding to the wafer to be processed. つぎのST11では、入力された識別記号により前記外部記憶装置5内の各データファイルを検索して、前記識別記号に対応するティーチングデータを読み出し、これをRAMなどの作業領域にセットする。 In the next ST11, the search for the data file in the external storage device 5 by the input identification code, reads the teaching data corresponding to the identification code, which is set in the work area, such as RAM.

【0091】つぎのST12では、研磨終点に対応する時刻およびその研磨終点におけるモデルデータを設定する処理を行う。 [0091] In the next ST12, processing is performed to set the model data at a time and the polishing end point corresponding to the polish end point. 研磨終点に対応する時刻は、前記ティーチングデータとして登録された研磨前膜厚,研磨後膜厚,およびモデルデータの登録数から計測間隔毎の研磨量を算出した後、その算出結果を用いて研磨後膜厚から目標膜厚に達するまでの時間を割り出すことによって求めることができる。 Polishing time corresponding to the polishing end point, by using the teaching registered pre-polishing thickness as data, after calculating the amount of polishing of each measurement interval from the post-polishing thickness, and the number of registered model data, the calculation result it can be determined by determining the time from the rear film thickness to reach the target thickness. また研磨終点のモデルデータは、あらかじめ前記目標膜厚に研磨されたウエハをCMP装置3にセットし、そのウエハからの分光波形データを計測することによって得ることができる。 The model data of the polishing end point can be obtained by setting the wafer that has been polished in advance to the target film thickness CMP apparatus 3, it measures the spectral waveform data from the wafer. なおこのST12 It should be noted that this ST12
の処理は、ティーチング処理時に行ってもよい。 Of treatment may be carried out during the teaching process.

【0092】このようにして計測のための環境が整うと、作業者は、処理対象のウエハをCMP装置3にセットして、検出処理開始を指示するコマンドを入力する。 [0092] In this manner, when the environment for measurement are complete, the worker, the wafer to be processed is set to the CMP apparatus 3, and inputs a command instructing the detection process starts.
このコマンド入力によりST13が「YES」となり、 Next to "YES" ST13 is by this command input,
以後,ST14〜21の処理を所定回数繰り返すことによって、前記図5に示した第1の予測処理を実行する。 Thereafter, by repeating a predetermined number of times processing of ST14~21, it executes a first prediction processing shown in FIG 5.

【0093】まずST14では、定盤の回転に応じたタイミングで分光波形データを入力する。 [0093] First, in ST14, inputs the spectral waveform data at a timing corresponding to the rotation of the platen. つぎにST15 Then ST15
では、入力した分光波形データにつき前記(1)式を用いて各モデルデータに対する一致度Scを算出する。 In calculates a matching degree Sc for each model data by using the per entered spectral waveform data (1). さらにST16では、各モデルデータのうち、一致度Sc In addition ST16, among the model data, the degree of coincidence Sc
の値が最小となるモデルデータを前記分光波形データに対応するモデルデータとして特定する。 Value to identify the model data having the minimum as the model data corresponding to the spectral waveform data.

【0094】つぎのST17では、この時点までに得られた分光波形データとモデルデータとの対応関係に基づき近似直線Mを設定する。 [0094] In the next ST17, it sets an approximate straight line M based on a corresponding relationship between the spectral waveform data and the model data obtained up to this point. さらにST18では、この直線M上において研磨終点のモデルデータに対応する時刻を求め、この時刻までの時間を研磨終点までの残り時間の予測値として特定する。 In addition ST18, obtains a time corresponding to the model data of the polishing end point on this straight line M, it identifies the time until this time as the predicted value of the remaining time until the polishing endpoint. 以下、前記予測された残り時間がしきい値として設定した時間を切るまで同様の処理を繰り返す。 Hereinafter, the same processing is repeated the predicted remaining time until off time set as a threshold.

【0095】ただし何らかの異常により研磨が適正に行われていない状態下では、前記近似直線Mの傾きは適正な研磨状態を示さなくなる。 [0095] However, in a state where the polishing is not performed properly due to some abnormality, the gradient of the approximate straight line M is not shown the proper polished state. ST19では、このような近似直線Mの異常の有無を判断しており、異常と判断した場合(ST19が「NO」の場合)はST20に進んで、異常発生信号を出力し、以下、図示しない異常対応処理に移行する。 In ST19, such approximation is to determine the presence or absence of an abnormality in the linear M, if it is determined that abnormality (if ST19 is "NO") proceeds to ST20, and outputs an abnormality occurrence signal, hereinafter, not shown to shift to the anomaly correction.

【0096】一方、研磨が適正に行われている場合には、研磨終点までの残り時間の予測値がしきい値を切った時点でST21が「YES」となり、第2の予測処理に相当するST22以降の手順に移行する。 [0096] On the other hand, if the polishing is being performed properly, the predicted value of the remaining time until the polishing end point corresponds to the ST21 when cut threshold "YES", the second prediction process ST22 to migrate to the subsequent procedure. この第2の予測処理でも、まず分光波形データを入力した後、その分光波形データにつき各モデルデータに対する一致度S The even second prediction process, after entering the first spectral waveform data, matching degree S for each model data for its spectral waveform data
cを算出する(ST22,23)。 To calculate the c (ST22,23). ただし一致度Scの算出は、すべてのモデルデータに対して行う必要はなく、研磨終点および研磨終点前の所定期間内に得られるモデルデータのみを対象としてもよい。 However calculating the coincidence degree Sc need not be performed for all model data, only the model data obtained polishing end point and a predetermined period of time before the polishing end point may be the subject.

【0097】ST24では、研磨終点直前のモデルデータより以前の各モデルデータとこれらモデルデータについて得た一致度との間に、前記図6に示すような直線近似の関係が成立するか否かをチェックしており、この判定が「NO」であれば、つぎの計測時刻になった時点で再度ST22,23の処理を実行する。 [0097] In ST24, between the matching score obtained for each of the previous model data with these model data from the model data of the polishing end point immediately before, whether the relationship of FIG. 6 linear approximation as shown in holds check and, this determination if it is "NO", executes the processing of ST22,23 again when it becomes the next measurement time. 一方、前記の判定が「YES」であれば、ST24からST25に進み、その時点におけるモデルデータに対する一致度と計測時刻との関係(前出の図6に示したように、研磨終点およびその近傍のモデルデータを対象とする関係に限定してよい。)に基づき、前記近似直線L1を設定する。 On the other hand, if the judgment is "YES", the process proceeds from ST24 to ST25, as shown in FIG. 6 of the relationship (supra the matching degree with the measurement time for the model data at that time, the polishing end point and the vicinity thereof may be limited model data in relation to target. based on), it sets the approximate straight line L1.

【0098】さらにつぎのST26では、この直線L1 [0098] In addition the following ST26, the straight line L1
上で一致度Scが0となる点Eを抽出し、各モデルデータの示す研磨進行状態において、研磨終点直前の計測時刻T Extract the matching degree Sc becomes zero point E above, in the polishing progress state indicated by each model data, the polishing end point immediately before the measurement time T -1と前記点Eに対応する時刻T Eとの差分演算処理により、前記研磨進行状態のずれ時間dtを求める。 The difference operation between the time T E corresponding to the point E and -1, obtaining the deviation time dt of the polishing progress. そしてつぎの計測時刻よりずれ時間dtだけ前または後の時刻を前記研磨終点までの残り時間として設定する。 And set the time just before or after time shift dt than the next measurement time as the remaining time until the polishing endpoint. 続くST27では、内部のタイマに前記残り時間をセットして経時動作を開始させる。 In subsequent ST27, it sets the remaining time within the timer to start time operation. そしてつぎのST28において、前記タイマがタイムアップ状態になるまで待機し、しかる後にST29に進んで、CMPコントローラ3Aに終点検知信号を出力する。 And in next ST28, the timer waits until the time-up state, the process proceeds to ST29 and thereafter, outputs the end point detection signal to the CMP controller 3A.

【0099】 [0099]

【発明の効果】この発明では、上記したように、研磨中のウエハから得られる光の分光特性を所定時間毎に抽出し、分光特性とモデルデータとの対応関係の経時変化に基づき、研磨終点のモデルデータに対応する分光特性を得るまでの残り時間を予測するようにしたので、CMP [Effect of the Invention] In this invention, as described above, the spectral characteristics of light obtained from a wafer during polishing is extracted at predetermined time intervals, based on the temporal change of correspondence between the spectral characteristic and model data, the polishing end point since so as to predict the remaining time until obtaining a spectral characteristic corresponding to the model data, CMP
装置の定盤の回転に依存することなく、定盤が1回転するのに要する時間よりも細かい単位で研磨終点を検出することができる。 Without depending on the rotation of the platen of the apparatus, it is possible to detect the polishing endpoint in units finer than the time required for the surface plate is rotated once. また研磨工程下において早い段階から研磨終点までの残り時間を予測することができる上、研磨の進行状態の適否を研磨中に確認することができるので、研磨に何らかの異常が発生しても速やかに対応することができる。 Further on it is possible to predict the remaining time of the early under the polishing process to polishing endpoint, because the appropriateness of progress of polishing can be checked during polishing, promptly even some abnormality occurs in the polishing it is possible to cope with.

【0100】さらにこの発明では、研磨終点にきわめて近くなった時点において、その時点での分光特性と各モデルデータとの一致度やモデルデータに対応する基準の研磨時間を用いて、研磨終点までの微小な残り時間を予測するので、研磨終点の検出精度をさらに高め、理想の研磨状態にきわめて近い状態で研磨を終了することができる。 [0100] In yet present invention, at the time became very close to the polishing end point, using a standard polishing time corresponding to the degree of coincidence and the model data of the spectroscopic characteristic and the model data at that time, to the polishing end point since predicting the small remaining time, further increase the detection accuracy of the polishing endpoint, can end polished with very close state in the polished state of the ideal.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】この発明の研磨終点検出装置の構成例を示すブロック図である。 1 is a block diagram showing a configuration example of a polishing end point detecting device of the present invention.

【図2】研磨終点検出装置の光学系の構成例を示す図である。 2 is a diagram showing a configuration example of an optical system of a polishing endpoint detection device.

【図3】センサヘッドの設置例を示す図である。 3 is a diagram showing an example of installation of the sensor head.

【図4】図3の各センサヘッドによる計測領域を示す図である。 4 is a diagram showing a measurement region by the sensor head of Figure 3.

【図5】第1の予測処理の原理を説明する図である。 5 is a diagram illustrating the principle of the first prediction process.

【図6】第2の予測処理の原理を説明する図である。 6 is a diagram illustrating the principle of a second prediction process.

【図7】ティーチング時の手順を示すフローチャートである。 7 is a flow chart showing the procedure at teaching.

【図8】研磨終点の検出処理手順を示すフローチャートである。 8 is a flowchart showing a detection processing procedure of the polishing endpoint.

【図9】この発明の第2の方法についての原理を説明する図である。 9 is a diagram illustrating the principle of the second method of the present invention.

【図10】この発明の第2の方法についての原理を説明する図である。 10 is a diagram explaining the principle of the second method of the present invention.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1a,1b センサヘッド 3 CMP装置 3A CMPコントローラ 5 外部記憶装置 7 制御部 8a,8b 投受光ユニット 9 通信用インターフェース 10 投光部 11 受光部 1a, 1b sensor head 3 CMP apparatus 3A CMP controller 5 external storage device 7 the control unit 8a, 8b projecting light receiving unit 9 communications interface 10 light projecting portion 11 receiving portion

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Claims (16)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 研磨中の半導体ウエハに光を照射して前記ウエハからの反射光または透過光を複数の波長成分に分光して抽出し、その分光特性に基づき前記ウエハに対する研磨終点を検出する方法であって、研磨終点を含む複数時点での研磨状態について、それぞれその研磨状態で得られる分光特性を示すモデルデータをあらかじめ記憶しておき、 研磨中のウエハから抽出された分光特性に対応するモデルデータを特定するとともに、前記分光特性とモデルデータとの対応関係の経時変化に基づき研磨中のウエハから研磨終点のモデルデータに対応する分光特性を得るまでの残り時間を予測して、その予測に基づき前記研磨中のウエハの研磨終点を判別することを特徴とする研磨終点検出方法。 1. A semiconductor wafer during the polishing by irradiating light extracted by the spectral multiple wavelength components of the reflected or transmitted light from the wafer, for detecting a polishing end point for the wafer based on the spectral characteristics a method for polishing state at multiple time points including a polishing end point, previously stored model data showing the spectral characteristics obtained by the polishing state correspond to the spectral characteristics extracted from the wafer being polished with specifying the model data, to predict the remaining time until obtaining the spectral characteristics corresponding to the model data of the polishing end point from the wafer during polishing on the basis of the temporal change of correspondence between the spectral characteristic and model data, the prediction polishing end point detecting method characterized by determining the polishing endpoint of the wafer during the polishing on the basis of.
  2. 【請求項2】 研磨中の半導体ウエハに光を照射して前記ウエハからの反射光または透過光を複数の波長成分に分光して抽出し、その分光特性に基づき前記ウエハに対する研磨終点を検出する方法であって、 研磨終点を含む複数時点での研磨状態について、それぞれその研磨状態で得られる分光特性を示すモデルデータをあらかじめ記憶しておき、 所定の時間毎に研磨中のウエハから分光特性を抽出してその分光特性に対応するモデルデータを特定するとともに、この時点までの分光特性とモデルデータとの対応関係の経時変化に基づき研磨中のウエハから研磨終点のモデルデータに対応する分光特性を得るまでの残り時間を予測して、その予測に基づき前記研磨中のウエハの研磨終点を判別することを特徴とする研磨終点検出方法。 Wherein the semiconductor wafer being polished is irradiated with light extracted by the spectral multiple wavelength components of the reflected or transmitted light from the wafer, for detecting a polishing end point for the wafer based on the spectral characteristics a method for polishing state at multiple time points including a polishing end point, previously stored model data showing the spectral characteristics obtained by the polishing state, respectively, the spectral characteristics from the wafer being polished at predetermined time intervals extracted with specifying the model data corresponding to the spectral characteristics, the spectral characteristics corresponding to the model data of the polishing end point from the wafer during polishing on the basis of the temporal change of correspondence between the spectral characteristic and model data up to this point predicts the time remaining until obtaining a polishing end point detecting method characterized by determining the polishing endpoint of the wafer in said polishing based on the prediction.
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載された研磨終点検出方法において、 前記残り時間を予測する処理において、各モデルデータとそのモデルデータに対応する分光特性を得た時刻との関係を示す直線近似式を設定して、この近似式に基づき研磨終点のモデルデータに対応する時刻を算出し、算出された時刻までの時間を前記残り時間とする研磨終点検出方法。 3. The abrasive end point detection method according to claim 1 or 2, in the process of predicting the remaining time, showing the relationship between the time to obtain the spectral characteristics corresponding to the model data and the model data set the linear approximation, a polishing end point detecting method based on this approximate expression to calculate the time corresponding to the model data of the polishing end point, the time until the calculated time and the remaining time.
  4. 【請求項4】 請求項1または2に記載された研磨終点検出方法において、 前記分光特性とモデルデータとの対応関係の経時変化の割合が所定の値より小さいとき、研磨状態に異常が発生したと判別する研磨終点検出方法。 4. The abrasive end point detection method according to claim 1 or 2, when the rate of change with time of correspondence between the spectral characteristic and model data is smaller than a predetermined value, abnormality occurs in the polished state polishing end point detection method to determine the.
  5. 【請求項5】 研磨中の半導体ウエハに光を照射して前記ウエハからの反射光または透過光を複数の波長成分に分光して抽出し、その分光特性に基づき前記ウエハに対する研磨終点を検出する方法であって、 研磨終点を含む複数時点での研磨状態について、それぞれその研磨状態で得られる分光特性を示すモデルデータと前記研磨状態に至るまでの基準時刻とをあらかじめ記憶しておき、 研磨中のウエハから抽出した分光特性について各モデルデータとの一致度を求め、各一致度と前記基準時刻との対応関係に基づき、各モデルデータの示す研磨進行状態に対する実行中の研磨進行状態のずれ時間を検出し、その検出結果から研磨終点のモデルデータに対応する分光特性を得るまでの残り時間を予測して、その予測に基づき前記研磨中のウエ 5. A semiconductor wafer during the polishing by irradiating light extracted by the spectral multiple wavelength components of the reflected or transmitted light from the wafer, for detecting a polishing end point for the wafer based on the spectral characteristics a method for polishing state at multiple time points including polishing endpoint, stored in advance and the reference time up to the polishing state model data showing the spectral characteristics obtained by the polishing state, respectively, in the polishing wafer for a match degree between the model data for spectral characteristics extracted from, based on a corresponding relationship between the reference time and the degree of coincidence, the deviation time of the polishing progress of running for polishing progress state indicated by each model data detects, by predicting the time remaining until a spectral characteristic corresponding to the model data of the polishing end point from the detection results, weather in said polishing on the basis of the prediction の研磨終点を判別することを特徴とする研磨終点検出方法。 Polishing end point detecting method characterized by determining the end point of polishing.
  6. 【請求項6】 請求項5に記載された研磨終点検出方法において、 研磨終点の直前までのモデルデータについて、前記研磨中のウエハから抽出した分光特性に対する一致度と基準時刻との関係を1本の直線に近似できるか否かを判別し、直線により近似できると判別したとき、この関係を示す直線近似式に基づき所定レベル以上の一致度に対応する時刻を抽出し、この時刻と前記研磨終点直前のモデルデータに対応する基準時刻との関係から前記研磨進行状態のずれ時間を検出する研磨終点検出方法。 6. The polishing end point detecting method according to claim 5, the model data immediately before the polishing end point, one of the relationship between the degree of coincidence and the reference time for the spectral characteristics extracted from the wafer in the polishing straight whether approximated determined in a, when it is determined that can be approximated by a straight line, to extract a time corresponding to a predetermined level or higher degree of coincidence based on the linear approximation showing the relation, the polishing end point and the time polishing end point detecting method for detecting a deviation time of the polishing progress from the relationship between the reference time corresponding to the immediately preceding model data.
  7. 【請求項7】 研磨中の半導体ウエハに光を照射して前記ウエハからの反射光または透過光を複数の波長成分に分光して抽出し、その分光特性に基づき前記ウエハに対する研磨終点を検出する方法であって、 研磨終点を含む複数時点での研磨状態について、それぞれその研磨状態で得られる分光特性を示すモデルデータと前記研磨状態に至るまでの基準時刻とをあらかじめ記憶しておき、 研磨中のウエハから抽出された分光特性に対応するモデルデータを特定するとともに、前記分光特性とモデルデータとの対応関係の経時変化に基づき研磨中のウエハから研磨終点のモデルデータに対応する分光特性を得るまでの残り時間を予測する処理を、所定時間毎に実行し、 前記残り時間の予測値が所定のしきい値を切ったとき、 7. The semiconductor wafer during the polishing by irradiating light extracted by the spectral multiple wavelength components of the reflected or transmitted light from the wafer, for detecting a polishing end point for the wafer based on the spectral characteristics a method for polishing state at multiple time points including polishing endpoint, stored in advance and the reference time up to the polishing state model data showing the spectral characteristics obtained by the polishing state, respectively, in the polishing with specifying the model data corresponding to the spectral characteristics extracted from the wafer to obtain the spectral characteristics corresponding to the model data of the polishing end point from the wafer during polishing on the basis of the temporal change of correspondence between the spectral characteristic and model data the process of predicting the time remaining until, and executed at predetermined time intervals, when the predicted value of the remaining time is cut a predetermined threshold,
    以後に抽出された分光特性について各モデルデータに対する一致度を求めるとともに、得られた一致度と前記基準時刻との対応関係に基づき、各モデルデータの示す研磨進行状態に対する実行中の研磨進行状態のずれ時間を検出し、その検出結果から前記研磨終点のモデルデータに対応する分光特性を得るまでの残り時間を予測して、 With obtaining the degree of matching for each model data about spectral characteristics extracted in the subsequent, based on a corresponding relationship between the obtained matching level between said reference time, the polishing progress of running for polishing progress state indicated by each model data detecting a deviation time, to predict the remaining time from the detection result to obtain the spectral characteristics corresponding to the model data of the polishing end point,
    その予測に基づき前記研磨中のウエハの研磨終点を判別することを特徴とする研磨終点検出方法。 Polishing end point detecting method characterized by determining the polishing endpoint of the wafer in said polishing based on the prediction.
  8. 【請求項8】 請求項7に記載された研磨終点検出方法において、 前記分光特性とモデルデータとの対応関係の経時変化に基づく予測処理において残り時間の予測値が前記しきい値を切ったとき、以後の分光特性を抽出するための計測領域を変更することを特徴とする研磨終点検出方法。 8. A polishing end point detecting method according to claim 7, when the predicted value of the remaining time is off the threshold in the prediction processing based on the temporal change of correspondence between the spectral characteristic and model data , a polishing end point detecting method characterized by changing the measurement area for extracting subsequent spectral characteristics.
  9. 【請求項9】 研磨中の半導体ウエハに光を照射するための投光手段と、 前記照射光に対するウエハからの反射光または透過光を複数の波長成分に分光して抽出するための受光手段と、 研磨終点を含む複数時点での研磨状態について、それぞれその研磨状態で得られる分光特性を示すモデルデータを記憶するためのメモリと、 研磨中のウエハについて所定時間毎に分光特性が抽出されるように前記投光手段および受光手段を制御する投受光制御手段と、 前記投受光制御手段の制御下において抽出された分光特性に対応するモデルデータを特定する対応づけ手段と、 前記分光特性とモデルデータとの対応関係の経時変化に基づき前記研磨中のウエハから研磨終点のモデルデータに対応する分光特性を得るまでの残り時間を予測する予測手段と 9. A light emitting means for irradiating light to the semiconductor wafer during polishing, and light receiving means for extracting spectrally reflected light or transmitted light from the wafer into a plurality of wavelength components with respect to the irradiation light for polished state at multiple time points including a polishing end point, respectively a memory for storing model data showing the spectral characteristics obtained by the polishing state, so that the spectral characteristics for each predetermined time is extracted for the wafer during polishing wherein the light emitting and receiving control means for controlling the light projecting means and light receiving means, and associating means for identifying the model data corresponding to the spectral characteristics extracted under the control of the light emitting and receiving control means, the spectral characteristics and model data prediction means for predicting the time remaining from the wafer in the polishing based on the temporal change of correspondence between obtaining the spectral characteristics corresponding to the model data of the polishing end point of the 前記予測手段の予測に基づき前記研磨中のウエハの研磨終点を判別する判別手段とを具備して成る研磨終点検出装置。 It said formed by and a discriminating means for discriminating a polishing end point of the wafer during the polishing on the basis of the prediction of the predicting means polishing end point detecting device.
  10. 【請求項10】 研磨中の半導体ウエハに光を照射するための投光手段と、 前記照射光に対するウエハからの反射光または透過光を複数の波長成分に分光して抽出するための受光手段と、 研磨終点を含む複数時点での研磨状態について、それぞれその研磨状態で得られる分光特性を示すモデルデータを記憶するためのメモリと、 研磨中のウエハについて所定時間毎に分光特性が抽出されるように前記投光手段および受光手段を制御する投受光制御手段と、 前記投受光制御手段の制御により分光特性が抽出される都度、その分光特性に対応するモデルデータを特定する対応づけ手段と、 前記分光特性とモデルデータとの対応関係の経時変化に基づき前記研磨中のウエハから研磨終点のモデルデータに対応する分光特性を得るまでの残り時間を 10. A light emitting means for irradiating light to the semiconductor wafer during polishing, and light receiving means for extracting spectrally reflected light or transmitted light from the wafer into a plurality of wavelength components with respect to the irradiation light for polished state at multiple time points including a polishing end point, respectively a memory for storing model data showing the spectral characteristics obtained by the polishing state, so that the spectral characteristics for each predetermined time is extracted for the wafer during polishing controlling said light projecting means and light receiving means to the light emitting and receiving control means, every time the spectral characteristics are extracted under the control of the light emitting and receiving control means, and associating means for identifying the model data corresponding to the spectral characteristics, the the remaining time for obtaining the spectral characteristics corresponding to the model data of the polishing end point from the wafer in the polishing based on the corresponding time-dependent change of the relationship between the spectral characteristic and model data 測する予測手段と、 前記予測手段の予測に基づき前記研磨中のウエハの研磨終点を判別する判別手段とを具備して成る研磨終点検出装置。 Prediction means for measuring the polishing end point detecting device formed by and a discriminating means for discriminating a polishing end point of the wafer during the polishing on the basis of prediction of the predicting means.
  11. 【請求項11】 前記予測手段は、各モデルデータとそのモデルデータに対応する分光特性を得た時刻との関係を示す直線近似式を設定する手段と、この近似式に基づき研磨終点のモデルデータに対応する時刻を算出する手段と、算出された時刻までの時間を前記残り時間として設定する手段とを具備して成る請求項9または10に記載された研磨終点検出装置。 Wherein said predicting means includes means for setting the linear approximation equation showing the relationship between the time to obtain the spectral characteristics corresponding to the model data and the model data, the model data of the polishing end point based on the approximate expression polishing end point detecting device according to claim 9 or 10 and means for calculating the time corresponding, the time until the calculated time composed and means for setting as the time remaining.
  12. 【請求項12】 請求項9または10に記載された研磨終点検出装置であって、 前記分光特性とモデルデータとの対応関係の経時変化の割合が所定の値より小さいとき、研磨状態に異常が発生したと判別する判別手段と、前記判別手段が異常の発生を判別したとき、異常発生を報知する信号を出力する出力手段とを具備して成る研磨終点検出装置。 12. A polishing end point detecting device according to claim 9 or 10, when the rate of change with time of correspondence between the spectral characteristic and model data is smaller than a predetermined value, abnormality in the polishing state and discriminating means for discriminating to have occurred, when said determining means has determined the occurrence of the abnormality, comprising and an output means for outputting a signal for notifying the abnormality polishing end point detecting device.
  13. 【請求項13】 研磨中の半導体ウエハに光を照射するための投光手段と、 前記照射光に対するウエハからの反射光または透過光を複数の波長成分に分光して抽出するための受光手段と、 研磨終点を含む複数時点での研磨状態について、それぞれその研磨状態で得られる分光特性を示すモデルデータと前記研磨状態に至るまでの基準時刻とを記憶するためのメモリと、 研磨中のウエハについて所定時間毎に分光特性が抽出されるように前記投光手段および受光手段を制御する投受光制御手段と、 前記投受光制御手段の制御により分光特性が抽出される都度、その分光特性について各モデルデータとの一致度を求める一致度算出手段と、 前記一致度算出手段により各モデルデータについて得た一致度と前記基準の研磨時間との対応関係に基づ 13. A light emitting means for irradiating light to the semiconductor wafer during polishing, and light receiving means for extracting spectrally reflected light or transmitted light from the wafer into a plurality of wavelength components with respect to the irradiation light for polished state at multiple time points including a polishing end point, respectively a memory for storing a reference time up to the polishing state model data showing the spectral characteristics obtained by the polishing state, the wafer being polished a light emitting and receiving control means for controlling said light projecting means and light receiving means such that the spectral characteristics for each predetermined time are extracted, each time the spectral characteristics are extracted under the control of the light emitting and receiving control means, each model for its spectral characteristics and coincidence degree calculation means for calculating the degree of coincidence between the data, based by the matching degree calculation means to the corresponding relation between the polishing time of the reference and match degree obtained for each model data 、各モデルデータの示す研磨進行状態に対する実行中の研磨進行状態のずれ時間を検出し、その検出結果から前記研磨終点のモデルデータに対応する分光特性を得るまでの残り時間を予測する予測手段と、 前記予測手段の予測に基づき前記研磨中のウエハの研磨終点を判別する判別手段とを具備して成る研磨終点検出装置。 And prediction means for detecting a deviation time of the polishing progress of running for polishing progress state indicated by each model data, predicts the remaining time from the detection result to obtain the spectral characteristics corresponding to the model data of the polishing end point , the polishing end point detecting device formed by and a discriminating means for discriminating a polishing end point of the wafer during the polishing on the basis of prediction of the predicting means.
  14. 【請求項14】 前記予測手段は、研磨終点の直前までのモデルデータについて、前記研磨中のウエハから抽出された分光特性に対する一致度と基準時刻との関係を1 14. The method of claim 13, wherein the prediction means, for the model data immediately before the polishing end point, the relationship between the degree of coincidence and the reference time for the spectral characteristics extracted from the wafer in the polishing 1
    本の直線により近似できるか否かを判別する手段と、この手段により前記一致度と基準時刻とが直線により近似できる関係にあると判別されたとき、この関係を示す直線近似式に基づき所定レベル以上の一致度に対応する時刻を抽出する手段と、前記抽出された時刻と前記研磨終点直前のモデルデータに対応する基準時刻との関係から前記研磨進行状態のずれ時間を検出する手段とを具備し、前記研磨終点のモデルデータに対応する基準時刻と前記ずれ時間とを用いて前記残り時間を予測する請求項13に記載された研磨終点検出装置。 And means for determining whether it is possible to approximate the straight line of the present, when said degree of coincidence with the reference time is determined to have a relationship that can be approximated by a straight line by this means, the predetermined level based on the linear approximation showing the relation and means for detecting the above means for extracting time corresponding to the degree of coincidence, the deviation time of the polishing progress from the relationship between the reference time corresponding to the model data of the polishing end point immediately before said extracted time and, wherein the polishing end point polishing end point detecting device according to claim 13 for predicting the remaining time with the reference time corresponding to the model data and the said displacement time.
  15. 【請求項15】 研磨中の半導体ウエハに光を照射するための投光手段と、前記照射光に対するウエハからの反射光または透過光を複数の波長成分に分光して抽出するための受光手段と、 研磨終点を含む複数時点での研磨状態について、それぞれその研磨状態で得られる分光特性を示すモデルデータと前記研磨状態に至るまでの基準時刻とを記憶するためのメモリと、 研磨中のウエハについて所定時間毎に分光特性が抽出されるように前記投光手段および受光手段を制御する投受光制御手段と、 前記投受光制御手段の制御下により分光特性が抽出される都度、前記抽出した分光特性に対応するモデルデータを特定するとともに、前記分光特性とモデルデータとの対応関係の経時変化に基づき研磨中のウエハから研磨終点のモデルデータに対応 15. A light emitting means for irradiating light to the semiconductor wafer during polishing, and light receiving means for extracting spectrally reflected light or transmitted light from the wafer into a plurality of wavelength components with respect to the irradiation light for polished state at multiple time points including a polishing end point, respectively a memory for storing a reference time up to the polishing state model data showing the spectral characteristics obtained by the polishing state, the wafer being polished a light emitting and receiving control means for controlling said light projecting means and light receiving means such that the spectral characteristics for each predetermined time are extracted, each time the spectral characteristics are extracted by the control under the light emitting and receiving control means, the spectral characteristics of the extracted with specifying the model data corresponding to, corresponding to the model data of the polishing end point from the wafer during polishing on the basis of the corresponding temporal change of the relationship between the spectral characteristic and model data する分光特性を得るまでの残り時間を予測する第1の予測手段と、 前記第1の予測手段による残り時間の予測値が所定のしきい値を切った以後に、分光特性を抽出する都度、その分光特性について各モデルデータとの一致度を求める一致度算出手段と、 前記一致度算出手段により各モデルデータについて得た一致度と前記基準の研磨時間との対応関係に基づき、各モデルデータの示す研磨進行状態に対する実行中の研磨進行状態のずれ時間を検出し、その検出結果から前記研磨終点のモデルデータに対応する分光特性を得るまでの残り時間を予測する第2の予測手段と、 前記第2の予測手段の予測に基づき前記研磨中のウエハの研磨終点を判別する判別手段とを具備して成る研磨終点検出装置。 A first prediction means for predicting the time remaining until a spectral characteristic which, in the subsequent prediction value of the remaining time by the first prediction means cut the predetermined threshold, each time extracting the spectral characteristics, and coincidence degree calculation means for calculating the degree of coincidence between the model data for the spectral characteristics, based on a corresponding relationship between the polishing time of the reference and match degree obtained for each model data by the matching degree calculation means, each model data detecting a deviation time of the polishing progress of running for polishing progress state shown, the second prediction means for predicting the time remaining from the detection result to obtain the spectral characteristics corresponding to the model data of the polishing end point, the second based on the prediction of the predicting means formed by and a discriminating means for discriminating a polishing end point of the wafer during the polishing polishing endpoint detection device.
  16. 【請求項16】 請求項15に記載された研磨終点検出装置において、 前記第1の予測手段による残り時間の予測値が前記しきい値を切ったとき、前記投光手段および受光手段が対象とする計測領域を変更する領域変更手段を具備して成る研磨終点検出装置。 16. A polishing end point detecting device according to claim 15, when the predicted value of the remaining time by the first prediction means cut the said threshold, said light projecting means and light receiving means and the target comprising an area changing means for changing the measurement area to be made a polishing endpoint detection device.
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