JP2010115726A - 研磨終点検知用の光の波長選択に用いられるダイヤグラムの作成方法、光の波長選択方法、研磨終点検出方法、研磨終点検出装置、および研磨装置 - Google Patents
研磨終点検知用の光の波長選択に用いられるダイヤグラムの作成方法、光の波長選択方法、研磨終点検出方法、研磨終点検出装置、および研磨装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010115726A JP2010115726A JP2008288704A JP2008288704A JP2010115726A JP 2010115726 A JP2010115726 A JP 2010115726A JP 2008288704 A JP2008288704 A JP 2008288704A JP 2008288704 A JP2008288704 A JP 2008288704A JP 2010115726 A JP2010115726 A JP 2010115726A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wavelength
- polishing
- point
- substrate
- relative reflectance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005498 polishing Methods 0.000 title claims abstract description 221
- 238000010586 diagram Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 119
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 58
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims description 34
- 238000010187 selection method Methods 0.000 claims description 14
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 12
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 31
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 21
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 20
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 20
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 12
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
【解決手段】本発明は、光学式研磨終点検知における光の波長選択に用いられるダイヤグラムの作成方法を提供する。この方法は、膜を有する基板の表面を研磨パッドで研磨し、研磨中に、基板の表面に光を照射し、かつ基板から戻る反射光を受光し、反射光の相対反射率を波長ごとに算出し、研磨時間と共に変化する相対反射率の極大点および極小点を示す反射光の波長を求め、極大点および極小点を示す波長が求められたときの時点を特定し、光の波長および研磨時間を表す座標軸を持つ座標系上に、求められた波長および対応する時点により特定される座標をプロットする工程を有する。
【選択図】図5
Description
相対反射率R(λ)={E(λ)−D(λ)}/{B(λ)−D(λ)}・・・(1)
ここで、λは波長であり、E(λ)は研磨対象となる基板の反射強度であり、B(λ)は基準反射強度であり、D(λ)は基板が存在しない状態で取得された背景強度(ダークレベル)である。基準反射強度B(λ)としては、例えば、研磨パッド上に純水を供給しながらシリコン基板を水研磨しているときに、このシリコン基板から戻ってくる光の強度を用いることができる。
X(λk)=∫R(λ)・Wk(λ)dλ ・・・(2)
S(λ1,λ2,…,λK)=X(λ1)/{X(λ1)+X(λ2)+…
+X(λK)}=X(λ1)/ΣX(λk)・・・(3)
ここで、Wk(λ)は波長λkに中心を持つ(すなわち波長λkで最大値を示す)重み関数を表す。図2に重み関数の例を示す。図2に示す重み関数の最大値および幅は、適宜変更することができる。式(2)において、積分区間は、光学式研磨終点検出装置の分光器が測定可能な最小波長から最大波長までである。例えば、分光器の測定可能な波長が400nm以上、800nm以下であれば、式(2)の積分区間は〔400,800〕となる。特性値の算出に使用される光の波長λの数は、好ましくは、2つまたは3つである。
本発明の好ましい態様は、前記極大点および極小点を示す前記反射光の波長を求める工程は、前記相対反射率の平均値を波長ごとに算出し、各時点での前記相対反射率から前記平均値を引き算して前記相対反射率を修正し、前記修正された相対反射率の極大点および極小点を示す前記反射光の波長を求める工程であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記波長評価式は、前記特性値の極大点または極小点が現れる時点と、前記特性値が研磨時間に伴って描くグラフの振幅とを評価要素として含むことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、選択された前記複数の波長を微調整する工程をさらに備えたことを特徴とする。
極大点:2nx=mλ ・・・(4)
極小点:2nx=(m−1/2)λ・・・(5)
ここで、xは膜の厚さ、λは光の波長、mは自然数である。なお、mは干渉により強め合う光同士の位相差(膜内の光路上の波の個数)を示している。
ステップ1では、研磨対象である基板と同一構造(同一配線パターン、同一膜)を持つサンプル基板を研磨し、研磨中に測定されたスペクトルデータを監視装置15に読み込む。サンプル基板の研磨は、研磨対象の基板と同一研磨条件(研磨テーブル20の同一回転速度、同種のスラリ)で行われる。なお、サンプル基板は、研磨終点検知の目標時間をやや過ぎた時点まで研磨することが好ましい。
評価式J=Σwi・Ji
=w1・J1+w2・J2+w3・J3+w4・J4+w5・J5・・・(6)
ここで、
w1,J1:特性値の極大点または極小点が現れる時間に関する重み係数と評点、
w2,J2:特性値の振幅に関する重み係数と評点、
w3,J3:特性値の振幅の安定性に関する重み係数と評点、
w4,J4:特性値の周期の安定性に関する重み係数と評点、
w5,J5:特性値が描く波形の平滑性に関する重み係数と評点である。
t≦tIの場合、J1=(t−tL)/(tI−tL) ・・・(7)
t>tIの場合、J1=(tU−t)/(tU−tI) ・・・(8)
ステップ9では、ステップ8で表示された複数の波長の組み合わせから評点を参照し、評点の最も高い波長の組み合わせが候補として指定される。なお、以降のステップで問題が発見された場合には、別の波長の組み合わせが候補として指定される。この場合にも、原則として評点が高い順に従って次の波長の組み合わせが指定される。
このステップ9で指定された波長の組み合わせを、最終的に選択すべき波長の組み合わせに決定することができるが、より正確な研磨終点検知を行うために、次に説明する特性値の微調整および特性値の再現性の検討を行うことが好ましい。
ステップ11では、ステップ10で微調整された波長および平滑化条件に基づき、監視装置15によって特性値を計算し、得られた特性値の時間変化を表示する。表示されたグラフが良好な結果を示していれば、次のステップに進み、そうでなければ、ステップ9またはステップ10に戻る。
12 受光部
13 分光器
15 監視装置
20 研磨テーブル
22 研磨パッド
24 トップリング
25 研磨液供給ノズル
28 トップリングシャフト
30 孔
31 通孔
32 ロータリージョイント
33 液体供給路
34 液体排出路
35 液体供給源
40 光源
41 光ファイバー
50 透明窓
Claims (12)
- 光学式研磨終点検知における光の波長選択に用いられるダイヤグラムの作成方法であって、
膜を有する基板の表面を研磨パッドで研磨し、
前記研磨中に、前記基板の表面に光を照射し、かつ前記基板から戻る反射光を受光し、
前記反射光の相対反射率を波長ごとに算出し、
研磨時間と共に変化する前記相対反射率の極大点および極小点を示す前記反射光の波長を求め、
前記極大点および極小点を示す前記波長が求められたときの時点を特定し、
光の波長および研磨時間を表す座標軸を持つ座標系上に、前記求められた波長および対応する前記時点により特定される座標をプロットすることを特徴とするダイヤグラムの作成方法。 - 前記極大点および極小点を示す前記反射光の波長を求める工程は、
前記相対反射率の平均値を波長ごとに算出し、
各時点での前記相対反射率を前記平均値で割って前記相対反射率を修正し、
前記修正された相対反射率の極大点および極小点を示す前記反射光の波長を求める工程であることを特徴とする請求項1に記載のダイヤグラムの作成方法。 - 前記極大点および極小点を示す前記反射光の波長を求める工程は、
前記相対反射率の平均値を波長ごとに算出し、
各時点での前記相対反射率から前記平均値を引き算して前記相対反射率を修正し、
前記修正された相対反射率の極大点および極小点を示す前記反射光の波長を求める工程であることを特徴とする請求項1に記載のダイヤグラムの作成方法。 - 光学式研磨終点検知に用いられる光の波長の選択方法であって、
膜を有する基板の表面を研磨パッドで研磨し、
前記研磨中に、前記基板の表面に光を照射し、かつ前記基板から戻る反射光を受光し、
前記反射光の相対反射率を波長ごとに算出し、
研磨時間と共に変化する前記相対反射率の極大点および極小点を示す前記反射光の波長を求め、
前記波長が求められたときの時点を特定し、
光の波長および研磨時間を表す座標軸を持つ座標系上に、前記求められた波長および対応する前記時点により特定される座標をプロットしてダイヤグラムを作成し、
前記ダイヤグラム上の所定の時間範囲内に存在する座標を探索し、
前記探索された座標を構成する波長の中から複数の波長を選択することを特徴とする波長選択方法。 - 前記探索された座標を構成する波長の中から複数の波長を選択する工程は、
前記探索された座標を構成する波長を用いて、複数の波長からなる組み合わせを複数生成し、
各組み合わせにおける前記複数の波長での相対反射率から、膜の厚さの変化に伴って周期的に変化する特性値を計算し、
波長評価式を用いて前記複数の組み合わせの評点を算出し、
前記評点が最も高い組み合わせを構成する複数の波長を選択する工程であることを特徴とする請求項4に記載の波長選択方法。 - 前記波長評価式は、前記特性値の極大点または極小点が現れる時点と、前記特性値が研磨時間に伴って描くグラフの振幅とを評価要素として含むことを特徴とする請求項5に記載の波長選択方法。
- 選択された前記複数の波長を微調整する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項4に記載の波長選択方法。
- 前記極大点および極小点を示す前記反射光の波長を求める工程は、
前記極大点および極小点を示す前記相対反射率の平均値を波長ごとに算出し、
各時点での前記相対反射率を前記平均値で割って前記相対反射率を修正し、
前記修正された相対反射率の極大点および極小点を示す前記反射光の波長を求める工程であることを特徴とする請求項4に記載の波長選択方法。 - 前記極大点および極小点を示す前記反射光の波長を求める工程は、
前記極大点および極小点を示す前記相対反射率の平均値を波長ごとに算出し、
各時点での前記相対反射率から前記平均値を引き算して前記相対反射率を修正し、
前記修正された相対反射率の極大点および極小点を示す前記反射光の波長を求める工程であることを特徴とする請求項4に記載の波長選択方法。 - 研磨終点検知方法であって、
膜を有する基板の表面を研磨パッドで研磨し、
前記研磨中に、前記基板の表面に光を照射し、かつ前記基板から戻る反射光を受光し、
請求項4に記載の波長選択方法に従って選択された複数の波長における前記反射光の相対反射率を算出し、
前記算出された相対反射率から、膜の厚さの変化に伴って周期的に変化する特性値を計算し、
研磨中に現れる前記特性値の極大点または極小点を検出することにより前記基板の研磨終点を検知することを特徴とする研磨終点検知方法。 - 研磨終点検知装置であって、
研磨中に、膜を有する基板の表面に光を照射する投光部と、
前記基板から戻る反射光を受光する受光部と、
前記反射光の波長ごとの反射強度を測定する分光器と、
前記分光器により測定された反射強度から、膜の厚さの変化に伴って周期的に変化する特性値を計算し、該特性値を監視する監視装置とを備え、
前記監視装置は、
請求項4に記載の波長選択方法に従って選択された複数の波長における前記反射強度から相対反射率を算出し、
前記算出された相対反射率から、膜の厚さの変化に伴って周期的に変化する特性値を計算し、
研磨中に現れる前記特性値の極大点または極小点を検出することにより前記基板の研磨終点を検知することを特徴とする研磨終点検知装置。 - 研磨パッドを支持し、該研磨パッドを回転させる研磨テーブルと、
膜を有する基板を保持し、該基板を前記研磨パッドに押し付けるトップリングと、
前記基板の研磨終点を検知する研磨終点検知装置とを備え、
前記研磨終点検知装置は、
研磨中に、膜を有する基板の表面に光を照射する投光部と、
前記基板から戻る反射光を受光する受光部と、
前記反射光の波長ごとの反射強度を測定する分光器と、
前記分光器により測定された反射強度から、膜の厚さの変化に伴って周期的に変化する特性値を計算し、該特性値を監視する監視装置とを有し、
前記監視装置は、
請求項4に記載の波長選択方法に従って選択された複数の波長における前記反射強度から相対反射率を算出し、
前記算出された相対反射率から、膜の厚さの変化に伴って周期的に変化する特性値を計算し、
研磨中に現れる前記特性値の極大点または極小点を検出することにより前記基板の研磨終点を検知することを特徴とする研磨装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008288704A JP4739393B2 (ja) | 2008-11-11 | 2008-11-11 | 研磨終点検知用の光の波長選択に用いられるダイヤグラムの作成方法、光の波長選択方法、研磨終点検出方法、研磨終点検出装置、および研磨装置 |
US12/461,533 US8388408B2 (en) | 2008-10-10 | 2009-08-14 | Method of making diagram for use in selection of wavelength of light for polishing endpoint detection, method for selecting wavelength of light for polishing endpoint detection, and polishing endpoint detection method |
US13/712,014 US8585460B2 (en) | 2008-10-10 | 2012-12-12 | Method of making diagram for use in selection of wavelength of light for polishing endpoint detection, method and apparatus for selecting wavelength of light for polishing endpoint detection, polishing endpoint detection method, polishing endpoint detection apparatus, and polishing monitoring method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008288704A JP4739393B2 (ja) | 2008-11-11 | 2008-11-11 | 研磨終点検知用の光の波長選択に用いられるダイヤグラムの作成方法、光の波長選択方法、研磨終点検出方法、研磨終点検出装置、および研磨装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010115726A true JP2010115726A (ja) | 2010-05-27 |
JP4739393B2 JP4739393B2 (ja) | 2011-08-03 |
Family
ID=42303695
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008288704A Active JP4739393B2 (ja) | 2008-10-10 | 2008-11-11 | 研磨終点検知用の光の波長選択に用いられるダイヤグラムの作成方法、光の波長選択方法、研磨終点検出方法、研磨終点検出装置、および研磨装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4739393B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013541827A (ja) * | 2010-07-23 | 2013-11-14 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 終点検出のための2次元のスペクトル特徴の追跡 |
JP2015008303A (ja) * | 2014-08-04 | 2015-01-15 | 株式会社東京精密 | 研磨終点検出装置、及び研磨終点検出方法 |
US10948900B2 (en) | 2009-11-03 | 2021-03-16 | Applied Materials, Inc. | Display of spectra contour plots versus time for semiconductor processing system control |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000033561A (ja) * | 1998-07-21 | 2000-02-02 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 終点検出装置、終点検出方法 |
JP2004154928A (ja) * | 2002-10-17 | 2004-06-03 | Ebara Corp | 研磨状態監視装置、ポリッシング装置、及び研磨方法 |
WO2008044786A1 (en) * | 2006-10-06 | 2008-04-17 | Ebara Corporation | Machining end point detecting method, grinding method, and grinder |
-
2008
- 2008-11-11 JP JP2008288704A patent/JP4739393B2/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000033561A (ja) * | 1998-07-21 | 2000-02-02 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 終点検出装置、終点検出方法 |
JP2004154928A (ja) * | 2002-10-17 | 2004-06-03 | Ebara Corp | 研磨状態監視装置、ポリッシング装置、及び研磨方法 |
WO2008044786A1 (en) * | 2006-10-06 | 2008-04-17 | Ebara Corporation | Machining end point detecting method, grinding method, and grinder |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10948900B2 (en) | 2009-11-03 | 2021-03-16 | Applied Materials, Inc. | Display of spectra contour plots versus time for semiconductor processing system control |
JP2013541827A (ja) * | 2010-07-23 | 2013-11-14 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 終点検出のための2次元のスペクトル特徴の追跡 |
JP2015008303A (ja) * | 2014-08-04 | 2015-01-15 | 株式会社東京精密 | 研磨終点検出装置、及び研磨終点検出方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4739393B2 (ja) | 2011-08-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6005467B2 (ja) | 研磨方法および研磨装置 | |
KR102036387B1 (ko) | 연마 방법 및 연마 장치 | |
JP5992570B2 (ja) | 研磨監視方法、研磨監視装置、および研磨装置 | |
JP6230667B2 (ja) | スペクトルの等高線図のピーク位置と時間の関係を使用する終点方法 | |
TWI538076B (zh) | 磨光裝置、磨光方法及磨光墊 | |
TW201544250A (zh) | 研磨方法及研磨裝置 | |
JP6404172B2 (ja) | 膜厚測定方法、膜厚測定装置、研磨方法、および研磨装置 | |
JP5583946B2 (ja) | 研磨終点検知方法および研磨終点検知装置 | |
JP2013219248A (ja) | 研磨装置および研磨方法 | |
JP2010093147A (ja) | 研磨進捗監視方法および研磨装置 | |
JP2011000647A (ja) | 研磨監視方法 | |
JP4739393B2 (ja) | 研磨終点検知用の光の波長選択に用いられるダイヤグラムの作成方法、光の波長選択方法、研磨終点検出方法、研磨終点検出装置、および研磨装置 | |
JP2022088758A (ja) | ワークピースの研磨監視方法および研磨監視装置 | |
JP2010284749A (ja) | 光学式研磨終点検知装置を用いた基板の研磨方法および研磨装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100820 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101216 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110208 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110408 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110426 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110427 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4739393 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140513 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |