JP2013526058A - 光学モニタ用基準スペクトルの自動生成 - Google Patents

Abstract

基準スペクトルを生成するコンピュータ実装方法は、回転可能なプラテンを有する研磨装置の中で第１の基板を研磨するステップと、研磨中に、インシトゥモニタシステムを用いて、基板からの一連のスペクトルを測定するステップと、一連のスペクトルにおける各スペクトルを、各スペクトルが測定されたプラテン回転数に等しい指標値と関連付けるステップと、一連のスペクトルを基準スペクトルとして記憶するステップとを含む。

Description

本開示は、一般に、（例えば化学機械研磨中の）光学モニタ用基準スペクトルの生成に関する。

集積回路は、一般に、シリコンウエハ上に導電層、半導体層、または絶縁層を連続して堆積することにより、基板上に形成される。製造ステップの１つは、非平面の表面の上に充填層を堆積して、充填層を平坦化するステップを含む。特定の用途については、充填層は、パターン層の頂面が露出するまで平坦化される。例えば、導電性充填層がパターン付き絶縁層上に堆積され得て、絶縁層のトレンチまたは孔を充填する。平坦化の後に、絶縁層の突起したパターンの間に残っている導電層の部分が、基板上の薄膜回路間に導電性経路をもたらすバイア、プラグ、およびラインを形成する。酸化物研磨などの他の用途については、充填層は、非平面の表面の上に所定の厚さが残るまで平坦化される。さらに、フォトリソグラフィでは、通常、基板表面の平坦化が必要とされる。

化学機械研磨（ＣＭＰ）は、一般に認められている平坦化の方法の１つである。この平坦化の方法では、一般に、基板をキャリアヘッドに取り付ける必要がある。基板の露出した表面は、一般に、耐久性のある粗面化された表面を有する回転研磨パッドに接して設置される。キャリアヘッドは、基板を研磨パッドに押しつけるために、基板に対して制御可能な荷重を与える。一般に、研磨パッドの表面には、スラリなどの研磨剤を有する研磨液が供給される。

ＣＭＰにおける問題の１つに、例えば所望の平坦度もしくは厚さに平坦化された、または所望の量の材料を除去された基板層といった望ましいプロファイルを実現するために適切な研磨レートを用いることがある。基板層の初期の厚さ、スラリの組成物、研磨パッドの状態、研磨パッドと基板の間の相対速度、および基板に対する荷重の変動は、基板の全域で、また基板ごとに、材料除去レートの変動をもたらす原因となることがある。これらの変動は、研磨終点に到達するのに必要な時間および除去される量の変動をもたらす。したがって、研磨終点を単に研磨時間の関数として求めること、または一定の圧力を印加するだけで所望のプロファイルを実現することは、不可能であり得る。

いくつかのシステムでは、基板は、例えば研磨パッドの窓を通して、研磨中にインシトゥで光学的に監視される。しかし、既存の光学モニタ技法は、半導体素子製造業者の高まりつつある要求を満たさない可能性がある。

一態様では、基準スペクトルを生成するコンピュータ実装方法は、回転可能なプラテンを有する研磨装置の中で第１の基板を研磨するステップと、研磨中に、インシトゥモニタシステムを用いて、基板からの一連のスペクトルを測定するステップと、一連のスペクトルにおける各スペクトルを、各スペクトルが測定されたプラテン回転数に等しい指標値と関連付けるステップと、一連のスペクトルを基準スペクトルとして記憶するステップとを含む。

各実装形態は、以下の特徴の１つまたは複数を含むことができる。ターゲット指標値が求められてよい。第１の基板は、所定の時間にわたって研磨されてよく、ターゲット指標値は、所定の時間におけるプラテン回転数でよい。第１の基板は、第２のインシトゥモニタシステムで監視されてよく、第１の基板の研磨終点は、第２のインシトゥモニタシステムで監視されてよい。ターゲット指標値は、第２のインシトゥモニタシステムが第１の基板の研磨終点を検出したときのプラテン回転数でよい。ターゲット指標値を求めるステップは、複数の終点時間を組み合わせるステップを含んでよく、ターゲット指標値は、組み合わせた複数の終点時間におけるプラテン回転数でよい。第１の基板の研磨後の厚さ測定が遂行されてよい。初期の指標値が求められてよく、初期の指標値は、研磨後の厚さ測定に基づいて調節されてよい。第２の基板は、研磨装置の中で研磨されてよい。第２の基板からの第２の一連のスペクトルが、インシトゥモニタシステムを用いて研磨中に測定されてよい。第２の一連のスペクトルの測定された各スペクトルに対して、基準スペクトルから、最良一致の基準スペクトルが求められてよい。一連の指標値を生成するために、それぞれの最良一致の基準スペクトルに対して指標値が求められてよい。一連の指標値に対して、線形関数が適合されてよい。第２の基板の各ゾーンに対して、第２の一連のスペクトルを測定するステップと、基準スペクトルから最良一致の基準スペクトルを求めるステップと、指標値を求めるステップと、一連の指標値に対して線形関数を適合させるステップとが遂行されてよい。この線形関数に基づいて、第２の基板の少なくとも１つのゾーンがターゲット指標値に到達する予測時間が求められてよい。１つの基板上の少なくとも１つのゾーンに対して、このゾーンが、このような調節がない場合よりも、予測時間においてターゲット指標により近づくように、このゾーンの研磨レートを調節するために研磨パラメータが調節されてよい。少なくとも１つのゾーンの基準ゾーンに関する線形関数がターゲット指標値に到達する時間に基づいて、終点が検出されてよい。第２のインシトゥモニタシステムに基づいて終点が検出されてよい。第２のインシトゥモニタシステムは、例えば電動機トルクモニタシステム、渦電流モニタシステム、摩擦モニタシステム、または単色の光学モニタシステムの１つまたは複数といった非分光モニタシステムを含んでよい。

別の態様では、基板の研磨を制御するコンピュータ実装方法は、基板を研磨するステップと、インシトゥ分光モニタシステムを用いて研磨中に基板の複数のゾーンを監視するステップと、研磨中に、インシトゥ分光モニタシステム以外の終点検出システムを用いて基板を監視するステップと、インシトゥ分光モニタシステムによって収集された複数のスペクトルから、予測終点時間を求めるステップと、基板上の少なくとも１つのゾーンの研磨パラメータを調節して、このゾーンが、このような調節がない場合よりも、予測終点時間においてターゲット厚さにより近づくように、このゾーンの研磨レートを調節するステップと、終点検出システムが研磨終点を検出したときに研磨を停止するステップとを含む。

各実装形態は、以下の特徴の１つまたは複数を含むことができる。終点検出システムは、電動機トルクモニタシステム、渦電流モニタシステム、摩擦モニタシステム、または単色の光学モニタシステムの１つまたは複数を含んでよい。第１の一連のスペクトルは、研磨中に、インシトゥ分光モニタシステムを用いて基板の第１のゾーンから測定されてよい。第１の一連のスペクトルにおけるそれぞれの測定されたスペクトルに対して、第１の一連の最良一致スペクトルを生成するために、第１の複数の基準スペクトルから最良一致の基準スペクトルが見つけられてよい。第１の一連の最良一致スペクトルにおけるそれぞれの最良一致の基準スペクトルに対して、第１の一連の指標値を生成するために、最良一致の基準スペクトルの指標値が求められてよい。基板の第２のゾーンから、第２の一連の測定されたスペクトルが、インシトゥ分光モニタシステムを用いて研磨中に測定されてよい。第２の一連のスペクトルにおけるそれぞれの測定されたスペクトルに対して、第２の一連の最良一致スペクトルを生成するために、第２の複数の基準スペクトルから最良一致の基準スペクトルが見つけられてよい。第２の一連の最良一致スペクトルにおけるそれぞれの最良一致の基準スペクトルに対して、第２の一連の指標値を生成するために、最良一致の基準スペクトルの指標値が求められてよい。第１の一連の指標値に基づいて、基板の第１のゾーンがターゲット指標値に到達する予測時間が求められてよい。第２のゾーンに関する研磨パラメータは、第２のゾーンが、このような調節がない場合よりも、予測時間においてターゲット指標により近づくように調節されてよい。

一態様では、基準スペクトルを生成するコンピュータ実装方法は、研磨装置の中で第１の基板を研磨するステップと、研磨中に、一連のスペクトルの各スペクトルを求めて、インシトゥ光学モニタシステムを用いて、第１の基板からの一連のスペクトルを測定するステップと、第１の複数の基準スペクトルから最良一致の基準スペクトルを求めて、一連の基準スペクトルを生成するステップと、一連の基準スペクトルに対して、一連のスペクトル
の適合のメトリック値を計算するステップと、適合のメトリック値を閾値と比較して、比較に基づいて第２のライブラリを生成するべきかどうか判断するステップと、第２のライブラリを生成するべきであると判断された場合には、一連のスペクトルを第２の複数の基準スペクトルとして記憶するステップとを含む。

各実装形態は、以下の特徴の１つまたは複数を含んでよい。第２の基板は、研磨装置の中で研磨されてよく、研磨中に、第２の一連のスペクトルの各スペクトルを求めて、インシトゥモニタシステムを用いて、第２の基板から第２の一連のスペクトルが測定されてよく、第２の一連の基準スペクトルを生成するために、第２の複数の基準スペクトルを含む１組の基準スペクトルから最良一致の基準スペクトルが求められてよい。基準スペクトルの組は、第１の複数の基準スペクトルを含んでよい。基準スペクトルの組は、第１の複数の基準スペクトルを含まなくてもよい。第２の複数の基準スペクトルにおける各基準スペクトルは、同スペクトルが測定されたプラテン回転数に比例した指標値に関連付けられてよい。一連の指標値を生成するために、第２の一連の基準スペクトルにおける各スペクトルに対して関連する指標値が求められてよく、一連の指標値に対して線形関数が適合されてよい。ターゲット指標値が求められてよい。第２の基板の複数のゾーンに対して、第２の一連のスペクトルを測定するステップと、最良一致の基準スペクトルを求めるステップと、関連した指標値を求めるステップと、線形関数を適合させるステップとが遂行されてよい。この線形関数に基づいて、第２の基板の少なくとも１つのゾーンがターゲット指標値に到達する予測時間が求められてよい。第２の基板の少なくとも１つのゾーンに対して、このゾーンが、このような調節がない場合よりも、予測時間においてターゲット指標値により近づくように、このゾーンの研磨レートを調節するために研磨パラメータが調節されてよい。第２の基板の研磨終点は、線形関数がターゲット指標値に到達する時間に基づいて求められてよい。ターゲット指標値を求めるステップは、少なくとも第１の値を用いてターゲット指標値を計算するステップを含んでよい。第１の値は、第１の基板に先立って研磨された第３の基板に関して終点が検出されたプラテン回転数でよい。ターゲット指標値を計算するステップは、第１の値および第２の値を含む複数の値の平均を計算するステップを含んでよい。第２の値は、第３の基板に先立って研磨された第４の基板に関して終点が検出されたプラテン回転数でよい。第４の基板、第３の基板および第１の基板は、連続的に研磨されてよい。第１の基板は、光学モニタシステムとは別の第２のインシトゥモニタシステムを用いて監視されてよい。第１の基板の研磨終点は、第２のインシトゥモニタシステムを用いて検出されてよい。ターゲット指標値を求めるステップは、第２のインシトゥモニタシステムが第１の基板の研磨終点を検出したときのプラテン回転数を求めるステップを含んでよい。第２のインシトゥモニタシステムは、例えば電動機トルクモニタシステム、渦電流モニタシステム、摩擦モニタシステム、または単色の光学モニタシステムの１つまたは複数といった非分光モニタシステムを含んでよく、第１の基板の研磨後の厚さ測定が遂行され得る。初期の指標値が求められてよく、ターゲット指標値を求めるステップは、研磨後の厚さ測定値に基づいて初期の指標値を調節するステップを含んでよい。一連の指標値を生成するために、第１の一連の基準スペクトルの各スペクトルに対して、関連した指標値が求められてよい。一連の指標値に対して、線形関数が適合されてよい。適合のメトリックは、一連の指標値に対する線形関数の適合度を含んでよい。適合度は、一連の指標値と線形関数の間の差の２乗の合計を含んでよい。適合のメトリック値を計算するステップは、一連のスペクトルの各スペクトルに対して、同スペクトルと最良一致の基準スペクトルの間の差を求めて一連の差をもたらすステップと、差を蓄積するステップとを含んでよい。同スペクトルと最良一致の基準スペクトルの間の差を求めるステップは、波長の範囲にわたって強度の差の絶対値の合計を計算するステップ、または波長の範囲にわたって強度の差の２乗の合計を計算するステップを含んでよい。

他の態様では、これらの方法を実行するために、研磨システムおよびコンピュータ読取り可能媒体上に有形的に具現されたコンピュータプログラム製品が提供される。

特定の実装形態は、以下の利点の１つまたは複数を有してよい。基準スペクトルおよびターゲット指標値の生成を自動化することができ、したがって、半導体製造工場で新規デバイスの基板（例えば新規のマスクパターンに基づいて起こした基板）の研磨を開始するのに必要な時間を著しく短縮することができる。基準スペクトルおよびターゲット指標値の生成を自動的に起動することができ、したがって、次の基板（例えば同一ロットの次の基板）の研磨に用いることができる新規の基準ライブラリの生成が可能になる。以前のライブラリが優れた適合をもたらさないとき、新規ライブラリを追加する、または新規ライブラリへと切り換えると、終点割出しの信頼性および精度を改善する、かつ／またはウエハ内部の不均一性を低減することができる。各デバイス／マスクパターン用の別々のあらかじめ設定されたアルゴリズムに対する必要性を解消することができる。

１つまたは複数の実装形態の細部は、以下の添付図面および記述において説明される。他の特徴、態様、および利点は、記述、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。

２つの研磨ヘッドを有する研磨装置の一実施例の概略断面図である。 複数のゾーンを有する基板の概略上面図である。 第１の基板上でインシトゥ測定が行なわれる場所を示す、研磨パッドの上面図である。 第２の基板上でインシトゥ測定が行なわれる場所を示す、研磨パッドの上面図である。 インシトゥ光学モニタシステムからの測定されたスペクトルを示す図である。 基準スペクトルのライブラリを示す図である。 指標トレースを示す図である。 別々の基板の別々のゾーンに関する複数の指標トレースを示す図である。 基準ゾーンの指標トレースがターゲット指標に到達する時間に基づいて、複数の調節可能なゾーンに関する複数の所望の傾斜の計算を示す図である。 基準ゾーンの指標トレースがターゲット指標に到達する時間に基づいて、複数の調節可能なゾーンに関する複数の所望の傾斜の計算を示す図である。 別々の基板の別々のターゲット指標を有する別々のゾーンに関する複数の指標トレースを示す図である。 複数の基板の複数のゾーンがターゲット時間においてほぼ同じ厚さを有するように、複数のゾーンの研磨レートを調節する例示的プロセスの流れ図である。

さまざまな図面の同じ参照番号および記号は、同じ要素を示す。

研磨されている基板からの反射光のスペクトルを監視するのに使用される光学モニタシステムについては、基準スペクトルおよびターゲットの生成に時間がかかることがある。しかし、例えばロットの第１の基板からのスペクトルを測定して、測定されたスペクトルを基準スペクトルとして用いることにより、基準スペクトルの生成が自動化される。例えば、第２の終点検出システムを使用して研磨終点の時間を識別し、次いで、同時間に関連付けられた指標を求めることにより、ターゲットの生成も自動化することができる。その後、確立された基準スペクトルおよびターゲットを用いて、次の基板の光学モニタを続行することができる。さらに、基準スペクトルの新規ライブラリの生成を自動的に起動することができる。例えば、基板の研磨中に、例えば適合が何らかの閾値を超え、ライブラリの基準スペクトルが優れた適合をもたらさない場合、次いで、その基板から測定されたスペクトルを、新規ライブラリの基準スペクトルとして記憶することができる。その後、次の基板の光学モニタは、新規のライブラリを使用して続行することができる。したがって、半導体製造工場が新規のパターンを用いて基板の研磨を開始するのに必要な時間が、著しく短縮され得る。

図１は、研磨装置１００の一例を示す。研磨装置１００は、研磨パッド１１０が置かれている回転可能な円盤状のプラテン１２０を含む。プラテンは、軸１２５のまわりで回転動作が可能である。例えば、電動機１２１は、プラテン１２０を回転させて駆動軸１２４を回転させることができる。研磨パッド１１０は、例えば、接着剤の層で、プラテン１２０に対して取外し可能に固定することができる。研磨パッド１１０は、外部の研磨層１１２および軟性バッキング層１１４を有する２層研磨パッドであり得る。

研磨装置１００は、組み合わせたスラリ／リンスのアーム１３０を含むことができる。研磨中に、アーム１３０は、研磨パッド１１０上にスラリなどの研磨液１３２を供給するように動作可能である。スラリ／リンスのアーム１３０が１つしか示されていないが、キャリアヘッド当たり、１つまたは複数の専用スラリアームなどのさらなるノズルを使用することができる。研磨装置は、研磨パッド１１０を安定した摩耗状態に保つために、研磨パッド１１０をすり減らすための研磨パッドコンディショナーも含むことができる。

この実装形態では、研磨装置１００は、２つの（または２つ以上の）キャリアヘッド１４０を含む。各キャリアヘッド１４０は、基板１０（例えば１つのキャリアヘッドにおける第１の基板１０ａおよび他のキャリアヘッドにおける第２の基板１０ｂ）を、研磨パッド１１０（すなわち同一の研磨パッド）に接して保持するように動作可能である。各キャリアヘッド１４０は、例えばそれぞれの基板に関連付けられた圧力といった、研磨パラメータの独立した制御が可能である。いくつかの実装形態では、研磨装置１００は複数のキャリアヘッドを含むが、キャリアヘッド（および保持された基板）は、同一の研磨パッドではなく別々の研磨パッドの上に配置される。このような実装形態については、同一プラテン上の複数の基板の同時終点を得るという以下の議論は当てはまらないが、（１つの基板上のものとはいえ）複数のゾーンの同時終点を得る議論は、依然として当てはまることになる。

具体的には、各キャリアヘッド１４０は、可撓性膜１４４の下に基板１０を保持するための保持リング１４２を含むことができる。各キャリアヘッド１４０は、例えば３つのチャンバ１４６ａ〜１４６ｃといった、膜によって画定された複数の独立して制御可能な加圧可能チャンバも含み、チャンバ１４６ａ〜１４６ｃは、可撓性膜１４４上の関連するゾーン１４８ａ〜１４８ｃに対して、したがって基板１０に対して、制御可能な圧力を独立して与えることができる（図２を参照されたい）。図２を参照すると、中心ゾーン１４８ａは実質的に円形であり得て、残りのゾーン１４８ｂ〜１４８ｅは、中心ゾーン１４８ａのまわりの同心の環状ゾーンであり得る。説明の容易さのために、図１および図２には３つのチャンバしか示されていないが、２つのチャンバ、または４つ以上のチャンバ、例えば５つのチャンバがあり得る。

図１に戻って、各キャリアヘッド１４０は、例えば回転ラックといった支持構造体１５０から懸垂され、また、キャリアヘッドが軸１５５のまわりで回転することができるように、駆動軸１５２によってキャリアヘッド回転電動機１５４に接続されている。任意選択で、各キャリアヘッド１４０は、例えば回転ラック１５０のスライダー上で、または回転ラック自体の回転振動によって、横方向に振動することができる。動作においては、プラテンがその中心軸１２５のまわりで回転し、各キャリアヘッドが、その中心軸１５５のまわりで回転して、研磨パッドの頂面の端から端まで横方向に移動される。

２つのキャリアヘッド１４０しか示されていないが、さらなる基板を保持するために、より多くのキャリアヘッドを設けることができ、その結果、研磨パッド１１０の表面積が効率的に使用され得る。したがって、同時の研磨プロセスのために基板を保持するように適合されたキャリアヘッド組立体の数は、少なくとも部分的には、研磨パッド１１０の表面積に基づくものであり得る。

研磨装置はインシトゥモニタシステム１６０も含み、同システムは、研磨レートを調節するべきかどうかを判断するために、または以下で論じられるような研磨レートの調節に使用することができる。インシトゥモニタシステム１６０は、例えば分光モニタシステムまたは渦電流モニタシステムといった光学モニタシステムを含むことができる。

一実施形態では、モニタシステム１６０は光学モニタシステムである。研磨パッドを通る光学的アクセスは、開口（すなわちパッドを通る孔）または固体窓１１８を含むことによってもたらされる。固体窓１１８は、例えば研磨パッドの開口を充填するプラグとして研磨パッド１１０に固定することができ、例えば、研磨パッドに成形される、または研磨パッドに対して粘着的に固定されるが、いくつかの実装形態では、固体窓が、プラテン１２０上に支持されて、研磨パッドの開口の中へ突き出ることができる。

光学モニタシステム１６０は、光源１６２と、光検出器１６４と、例えばコンピュータといった遠隔制御装置１９０と光源１６２および光検出器１６４の間の信号送受のための回路１６６とを含むことができる。光源１６２からの光を研磨パッドの光学的アクセスに伝送し、また基板１０から反射された光を検出器１６４に伝送するために、１つまたは複数の光ファイバを使用することができる。例えば、光を、光源１６２から基板１０に伝送して検出器１６４へ戻すのに、二股光ファイバ１７０を使用することができる。二股光ファイバは、光学的アクセスに近接して位置決めされた胴１７２と、それぞれが光源１６２および検出器１６４に接続された２つの分岐１７４および１７６とを含むことができる。

いくつかの実装形態では、プラテンの頂面は窪み１２８を含むことができ、この中に光学ヘッド１６８が取り付けられて、二股ファイバの胴１７２の一端を保持する。光学ヘッド１６８は、胴１７２の頂部と固体窓１１８の間の垂直距離を調節するための機構を含むことができる。

回路１６６の出力は、駆動軸１２４の例えばスリップリングといった回転式カプラ１２９を光学モニタシステム用コントローラ１９０の方へ通過する、デジタルの電子的信号であり得る。同様に、光源は、コントローラ１９０から回転式カプラ１２９を通って光学モニタシステム１６０に至るデジタルの電子的信号の制御命令に応答してオン／オフされてよい。あるいは、回路１６６は、無線信号でコントローラ１９０と通信することができるはずである。

光源１６２は、白色光を発するように動作可能であり得る。一実装形態では、発せられる白色光は、２００〜８００ナノメートルの波長を有する光を含んでいる。適切な光源には、キセノンランプまたはキセノン水銀灯がある。

光検出器１６４は、分光計であり得る。分光計は、電磁スペクトルの一部分にわたって光の強度を測定するための光学機器である。適切な分光計には、回折格子分光計がある。分光計の一般的な出力は、波長（または周波数）の関数としての光の強度である。

前述のように、光源１６２および光検出器１６４は、例えば、これらの動作を制御し、かつこれらの信号を受け取るように動作可能なコントローラ１９０といったコンピュータデバイスに接続することができる。コンピュータデバイスは、研磨装置の近くに位置して、例えばプログラム可能なコンピュータといったマイクロプロセッサを含むことができる。制御に関して、コンピュータデバイスは、例えば光源の活性化をプラテン１２０の回転と同期させることができる。

いくつかの実装形態では、光源１６２およびインシトゥモニタシステム１６０の検出器１６４が、プラテン１２０内に設置されて、プラテン１２０とともに回転する。この場合、センサが、プラテンの運動によって各基板の端から端まで走査することになる。具体的には、プラテン１２０が回転するとき、光源１６２は、コントローラ１９０によって、各基板１０が光学的アクセスの上を通過する直前に始まって直後に終了する一連のフラッシュを発し得る。あるいは、光源１６２は、コンピュータデバイスによって、各基板１０が光学的アクセスの上を通過する直前に始まって直後に終了する連続した光を発し得る。いずれの場合も、検出器からの信号は、サンプリング期間にわたって取り込まれて、サンプリング周波数におけるスペクトル測定値を生成することができる。

動作においては、コントローラ１９０は、例えば、光源の特定のフラッシュまたは検出器の時間フレームに対して光検出器が受け取った光のスペクトルを記述する情報を運ぶ信号を受け取ることができる。したがって、このスペクトルは、研磨中にインシトゥで測定されたスペクトルである

図３Ａによって示されるように、検出器がプラテンの回転（矢印２０４によって示されている）のためにプラテンに組み込まれる場合、窓１０８が１つのキャリアヘッド（例えば第１の基板１０ａを保持するキャリアヘッド）の下を走行するとき、あるサンプリング周波数でスペクトル測定を行なう光学モニタシステムは、第１の基板１０ａを横切る円弧の場所２０１において得られるスペクトル測定をもたらすことになる。例えば、点２０１ａ〜２０１ｋのそれぞれが、第１の基板１０ａのモニタシステムによるスペクトル測定の場所を表す（点の数は例示であり、サンプリング周波数次第で、示されたものより多数または少数の測定値が得られる）。示されるように、プラテンの１回転によって基板１０ａ上の別々の半径からスペクトルが得られる。すなわち、いくつかのスペクトルは基板１０ａの中心に近い場所から得られ、いくつかはエッジに対してより近い場所から得られる。同様に、図３Ｂによって示されるように、プラテンの回転のために、窓が他のキャリアヘッド（例えば第２の基板１０ｂを保持するキャリアヘッド）の下を走行するとき、上記のサンプリング周波数でスペクトル測定を行なう光学モニタシステムは、第２の基板１０ｂを横切る円弧に沿った場所２０２において得られるスペクトル測定をもたらすことになる。

したがって、プラテンのあらゆる所与の回転に対して、コントローラは、タイミングおよび電動機のエンコーダの情報に基づいて、例えば基板１０ａまたは１０ｂのどちらの基板が測定されたスペクトルの出所か判断することができる。さらに、例えば基板１０ａまたは１０ｂといった基板を横切る光学モニタシステムの所与の走査に対して、タイミング、電動機のエンコーダの情報、ならびに基板および／または保持リングのエッジの光学的検出に基づいて、コントローラ１９０は、走査から測定された各スペクトルについて、（スキャンされている特定の基板１０ａまたは１０ｂの中心に対する）半径方向の位置を計算することができる。研磨システムは、どの基板なのか判断して、測定されたスペクトルの基板上の場所を求めるための、さらなるデータをもたらすために、例えば静止している光学的遮蔽物を通過することになるプラテンのエッジに取り付けられたフランジといった回転位置センサも含むことができる。コントローラは、したがって、さまざまな測定されたスペクトルを、基板１０ａおよび１０ｂ上の制御可能なゾーン１４８ｂ〜１４８ｅ（図２を参照されたい）と関連付けることができる。いくつかの実装形態では、半径方向の位置を正確に計算することの代わりとして、スペクトルの測定時間を用いることができる。

プラテンの複数の回転を通じて、各基板の各ゾーンに関して、時間が経つにつれて一連のスペクトルを得ることができる。いかなる特定の理論にも限定されることなく、基板１０から反射される光のスペクトルは、最外層の厚さが変化するために、研磨の進行につれて（例えば基板を横切る１つのスイープ中ではなく、プラテンの複数の回転にわたって）進展し、したがって一連の時変スペクトルを与える。そのうえ、層スタックの特定の厚さによって、特定のスペクトルが表される。

いくつかの実装形態では、例えばコンピュータデバイスといったコントローラは、測定されたスペクトルを複数の基準スペクトルと比較して、最良一致をもたらす基準スペクトルを求めるようにプログラムすることができる。具体的には、コントローラは、各基板の各ゾーンからの一連の測定されたスペクトルの各スペクトルを、複数の基準スペクトルと比較して、各基板の各ゾーンに対して、一連の最良一致の基準スペクトルを生成するようにプログラムすることができる。

本明細書に用いられる基準スペクトルは、基板の研磨に先立って生成された所定のスペクトルである。基準スペクトルは、実際の研磨レートが予期された研磨レートに従うと想定して、研磨プロセスにおいてスペクトルが現われると予期される時間を表す値に対する所定の関係、すなわち研磨動作に先立って定義された関係を有することができる。代わりに、またはこれに加えて、基準スペクトルは、最外層の厚さなどの基板特性値に対して所定の関係を有することができる。

基準スペクトルは、例えば、例えば既知の初期層の厚さを有する試験基板といった試験基板からのスペクトル測定により、実験的に生成することができる。例えば、複数の基準スペクトルを生成するために、デバイスウエハの研磨中に用いるのと同じ研磨パラメータを用いてセットアップ基板を研磨して、同時に一連のスペクトルを収集する。各スペクトルに対して、研磨プロセスにおいてそのスペクトルが収集された時間を表す値が記録される。この値は、例えば経過時間またはプラテンの回転数であり得る。セットアップ基板は、ターゲット厚さが実現されたとき、基板から反射された光のスペクトルを得ることができるように、過研磨する、すなわち所望の厚さを過ぎて研磨することができる。

各スペクトルを、例えば最外層の厚さといった基板特性値と関連付けるために、製品基板と同一のパターンを有する「セットアップ」基板の初期のスペクトルおよび特性を、計測学ステーションにおける研磨に先立って測定することができる。最終的なスペクトルおよび特性も、同一の計測学ステーションまたは別の計測学ステーションを用いて研磨後に測定することができる。初期のスペクトルと最終的なスペクトルとの間のスペクトルの特性は、例えば試験基板のスペクトルが測定されたときの経過時間に基づく線形補間といった補間内挿法によって求めることができる。

実験的に求めることに加えて、例えば基板層の光学モデルを用いることにより、基準スペクトルのいくつかまたはすべてを理論から計算することができる。例えば、所与の外層厚さＤに関する基準スペクトルを計算するのに光学モデルを用いることができる。例えば均一の研磨レートで外層が削除されると想定することにより、研磨プロセスにおいて基準スペクトルが収集されることになる時間を表す値を計算することができる。例えば、特定の基準スペクトルに関する時間Ｔｓは、単に開始厚さＤ０および均一の研磨レートＲを想定することにより計算することができる（Ｔｓ＝（Ｄ０−Ｄ）／Ｒ）。別の実例として、研磨前の厚さＤ１と研磨後の厚さＤ２（または計測学ステーションで測定された他の厚さ）についての測定時間Ｔ１とＴ２の間の線形補間を、光学モデルに用いられる厚さＤに基づいて遂行することができる（Ｔｓ＝Ｔ２−Ｔ１×（Ｄ１−Ｄ）／（Ｄ１−Ｄ２））。

図４および図５を参照すると、研磨中に、測定されたスペクトル３００（図４を参照されたい）を、１つまたは複数のライブラリ３１０からの基準スペクトル３２０（図５を参照されたい）と比較することができる。本明細書に用いられる基準スペクトルのライブラリは、特性が共通の基板を表す基準スペクトルの集合である。しかし、単一ライブラリにおける共通の特性は、基準スペクトルの複数のライブラリにわたって一様でなくてよい。例えば、２つの別々のライブラリは、２つの別々の基となる厚さを有する基板を表す基準スペクトルを含むことができる。基準スペクトルの所与のライブラリに関して、上部層の厚さの変動が、他の要因（ウエハパターン、下層の厚さ、または層組成物の違いなど）よりも、スペクトル強度の差に主として関与し得る。

さまざまなライブラリ３１０用の基準スペクトル３２０は、上記で論じたように、さまざまな基板特性（例えば下層の厚さまたは層組成物）を有する複数の「セットアップ」基板を研磨してスペクトルを収集することにより生成され得て、１つのセットアップ基板からのスペクトルが第１のライブラリをもたらすことができ、別の下層の厚さを有する別の基板からのスペクトルが第２のライブラリをもたらすことができる。代わりに、またはこれに加えて、さまざまなライブラリ用の基準スペクトルを理論から計算することができ、例えば、第１のライブラリ用のスペクトルは第１の厚さを有する下層を有する光学モデルを用いて計算することができ、また、第２のライブラリ用のスペクトルは、別のある厚さを有する下層を有する光学モデルを用いて計算することができる。

いくつかの実装形態では、各基準スペクトル３２０が指標値３３０を割り当てられる。一般に、各ライブラリ３１０は、基板の予期された研磨時間にわたって各プラテン回転に対して、例えば１つまたは複数の基準スペクトル、例えばちょうど１つの基準スペクトルといった、多くの基準スペクトル３２０を含むことができる。この指標３３０は、例えば、研磨プロセスにおいて基準スペクトル３２０が観測されると予期される時間を表す数といった値であり得る。スペクトルは、特定のライブラリにおける各スペクトルが一意の指標値を有するように索引を付けることができる。索引付けは、指標値が、スペクトルが測定された順に順番に並ぶように、実施することができる。指標値は、例えば、研磨の進行とともに増加する、または減少するといった具合に、単調に変化するように選択することができる。具体的には、基準スペクトルの指標値は、（研磨レートが、ライブラリの基準スペクトルを生成するのに使用されたモデルまたは試験基板の研磨レートに従うと想定して）時間またはプラテンの回転数の線形関数を形成するように選択することができる。例えば、指標値は、試験基板に関して基準スペクトルが測定されたプラテン回転数、または基準スペクトルが光学モデルに出現するはずのプラテン回転数に比例する、例えば等しいものであり得る。したがって、各指標値は整数であり得る。指標数字は、関連するスペクトルが現われると予期されるプラテン回転を表すことができる。

基準スペクトルおよび関連する指標値は、基準ライブラリの中に記憶することができる。例えば、各基準スペクトル３２０および関連する指標値３３０は、データベース３５０のレコード３４０に記憶することができる。基準スペクトルの基準ライブラリのデータベース３５０は、研磨装置のコンピュータデバイスのメモリの中で実施することができる。

いくつかの実装形態では、基準スペクトルは、基板の所与のロットに対して自動的に生成することができる。ロットの第１の基板、または新規のデバイス／マスクパターンを有する第１の基板は、光学モニタシステムが研磨レートを制御せずにスペクトルを測定する間に研磨される（図８〜図１０を参照しながら以下で論じられる）。これによって、１つのゾーンにつき、例えばプラテンの１回転といった、基板の下の窓の１回のスイープ当たり、少なくとも１つのスペクトルを伴って、第１の基板に関する一連のスペクトルを生成する。

この第１の基板に関して、例えば各ゾーンに対して、１組の基準スペクトルが、一連のスペクトルから自動的に生成される。要するに、第１の基板から測定されたスペクトルが基準スペクトルになる。より具体的には、第１の基板の各ゾーンから測定されたスペクトルが、そのゾーン用の基準スペクトルになる。各基準スペクトルは、同スペクトルが第１の基板から測定されたプラテン回転数と関連付けられる。第１の基板の特定のゾーンに対して、特定のプラテン回転において複数の測定されたスペクトルがある場合、測定されたスペクトルは、例えば平均化され、そのプラテン回転に関する平均スペクトルを生成して結合され得る。あるいは、基準ライブラリは、以下で説明されるように、単に別個の基準スペクトルとして各スペクトルを維持し、各基準スペクトルに対して後続の基板の測定されたスペクトルを比較して、最良の一致を見いだすことができる。任意選択で、データベースは、基準スペクトルのデフォルトの組を記憶することができ、次いで、デフォルトの組が、第１の基板からの一連のスペクトルから生成された基準スペクトルの組で置換される。

前述のように、ターゲット指標値も自動的に生成することができる。いくつかの実装形態では、第１の基板が固定研磨時間にわたって研磨され、固定研磨時間の最後でのプラテン回転数が、ターゲット指標値として設定され得る。いくつかの実装形態では、固定研磨時間の代わりに、第１のウエハに対する研磨時間を調節するのに、（例えば参照によって組み込まれる米国特許出願第１２／６２５，４８０号に説明されているような）工場のホストまたはＣＭＰツールからの何らかの形態のウエハからウエハへのフィードフォワード制御またはフィードバック制御を利用することができる。調整された研磨時間の最後でのプラテン回転数を、ターゲット指標値として設定することができる。

いくつかの実装形態では、図１に示されるように、研磨システムは、（分光光学モニタシステム１６０の他に）例えば、摩擦測定を用いるもの（例えば参照によって組み込まれる米国特許第７，５１３，８１８号に説明されている）、渦電流を用いるもの（例えば参照によって組み込まれる米国特許第６，９２４，６４１号に説明されている）、電動機トルクを用いるもの（例えば参照によって組み込まれる米国特許第５，８４６，８８２号に説明されている）、または単色光、例えばレーザーを用いるもの（例えば参照によって組み込まれる米国特許第６，７１９，８１８号に説明されている）といった別の終点検出システム１８０を含むことができる。他の終点検出システム１８０は、プラテンの分離した窪み１２９、または光学モニタシステム１６０と同一の窪み１２８の中に存在し得る。さらに、終点検出システム１８０のセンサは、軸１２５から光学モニタシステム１６０と同一の半径方向距離を有することができるが、図１のようにプラテン１２５の回転軸の反対側である必要性はない。この、他の終点検出システム１８０は、第１の基板の研磨終点を検出するのに使用することができ、同終点検出システムの終点検出時間におけるプラテン回転数を、ターゲット指標値として設定することができる。いくつかの実装形態では、第１の基板の研磨後の厚さ測定を行なうことができ、上記の技法のうちの１つによって求められた初期のターゲット指標値を、例えば線形スケーリングにより、例えばターゲット厚さと研磨後に測定された厚さの比を掛けることにより、調節することができる。

さらに、ターゲット指標値は、処理された、新規の基板および新規の所望の終点時間に基づいてさらに改良することができる。いくつかの実装形態では、ターゲット指標値を設定するのに第１の基板だけを使用するのではなく、ターゲット指標は、複数のあらかじめ研磨した基板に基づいて、ウエハからウエハへのフィードフォワード制御もしくはフィードバック制御または他の終点検出システムによって示された終点時間を、例えば組み合わせることにより、例えば重み付き平均により、動的に求めることができる。現在の基板の直前に研磨された基板の所定の数（例えば４以下）といった、事前に研磨された基板の所定の数を、計算に用いることができる。

いずれにしても、一旦ターゲット指標値が求められると、以下で説明される、１つまたは複数のゾーンに印加される圧力を調節するための技法を用いて、各ゾーンが、このような調節がない場合よりも、同一時間により近くターゲット指標に到達するように（または予期された終点時間において、各ゾーンのターゲット指標により近づくように）１つまたは複数の後続の基板を研磨することができる。

前述のように、コントローラ１９０は、各基板の各ゾーンに対して、一連の測定されたスペクトルまたはそのゾーンおよび基板に基づいて、一連の最良一致スペクトルを生成するようにプログラムされ得る。測定されたスペクトルを特定のライブラリからの基準スペクトルと比較することにより、最良一致の基準スペクトルを求めることができる。

いくつかの実装形態では、最良一致の基準スペクトルは、各基準スペクトルに対して、測定されたスペクトルと基準スペクトルとの間の差の２乗の合計を計算することにより求めることができる。差の２乗の合計が最小である基準スペクトルが、最良適合を有する。最良一致の基準スペクトルを探し出すための他の技法が可能である。

コンピュータ処理を減少するために適用することができる方法は、一致するスペクトルを求めて検索されるライブラリの部分を制限するものである。ライブラリは、一般に、基板を研磨する間に得られるスペクトルの範囲より広い範囲を含んでいる。基板の研磨中に、ライブラリ検索は、ライブラリのスペクトルの所定の範囲に限定される。いくつかの実施形態では、研磨されている基板の現在の回転指度Ｎが求められる。例えば、初期のプラテン回転では、Ｎは、ライブラリの基準スペクトルすべてを検索することによって求められ得る。後続の回転中に得られたスペクトルについては、ライブラリは、Ｎの自由の範囲内で検索される。すなわち、１つの回転中に指標数字がＮと見いだされ、Ｘ回転後の後続の回転中に自由がＹである場合には、検索される範囲は、（Ｎ＋Ｘ）−Ｙから（Ｎ＋Ｘ）＋Ｙまでとなる。

図６を参照すると、１つの基板の単一ゾーンだけに関する結果が示されており、一連の時変指標値２１２を生成するために、一連の最良一致スペクトルのそれぞれの指標値を求めることができる。この一連の指標値は、指標トレース２１０と称することができる。いくつかの実装形態では、指標トレースは、それぞれの測定されたスペクトルをちょうど１つのライブラリからの基準スペクトルと比較することにより生成される。一般に、指標トレース２１０は、１つの指標値、例えば基板の下の光学モニタシステムの１回のスイープ当たり正確に１つの指標値を含むことができる。

光学モニタシステムの１つのスイープで特定の基板およびゾーンに対して測定された複数のスペクトル（「現在のスペクトル」と称される）がある所与の指標トレース２１０に関して、現在のスペクトルのそれぞれと、１つまたは複数のライブラリ、例えば正確に１つのライブラリの基準スペクトルとの間の最良一致を求めることができる。いくつかの実装形態では、選択された現在のスペクトルのそれぞれが、１つまたは複数の選択されたライブラリの各基準スペクトルと比較される。例えば、所与の現在のスペクトルｅ、ｆ、およびｇと、基準スペクトルＥ、Ｆ、およびＧに関して、現在のスペクトルと基準スペクトルのｅとＥ、ｅとＦ、ｅとＧ、ｆとＥ、ｆとＦ、ｆとＧ、ｇとＥ、ｇとＦ、およびｇとＧの組合せのそれぞれに対して、一致係数を計算することができる。例えば最小であって、最良一致を示す一致係数はどれでも、最良一致の基準スペクトルを決定し、したがって指標値を決定する。あるいは、いくつかの実装形態では、現在のスペクトルを、例えば平均して組み合わせることができ、結果として生じる合体したスペクトルを基準スペクトルと比較して、最良一致を求め、したがって指標値を求める。

いくつかの実装形態では、いくつかの基板の少なくともいくつかのゾーンに対して、複数の指標トレースを生成することができる。所与の基板の所与のゾーンに関して、対象の各基準ライブラリに対して指標トレースを生成することができる。すなわち、所与の基板の所与のゾーンについての対象の各基準ライブラリに対して、一連の測定されたスペクトルにおけるそれぞれのスペクトルを、所与のライブラリからの基準スペクトルと比較して、一連の最良一致の基準スペクトルを求め、一連の最良一致の基準スペクトルの指標値が、所与のライブラリに関する指標トレースをもたらす。

要約すると、各指標トレースは、指標値２１２の系列２１０を含み、系列のそれぞれの特定の指標値２１２は、測定されたスペクトルに対する最も近い適合である所与のライブラリからの基準スペクトルの指標を選択することにより生成される。指標トレース２１０の各指標に対する時間値は、スペクトルが測定された時間と同一であり得る。

図７を参照すると、複数の指標トレースが示されている。上記で論じたように、各基板の各ゾーンに対して指標トレースを生成することができる。例えば、第１の基板の第１のゾーンに対して、指標値２１２の第１の系列２１０（中空の円で示されている）を生成することができ、第１の基板の第２のゾーンに対して、指標値２２２の第２の系列２２０（中実の正方形で示されている）を生成することができ、第２の基板の第１のゾーンに対して、指標値２３２の第３の系列２３０（中実の円で示されている）を生成することができ、第２の基板の第２のゾーンに対して、指標値２４２の第４の系列２４０（中空の正方形で示されている）を生成することができる。

図７に示されるように、各基板の指標トレースに対して、例えばロバスト系統適合を用いて既知の次数の多項式関数、例えば線形関数（例えばライン）が、関連するゾーンおよびウエハに関する一連の指標値に適合される。例えば、第１の基板の第１のゾーンの指標値２１２に対して第１のライン２１４が適合され得て、第１の基板の第２のゾーンの指標値２２２に対して第２のライン２２４が適合され得て、第２の基板の第１のゾーンの指標値２３２に対して第３のライン２３４が適合され得て、第２の基板の第２のゾーンの指標値２４２に対して第４のライン２４４が適合され得る。指標値にラインを適合させるステップは、ラインの傾斜Ｓと、ラインが例えば０といった開始の指標値を横切る、Ｘ軸との交差時間Ｔとの計算を含むことができる。この関数は、Ｉ（ｔ）＝Ｓ×（ｔ−Ｔ）の形で表すことができ、ｔは時間である。Ｘ軸との交差時間Ｔは、基板層の開始厚さが予期された厚さ未満であることを示すマイナスの値を有することができる。したがって、第１のライン２１４は第１の傾斜Ｓ１および第１のＸ軸交差時間Ｔ１を有することができ、第２のライン２２４は第２の傾斜Ｓ２および第２のＸ軸交差時間Ｔ２を有することができ、第３のライン２３４は第３の傾斜Ｓ３および第３のＸ軸交差時間Ｔ３を有することができ、第４のライン２４４は第４の傾斜Ｓ４および第４のＸ軸交差時間Ｔ４を有することができる。

複数の基板が、例えば同一の研磨パッド上で同時に研磨されている場合には、基板間で研磨レートが変動すると、各基板がそのターゲット厚さに到達する時間が別々になる可能性がある。一方、各基板に対する研磨が同時に停止されると、いくつかの基板が所望の厚さではないことになる。一方、各基板の研磨が別々の時間に停止される場合、いくつかの基板が欠陥を有する可能性があり、研磨装置は、より低いスループットで動作する。

各基板の各ゾーンに対する研磨レートをインシトゥ測定から求めることにより、各基板の各ゾーンに関して、ターゲット厚さに対する予測終点時間またはターゲット終点時間に対する予測厚さを求めることができ、基板が、より近似している終点状態を実現するように、少なくとも１つの基板の少なくとも１つのゾーンに対する研磨レートを調節することができる。「より近似している終点状態」は、各基板の各ゾーンが、このような調節がない場合よりも、ターゲット厚さのより近くに同時に到達するはずであること、あるいは、各基板の研磨が同時に停止した場合に、各基板の各ゾーンが、このような調節がない場合よりも、同一の厚さにより近い厚さを有するはずであることを意味する。

例えば時間Ｔ０といった研磨プロセス中の何らかの時間で、例えばすべての基板の少なくとも１つのゾーンといった少なくとも１つの基板の少なくとも１つのゾーンに関する研磨パラメータが、研磨終点時間において複数の基板の複数のゾーンが、このような調節がない場合よりも、それらのターゲット厚さにより近づくように、基板のゾーンの研磨レートを調節するために調節される。いくつかの実施形態では、複数の基板の各ゾーンが、終点時間におおよそ同一の厚さを有することができる。

図８を参照すると、いくつかの実装形態では、１つの基板の１つのゾーンが基準ゾーンとして選択され、基準ゾーンがターゲット指標ＩＴに到達する予測終点時間ＴＥが求められる。例えば、図８に示されるように、第１の基板の第１のゾーンが基準ゾーンとして選択されているが、別のゾーンおよび／または別の基板が選択され得る。研磨動作に先立って、ユーザによってターゲット厚さＩＴが設定されて記憶される。

基準ゾーンがターゲット指標に到達する予測時間を求めるために、例えばライン２１４といった基準ゾーンのラインのターゲット指標ＩＴとの交差を計算することができる。残りの研磨プロセスを通じて、研磨レートが、予期された研磨レートからずれないと想定すると、次いで、一連の指標値は、実質的に直線状の数列を保つべきである。したがって、予期される終点時間ＴＥは、ターゲット指標ＩＴに対する簡単な線形補間のラインとして計算することができ、例えばＩＴ＝Ｓ×（ＴＥ−Ｔ）となる。したがって、第２の基板の第１のゾーンが基準ゾーンとして選択されている図８の実例では、関連する第３のライン２３４は、ＩＴ＝Ｓ１×（ＴＥ−Ｔ１）となり、すなわちＴＥ＝ＩＴ／Ｓ１＋Ｔ１となる。

基準ゾーンとは別の、例えばすべてのゾーンといった（他の基板上のゾーンを含む）１つまたは複数のゾーンを、調節可能なゾーンとして定義することができる。予期された終点時間ＴＥに対応する、調節可能なゾーンのラインが、調節可能なゾーンに関する予測終点を定義する。したがって、例えば図８の２２４、２３４および２４４のラインといった、それぞれの調節可能なゾーンの線形関数は、関連するゾーンに対して予期された終点時間ＥＴで実現されるはずの例えばＥＩ２、ＥＩ３およびＥＩ４といった指標を外挿で求めるのに用いることができる。例えば、第２のライン２２４は、第１の基板の第２のゾーンに関して、予期された終点時間ＥＴにおいて予期される指標ＥＩ２を外挿で求めるのに用いることができ、第３のライン２３４は、第２の基板の第１のゾーンに関して、予期された終点時間ＥＴにおいて予期される指標ＥＩ３を外挿で求めるのに用いることができ、第４のラインは、第２の基板の第２のゾーンに関して、予期された終点時間ＥＴにおいて予期される指標ＥＩ４を外挿で求めるのに用いることができる。

図８に示されるように、時間Ｔ０の後に、いかなる基板のいかなるゾーンに対する研磨レートの調節も行なわれず、すべての基板に対して同時に終点が強制されると、各基板が別々の厚さを有する、または各基板が別々の終点時間を有する（このことは、欠陥およびスループットの損失をもたらす恐れがあるので望ましくない）可能性がある。ここで、例えば、第１の基板（ライン２２４によって示される）の第２のゾーンは、第１の基板の第１のゾーンの予期された指標より大きな予期された指標ＥＩ２において終点となる（したがって、より薄くなる）。同様に、第２の基板の第１のゾーンは、第１の基板の第１のゾーンより小さい予期された指標ＥＴ３において終点となる（したがって、より厚くなる）。

図８に示されるように、別々の基板に関して、ターゲット指標へ到達するのが別々の時間になれば（または、同様な意味合いで、調節可能なゾーンが、基準ゾーンの予測終点時間において別々の予期された指標を有することになれば）、各基板が、このような調節がない場合よりも、同時により近く、例えばほぼ同時に、ターゲット指標（したがってターゲット厚さ）に到達することになる、または、このような調節がない場合よりも、ターゲット時間において同一の指標値（したがって同一の厚さ）により近づく、例えばほぼ同一の指標値（したがってほぼ同一の厚さ）を有することになるように、研磨レートを上方または下方へ調節することができる。

したがって、時間Ｔ０で始まる図８の実例では、第１の基板の第２のゾーンに関する少なくとも１つの研磨パラメータが、ゾーンの研磨レートを低下させる（結果として指標トレース２２０の傾斜が減少する）ように変更される。また、この実例では、第２の基板の第１のゾーンに関する少なくとも１つの研磨パラメータが、ゾーンの研磨レートを低下させる（結果として指標トレース２３０の傾斜が減少する）ように変更される。同様に、この実例では、第２の基板の第２のゾーンに関する少なくとも１つの研磨パラメータが、ゾーンの研磨レートを低下させる（結果として指標トレース２４０の傾斜が減少する）ように変更される。結果として、両方の基板の両方のゾーンが、ほぼ同時にターゲット指標（したがってターゲット厚さ）に到達することになる（あるいは、両方の基板の研磨を同時に停止すると、両方の基板の両方のゾーンがほぼ同一の厚さで終了することになる）。

いくつかの実装形態では、予期された終点時間ＥＴにおける予測指標が、基板のゾーンがターゲット厚さの所定の範囲内にあることを示す場合には、そのゾーンの調節は不要でよい。この範囲は、ターゲット指標の２％、例えば１％以内でよい。

調節可能なゾーンに対する研磨レートは、すべてのゾーンが、このような調節がない場合よりも、予期された終点時間においてターゲット指標により近づくように調節することができる。例えば、すべてのゾーンが基準基板のほぼ予測時間において終点となるように、基準基板の基準ゾーンが選択されてよく、すべての他のゾーンの処理パラメータが調節されてよい。例えば、基準ゾーンは、例えば中心ゾーン１４８ａまたは中心ゾーンを直接囲んでいるゾーン１４８ｂといった所定のゾーンであり得て、このゾーンは、任意の基板の任意のゾーンの最も早い、もしくは最も遅い予測終点時間を有する、または、基板のこのゾーンは、所望の予測終点を有する。研磨が同時に停止されると、最も早い時間は、最も薄い基板に該当する。同様に、研磨が同時に停止されると、最も遅い時間は、最も厚い基板に該当する。基準基板は、例えば所定の基板、または最も早い、もしくは最も遅い予測終点時間を有するゾーンを有する基板であり得る。研磨が同時に停止されると、最も早い時間は、最も薄いゾーンに該当する。同様に、研磨が同時に停止されると、最も遅い時間は、最も厚いゾーンに該当する。

調節可能なゾーンのそれぞれに対して、調節可能なゾーンが、基準ゾーンと同時にターゲット指標に到達するように、指標トレースの所望の傾斜を計算することができる。例えば、所望の傾斜ＳＤは、（ＩＴ−Ｉ）＝ＳＤ×（ＴＥ−Ｔ０）から計算することができ、この式で、Ｉは時間Ｔ０で研磨パラメータが変更されるべき指標値（一連の指標値に適合する線形関数から計算される）であり、ＩＴはターゲット指標であり、ＴＥは計算で予期された終点時間である。図８の実例では、第１の基板の第２のゾーンに対して、所望の傾斜ＳＤ２は、（ＩＴ−Ｉ２）＝ＳＤ２×（ＴＥ−Ｔ０）から計算することができ、第２の基板の第１のゾーンに対して、所望の傾斜ＳＤ３は、（IＴ−Ｉ３）＝ＳＤ３×（ＴＥ−Ｔ０）から計算することができ、第２の基板の第２のゾーンに対して、所望の傾斜ＳＤ４は、（ＩＴ−Ｉ４）＝ＳＤ４×（ＴＥ−Ｔ０）から計算することができる。

図９を参照して、いくつかの実装形態では基準ゾーンがない。例えば、予期された終点時間ＴＥ’は、例えば研磨プロセスに先立ってユーザによって設定された所定の時間であり得て、あるいは、１つまたは複数の基板からの２つ以上のゾーンの予期された終点時間（ターゲット指標に対してさまざまなゾーンに関するラインを予測することによって計算される）の平均または他の組合せから計算することができる。この実装形態では、所望の傾斜は、実質的に上記で論じたように（ＴＥではなく予期された終点時間ＴＥ’を用いて）計算されるが、第１の基板の第１のゾーンに対する所望の傾斜も計算する必要があり、例えば、所望の傾斜ＳＤ１は、（ＩＴ−Ｉ１）＝ＳＤ１×（ＴＥ’−Ｔ０）から計算することができる。

図１０を参照すると、いくつかの実装形態（図９に示された実装形態と組み合わせることもできる）では、別々のゾーンに対して別々のターゲット指標がある。このことにより、基板上に、計画的で制御可能な不均一な厚さのプロファイルを生成することができる。ユーザは、例えばコントローラの入力デバイスを使用して、ターゲット指標を入力することができる。例えば、第１の基板の第１のゾーンは第１のターゲット指標ＩＴ１を有することができ、第１の基板の第２のゾーンは第２のターゲット指標ＩＴ２を有することができ、第２の基板の第１のゾーンは第３のターゲット指標ＩＴ３を有することができ、第２の基板の第２のゾーンは第４のターゲット指標ＩＴ４を有することができる。

それぞれの調節可能なゾーンに対する所望の傾斜ＳＤは、（ＩＴ−Ｉ）＝ＳＤ×（ＴＥ−Ｔ０）から計算することができ、この式で、Ｉは、時間Ｔ０で研磨パラメータが変更されるべきゾーンの指標値（このゾーンの一連の指標値に適合する線形関数から計算される）であり、ＩＴは、この特定のゾーンのターゲット指標であり、ＴＥは、（図８に関して上記で論じたように基準ゾーンから、もしくはあらかじめ設定された終点時間から、または図９に関して上記で論じたように予期された終点時間の組合せから）計算で予期された終点時間である。図１０の実例では、第１の基板の第２のゾーンに対して、所望の傾斜ＳＤ２は、（ＩＴ２−Ｉ２）＝ＳＤ２×（ＴＥ−Ｔ０）から計算することができ、第２の基板の第１のゾーンに対して、所望の傾斜ＳＤ３は、（ＩＴ３−Ｉ３）＝ＳＤ３×（ＴＥ−Ｔ０）から計算することができ、第２の基板の第２のゾーンに対して、所望の傾斜ＳＤ４は、（ＩＴ４−Ｉ４）＝ＳＤ４×（ＴＥ−Ｔ０）から計算することができる。

図８〜図１０に関して上記で説明された上記の方法のうちの任意のものについて、研磨レートは、所望の傾斜に近い指標トレースの傾斜をもたらすように調節される。研磨レートは、例えば、キャリアヘッドの対応するチャンバ内の圧力を増加する、または減少することにより調節することができる。研磨レートの変化は、圧力の変化に正比例すると想定することができ、例えば簡単なプレストニアンモデルに従うと想定することができる。例えば、各基板の、時間Ｔ０以前に圧力Ｐｏｌｄで研磨された各ゾーンに対して、時間Ｔ０の後に印加するべき新規の圧力Ｐｎｅｗは、Ｐｎｅｗ＝Ｐｏｌｄ×（ＳＤ／Ｓ）として計算することができ、この式で、Ｓは時間Ｔ０より以前のラインの傾斜であり、ＳＤは所望の傾斜である。

例えば、圧力Ｐｏｌｄ１が第１の基板の第１のゾーンに印加され、圧力Ｐｏｌｄ２が第１の基板の第２のゾーンに印加され、圧力Ｐｏｌｄ３が第２の基板の第１のゾーンに印加され、圧力Ｐｏｌｄ４が第２の基板の第２のゾーンに印加されたと想定すると、第１の基板の第１のゾーンに対する新規の圧力Ｐｎｅｗ１は、Ｐｎｅｗ１＝Ｐｏｌｄ１×（ＳＤ１／Ｓ１）として計算することができ、第１の基板の第２のゾーンに対する新規の圧力Ｐｎｅｗ２は、Ｐｎｅｗ２＝Ｐｏｌｄ２×（ＳＤ２／Ｓ２）として計算することができ、第２の基板の第１のゾーンに対する新規の圧力Ｐｎｅｗ３は、Ｐｎｅｗ３＝Ｐｏｌｄ３×（ＳＤ３／Ｓ３）として計算することができ、第２の基板の第２のゾーンに対する新規の圧力Ｐｎｅｗ４は、Ｐｎｅｗ４＝Ｐｏｌｄ４×（ＳＤ４／Ｓ４）として計算することができる。

基板がターゲット厚さに到達する予測時間を求め、研磨レートを調節するプロセスは、研磨プロセス中の、例えば特定の時間に、例えば予期される研磨時間の４０〜６０％で１回だけ遂行することができ、あるいは、研磨プロセス中に、例えば３０から６０秒ごとといった複数回遂行することができる。研磨プロセス中の次の時間に、適切であればレートを再び調節することができる。研磨プロセス中の研磨レートの変更は、４回、３回、２回、または１回だけなど、数回だけ行なうことができる。この調節は、研磨プロセスの、開始直後に、中間で、または終わり頃に行なうことができる。

研磨レートが調節された後、例えば時間Ｔ０の後に、研磨が継続され、光学モニタシステムは、継続的にスペクトルを収集して各基板の各ゾーンに関する指標値を求める。基準ゾーンの指標トレースが、一旦ターゲット指標（例えば、時間Ｔ０の後に、一連の指標値に新規の線形関数を適合させて、新規の線形関数がターゲット指標に到達する時間を求めることによって計算される）に到達すると、終点が呼ばれ、両方の基板に対する研磨動作が停止する。終点を求めるのに使用される基準ゾーンは、上記で説明された予期される終点時間を計算するのに使用された基準ゾーンと同一のもの、または別のゾーンであり得る（あるいは、図８を参照しながら説明されたように、ゾーンがすべて調節されている場合には、終点割出しの目的で基準ゾーンを選択することができる）。

例えば銅研磨向けといった、いくつかの実装形態では、基板の終点の検出後に、基板は、例えば銅の残留物を除去するために、直ちに過研磨プロセスを施される。過研磨プロセスは、基板のすべてのゾーンに対して均一圧力（例えば１〜１．５ｐｓｉ）で行なわれ得る。過研磨プロセスは、あらかじめ設定された期間（例えば１０〜１５秒）を有することができる。

いくつかの実装形態では、基板の研磨は、同時には停止しない。このような実装形態では、終点割出しの目的で、各基板に関して基準ゾーンが存在し得る。特定の基板の基準ゾーンの指標トレースが、一旦ターゲット指標（例えば、時間Ｔ０の後に一連の指標値がターゲット指標に到達したものに線形関数が適合する時間によって計算される）に到達すると、特定の基板に対して終点が呼ばれ、同基板のすべてのゾーンに対する圧力の印加が同時に停止される。しかし、１つまたは複数の他の基板の研磨は継続することができる。残りの基板のすべてに対して終点が呼ばれた後（またはすべての基板に対する過研磨が完了した後）にのみ、残りの基板の基準ゾーンに基づいて、研磨パッドの洗浄が始まる。また、すべてのキャリアヘッドが、研磨パッドから基板を同時に持ち上げることができる。

例えば特定のゾーンおよび基板に対する対象の各ライブラリにつき１つの指標トレースとして、特定のゾーンおよび基板に対して複数の指標トレースが生成される場合、指標トレースのうちの１つを、特定のゾーンおよび基板に対する終点または圧力の制御アルゴリズム用に選択することができる。例えば、コントローラ１９０は、同一のゾーンおよび基板に対して生成された各指標トレースの各指標値に対して線形関数を適合させて、この一連の指標値に対する同線形関数の適合度を求めることができる。生成された指標トレースの、それ自体の各指標値に対して最良の適合度を有するラインを有するものを、特定のゾーンおよび基板に対する指標トレースとして選択することができる。例えば、調節可能なゾーンの、例えば時間Ｔ０における研磨レートの調節方法を求めるとき、最良の適合度を有する線形関数を計算に用いることができる。別の実例として、最良の適合度を有するラインに対して計算された指標（一連の指標値に適合する線形関数から計算される）が、ターゲット指標と一致する、またはターゲット指標を超過するとき、終点を呼ぶことができる。また、線形関数から指標値を計算するのではなく、指標値自体をターゲット指標と比較して終点を求めることもできる。

スペクトルライブラリに関連した指標トレースが、同ライブラリに関連した線形関数に対して最良の適合度を有するかどうか判断するステップは、関連するスペクトルライブラリの指標トレースの、関連するロバストラインとの差が、関連したロバストラインと、例えば最小の標準偏差、最大の相関、差の他の測定値といった別のライブラリに関連した指標トレースとの差と比較して、相対的に最小量であるかどうか判断するステップを含むことができる。一実装形態では、適合度は、指標データポイントと線形関数の間の差の２乗の合計を計算することにより求められ、差の２乗の合計が最小であるライブラリが、最良適合を有する。

いくつかの実装形態では、基準スペクトルの新規ライブラリの生成を自動的に起動することができる。コントローラ１９０は、新規ライブラリの生成を起動するべきか否かを判断するのに用いられる閾値を記憶することができる。例えば、オペレータは、研磨に先立って閾値を設定することができ、または、閾値は、あらかじめプログラムされた値であり得る。

研磨中に、基板に対して、例えば基板の各ゾーンに対して、例えば上記で説明された技法を用いて、一連の測定されたスペクトルが取得される。これらの測定されたスペクトルは、（図８〜図１０を参照しながら上記で論じたような）研磨レートの制御および／または終点の制御に用いることができる。系列からのそれぞれの測定されたスペクトルに対して、例えば上記で説明された技法を用いて、基準スペクトルの既存のライブラリから基準スペクトルが最良一致スペクトルとして選択され、したがって一連の最良一致スペクトルが生成される。

コントローラは、一連の測定されたスペクトルに対して一連の最良一致スペクトルの適合のメトリック値を計算するようにプログラムされ得る。適合のメトリック値が閾値と比較される。適合のメトリック値が閾値を越えている場合（例えば、適合のメトリックが、優れた適合を、小さい値で示すときには上回る場合であり、大きい値で示すときには下回る場合）には、次いで基準スペクトルの新規ライブラリの生成が起動される。

いくつかの実装形態では、適合のメトリックは、例えば標準偏差、相関、または線形関数と測定されたスペクトルに対する一連の指標値との間の差の他の測定値といった、指標トレースに対する線形関数の適合度である。例えば、適合のメトリックは、指標データポイントと線形関数との間の差の２乗の合計であり得る。いくつかの実装形態では、適合のメトリックは、一連の測定されたスペクトルと一連の最良一致の基準スペクトルの間の差の蓄積に基づくものである。例えば、適合のメトリックは、それぞれの測定されたスペクトルと、これらの測定されたスペクトルに対する最良一致の基準スペクトルとの間の差を計算して、差を合計することにより求められる。測定されたスペクトルと最良一致スペクトルとの間の差を計算するステップは、波長の範囲にわたって、強度の差の絶対値の合計としてこの差を計算するステップを含むことができる。
すなわち、

であり、この式で、ＡおよびＢは、それぞれスペクトルの波長範囲の下限および上限であり、Ｉ_{ｍｅａｓｕｒｅｄ}（λ）およびＩ_{ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ}（λ）は、それぞれ所与の波長に関する測定されたスペクトルの強度および基準スペクトルの強度である。あるいは、測定されたスペクトルと最良一致スペクトルとの間の差を計算するステップは、この差を、波長の範囲にわたって、強度の差の２乗の合計として計算するステップを含むことができる。すなわち次式となる。

いくつかの実装形態では、適合のメトリックは、測定された基板の終点時間ＴＥと先に測定された基板の平均された終点時間との間の差に基づくものである。

基準スペクトルの新規ライブラリの生成が起動されると、基板から測定されたスペクトルの組が、基準スペクトルの新規ライブラリになる。これは、上記で説明された、ロットの第１の基板からの基準ライブラリの生成と類似の技法を用いることができる。要するに、各基準スペクトルに対して指標値が生成されて関連付けられる。指標値は、指標値が基板から測定されたときのプラテン回転数に比例する、例えば等しいものであり得る。また、新規のターゲット指標値を自動的に生成することもできる。新規のターゲット指標値は、１つまたは以前の基板、例えば新規ライブラリの生成を起動した基板とは別の１つまたは複数の基板に関して、終点が検出されたプラテン回転数から計算することができる。例えば、新規のターゲット指標値は、新規ライブラリの生成を起動した基板より以前の２つ以上の連続した基板に対して終点が検出されたプラテン回転数の平均、例えば加重平均から計算することができる。あるいは、研磨システムが別の（分光光学モニタシステム１６０以外の）終点検出システム１８０を含んでいる場合には、他の終点検出システム１８０が終点を検出する時間におけるプラテン回転数を、ターゲット指標値として設定することができる。いくつかの実装形態では、第１の基板の研磨後の厚さ測定を行なうことができ、上記の技法のうちの１つによって求められた初期のターゲット指標値を、例えば線形スケーリングにより、例えばターゲット厚さと研磨後に測定された厚さの比を掛けることにより、調節することができる。

新規ライブラリは、１つまたは複数のライブラリの既存の組に付加することができる、または古いライブラリを置換することができる。

図１１を参照すると、流れ図６００の概要が示されている。前述のように、複数の基板の複数のゾーンが、研磨装置の中で、同一の研磨パッドを用いて同時に研磨される（ステップ６０２）。この研磨動作中に、各基板の各ゾーンが、独立した可変研磨パラメータ、例えば特定のゾーンの上のキャリアヘッドのチャンバで印加される圧力により、他の基板と無関係に制御可能な研磨レートを有する。研磨動作中に、前述のように、例えば各基板の各ゾーンから得られた測定されたスペクトルを用いて、基板が監視される（ステップ６０４）。最良一致の基準スペクトルが求められる（ステップ６０６）。最良適合の各基準スペクトルに対する指標値を求めて一連の指標値を生成する（ステップ６０８）。各基板の各ゾーンに関して、一連の指標値に対して線形関数が適合される（ステップ６１０）。一実装形態では、基準ゾーンに関する線形関数がターゲット指標値に到達すると予期される終点時間が、例えば同線形関数の線形補間によって求められる（ステップ６１２）。他の実装形態では、予期される終点時間は、あらかじめ設定される、または複数のゾーンの予期される終点時間の組合せとして計算される。必要に応じて、ある基板の研磨レートを調節するために、他の基板の他のゾーン向けの研磨パラメータが、複数の基板の複数のゾーンがターゲット厚さにほぼ同時に到達するように、あるいは複数の基板の複数のゾーンがターゲット時間においてほぼ同一の厚さ（またはターゲット厚さ）を有するように、調節される（ステップ６１４）。パラメータが調節された後、研磨を継続して、各基板の各ゾーンに対してスペクトルを測定し、ライブラリから最良一致の基準スペクトルを求め、研磨パラメータが調節された後の期間にわたって最良一致スペクトルの指標値を求めて新規の一連の指標値を生成し、この一連の指標値に線形関数を適合させる（ステップ６１６）。基準ゾーンに対する指標値（例えば、新規の一連の指標値に適合する線形関数から生成された計算上の指標値）がターゲット指標に一旦到達したら、研磨を停止することができる（ステップ６３０）。

前述の技法は、渦電流システムを用いる金属層の監視にも適用することができる。この場合、スペクトルの一致を遂行するのではなく、渦電流モニタシステムによって層厚さ（または層厚さを表すある値）が直接測定され、計算のための指標値の代わりに層厚さが用いられる。

終点を調節するのに用いられる方法は、遂行される研磨のタイプ次第で異なることがある。銅のバルク研磨向けに、単一の渦電流モニタシステムを用いることができる。単一のプラテン上に複数のウエハがある銅除去のＣＭＰ向けに、すべての基板が第１のブレークスルーに同時に到達するように、最初に単一の渦電流モニタシステムを使用することができる。次いで、ウエハを取り除いて過研磨するために、渦電流モニタシステムをレーザーモニタシステムに切り換えることができる。単一のプラテン上に複数のウエハがある障害物および誘電体のＣＭＰ向けに、光学モニタシステムを使用することができる。

研磨システムが別の（分光システム以外の）終点検出システムを含んでいるいくつかの実装形態では、前述の技法を用いてゾーンの圧力を調節することができるが、実際の終点は他の終点検出システムで検出され得る。例えば、銅研磨については、これによって分光モニタシステムによる残留物低減および過研磨が可能になるが、例えば電動機トルクセンサまたは摩擦ベースのセンサといった、研磨終点の割出しがより高信頼になり得る他のシステムが、研磨終点を判断することも可能になる。

本明細書で用いられるとき、基板という用語は、例えば、製品基板（例えば複数のメモリまたはプロセッサのダイを含む）、試験基板、からの基板、およびゲーティング基板を含むことができる。基板は、集積回路製造のさまざまな段階に存在し得るものであり、例えば、基板は、ありのままのウエハであり得て、あるいは１つまたは複数の堆積された層および／またはパターン層を含むことができる。基板という用語は、円形のディスクおよび長方形のシートを含むことができる。

コントローラ１９０は、中央処理装置（ＣＰＵ）１９２、メモリ１９４、例えば入出力回路、電源、クロック回路、キャッシュなどといった支援回路１９６を含むことができる。コントローラ１９０は、光学モニタシステム１６０（およびその他の終点検出システム１８０）からの信号を受け取ることに加えて、例えば、１つまたは複数のプラテンおよび１つまたは複数のキャリアヘッドのさまざまな回転レートならびにキャリアヘッドによって与えられる圧力といった研磨パラメータを制御するために、研磨装置１００に接続され得る。メモリは、ＣＰＵ １９２に接続される。メモリまたはコンピュータ読取り可能媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、または他の形態のデジタル記憶装置など、１つまたは複数の容易に入手可能なメモリであり得る。さらに、コントローラ１９０は、単一のコンピュータとして示されているが、例えば、複数の、独立して動作するプロセッサおよびメモリを含んでいる分散型システムであり得る。

本明細書に説明された本発明の実施形態および機能的動作のすべては、デジタル電子回路、またはコンピュータのソフトウェア、ファームウェア、もしくは本明細書に開示された構造的手段およびこれらの構造的等価物を含むハードウェア、またはこれらの組合せで実施することができる。本発明の実施形態は、１つまたは複数のコンピュータプログラム製品、すなわち、例えばプログラム可能なプロセッサ、コンピュータ、または複数のプロセッサもしくはコンピュータといったデータ処理装置で実行する、または同装置の動作を制御するための、機械可読記憶媒体の中に具体的に実施された１つまたは複数のコンピュータプログラムとして実施することができる。コンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、またはコードとしても知られている）は、コンパイル済みの言語またはインタープリタ型言語を含むプログラミング言語の任意の形態で記述され得て、スタンドアロンのプログラムとして、またはモジュール、コンポーネント、サブルーチンもしくはコンピュータ環境に使用される適切な他のユニットとして含まれる、任意の形態で配備され得る。コンピュータプログラムは、必ずしもファイルに相当するわけではない。プログラムは、他のプログラムまたはデータを収容するファイルの一部分の中に、対象となっているプログラムに専用の単一ファイルの中に、あるいは複数の協調作用ファイル（例えば１つまたは複数のモジュール、サブプログラム、またはコードの一部分を記憶する各ファイル）の中に記憶することができる。コンピュータプログラムは、１つのコンピュータまたは１つのサイトの複数のコンピュータ上で実行されるように配置され得て、あるいは複数のサイトにわたって分配されて通信ネットワークによって相互接続され得る。

本明細書に説明されたプロセスおよび論理の流れは、入力データに作用して出力を生成することによって機能を遂行するように１つまたは複数のコンピュータプログラムを実行する、１つまたは複数のプログラム可能なプロセッサによって遂行することができる。プロセスおよび論理の流れは、例えばＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）といった専用論理回路としても実施することができる装置によっても動作され得る。

前述の研磨装置および方法は、さまざまな研磨システムに適用することができる。研磨パッドもしくはキャリアヘッドのいずれか、または両方が、研磨表面と基板の間の相対的運動をもたらすように動くことができる。例えば、プラテンは、回転するのでなく旋回してもよい。研磨パッドは、プラテンに固定された円形（または何らかの他の形状）のパッドであり得る。終点検出システムのいくつかの態様は、例えば、研磨パッドが、連続した、または直線的に動くオープンリール式のベルトである線形の研磨システムに適用可能であり得る。研磨層は、標準的な（例えばフィラーを有する、またはフィラーのないポリウレタンの）研磨材料、柔軟な材料、または固定された研磨材であり得る。相対的な位置決めの用語が使用されているが、研磨面と基板を、垂直の配向または他のいくつかの配向に保持することができることを理解されたい。

本発明の特定の実施形態が説明されてきた。他の実施形態は、以下の特許請求の範囲の範囲内にある。

Claims (25)

1. 回転可能なプラテンを有する研磨装置の中で第１の基板を研磨するステップと、
   研磨中に、インシトゥモニタシステムを用いて、前記基板からの一連のスペクトルを測定するステップと、
   前記一連のスペクトルにおける各スペクトルを、前記各スペクトルが測定されたプラテン回転数に等しい指標値と関連付けるステップと、
   前記一連のスペクトルを基準スペクトルとして記憶するステップとを含む、基準スペクトルを生成するコンピュータ実装方法。
2. ターゲット指標値を求めるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の基板が所定の時間にわたって研磨され、前記ターゲット指標値が、前記所定の時間におけるプラテン回転数である、請求項２に記載の方法。
4. 第２のインシトゥモニタシステムを用いて前記第１の基板を監視するステップと、前記第２のインシトゥモニタシステムを用いて前記第１の基板の研磨終点を検出するステップと、前記第２のインシトゥモニタシステムが前記第１の基板の前記研磨終点を検出したときのプラテン回転数に少なくとも基づいて、前記ターゲット指標値を計算するステップとをさらに含む、請求項２に記載の方法。
5. 前記第１の基板の研磨後の厚さ測定を遂行するステップと、初期の指標値を求めるステップと、前記研磨後の厚さ測定に基づいて前記初期の指標値を調節するステップとをさらに含む、請求項２に記載の方法。
6. 前記研磨装置の中で第２の基板を研磨するステップと、
   研磨中に、インシトゥモニタシステムを用いて、前記第２の基板からの第２の一連のスペクトルを測定するステップと、
   前記第２の一連のスペクトルの測定された各スペクトルに対して、前記基準スペクトルから、最良一致の基準スペクトルを求めるステップと、
   それぞれの最良一致の基準スペクトルに対して、指標値を求めて、一連の指標値を生成するステップと、
   前記一連の指標値に対して線形関数を適合させるステップとをさらに含む、請求項２に記載の方法。
7. 前記第２の基板の各ゾーンに対して、第２の一連のスペクトルを測定するステップと、前記基準スペクトルから最良一致の基準スペクトルを求めるステップと、指標値を求めるステップと、前記一連の指標値に対して線形関数を適合させるステップとが遂行される、請求項６に記載の方法。
8. 前記線形関数に基づいて、前記第２の基板の少なくとも１つのゾーンが前記ターゲット指標値に到達する予測時間を求めるステップと、
   １つの基板上の少なくとも１つのゾーンに関する研磨パラメータを調節して、前記少なくとも１つのゾーンが、このような調節がない場合よりも、前記予測時間において前記ターゲット指標により近づくように、前記少なくとも１つのゾーンの前記研磨レートを調節するステップとをさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. 第２の非分光のインシトゥモニタシステムに基づいて終点を検出するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
10. 基板を研磨するステップと、
    インシトゥ分光モニタシステムを用いて研磨中に基板の複数のゾーンを監視するステップと、
    研磨中に、前記インシトゥ分光モニタシステム以外の終点検出システムを用いて前記基板を監視するステップと、
    前記インシトゥ分光モニタシステムによって収集された複数のスペクトルから、予測終点時間を求めるステップと、
    前記基板上の少なくとも１つのゾーンの研磨パラメータを調節して、前記少なくとも１つのゾーンが、このような調節がない場合よりも、前記予測終点時間においてターゲット厚さにより近づくように、前記少なくとも１つのゾーンの前記研磨レートを調節するステップと、
    前記終点検出システムが研磨終点を検出したときに研磨を停止するステップとを含む、基板の研磨を制御するコンピュータ実装方法。
11. 研磨中に、前記インシトゥ分光モニタシステムを用いて前記基板の第１のゾーンから第１の一連のスペクトルを測定するステップと、
    前記第１の一連のスペクトルにおけるそれぞれの測定されたスペクトルに対して、第１の複数の基準スペクトルから最良一致の基準スペクトルを探し出して、第１の一連の最良一致スペクトルを生成するステップと、
    前記第１の一連の最良一致スペクトルにおけるそれぞれの最良一致の基準スペクトルに対して、前記最良一致の基準スペクトルの指標値を求めて、第１の一連の指標値を生成するステップと、
    研磨中に、前記インシトゥ分光モニタシステムを用いて、前記基板の第２のゾーンから第２の一連の測定されたスペクトルを測定するステップと、
    前記第２の一連のスペクトルにおけるそれぞれの測定されたスペクトルに対して、第２の複数の基準スペクトルから最良一致の基準スペクトルを探し出して、第２の一連の最良一致スペクトルを生成するステップと、
    前記第２の一連の最良一致スペクトルにおけるそれぞれの最良一致の基準スペクトルに対して、前記最良一致の基準スペクトルの指標値を求めて、第２の一連の指標値を生成するステップとをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記第１の一連の指標値に基づいて、前記基板の前記第１のゾーンがターゲット指標値に到達する予測時間を求めるステップと、
    前記第２のゾーンが、このような調節がない場合よりも、前記予測時間において前記ターゲット指標により近づくように、前記第２のゾーンに関する研磨パラメータを調節するステップとをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
13. 研磨装置の中で第１の基板を研磨するステップと、
    研磨中に、インシトゥ光学モニタシステムを用いて、前記第１の基板からの一連のスペクトルを測定するステップと、
    前記一連のスペクトルにおけるそれぞれのスペクトルに対して、第１の複数の基準スペクトルから最良一致の基準スペクトルを求めて、一連の基準スペクトルを生成するステップと、
    前記一連の基準スペクトルに対して、前記一連のスペクトルの適合のメトリック値を計算するステップと、
    前記適合のメトリック値を閾値と比較して、前記比較に基づいて、第２のライブラリを生成するべきかどうか判断するステップと、
    前記第２のライブラリを生成するべきと判断された場合には、前記一連のスペクトルを第２の複数の基準スペクトルとして記憶するステップとを含む、基準スペクトルを生成するコンピュータ実装方法。
14. 前記研磨装置の中で第２の基板を研磨するステップと、
    研磨中に、前記インシトゥモニタシステムを用いて、前記第２基板からの第２の一連のスペクトルを測定するステップと、
    前記第２の一連のスペクトルにおけるそれぞれのスペクトルに対して、前記第２の複数の基準スペクトルを含む１組の基準スペクトルから最良一致の基準スペクトルを求めて、第２の一連の基準スペクトルを生成するステップとをさらに含む、請求項１３に記載の方法、
15. 前記基準スペクトルの組が、前記第１の複数の基準スペクトルを含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記基準スペクトルの組が、前記第１の複数の基準スペクトルを含まない、請求項１４に記載の方法。
17. 少なくとも第１の値を用いてターゲット指標値を計算するステップを含んでいる、前記ターゲット指標値を求めるステップをさらに含み、前記第１の値が、前記第１の基板に先立って研磨された第３の基板に関して終点が検出されたプラテン回転数である、請求項１４に記載の方法。
18. 前記ターゲット指標値を計算するステップが、前記第１の値および第２の値を含む複数の値の平均を計算するステップを含み、前記第２の値が、前記第３の基板に先立って研磨された第４の基板に関して終点が検出されたプラテン回転数であり、前記第４の基板、第３の基板および第１の基板が、連続的に研磨される、請求項１７に記載の方法。
19. 前記第１の基板を、前記光学モニタシステム以外の第２のインシトゥモニタシステムで監視するステップと、前記第１の基板の研磨終点を、前記第２のインシトゥモニタシステムで検出するステップとをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
20. 前記第２のインシトゥモニタシステムが前記第１の基板の前記研磨終点を検出したときのプラテン回転数を求めるステップを含んでいる、ターゲット指標値を求めるステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
21. 前記第１の一連の基準スペクトルの各スペクトルに対して、関連した指標値を求めて、一連の指標値を生成するステップと、
    前記一連の指標値に対して線形関数を適合させるステップとをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
22. 前記適合のメトリックが、前記一連の指標値に対する前記線形関数の適合度を含む、請求項１３に記載の方法。
23. 前記適合度が、前記一連の指標値と前記線形関数との間の差の２乗の合計を含む、請求項２２に記載の方法。
24. 前記適合のメトリック値を計算するステップが、前記一連のスペクトルの各スペクトルに対して、前記スペクトルと前記最良一致の基準スペクトルとの間の差を求めて一連の差をもたらすステップと、前記一連の差を蓄積するステップとを含む、請求項１３に記載の方法。
25. 前記スペクトルと前記最良一致の基準スペクトルとの間の差を求めるステップが、波長の範囲にわたって強度の差の絶対値の合計を計算するステップ、または波長の範囲にわたって強度の差の２乗の合計を計算するステップを含む、請求項２４に記載の方法。

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