JP2022082902A - Polishing method - Google Patents

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Abstract

To provide a polishing method enabling accurate thickness of a polishing object layer to be determined, without receiving influence of noise.SOLUTION: The method is a polishing method for polishing a polishing object layer of a workpiece W, and includes the steps of: rotating a polishing table 3 supporting a polishing pad 2; polishing the polishing object layer by pressing the workpiece W against the polishing pad 2; irradiating the workpiece W with light; receiving reflected light from the workpiece W; measuring intensity of the reflected light for each wavelength; generating a spectral waveform showing a relationship between the intensity and the wavelength of the reflected light; performing Fourier transformation processing on the spectra waveform thereby generating a frequency spectrum; moving a peak search range of the frequency spectrum in accordance with a polishing time; determining peak of the frequency spectrum in the peak search range; and determining thickness of the polishing object layer corresponding to the determined peak.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ウェーハ、基板、パネルなどのワークピースを研磨する方法に関し、特にワークピースからの反射光のスペクトルに基づいて研磨対象層の厚さを決定する技術に関する。 The present invention relates to a method for polishing a workpiece such as a wafer, a substrate, and a panel, and more particularly to a technique for determining the thickness of a layer to be polished based on the spectrum of reflected light from the workpiece.

半導体デバイスの製造プロセスには、SiOなどの絶縁膜を研磨する工程や、銅、タングステンなどの金属膜を研磨する工程などの様々な工程が含まれる。裏面照射型CMOSセンサの製造工程では、絶縁膜や金属膜の研磨工程の他にも、シリコン層(シリコンウェーハ)を研磨する工程が含まれる。 The manufacturing process of a semiconductor device includes various steps such as a step of polishing an insulating film such as SiO 2 and a step of polishing a metal film such as copper and tungsten. The back-illuminated CMOS sensor manufacturing process includes a process of polishing a silicon layer (silicon wafer) in addition to a process of polishing an insulating film or a metal film.

ワークピースの露出面を構成する研磨対象層(絶縁膜、金属膜、シリコン層など)の研磨は、研磨対象層の厚さが所定の目標値に達したときに終了される。研磨中における研磨対象層の厚さを測定する方法の例として、ワークピースの表面に光を照射し、ワークピースから反射してくる光の分光波形に対してフーリエ変換を実行し、得られた周波数スペクトルのピークに基づいて厚さを決定する光学式監視方法がある(例えば特許文献1参照)。周波数スペクトルのピークは、研磨対象層の厚さに依存して変わる。したがって、ワークピースの研磨中に周波数スペクトルのピークを追跡することにより、研磨対象層の厚さを監視することができる。 Polishing of the polishing target layer (insulating film, metal film, silicon layer, etc.) constituting the exposed surface of the workpiece is terminated when the thickness of the polishing target layer reaches a predetermined target value. As an example of the method of measuring the thickness of the layer to be polished during polishing, the surface of the workpiece was irradiated with light, and the spectral waveform of the light reflected from the workpiece was subjected to the Fourier transform to obtain the obtained result. There is an optical monitoring method that determines the thickness based on the peak of the frequency spectrum (see, for example, Patent Document 1). The peak of the frequency spectrum changes depending on the thickness of the layer to be polished. Therefore, the thickness of the layer to be polished can be monitored by tracking the peak of the frequency spectrum during polishing of the workpiece.

特開2013-110390号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-11390

しかしながら、スラリー等の研磨環境や、研磨対象層の下に存在する下地層などに起因して、周波数スペクトルに疑似ピークが現れることがある。従来の光学式監視方法では、そのような疑似ピークを誤って追跡することがあり、結果として正確な厚さを決定できないことがあった。 However, a pseudo peak may appear in the frequency spectrum due to the polishing environment such as slurry or the underlying layer existing under the polishing target layer. Conventional optical monitoring methods may erroneously track such pseudopeaks, resulting in inability to determine accurate thickness.

さらに、従来の光学式監視方法は、ノイズに起因する疑似ピークが、研磨対象層の厚さに対応する目標ピークに重なったときに、研磨対象層の厚さの決定に失敗することがあった。 Further, the conventional optical monitoring method may fail to determine the thickness of the layer to be polished when the pseudo-peak caused by noise overlaps the target peak corresponding to the thickness of the layer to be polished. ..

そこで本発明は、ノイズの影響を受けることなく、正確な研磨対象層の厚さを決定することができる研磨方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a polishing method capable of accurately determining the thickness of the polishing target layer without being affected by noise.

一態様では、ワークピースの研磨対象層を研磨するための研磨方法であって、研磨パッドを支持する研磨テーブルを回転させ、前記研磨パッドに前記ワークピースを押し付けて前記研磨対象層を研磨し、前記ワークピースに光を照射し、前記ワークピースからの反射光を受け、前記反射光の強度を波長ごとに測定し、前記強度と前記反射光の波長との関係を示す分光波形を生成し、前記分光波形にフーリエ変換処理を行なって、周波数スペクトルを生成し、前記周波数スペクトルのピーク探索範囲を研磨時間に従って移動させ、前記ピーク探索範囲内にある前記周波数スペクトルのピークを決定し、前記決定されたピークに対応する前記研磨対象層の厚さを決定する、研磨方法が提供される。 In one aspect, it is a polishing method for polishing the polishing target layer of the workpiece, in which the polishing table supporting the polishing pad is rotated and the workpiece is pressed against the polishing pad to polish the polishing target layer. The workpiece is irradiated with light, the reflected light from the workpiece is received, the intensity of the reflected light is measured for each frequency, and a spectral waveform showing the relationship between the intensity and the frequency of the reflected light is generated. The spectral waveform is subjected to Fourier transform processing to generate a frequency spectrum, the peak search range of the frequency spectrum is moved according to the polishing time, the peak of the frequency spectrum within the peak search range is determined, and the determination is made. A polishing method for determining the thickness of the layer to be polished corresponding to the peak is provided.

一態様では、前記ピーク探索範囲は、前回決定された前記研磨対象層の厚さおよび前記ワークピースの研磨レートに基づいて算出した値を含む範囲である。
一態様では、前記研磨レートは、予め設定された研磨レートである。
一態様では、前記研磨レートは、前記ワークピースの研磨中に算出された研磨レートである。
In one aspect, the peak search range is a range including a value calculated based on the previously determined thickness of the polishing target layer and the polishing rate of the workpiece.
In one aspect, the polishing rate is a preset polishing rate.
In one aspect, the polishing rate is a polishing rate calculated during polishing of the workpiece.

一態様では、ワークピースの研磨対象層を研磨するための研磨方法であって、研磨パッドを支持する研磨テーブルを回転させ、前記研磨パッドに前記ワークピースを押し付けて前記研磨対象層を研磨し、前記ワークピースに光を照射し、前記ワークピースからの反射光を受け、前記反射光の強度を波長ごとに測定し、前記強度と前記反射光の波長との関係を示す分光波形を生成し、フィルタを用いて前記分光波形からノイズを除去し、前記ノイズが除去された前記分光波形にフーリエ変換処理を行なって、周波数スペクトルを生成し、前記周波数スペクトルのピークに基づいて前記研磨対象層の厚さを決定し、前記ノイズの除去によって消失した前記周波数スペクトルのピークに対応する前記研磨対象層の厚さを、前記ワークピースの研磨中に取得した前記研磨対象層の厚さの複数の値を用いた外挿によって補完する、研磨方法が提供される。 In one aspect, it is a polishing method for polishing the polishing target layer of the work piece, in which the polishing table supporting the polishing pad is rotated, the work piece is pressed against the polishing pad, and the polishing target layer is polished. The work piece is irradiated with light, the reflected light from the work piece is received, the intensity of the reflected light is measured for each wavelength, and a spectral waveform showing the relationship between the intensity and the wavelength of the reflected light is generated. Noise is removed from the spectral waveform using a filter, and the spectral waveform from which the noise has been removed is subjected to Fourier transform processing to generate a frequency spectrum, and the thickness of the polishing target layer is based on the peak of the frequency spectrum. The thickness of the polishing target layer corresponding to the peak of the frequency spectrum disappeared by the removal of the noise is determined, and a plurality of values of the polishing target layer obtained during polishing of the workpiece are used. Polishing methods are provided that are complemented by the extrapolation used.

一態様では、前記フィルタは、前記ワークピースの研磨時間とともに移動しない前記周波数スペクトルのピークの周波数を持つノイズを前記分光波形から除去するように構成される。
一態様では、前記ノイズは、前記研磨対象層の下地層から反射した光に起因するノイズである。
一態様では、前記フィルタは、バンドストップフィルタである。
一態様では、前記研磨方法は、前記ワークピースを研磨する前に、該ワークピースと同じパターンを有する別のワークピースを研磨し、前記別のワークピースからの反射光の分光波形に含まれるノイズを除去するための前記フィルタを作成する工程をさらに含む。
一態様では、前記研磨方法は、前記ワークピースの研磨中に、前記ワークピースからの反射光の分光波形に含まれるノイズを除去するための前記フィルタを作成する工程をさらに含む。
In one aspect, the filter is configured to remove from the spectral waveform noise having a frequency at the peak of the frequency spectrum that does not move with the polishing time of the workpiece.
In one aspect, the noise is noise caused by light reflected from the underlying layer of the polishing target layer.
In one aspect, the filter is a band stop filter.
In one aspect, the polishing method polishes another work piece having the same pattern as the work piece before polishing the work piece, and noise contained in the spectral waveform of the reflected light from the other work piece. Further includes the step of creating the filter for removing the above.
In one aspect, the polishing method further comprises the step of creating the filter for removing noise contained in the spectral waveform of the reflected light from the workpiece during polishing of the workpiece.

一参考例では、ワークピースの研磨対象層を研磨するための研磨装置であって、研磨パッドを支持する回転可能な研磨テーブルと、前記研磨テーブル上の前記研磨パッドに前記ワークピースを押し付ける研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドに保持された前記ワークピースに光を照射し、かつ前記ワークピースからの反射光を受ける光センサヘッドと、前記反射光の強度を波長ごとに測定する分光器と、前記反射光の強度から前記研磨対象層の厚さを決定する研磨制御部を備え、前記研磨制御部は、前記強度と前記反射光の波長との関係を示す分光波形を生成し、前記分光波形にフーリエ変換処理を行なって、周波数スペクトルを生成し、前記周波数スペクトルのピーク探索範囲を研磨時間に従って移動させ、前記ピーク探索範囲内にある前記周波数スペクトルのピークを決定し、前記決定されたピークに対応する前記研磨対象層の厚さを決定するように構成される、研磨装置が提供される。 In one reference example, a polishing device for polishing a layer to be polished of a workpiece, a rotatable polishing table that supports the polishing pad, and a polishing head that presses the workpiece against the polishing pad on the polishing table. An optical sensor head that irradiates the work piece held by the polishing head with light and receives the reflected light from the work piece, a spectroscope that measures the intensity of the reflected light for each wavelength, and the reflection. A polishing control unit that determines the thickness of the layer to be polished from the intensity of light is provided, and the polishing control unit generates a spectral waveform showing the relationship between the intensity and the wavelength of the reflected light, and Fouriers the spectral waveform. The conversion process is performed to generate a frequency spectrum, the peak search range of the frequency spectrum is moved according to the polishing time, the peak of the frequency spectrum within the peak search range is determined, and the peak of the determined peak corresponds to the determined peak. A polishing apparatus is provided that is configured to determine the thickness of the layer to be polished.

一参考例では、ワークピースの研磨対象層を研磨するための研磨装置であって、研磨パッドを支持する回転可能な研磨テーブルと、前記研磨テーブル上の前記研磨パッドに前記ワークピースを押し付ける研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドに保持された前記ワークピースに光を照射し、かつ前記ワークピースからの反射光を受ける光センサヘッドと、前記反射光の強度を波長ごとに測定する分光器と、前記反射光の強度から前記研磨対象層の厚さを決定する研磨制御部を備え、前記研磨制御部は、前記強度と前記反射光の波長との関係を示す分光波形を生成し、フィルタを用いて前記分光波形からノイズを除去し、前記ノイズが除去された前記分光波形にフーリエ変換処理を行なって、周波数スペクトルを生成し、前記周波数スペクトルのピークに基づいて前記研磨対象層の厚さを決定し、前記ノイズの除去によって消失した前記周波数スペクトルのピークに対応する前記研磨対象層の厚さを、前記ワークピースの研磨中に取得した前記研磨対象層の厚さの複数の値を用いた外挿によって補完するように構成されている、研磨装置が提供される。 In one reference example, a polishing device for polishing a layer to be polished of a workpiece, a rotatable polishing table that supports the polishing pad, and a polishing head that presses the workpiece against the polishing pad on the polishing table. An optical sensor head that irradiates the work piece held by the polishing head with light and receives the reflected light from the work piece, a spectroscope that measures the intensity of the reflected light for each wavelength, and the reflection. A polishing control unit that determines the thickness of the layer to be polished from the intensity of light is provided, and the polishing control unit generates a spectral waveform showing the relationship between the intensity and the wavelength of the reflected light, and uses a filter to generate the spectral waveform. Noise is removed from the spectral waveform, the spectral waveform from which the noise has been removed is subjected to Fourier transform processing to generate a frequency spectrum, and the thickness of the polishing target layer is determined based on the peak of the frequency spectrum. The thickness of the layer to be polished corresponding to the peak of the frequency spectrum disappeared by the removal of the noise is obtained by extrapolation using a plurality of values of the thickness of the layer to be polished acquired during polishing of the workpiece. Polishing equipment is provided that is configured to complement.

一参考例では、テーブルモータに指令を発して、研磨パッドを支持する研磨テーブルを回転させるステップと、研磨ヘッドに指令を発して、前記研磨パッドにワークピースを押し付けて前記ワークピースの研磨対象層を研磨するステップと、光源に指令を発して、前記ワークピースに光を照射するステップと、前記ワークピースからの反射光の強度と前記反射光の波長との関係を示す分光波形を生成するステップと、前記分光波形にフーリエ変換処理を行なって、周波数スペクトルを生成するステップと、前記周波数スペクトルのピーク探索範囲を研磨時間に従って移動させるステップと、前記ピーク探索範囲内にある前記周波数スペクトルのピークを決定するステップと、前記決定されたピークに対応する前記研磨対象層の厚さを決定するステップをコンピュータに実行させるための、プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。 In one reference example, a command is issued to the table motor to rotate the polishing table supporting the polishing pad, and a command is issued to the polishing head to press the workpiece against the polishing pad to press the workpiece against the polishing pad to be a layer to be polished. A step of irradiating the workpiece with light by issuing a command to the light source, and a step of generating a spectral waveform showing the relationship between the intensity of the reflected light from the workpiece and the wavelength of the reflected light. A step of generating a frequency spectrum by performing a Fourier conversion process on the spectral waveform, a step of moving the peak search range of the frequency spectrum according to the polishing time, and a peak of the frequency spectrum within the peak search range. A computer-readable recording medium on which a program is recorded is provided for causing a computer to perform a step of determining and a step of determining the thickness of the layer to be polished corresponding to the determined peak.

一参考例では、テーブルモータに指令を発して、研磨パッドを支持する研磨テーブルを回転させるステップと、研磨ヘッドに指令を発して、前記研磨パッドにワークピースを押し付けて前記ワークピースの研磨対象層を研磨するステップと、光源に指令を発して、前記ワークピースに光を照射するステップと、前記ワークピースからの反射光の強度と前記反射光の波長との関係を示す分光波形を生成するステップと、フィルタを用いて前記分光波形からノイズを除去するステップと、前記ノイズが除去された前記分光波形にフーリエ変換処理を行なって、周波数スペクトルを生成するステップと、前記周波数スペクトルのピークに基づいて前記研磨対象層の厚さを決定するステップと、前記ノイズの除去によって消失した前記周波数スペクトルのピークに対応する前記研磨対象層の厚さを、前記ワークピースの研磨中に取得した前記研磨対象層の厚さの複数の値を用いた外挿によって補完するステップをコンピュータに実行させるための、プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。 In one reference example, a command is issued to the table motor to rotate the polishing table supporting the polishing pad, and a command is issued to the polishing head to press the workpiece against the polishing pad to press the workpiece against the polishing pad to be a layer to be polished. A step of irradiating the workpiece with light by issuing a command to the light source, and a step of generating a spectral waveform showing the relationship between the intensity of the reflected light from the workpiece and the frequency of the reflected light. Based on the step of removing noise from the spectral waveform using a filter, the step of performing a Fourier conversion process on the spectral waveform from which the noise has been removed to generate a frequency spectrum, and the peak of the frequency spectrum. The polishing target layer obtained during the polishing of the workpiece was obtained from the steps of determining the thickness of the polishing target layer and the thickness of the polishing target layer corresponding to the peak of the frequency spectrum disappeared by removing the noise. A computer-readable recording medium on which the program is recorded is provided to allow the computer to perform steps complemented by extrapolation with multiple values of thickness.

本発明によれば、研磨方法は、周波数スペクトルのピークの探索範囲を研磨時間に従って移動させることにより、ノイズに起因する疑似ピークを追跡することなく、研磨対象層の正確な厚さを決定することができる。
さらに、研磨方法は、ワークピースからの反射光から生成された分光波形にフィルタを用いてノイズを除去することにより、研磨対象層の正確な厚さを決定することができる。
According to the present invention, the polishing method determines the exact thickness of the layer to be polished by moving the search range of the peak of the frequency spectrum according to the polishing time without tracking the pseudo peak caused by noise. Can be done.
Further, the polishing method can determine the exact thickness of the layer to be polished by removing noise from the spectral waveform generated from the reflected light from the workpiece using a filter.

研磨装置の一実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one Embodiment of a polishing apparatus. 光学式膜厚測定装置の原理を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the principle of an optical film thickness measuring apparatus. ワークピースと研磨テーブルとの位置関係を示す平面図である。It is a top view which shows the positional relationship between a work piece and a polishing table. 研磨制御部によって生成された分光波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the spectral waveform generated by a polishing control part. 研磨制御部によって生成された周波数スペクトルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the frequency spectrum generated by a polishing control part. N回目の測定におけるピーク探索範囲を説明する図である。It is a figure explaining the peak search range in the Nth measurement. N+1回目の測定におけるピーク探索範囲を説明する図である。It is a figure explaining the peak search range in N + 1th measurement. 研磨時間に従ってピーク探索範囲を移動させる様子を説明する図である。It is a figure explaining how the peak search range is moved according to a polishing time. ピーク探索範囲を移動させて研磨対象層の厚さを決定する工程の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an example of the process of moving a peak search range and determining the thickness of a layer to be polished. フィルタ処理前の周波数スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the frequency spectrum before the filter processing. フィルタ処理後の周波数スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the frequency spectrum after a filter process. 消失したピークを外挿する様子を説明する図である。It is a figure explaining the state of extrapolating the disappeared peak. フィルタを用いてノイズを除去する工程の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an example of the process of removing noise by using a filter.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、研磨装置の一実施形態を示す模式図である。図1に示すように、研磨装置は、研磨パッド2を支持する研磨テーブル3と、研磨対象層を有するワークピースWを研磨パッド2に押し付ける研磨ヘッド1と、研磨テーブル3を回転させるテーブルモータ6と、研磨パッド2上にスラリーなどの研磨液を供給するための研磨液供給ノズル5と、研磨装置の動作を制御するための研磨制御部49を備えている。研磨パッド2の上面は、ワークピースWを研磨する研磨面2aを構成する。ワークピースWの例としては、ウェーハ、基板、パネルなどが挙げられる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a polishing device. As shown in FIG. 1, the polishing apparatus includes a polishing table 3 that supports the polishing pad 2, a polishing head 1 that presses a workpiece W having a polishing target layer against the polishing pad 2, and a table motor 6 that rotates the polishing table 3. A polishing liquid supply nozzle 5 for supplying a polishing liquid such as a slurry and a polishing control unit 49 for controlling the operation of the polishing device are provided on the polishing pad 2. The upper surface of the polishing pad 2 constitutes a polishing surface 2a for polishing the workpiece W. Examples of the workpiece W include wafers, substrates, panels and the like.

研磨ヘッド1はヘッドシャフト10に連結されており、ヘッドシャフト10は図示しない研磨ヘッドモータに連結されている。研磨ヘッドモータは、研磨ヘッド1をヘッドシャフト10とともに矢印で示す方向に回転させる。研磨テーブル3はテーブルモータ6に連結されており、テーブルモータ6は研磨テーブル3および研磨パッド2を矢印で示す方向に回転させるように構成されている。研磨ヘッド1、研磨ヘッドモータ、およびテーブルモータ6は研磨制御部49に接続されている。 The polishing head 1 is connected to a head shaft 10, and the head shaft 10 is connected to a polishing head motor (not shown). The polishing head motor rotates the polishing head 1 together with the head shaft 10 in the direction indicated by the arrow. The polishing table 3 is connected to the table motor 6, and the table motor 6 is configured to rotate the polishing table 3 and the polishing pad 2 in the direction indicated by the arrow. The polishing head 1, the polishing head motor, and the table motor 6 are connected to the polishing control unit 49.

ワークピースWは次のようにして研磨される。研磨テーブル3および研磨ヘッド1を図1の矢印で示す方向に回転させながら、研磨液供給ノズル5から研磨液が研磨テーブル3上の研磨パッド2の研磨面2aに供給される。ワークピースWは研磨ヘッド1によって回転されながら、研磨パッド2上に研磨液が存在した状態でワークピースWは研磨ヘッド1によって研磨パッド2の研磨面2aに押し付けられる。ワークピースWの表面は、研磨液の化学的作用と、研磨液に含まれる砥粒および研磨パッド2の機械的作用により研磨される。 The workpiece W is polished as follows. While rotating the polishing table 3 and the polishing head 1 in the direction indicated by the arrow in FIG. 1, the polishing liquid is supplied from the polishing liquid supply nozzle 5 to the polishing surface 2a of the polishing pad 2 on the polishing table 3. While the work piece W is rotated by the polishing head 1, the work piece W is pressed against the polishing surface 2a of the polishing pad 2 by the polishing head 1 in a state where the polishing liquid is present on the polishing pad 2. The surface of the workpiece W is polished by the chemical action of the polishing liquid and the mechanical action of the abrasive grains and the polishing pad 2 contained in the polishing liquid.

研磨装置は、ワークピースWの研磨対象層の厚さを測定する光学式膜厚測定装置40を備えている。光学式膜厚測定装置40は、光を発する光源44と、分光器47と、光源44および分光器47に連結された光学センサヘッド7を備えている。光源44および分光器47は研磨制御部49に接続されている。光学センサヘッド7、光源44、および分光器47は研磨テーブル3に取り付けられており、研磨テーブル3および研磨パッド2とともに一体に回転する。光学センサヘッド7の位置は、研磨テーブル3および研磨パッド2が一回転するたびに研磨パッド2上のワークピースWの表面を横切る位置である。 The polishing device includes an optical film thickness measuring device 40 that measures the thickness of the layer to be polished of the workpiece W. The optical film thickness measuring device 40 includes a light source 44 that emits light, a spectroscope 47, and an optical sensor head 7 connected to the light source 44 and the spectroscope 47. The light source 44 and the spectroscope 47 are connected to the polishing control unit 49. The optical sensor head 7, the light source 44, and the spectroscope 47 are attached to the polishing table 3 and rotate integrally with the polishing table 3 and the polishing pad 2. The position of the optical sensor head 7 is a position that crosses the surface of the workpiece W on the polishing pad 2 each time the polishing table 3 and the polishing pad 2 make one rotation.

光源44から発せられた光は、光学センサヘッド7に伝送され、光学センサヘッド7からワークピースWの表面に照射される。光はワークピースWで反射し、ワークピースWからの反射光は光学センサヘッド7によって受けられ、分光器47に送られる。分光器47は反射光を波長に従って分解し、各波長での反射光の強度を測定する。反射光の強度測定データは、研磨制御部49に送られる。 The light emitted from the light source 44 is transmitted to the optical sensor head 7 and irradiates the surface of the workpiece W from the optical sensor head 7. The light is reflected by the workpiece W, and the reflected light from the workpiece W is received by the optical sensor head 7 and sent to the spectroscope 47. The spectroscope 47 decomposes the reflected light according to the wavelength and measures the intensity of the reflected light at each wavelength. The intensity measurement data of the reflected light is sent to the polishing control unit 49.

研磨制御部49は、反射光の強度測定データから反射光のスペクトルを生成するように構成されている。反射光のスペクトルは、反射光の波長と強度との関係を示す線グラフ(すなわち分光波形)として表される。反射光の強度は、反射率または相対反射率などの相対値として表わすこともできる。 The polishing control unit 49 is configured to generate a spectrum of reflected light from the intensity measurement data of the reflected light. The spectrum of the reflected light is represented as a line graph (that is, a spectral waveform) showing the relationship between the wavelength and the intensity of the reflected light. The intensity of the reflected light can also be expressed as a relative value such as reflectance or relative reflectance.

図2は、光学式膜厚測定装置40の原理を説明するための模式図であり、図3は、ワークピースWと研磨テーブル3との位置関係を示す平面図である。図2に示す例では、ワークピースWは、下地層と、その上に形成された研磨対象層とを有している。研磨対象層は、例えばシリコン層または絶縁膜である。 FIG. 2 is a schematic view for explaining the principle of the optical film thickness measuring device 40, and FIG. 3 is a plan view showing the positional relationship between the workpiece W and the polishing table 3. In the example shown in FIG. 2, the workpiece W has a base layer and a polishing target layer formed on the base layer. The layer to be polished is, for example, a silicon layer or an insulating film.

光学センサヘッド7は、投光用光ファイバーケーブル31および受光用光ファイバーケーブル32の各先端から構成され、ワークピースWの表面に対向して配置されている。光学センサヘッド7は、研磨テーブル3が1回転するたびに光をワークピースWに照射し、かつワークピースWからの反射光を受ける。 The optical sensor head 7 is composed of the tips of the light emitting optical fiber cable 31 and the light receiving optical fiber cable 32, and is arranged so as to face the surface of the workpiece W. The optical sensor head 7 irradiates the workpiece W with light each time the polishing table 3 rotates once, and receives the reflected light from the workpiece W.

ワークピースWに照射された光は、媒質(図2の例では水)と研磨対象層との界面、および研磨対象層と下地層との界面で反射し、これらの界面で反射した光の波が互いに干渉する。この光の波の干渉の仕方は、研磨対象層の厚さ(すなわち光路長)に応じて変化する。このため、ワークピースWからの反射光から生成されるスペクトルは、研磨対象層の厚さに従って変化する。研磨制御部49は、分光波形に対してフーリエ変換処理(または高速フーリエ変換処理)を行って周波数スペクトルを生成し、周波数スペクトルのピークに基づいて研磨対象層の厚さを決定する。研磨対象層がシリコン層であって、図2に示すように媒質が水である場合は、光が水に吸収されることを防ぐために、波長1100nm以下の光を使用することが好ましい。 The light radiated to the workpiece W is reflected at the interface between the medium (water in the example of FIG. 2) and the layer to be polished, and the interface between the layer to be polished and the base layer, and the light wave reflected at these interfaces. Interfere with each other. The way of interference of this light wave changes depending on the thickness of the layer to be polished (that is, the optical path length). Therefore, the spectrum generated from the reflected light from the workpiece W changes according to the thickness of the layer to be polished. The polishing control unit 49 performs a Fourier transform process (or a fast Fourier transform process) on the spectral waveform to generate a frequency spectrum, and determines the thickness of the layer to be polished based on the peak of the frequency spectrum. When the polishing target layer is a silicon layer and the medium is water as shown in FIG. 2, it is preferable to use light having a wavelength of 1100 nm or less in order to prevent the light from being absorbed by water.

ワークピースWの研磨中、研磨テーブル3が一回転するたびに、光学センサヘッド7はワークピースWを横切って移動する。光学センサヘッド7がワークピースWの下方にあるとき、光源44は光を発する。光は、投光用光ファイバーケーブル31を通じて伝送され、光学センサヘッド7からワークピースWの表面(被研磨面)に照射される。ワークピースWからの反射光は光学センサヘッド7で受光され、受光用光ファイバーケーブル32を通じて分光器47に送られる。分光器47は、各波長での反射光の強度を所定の波長範囲に亘って測定し、反射光の強度測定データを研磨制御部49に送る。研磨制御部49は、波長ごとの光の強度を表わす反射光のスペクトル(すなわち分光波形)を強度測定データから生成する。 During the polishing of the workpiece W, the optical sensor head 7 moves across the workpiece W each time the polishing table 3 makes one rotation. When the optical sensor head 7 is below the workpiece W, the light source 44 emits light. The light is transmitted through the light projecting optical fiber cable 31 and irradiates the surface (polished surface) of the workpiece W from the optical sensor head 7. The reflected light from the workpiece W is received by the optical sensor head 7 and sent to the spectroscope 47 through the light receiving optical fiber cable 32. The spectroscope 47 measures the intensity of the reflected light at each wavelength over a predetermined wavelength range, and sends the intensity measurement data of the reflected light to the polishing control unit 49. The polishing control unit 49 generates a spectrum of reflected light (that is, a spectral waveform) representing the intensity of light for each wavelength from the intensity measurement data.

図4は、研磨制御部49によって生成された分光波形の一例を示す図である。図4において、横軸はワークピースWからの反射光の波長を表わし、縦軸は反射光の強度から導かれる相対反射率を表わす。相対反射率とは、反射光の強度を示す指標であり、光の強度と所定の基準強度との比である。各波長において光の強度(実測強度)を所定の基準強度で割ることにより、装置の光学系や光源固有の強度のばらつきなどの不要なノイズを実測強度から除去することができる。 FIG. 4 is a diagram showing an example of a spectral waveform generated by the polishing control unit 49. In FIG. 4, the horizontal axis represents the wavelength of the reflected light from the workpiece W, and the vertical axis represents the relative reflectance derived from the intensity of the reflected light. The relative reflectance is an index showing the intensity of the reflected light, and is a ratio of the intensity of the light to a predetermined reference intensity. By dividing the light intensity (measured intensity) at each wavelength by a predetermined reference intensity, unnecessary noise such as variation in the intensity peculiar to the optical system of the device or the light source can be removed from the measured intensity.

基準強度は、各波長について予め測定された光の強度であり、相対反射率は各波長において算出される。具体的には、各波長での光の強度(実測強度)を、対応する基準強度で割り算することにより相対反射率が求められる。基準強度は、例えば、光学センサヘッド7から照射された光の強度を直接測定するか、または光学センサヘッド7から鏡に光を照射し、鏡からの反射光の強度を測定することによって得られる。あるいは、基準強度は、膜が形成されていないシリコン基板(ベア基板)を研磨パッド2上で水の存在下で水研磨しているとき、または上記シリコン基板(ベア基板)が研磨パッド2上に置かれているときに、分光器47により測定されたシリコン基板からの反射光の強度としてもよい。 The reference intensity is the intensity of light measured in advance for each wavelength, and the relative reflectance is calculated for each wavelength. Specifically, the relative reflectance is obtained by dividing the light intensity (measured intensity) at each wavelength by the corresponding reference intensity. The reference intensity is obtained, for example, by directly measuring the intensity of the light emitted from the optical sensor head 7, or by irradiating the mirror with light from the optical sensor head 7 and measuring the intensity of the reflected light from the mirror. .. Alternatively, the reference strength is when the silicon substrate (bare substrate) on which the film is not formed is water-polished on the polishing pad 2 in the presence of water, or the silicon substrate (bare substrate) is on the polishing pad 2. It may be the intensity of the reflected light from the silicon substrate measured by the spectroscope 47 when placed.

実際の研磨では、実測強度からダークレベル(光を遮断した条件下で得られた背景強度)を引き算して補正実測強度を求め、さらに基準強度から上記ダークレベルを引き算して補正基準強度を求め、そして、補正実測強度を補正基準強度で割り算することにより、相対反射率が求められる。具体的には、相対反射率R(λ)は、次の式(1)を用いて求めることができる。

Figure 2022082902000002
ここで、λはワークピースWから反射した光の波長であり、E(λ)は波長λでの強度であり、B(λ)は波長λでの基準強度であり、D(λ)は光を遮断した条件下で測定された波長λでの背景強度(ダークレベル)である。 In actual polishing, the dark level (background strength obtained under the condition of blocking light) is subtracted from the measured strength to obtain the corrected measured strength, and the dark level is subtracted from the standard strength to obtain the corrected reference strength. Then, the relative reflectance is obtained by dividing the corrected actual measurement intensity by the correction reference intensity. Specifically, the relative reflectance R (λ) can be obtained by using the following equation (1).
Figure 2022082902000002
Here, λ is the wavelength of the light reflected from the workpiece W, E (λ) is the intensity at the wavelength λ, B (λ) is the reference intensity at the wavelength λ, and D (λ) is the light. It is the background intensity (dark level) at the wavelength λ measured under the condition of blocking.

研磨制御部49は、研磨テーブル3が一回転するたびに、光源44に指令を発して光を発生させる。光源44に光学的に接続された光学センサヘッド7は、ワークピースWの表面(被研磨面)に光を照射し、さらに光学センサヘッド7はワークピースWからの反射光を受ける。反射光は、光学センサヘッド7に光学的に接続された分光器47に送られる。分光器47は反射光を波長に従って分解し、各波長での反射光の強度を測定する。反射光の強度測定データは、研磨制御部49に送られ、研磨制御部49は反射光の強度測定データから図4に示すようなスペクトルを生成する。図4に示す例では、反射光のスペクトルは、相対反射率と反射光の波長との関係を示す分光波形であるが、反射光のスペクトルは、反射光の強度自体と、反射光の波長との関係を示す分光波形であってもよい。 The polishing control unit 49 issues a command to the light source 44 to generate light each time the polishing table 3 rotates once. The optical sensor head 7 optically connected to the light source 44 irradiates the surface (polished surface) of the workpiece W with light, and the optical sensor head 7 further receives the reflected light from the workpiece W. The reflected light is sent to the spectroscope 47 optically connected to the optical sensor head 7. The spectroscope 47 decomposes the reflected light according to the wavelength and measures the intensity of the reflected light at each wavelength. The reflected light intensity measurement data is sent to the polishing control unit 49, and the polishing control unit 49 generates a spectrum as shown in FIG. 4 from the reflected light intensity measurement data. In the example shown in FIG. 4, the spectrum of the reflected light is a spectral waveform showing the relationship between the relative reflectance and the wavelength of the reflected light, but the spectrum of the reflected light is the intensity of the reflected light itself and the wavelength of the reflected light. It may be a spectral waveform showing the relationship between.

研磨制御部49は、得られた分光波形に対してフーリエ変換処理(典型的には高速フーリエ変換処理)を行って分光波形を解析する。より具体的には、研磨制御部49は、分光波形に対してフーリエ変換処理(または高速フーリエ変換処理)を行って分光波形に含まれる周波数成分とその強さを抽出し、得られた周波数成分を所定の関係式を用いて研磨対象層の厚さに変換し、そして、研磨対象層の厚さと周波数成分の強度との関係を示す周波数スペクトルを生成する。上述した所定の関係式は、周波数成分を変数とした、研磨対象層の厚さを表す関数であり、実測結果、光学式膜厚測定シミュレーション、理論式などから求めることができる。 The polishing control unit 49 performs a Fourier transform process (typically, a fast Fourier transform process) on the obtained spectral waveform to analyze the spectral waveform. More specifically, the polishing control unit 49 performs a Fourier transform process (or a fast Fourier transform process) on the spectral waveform to extract the frequency component and its intensity contained in the spectral waveform, and obtains the frequency component. Is transformed into the thickness of the layer to be polished using a predetermined relational expression, and a frequency spectrum showing the relationship between the thickness of the layer to be polished and the intensity of the frequency component is generated. The above-mentioned predetermined relational expression is a function representing the thickness of the layer to be polished with the frequency component as a variable, and can be obtained from the actual measurement result, the optical film thickness measurement simulation, the theoretical expression, and the like.

図5は、研磨制御部49によって生成された周波数スペクトルを示す図である。図5において、縦軸は、分光波形に含まれる周波数成分の強度を表し、横軸は、研磨対象層の厚さを表している。図5から分かるように、周波数スペクトルは、厚さt1においてピークを有する。つまり、この周波数スペクトルは、研磨対象層の厚さがt1であることを示している。このようにして、周波数スペクトルのピークから、研磨対象層の厚さが決定される。 FIG. 5 is a diagram showing a frequency spectrum generated by the polishing control unit 49. In FIG. 5, the vertical axis represents the intensity of the frequency component included in the spectral waveform, and the horizontal axis represents the thickness of the layer to be polished. As can be seen from FIG. 5, the frequency spectrum has a peak at thickness t1. That is, this frequency spectrum indicates that the thickness of the polishing target layer is t1. In this way, the thickness of the layer to be polished is determined from the peak of the frequency spectrum.

研磨制御部49は、研磨対象層の厚さの決定を実行するためのプログラムが格納された記憶装置49aと、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する処理装置49bを備えている。研磨制御部49は、少なくとも1台のコンピュータから構成される。記憶装置49aは、RAMなどの主記憶装置と、ハードディスクドライブ(HDD)、ソリッドステートドライブ(SSD)などの補助記憶装置を備えている。処理装置49bの例としては、CPU(中央処理装置)、GPU(グラフィックプロセッシングユニット)が挙げられる。ただし、研磨制御部49の具体的構成はこれらの例に限定されない。 The polishing control unit 49 includes a storage device 49a in which a program for executing a determination of the thickness of the polishing target layer is stored, and a processing device 49b for executing an operation according to an instruction included in the program. The polishing control unit 49 is composed of at least one computer. The storage device 49a includes a main storage device such as a RAM and an auxiliary storage device such as a hard disk drive (HDD) and a solid state drive (SSD). Examples of the processing device 49b include a CPU (central processing unit) and a GPU (graphic processing unit). However, the specific configuration of the polishing control unit 49 is not limited to these examples.

研磨制御部49は、決定された研磨対象層の厚さに基づいて研磨終点を決定し、研磨装置の動作を制御する。例えば、研磨制御部49は、決定された研磨対象層の厚さが目標値に達した時点である研磨終点を決定する。一実施形態では、研磨対象層の厚さと下地層の厚さを合わせた厚さを測定して研磨終点を決定してもよい。研磨対象層の厚さを決定するための研磨制御部と、ワークピースWの研磨動作を制御する制御部は、別個に構成されてもよい。 The polishing control unit 49 determines the polishing end point based on the determined thickness of the polishing target layer, and controls the operation of the polishing device. For example, the polishing control unit 49 determines the polishing end point at the time when the determined thickness of the polishing target layer reaches the target value. In one embodiment, the polishing end point may be determined by measuring the thickness of the layer to be polished and the thickness of the underlying layer. The polishing control unit for determining the thickness of the layer to be polished and the control unit for controlling the polishing operation of the workpiece W may be configured separately.

図6は、N回目の測定におけるピーク探索範囲R1を説明する図である。図6において、縦軸は、分光波形に含まれる周波数成分の強度を表し、横軸は、研磨対象層の厚さを表している。図6に示す複数の周波数スペクトルのそれぞれは、ワークピースWの研磨中に、研磨テーブル3が一回転するたびに、研磨制御部49によって生成されたものである。ピークP1は、N回目の測定(研磨テーブル3がN回転目の時)で現れたピークであり、ピークP2は、N+1回目の測定(研磨テーブル3がN+1回転目の時)で現れたピークであり、ピークP3は、N+2回目の測定(研磨テーブル3がN+2回転目の時)で現れたピークであり、ピークP4は、N+3回目の測定(研磨テーブル3がN+3回転目の時)で現れたピークである。図6では、周波数成分の強度が小さいピークは省略されている。符号Nは自然数であり、例えば1である。 FIG. 6 is a diagram illustrating a peak search range R1 in the Nth measurement. In FIG. 6, the vertical axis represents the intensity of the frequency component included in the spectral waveform, and the horizontal axis represents the thickness of the layer to be polished. Each of the plurality of frequency spectra shown in FIG. 6 is generated by the polishing control unit 49 each time the polishing table 3 makes one rotation during polishing of the workpiece W. The peak P1 is the peak that appears at the Nth measurement (when the polishing table 3 is at the Nth rotation), and the peak P2 is the peak that appears at the N + 1th measurement (when the polishing table 3 is at the N + 1th rotation). Yes, the peak P3 is the peak that appeared in the N + 2nd measurement (when the polishing table 3 is N + 2nd rotation), and the peak P4 is the peak that appeared in the N + 3rd measurement (when the polishing table 3 is N + 3rd rotation). It is a peak. In FIG. 6, peaks having a small frequency component intensity are omitted. The reference numeral N is a natural number, for example, 1.

図6に示すように、ワークピースWの研磨の進捗に伴い、周波数スペクトルのピークは移動する。研磨テーブル3が一回転する間にも、ワークピースWの研磨対象層は研磨される。したがって、研磨テーブル3が一回転するたびに研磨対象層の厚さは小さくなる。ピークP1に対応する厚さt1、ピークP2に対応する厚さt2、ピークP3に対応する厚さt3、ピークP4に対応する厚さt4の関係は、t1>t2>t3>t4となる。 As shown in FIG. 6, the peak of the frequency spectrum moves as the polishing of the workpiece W progresses. The polishing target layer of the workpiece W is polished even while the polishing table 3 makes one rotation. Therefore, the thickness of the polishing target layer becomes smaller each time the polishing table 3 rotates once. The relationship between the thickness t1 corresponding to the peak P1, the thickness t2 corresponding to the peak P2, the thickness t3 corresponding to the peak P3, and the thickness t4 corresponding to the peak P4 is t1> t2> t3> t4.

研磨対象層の厚さは、研磨テーブル3が一回転するたびに、光学式膜厚測定装置40により周波数スペクトルのピークに基づいて決定される。しかしながら、ワークピースWの研磨中におけるノイズ(スラリー等の研磨環境に起因するもの、下地層に起因するもの等)による疑似ピークによって、研磨制御部49は、誤って研磨対象層の厚さを決定してしまうことがある。図6において、疑似ピークPf1は、ワークピースWの研磨中に発生するノイズに起因するピークであり、N回目の測定で現れた疑似ピークである。この場合、N回目の測定において、ピークP1よりも強度が大きい疑似ピークPf1に対応する厚さtf1は、研磨対象層の厚さとして誤って決定されてしまう。 The thickness of the layer to be polished is determined by the optical film thickness measuring device 40 based on the peak of the frequency spectrum each time the polishing table 3 rotates once. However, the polishing control unit 49 erroneously determines the thickness of the layer to be polished due to the pseudo peak caused by noise during polishing of the workpiece W (those caused by the polishing environment such as slurry, those caused by the underlying layer, etc.). I may end up doing it. In FIG. 6, the pseudo peak Pf1 is a peak caused by noise generated during polishing of the workpiece W, and is a pseudo peak appearing in the Nth measurement. In this case, in the Nth measurement, the thickness tf1 corresponding to the pseudo peak Pf1 having a higher intensity than the peak P1 is erroneously determined as the thickness of the polishing target layer.

そこで、研磨制御部49は、ピーク探索範囲R1内で周波数スペクトルのピークを探索するように構成されている。図6に示す例では、研磨制御部49は、ピーク探索範囲R1内にあるピークP1を決定し、決定したピークP1に対応する厚さt1(すなわち正確な厚さ)を研磨対象層の厚さに決定する。このとき、疑似ピークPf1はピーク探索範囲R1内にないため、誤って疑似ピークPf1が決定されることはない。 Therefore, the polishing control unit 49 is configured to search for the peak of the frequency spectrum within the peak search range R1. In the example shown in FIG. 6, the polishing control unit 49 determines the peak P1 within the peak search range R1, and sets the thickness t1 (that is, the exact thickness) corresponding to the determined peak P1 to the thickness of the polishing target layer. To decide. At this time, since the pseudo peak Pf1 is not within the peak search range R1, the pseudo peak Pf1 is not erroneously determined.

図6において、ピーク探索範囲R1は、N回目の測定におけるピーク探索範囲を表している。一実施形態では、研磨制御部49は、研磨対象層の初期厚さの値に基づいて、ピーク探索範囲R1を決定する。例えば、ピーク探索範囲R1は、ワークピースWの研磨対象層の初期厚さの値を含む範囲としてもよい。研磨対象層の初期厚さは、ワークピースWの研磨開始前の研磨対象層の厚さであり、スタンドアローン型膜厚測定装置(図示せず)によって予め測定されるか、またはワークピースWの基本情報として与えられる。 In FIG. 6, the peak search range R1 represents the peak search range in the Nth measurement. In one embodiment, the polishing control unit 49 determines the peak search range R1 based on the value of the initial thickness of the polishing target layer. For example, the peak search range R1 may be a range including the value of the initial thickness of the layer to be polished of the workpiece W. The initial thickness of the layer to be polished is the thickness of the layer to be polished before the start of polishing of the workpiece W, and is measured in advance by a stand-alone film thickness measuring device (not shown) or the workpiece W. It is given as basic information.

図7は、N+1回目の測定におけるピーク探索範囲R2を説明する図である。図7において、ピークP1~P4は、図6を参照して説明したピークと同様である。疑似ピークPf2は、ワークピースWの研磨中に発生するノイズに起因するピークを表しており、N+1回目の測定時に現れた疑似ピークである。この疑似ピークPf2は、前回のN回目の測定におけるピーク探索範囲R1内にあるため、研磨制御部49は、疑似ピークPf2に対応する厚さtf2を研磨対象層の厚さとして誤って決定してしまう。 FIG. 7 is a diagram illustrating a peak search range R2 in the N + 1th measurement. In FIG. 7, the peaks P1 to P4 are the same as the peaks described with reference to FIG. The pseudo peak Pf2 represents a peak caused by noise generated during polishing of the workpiece W, and is a pseudo peak that appears at the time of N + 1th measurement. Since this pseudo peak Pf2 is within the peak search range R1 in the previous Nth measurement, the polishing control unit 49 erroneously determines the thickness tf2 corresponding to the pseudo peak Pf2 as the thickness of the polishing target layer. It ends up.

そこで、本実施形態では、周波数スペクトルのピーク探索範囲を研磨時間に従って移動させるように構成されている。上述した通り、ワークピースWの研磨が進行するにつれて、研磨対象層の厚さが小さくなる、すなわち周波数スペクトルのピークは移動する。研磨制御部49は、研磨対象層の厚さの変化に追従するようにピーク探索範囲を移動させることで、疑似ピークが存在しても正確に研磨対象層の厚さを決定することができる。 Therefore, in the present embodiment, the peak search range of the frequency spectrum is configured to move according to the polishing time. As described above, as the polishing of the workpiece W progresses, the thickness of the layer to be polished becomes smaller, that is, the peak of the frequency spectrum moves. The polishing control unit 49 can accurately determine the thickness of the polishing target layer even if a pseudo peak exists by moving the peak search range so as to follow the change in the thickness of the polishing target layer.

図7において、ピーク探索範囲R2は、N+1回目の測定におけるピーク探索範囲を表している。研磨制御部49は、研磨時間に従って変化する研磨対象層の厚さに追従するようにピーク探索範囲を移動させる。N+1回目の測定では、ピーク探索範囲を図6のピーク探索範囲R1からピーク探索範囲R2に移動させている。例えば、ピーク探索範囲R2は、後述するように、前回決定された研磨対象層の厚さt1およびワークピースWの研磨レートに基づいて算出されてもよい。 In FIG. 7, the peak search range R2 represents the peak search range in the N + 1th measurement. The polishing control unit 49 moves the peak search range so as to follow the thickness of the polishing target layer that changes with the polishing time. In the N + 1th measurement, the peak search range is moved from the peak search range R1 in FIG. 6 to the peak search range R2. For example, the peak search range R2 may be calculated based on the previously determined thickness t1 of the polishing target layer and the polishing rate of the workpiece W, as will be described later.

研磨制御部49は、ピーク探索範囲R2内にあるピークP2を決定し、決定したピークP2に対応するt2(すなわち正確な厚さ)を研磨対象層の厚さに決定する。このとき、疑似ピークPf2はピーク探索範囲R2内にないため、誤って疑似ピークPf2が決定されることはない。同様に、N+2回目以降の測定においても、ピーク探索範囲を研磨時間に従って移動させることにより、研磨対象層の正確な厚さを決定することができる。 The polishing control unit 49 determines the peak P2 within the peak search range R2, and determines t2 (that is, an accurate thickness) corresponding to the determined peak P2 as the thickness of the polishing target layer. At this time, since the pseudo peak Pf2 is not within the peak search range R2, the pseudo peak Pf2 is not erroneously determined. Similarly, in the N + second and subsequent measurements, the exact thickness of the layer to be polished can be determined by moving the peak search range according to the polishing time.

図8は、研磨時間に従ってピーク探索範囲を移動させる様子を説明する図である。図8において、ピークP1~P4、疑似ピークPf1,Pf2、およびピーク探索範囲R1,R2は、図6、図7で示した同一の符号に対応している。図8のグラフは、研磨時間と各ピークに対応する厚さとの関係を表したものである。疑似ピークPf3は、N+2回目の測定時に現れた疑似ピークを表している。疑似ピークPf4は、N+3回目の測定時に現れた疑似ピークを表している。ピーク探索範囲R3は、N+2回目の測定時に移動させたピーク探索範囲を表している。ピーク探索範囲R4は、N+3回目の測定時に移動させたピーク探索範囲を表している。 FIG. 8 is a diagram illustrating how the peak search range is moved according to the polishing time. In FIG. 8, the peaks P1 to P4, the pseudo peaks Pf1 and Pf2, and the peak search ranges R1 and R2 correspond to the same reference numerals shown in FIGS. 6 and 7. The graph of FIG. 8 shows the relationship between the polishing time and the thickness corresponding to each peak. The pseudo peak Pf3 represents the pseudo peak that appeared at the time of N + 2nd measurement. The pseudo peak Pf4 represents the pseudo peak that appeared at the time of N + 3rd measurement. The peak search range R3 represents the peak search range moved during the N + second measurement. The peak search range R4 represents the peak search range moved during the N + 3rd measurement.

図8において、初期値t0は、ワークピースWの研磨前の研磨対象層の厚さを表している。初期値t0は、ワークピースWの研磨前に予め測定された研磨対象層の初期厚さ、またはユーザーにより与えられた値である。一実施形態では、N回目の測定時におけるピーク探索範囲R1は、初期値t0に基づいて設定される。具体的には、ピーク探索範囲R1は、次の式(2)を用いて定められる。
ピーク探索範囲R1=初期値t0±第1設定値X (2)
ここで、第1設定値Xは、ユーザーによって自由に設定することができる。
In FIG. 8, the initial value t0 represents the thickness of the polishing target layer of the workpiece W before polishing. The initial value t0 is the initial thickness of the layer to be polished measured in advance before polishing the workpiece W, or a value given by the user. In one embodiment, the peak search range R1 at the time of the Nth measurement is set based on the initial value t0. Specifically, the peak search range R1 is determined by using the following equation (2).
Peak search range R1 = initial value t0 ± first set value X (2)
Here, the first set value X can be freely set by the user.

一実施形態では、ピーク探索範囲R2は、前回決定された研磨対象層の厚さt1およびワークピースWの研磨レートPRに基づいて算出した値を含む範囲に設定される。具体的には、ピーク探索範囲R2は、次の式(3)を用いて設定される。
ピーク探索範囲R2=
(前回決定された厚さt1-(研磨レートPR×時間間隔dT))
±第2設定値Y (3)
ここで、研磨レートは、除去レートともいう。時間間隔dTは、研磨テーブル3が一回転するのに要する時間に相当する。通常、時間間隔dTはワークピースWの研磨中は一定である。研磨レートPRは、予め設定された研磨レートであってもよい。第2設定値Yは、ユーザーによって自由に設定することができる。第2設定値Yは、第1設定値Xよりも小さくてもよいし、あるいは同じであってもよい。
In one embodiment, the peak search range R2 is set to a range including values calculated based on the previously determined thickness t1 of the polishing target layer and the polishing rate PR of the workpiece W. Specifically, the peak search range R2 is set using the following equation (3).
Peak search range R2 =
(Thickness t1-determined last time (polishing rate PR x time interval dT))
± 2nd set value Y (3)
Here, the polishing rate is also referred to as a removal rate. The time interval dT corresponds to the time required for the polishing table 3 to make one rotation. Normally, the time interval dT is constant during polishing of the workpiece W. The polishing rate PR may be a preset polishing rate. The second set value Y can be freely set by the user. The second set value Y may be smaller than or the same as the first set value X.

ピーク探索範囲R3,R4は、ピーク探索範囲R2と同様に、式(3)を用いて算出される。このとき、式(3)において、研磨レートPRは、予め設定された研磨レートを用いてもよいし、ワークピースWの研磨中に算出された研磨レートを用いてもよい。研磨レートは、ワークピースWの研磨中に取得された研磨対象層の厚さの複数の値と、これら複数の値が取得されるのに要した研磨時間から算定することができる。 The peak search range R3 and R4 are calculated using the equation (3) in the same manner as the peak search range R2. At this time, in the formula (3), the polishing rate PR may be a preset polishing rate or a polishing rate calculated during the polishing of the workpiece W. The polishing rate can be calculated from a plurality of values of the thickness of the layer to be polished acquired during polishing of the workpiece W and the polishing time required for these plurality of values to be acquired.

図9は、ピーク探索範囲を移動させて研磨対象層の厚さを決定する工程の一例を説明するフローチャートである。
ステップS101では、テーブルモータ6は、研磨パッド2を支持する研磨テーブル3を回転させる。
ステップS102では、研磨ヘッド1は、ワークピースWを研磨パッド2の研磨面2aに押しつけてワークピースWの研磨を開始する。このとき、図1を参照して説明したように、ワークピースWは研磨ヘッド1によって回転されながら、研磨パッド2上に研磨液が存在した状態でワークピースWは研磨ヘッド1によって研磨パッド2の研磨面2aに押し付けられる。
FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a process of moving the peak search range to determine the thickness of the layer to be polished.
In step S101, the table motor 6 rotates the polishing table 3 that supports the polishing pad 2.
In step S102, the polishing head 1 presses the work piece W against the polishing surface 2a of the polishing pad 2 to start polishing the work piece W. At this time, as described with reference to FIG. 1, while the workpiece W is rotated by the polishing head 1, the workpiece W is moved by the polishing head 1 to the polishing pad 2 in a state where the polishing liquid is present on the polishing pad 2. It is pressed against the polished surface 2a.

次に、ワークピースWの研磨中に、光学式膜厚測定装置40によって研磨対象層の厚さを測定する。
ステップS103では、光源44は光を発し、光を光センサヘッド7からワークピースWの表面に照射する。
ステップS104では、光センサヘッド7は、ワークピースWからの反射光を受ける。
ステップS105では、分光器47は、ワークピースWからの反射光の強度を波長毎に測定する。
ステップS106では、研磨制御部49は、反射光の強度測定データから分光波形を生成する。
ステップS107では、研磨制御部49は、分光波形にフーリエ変換処理を行なって、周波数スペクトルを生成する。
Next, during the polishing of the workpiece W, the thickness of the layer to be polished is measured by the optical film thickness measuring device 40.
In step S103, the light source 44 emits light, and the light is emitted from the optical sensor head 7 onto the surface of the workpiece W.
In step S104, the optical sensor head 7 receives the reflected light from the workpiece W.
In step S105, the spectroscope 47 measures the intensity of the reflected light from the workpiece W for each wavelength.
In step S106, the polishing control unit 49 generates a spectral waveform from the intensity measurement data of the reflected light.
In step S107, the polishing control unit 49 performs a Fourier transform process on the spectral waveform to generate a frequency spectrum.

ステップS108では、研磨制御部49は、研磨時間に従ってピーク探索範囲を移動させる。ピーク探索範囲は、図8を参照して説明した方法によりピーク探索範囲を算出して移動させる。
ステップS109では、研磨制御部49は、ピーク探索範囲内にある周波数スペクトルのピークを決定する。
ステップS110では、研磨制御部49は、決定したピークに対応する研磨対象層の厚さを決定する。
In step S108, the polishing control unit 49 moves the peak search range according to the polishing time. The peak search range is moved by calculating the peak search range by the method described with reference to FIG.
In step S109, the polishing control unit 49 determines the peak of the frequency spectrum within the peak search range.
In step S110, the polishing control unit 49 determines the thickness of the polishing target layer corresponding to the determined peak.

研磨制御部49は、記憶装置49aに電気的に格納されたプログラムに含まれる命令に従って動作する。すなわち、研磨制御部49は、テーブルモータ6に指令を発して、研磨パッド2を支持する研磨テーブル3を回転するステップ(ステップS101参照)と、研磨ヘッド1に指令を発して、ワークピースWの研磨を開始するステップ(ステップS102参照)と、光源44に指令を発して、ワークピースWに光を照射するステップ(ステップS103参照)と、ワークピースWからの反射光の強度測定データから分光波形を生成するステップ(ステップS106参照)と、分光波形にフーリエ変換処理を行なって、周波数スペクトルを生成するステップ(ステップS107参照)と、ピーク探索範囲を研磨時間に従って移動するステップ(ステップS108参照)と、ピーク探索範囲内にある周波数スペクトルのピークを決定するステップ(ステップS109参照)と、決定したピークに対応する研磨対象層の厚さを決定するステップ(ステップS110参照)を実行する。 The polishing control unit 49 operates according to an instruction included in the program electrically stored in the storage device 49a. That is, the polishing control unit 49 issues a command to the table motor 6 to rotate the polishing table 3 supporting the polishing pad 2 (see step S101), and issues a command to the polishing head 1 to cause the workpiece W to rotate. Spectral waveform from the step of starting polishing (see step S102), the step of issuing a command to the light source 44 to irradiate the workpiece W with light (see step S103), and the intensity measurement data of the reflected light from the workpiece W. (See step S106), a step of performing a Fourier conversion process on the spectral waveform to generate a frequency spectrum (see step S107), and a step of moving the peak search range according to the polishing time (see step S108). , A step of determining the peak of the frequency spectrum within the peak search range (see step S109) and a step of determining the thickness of the layer to be polished corresponding to the determined peak (see step S110) are executed.

これらステップを研磨制御部49に実行させるためのプログラムは、非一時的な有形物であるコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録され、記録媒体を介して研磨制御部49に提供される。または、プログラムは、インターネットまたはローカルエリアネットワークなどの通信ネットワークを介して研磨制御部49に入力されてもよい。 The program for causing the polishing control unit 49 to execute these steps is recorded on a computer-readable recording medium which is a non-temporary tangible object, and is provided to the polishing control unit 49 via the recording medium. Alternatively, the program may be input to the polishing control unit 49 via a communication network such as the Internet or a local area network.

次に、フィルタを用いてノイズを除去することにより、研磨対象層の厚さを正確に決定する実施形態について説明する。
図10は、フィルタ処理前の周波数スペクトルを示す図である。図10において、縦軸は、分光波形に含まれる周波数成分の強度を表し、横軸は、研磨対象層の厚さを表している。図10に示す複数の周波数スペクトルのそれぞれは、ワークピースWの研磨中に、研磨テーブル3が一回転するたびに、研磨制御部49によって生成されたものである。ピークP1は、N回目の測定(研磨テーブル3がN回転目の時)で現れたピークであり、ピークP2は、N+1回目の測定(研磨テーブル3がN+1回転目の時)で現れたピークであり、ピークP3は、N+2回目の測定(研磨テーブル3がN+2回転目の時)で現れたピークであり、ピークP4は、N+3回目の測定(研磨テーブル3がN+3回転目の時)で現れたピークである。図10では、周波数成分の強度が小さいピークは省略されている。符号Nは自然数であり、例えば1である。
Next, an embodiment in which the thickness of the layer to be polished is accurately determined by removing noise using a filter will be described.
FIG. 10 is a diagram showing a frequency spectrum before filtering. In FIG. 10, the vertical axis represents the intensity of the frequency component included in the spectral waveform, and the horizontal axis represents the thickness of the layer to be polished. Each of the plurality of frequency spectra shown in FIG. 10 is generated by the polishing control unit 49 each time the polishing table 3 makes one rotation during polishing of the workpiece W. The peak P1 is the peak that appears at the Nth measurement (when the polishing table 3 is at the Nth rotation), and the peak P2 is the peak that appears at the N + 1th measurement (when the polishing table 3 is at the N + 1th rotation). Yes, the peak P3 is the peak that appeared in the N + 2nd measurement (when the polishing table 3 is N + 2nd rotation), and the peak P4 is the peak that appeared in the N + 3rd measurement (when the polishing table 3 is N + 3rd rotation). It is a peak. In FIG. 10, peaks having a low frequency component intensity are omitted. The reference numeral N is a natural number, for example, 1.

研磨対象層の厚さは、研磨テーブル3が一回転するたびに、光学式膜厚測定装置40により周波数成分のピークに基づいて決定される。しかしながら、研磨対象層の下に存在する下地層に起因するノイズの影響により、正確に研磨対象層の厚さを決定できないことがある。図10において、下層ピークPuは、研磨対象層の下地層からの反射光によるピークであり、研磨対象層の厚さの決定に不要なノイズである。ワークピースWの研磨中、下地層は研磨されないので、研磨対象層の研磨が進行しても、下層ピークPuの位置は変化しない。図10に示す例では、下層ピークPuがピークP3と重複する位置に現れているため、研磨制御部49は、ピークP3に対応する研磨対象層の厚さを正しく決定することができない。 The thickness of the layer to be polished is determined by the optical film thickness measuring device 40 based on the peak of the frequency component each time the polishing table 3 rotates once. However, due to the influence of noise caused by the underlying layer existing under the polishing target layer, it may not be possible to accurately determine the thickness of the polishing target layer. In FIG. 10, the lower peak Pu is a peak due to the reflected light from the underlying layer of the polishing target layer, and is noise unnecessary for determining the thickness of the polishing target layer. Since the base layer is not polished during the polishing of the workpiece W, the position of the lower peak Pu does not change even if the polishing target layer is polished. In the example shown in FIG. 10, since the lower layer peak Pu appears at a position overlapping the peak P3, the polishing control unit 49 cannot correctly determine the thickness of the polishing target layer corresponding to the peak P3.

そこで、本実施形態では、研磨制御部49は、フィルタを用いて下地層に起因するノイズを、ワークピースWからの反射光の分光波形から除去し、さらにノイズの除去により消失した周波数スペクトルのピークに対応する研磨対象層の厚さを外挿により補完することによって、研磨対象層の厚さを決定する。 Therefore, in the present embodiment, the polishing control unit 49 uses a filter to remove noise caused by the underlying layer from the spectral waveform of the reflected light from the workpiece W, and further, the peak of the frequency spectrum disappeared by removing the noise. The thickness of the layer to be polished is determined by supplementing the thickness of the layer to be polished corresponding to the above by externalization.

ノイズを反射光の分光波形から除去するためのフィルタは、以下のように予め作成される。ワークピースWを研磨する前に、ワークピースWと同じパターンを有する別のワークピースW’を研磨する。別のワークピースW’の研磨中に、光学式膜厚測定装置40によって研磨対象層の厚さを測定する。研磨制御部49は、別のワークピースW’からの反射光の分光波形から生成した周波数スペクトルに基づいて、ノイズである下層ピークを特定し、特定したノイズを除去するためのフィルタを作成する。具体的には、研磨制御部49は、別のワークピースW’の研磨時間とともに移動しない周波数スペクトルのピークを特定し、特定されたピークの周波数を持つ成分(ノイズ)を反射光の分光波形から除去するフィルタを作成する。このフィルタは、デジタルフィルタであり、一例としてバンドストップフィルタである。 The filter for removing noise from the spectral waveform of the reflected light is preliminarily created as follows. Before polishing the workpiece W, another workpiece W'having the same pattern as the workpiece W is polished. During polishing of another workpiece W', the thickness of the layer to be polished is measured by the optical film thickness measuring device 40. The polishing control unit 49 identifies the lower peak, which is noise, based on the frequency spectrum generated from the spectral waveform of the reflected light from another workpiece W', and creates a filter for removing the identified noise. Specifically, the polishing control unit 49 identifies the peak of the frequency spectrum that does not move with the polishing time of another workpiece W', and the component (noise) having the frequency of the specified peak is extracted from the spectral waveform of the reflected light. Create a filter to remove. This filter is a digital filter, for example, a band stop filter.

一実施形態では、ワークピースWと同じパターンを有する別のワークピースW’を用いることなく、研磨制御部49は、ワークピースWの研磨の初期段階において、ノイズである下層ピークを特定することによりフィルタを作成してもよい。具体的には、ワークピースWの研磨中に、研磨制御部49は、研磨時間とともに移動しない周波数スペクトルのピークを特定し、特定されたピークの周波数を持つ成分(ノイズ)を反射光の分光波形から除去するフィルタを作成する。 In one embodiment, without using another workpiece W'having the same pattern as the workpiece W, the polishing control unit 49 identifies the lower peak, which is noise, in the initial stage of polishing the workpiece W. You may create a filter. Specifically, during polishing of the workpiece W, the polishing control unit 49 identifies a peak of a frequency spectrum that does not move with the polishing time, and a component (noise) having a frequency of the specified peak is converted into a spectral waveform of reflected light. Create a filter to remove from.

図11は、フィルタ処理後の周波数スペクトルを示す図である。研磨制御部49は、ワークピースWからの反射光の分光波形に対して、予め作成されたフィルタを適用し、ノイズを除去する。図11に示す複数の周波数スペクトルは、ノイズを除去した後の分光波形にフーリエ変換処理(または高速フーリエ変換処理)を行なって研磨制御部49によって生成された周波数スペクトルである。ノイズを反射光の分光波形から除去したことによって、下層ピークPuとともに、下層ピークPuと重複した位置にあるピークP3も消失している。したがって、研磨制御部49は、ピークP3に対応する研磨対象層の厚さを正確に決定することができない。 FIG. 11 is a diagram showing a frequency spectrum after filtering. The polishing control unit 49 applies a filter created in advance to the spectral waveform of the reflected light from the workpiece W to remove noise. The plurality of frequency spectra shown in FIG. 11 are frequency spectra generated by the polishing control unit 49 by performing a Fourier transform process (or a fast Fourier transform process) on the spectral waveform after removing noise. By removing the noise from the spectral waveform of the reflected light, the peak P3 at the position overlapping with the lower peak Pu disappears together with the lower peak Pu. Therefore, the polishing control unit 49 cannot accurately determine the thickness of the polishing target layer corresponding to the peak P3.

そこで、研磨制御部49は、ピークP3に対応する研磨対象層の厚さを、外挿によって補完するように構成されている。図12は、消失したピークP3を外挿する様子を説明する図である。図12において、ピークP1~P4は、図10、図11で示した同一の符号に対応しており、図12に示すグラフは、研磨時間と各ピークに対応する厚さとの関係を表したものである。図11を参照して説明したように、ノイズである下層ピークPuを除去したことによって、ピークP3が消失した場合に、研磨制御部49は、ピークP1およびピークP2に対応する研磨対象層の厚さの値から、ピークP3の消失した部分に対応する研磨対象層の厚さを外挿によって補完する。図10乃至図12では、ピークP3が消失した場合について説明したが、これに限らない。ワークピースWの研磨中に研磨対象層の厚さの複数の値を取得していれば、取得した複数の値を用いて外挿により研磨対象層の厚さを補完することができる。 Therefore, the polishing control unit 49 is configured to supplement the thickness of the polishing target layer corresponding to the peak P3 by extrapolation. FIG. 12 is a diagram illustrating how the disappeared peak P3 is extrapolated. In FIG. 12, peaks P1 to P4 correspond to the same reference numerals shown in FIGS. 10 and 11, and the graph shown in FIG. 12 shows the relationship between the polishing time and the thickness corresponding to each peak. Is. As described with reference to FIG. 11, when the peak P3 disappears by removing the lower layer peak Pu which is noise, the polishing control unit 49 determines the thickness of the polishing target layer corresponding to the peak P1 and the peak P2. From the above value, the thickness of the layer to be polished corresponding to the disappeared portion of the peak P3 is supplemented by extrapolation. 10 to 12 have described the case where the peak P3 disappears, but the present invention is not limited to this. If a plurality of values of the thickness of the layer to be polished are acquired during polishing of the workpiece W, the thickness of the layer to be polished can be complemented by extrapolation using the acquired plurality of values.

上述した実施形態では、研磨時間とともに変化しないピーク(ノイズ)は、研磨対象層の下地層に起因するものであるが、本発明は本実施形態に限らない。例えば、研磨時間とともに変化しないピーク(ノイズ)は、光源44または分光器47などの装置に固有のノイズであることもある。 In the above-described embodiment, the peak (noise) that does not change with the polishing time is caused by the underlying layer of the polishing target layer, but the present invention is not limited to the present embodiment. For example, the peak (noise) that does not change with polishing time may be noise inherent in a device such as a light source 44 or a spectroscope 47.

図13は、フィルタを用いてノイズを除去する工程の一例を説明するフローチャートである。
ステップS201では、研磨装置は、研磨対象のワークピースWと同じパターンを有する別のワークピースW’を研磨する。
ステップS202では、研磨制御部49は、別のワークピースW’の研磨中に、光学式膜厚測定装置40によって研磨対象層の厚さを測定する。研磨制御部49は、別のワークピースW’からの反射光から得られた分光波形をフーリエ変換して周波数スペクトルを生成する。ステップS201~S202の工程は、図9のステップS101~S107の工程と同様である。
ステップS203では、研磨制御部49は、研磨時間とともに変化しない周波数スペクトルのピークを特定する。
ステップS204では、研磨制御部49は、特定したピークの周波数を持つノイズを別のワークピースW’からの反射光の分光波形から除去するフィルタを作成する。
FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of a process of removing noise by using a filter.
In step S201, the polishing device grinds another workpiece W'having the same pattern as the workpiece W to be polished.
In step S202, the polishing control unit 49 measures the thickness of the layer to be polished by the optical film thickness measuring device 40 during polishing of another workpiece W'. The polishing control unit 49 Fourier transforms the spectral waveform obtained from the reflected light from another workpiece W'to generate a frequency spectrum. The steps of steps S201 to S202 are the same as the steps of steps S101 to S107 of FIG.
In step S203, the polishing control unit 49 identifies a peak in the frequency spectrum that does not change with polishing time.
In step S204, the polishing control unit 49 creates a filter that removes noise having a specified peak frequency from the spectral waveform of the reflected light from another workpiece W'.

ステップS205では、研磨装置は、研磨対象のワークピースWの研磨を開始する。
ステップS206では、ワークピースWの研磨中に、光学式膜厚測定装置40によって研磨対象層の厚さを測定する。研磨制御部49は、上記ステップS204で作成されたフィルタを用いて、ワークピースWからの反射光の分光波形からノイズを除去する。ステップS205からS206の分光波形を生成するまでの工程は、図9のステップS101~S106の工程と同様である。
ステップS207では、研磨制御部49は、ノイズを除去した分光波形にフーリエ変換処理を行い、周波数スペクトルを生成する。
ステップS208では、研磨制御部49は、周波数スペクトルのピークに基づいて研磨対象層の厚さを決定する。
ステップS209では、研磨制御部49は、ノイズの除去により消失した周波数スペクトルのピークに対応する研磨対象層の厚さを外挿により補完する。
In step S205, the polishing device starts polishing the workpiece W to be polished.
In step S206, the thickness of the layer to be polished is measured by the optical film thickness measuring device 40 while the workpiece W is being polished. The polishing control unit 49 removes noise from the spectral waveform of the reflected light from the workpiece W by using the filter created in step S204. The steps from step S205 to the generation of the spectral waveforms in S206 are the same as the steps in steps S101 to S106 of FIG.
In step S207, the polishing control unit 49 performs a Fourier transform process on the spectral waveform from which noise has been removed to generate a frequency spectrum.
In step S208, the polishing control unit 49 determines the thickness of the polishing target layer based on the peak of the frequency spectrum.
In step S209, the polishing control unit 49 supplements the thickness of the polishing target layer corresponding to the peak of the frequency spectrum disappeared by removing noise by extrapolation.

研磨制御部49は、記憶装置49aに電気的に格納されたプログラムに含まれる命令に従って動作する。すなわち、研磨制御部49は、テーブルモータ6に指令を発して、研磨パッド2を支持する研磨テーブル3を回転するステップと、研磨ヘッド1に指令を発して、ワークピースWの研磨を開始するステップ(ステップS205参照)と、光源44に指令を発して、ワークピースWに光を照射するステップと、ワークピースWからの反射光の強度測定データから分光波形を生成するステップと、フィルタを用いて分光波形からノイズを除去するステップ(ステップS206参照)と、ノイズが除去された分光波形にフーリエ変換処理を行なって、周波数スペクトルを生成するステップ(ステップS207参照)と、周波数スペクトルのピークから研磨対象層の厚さを決定するステップ(ステップS208参照)と、ノイズの除去によって消失した周波数スペクトルのピークに対応する研磨対象層の厚さを、外挿によって補完するステップ(ステップS209参照)を実行する。 The polishing control unit 49 operates according to an instruction included in the program electrically stored in the storage device 49a. That is, the polishing control unit 49 issues a command to the table motor 6 to rotate the polishing table 3 supporting the polishing pad 2, and issues a command to the polishing head 1 to start polishing the workpiece W. (See step S205), a step of issuing a command to the light source 44 to irradiate the workpiece W with light, a step of generating a spectral waveform from the intensity measurement data of the reflected light from the workpiece W, and a filter. A step of removing noise from the spectral waveform (see step S206), a step of performing Fourier conversion processing on the spectral waveform from which noise has been removed to generate a frequency spectrum (see step S207), and a polishing target from the peak of the frequency spectrum. A step of determining the layer thickness (see step S208) and a step of complementing the thickness of the layer to be polished corresponding to the peak of the frequency spectrum disappeared by the noise removal by extrapolation (see step S209) are performed. ..

これらステップを研磨制御部49に実行させるためのプログラムは、非一時的な有形物であるコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録され、記録媒体を介して研磨制御部49に提供される。または、プログラムは、インターネットまたはローカルエリアネットワークなどの通信ネットワークを介して研磨制御部49に入力されてもよい。 The program for causing the polishing control unit 49 to execute these steps is recorded on a computer-readable recording medium which is a non-temporary tangible object, and is provided to the polishing control unit 49 via the recording medium. Alternatively, the program may be input to the polishing control unit 49 via a communication network such as the Internet or a local area network.

図6乃至図9で説明した実施形態と、図10乃至図13で説明した実施形態は、組み合わせて実施してもよい。すなわち、フィルタを用いて分光波形からノイズを除去し周波数スペクトルを生成するとともに、周波数スペクトルのピーク探索範囲を移動させて、研磨対象層の厚さを決定してもよい。 The embodiments described in FIGS. 6 to 9 and the embodiments described in FIGS. 10 to 13 may be implemented in combination. That is, noise may be removed from the spectral waveform using a filter to generate a frequency spectrum, and the peak search range of the frequency spectrum may be moved to determine the thickness of the layer to be polished.

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。 The above-described embodiments have been described for the purpose of allowing a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs to carry out the present invention. Various modifications of the above embodiment can be naturally made by those skilled in the art, and the technical idea of the present invention can be applied to other embodiments. Accordingly, the invention is not limited to the described embodiments, but is to be construed in the broadest range according to the technical ideas defined by the claims.

1 研磨ヘッド
2 研磨パッド
2a 研磨面
3 研磨テーブル
5 研磨液供給ノズル
6 テーブルモータ
7 光学センサヘッド
10 ヘッドシャフト
31 投光用光ファイバーケーブル
32 受光用光ファイバーケーブル
40 光学式膜厚測定装置
44 光源
47 分光器
49 研磨制御部
49a 記憶装置
49b 処理装置
P1,P2,P3,P4 ピーク
Pf1,Pf2,Pf3,Pf4 疑似ピーク
Pu 下層ピーク
R1,R2,R3,R4 ピーク探索範囲
1 Polishing head 2 Polishing pad 2a Polishing surface 3 Polishing table 5 Polishing liquid supply nozzle 6 Table motor 7 Optical sensor head 10 Head shaft 31 Optical fiber cable for floodlight 32 Optical fiber cable for light reception 40 Optical film thickness measuring device 44 Light source 47 Spectrometer 49 Polishing control unit 49a Storage device 49b Processing device P1, P2, P3, P4 Peak Pf1, Pf2, Pf3, Pf4 Pseudo-peak Pu Lower layer peak R1, R2, R3, R4 Peak search range

Claims (10)

ワークピースの研磨対象層を研磨するための研磨方法であって、
研磨パッドを支持する研磨テーブルを回転させ、
前記研磨パッドに前記ワークピースを押し付けて前記研磨対象層を研磨し、
前記ワークピースに光を照射し、
前記ワークピースからの反射光を受け、
前記反射光の強度を波長ごとに測定し、
前記強度と前記反射光の波長との関係を示す分光波形を生成し、
前記分光波形にフーリエ変換処理を行なって、周波数スペクトルを生成し、
前記周波数スペクトルのピーク探索範囲を研磨時間に従って移動させ、
前記ピーク探索範囲内にある前記周波数スペクトルのピークを決定し、
前記決定されたピークに対応する前記研磨対象層の厚さを決定する、研磨方法。
It is a polishing method for polishing the polishing target layer of the workpiece.
Rotate the polishing table that supports the polishing pad and
The work piece is pressed against the polishing pad to polish the polishing target layer, and the polishing target layer is polished.
Irradiate the workpiece with light to
Receiving the reflected light from the workpiece
The intensity of the reflected light is measured for each wavelength,
A spectral waveform showing the relationship between the intensity and the wavelength of the reflected light is generated.
The spectral waveform is subjected to a Fourier transform process to generate a frequency spectrum.
The peak search range of the frequency spectrum is moved according to the polishing time.
The peak of the frequency spectrum within the peak search range is determined, and the peak is determined.
A polishing method for determining the thickness of the layer to be polished corresponding to the determined peak.
前記ピーク探索範囲は、前回決定された前記研磨対象層の厚さおよび前記ワークピースの研磨レートに基づいて算出した値を含む範囲である、請求項1に記載の研磨方法。 The polishing method according to claim 1, wherein the peak search range includes a value calculated based on the thickness of the polishing target layer and the polishing rate of the workpiece determined last time. 前記研磨レートは、予め設定された研磨レートである、請求項2に記載の研磨方法。 The polishing method according to claim 2, wherein the polishing rate is a preset polishing rate. 前記研磨レートは、前記ワークピースの研磨中に算出された研磨レートである、請求項2に記載の研磨方法。 The polishing method according to claim 2, wherein the polishing rate is a polishing rate calculated during polishing of the workpiece. ワークピースの研磨対象層を研磨するための研磨方法であって、
研磨パッドを支持する研磨テーブルを回転させ、
前記研磨パッドに前記ワークピースを押し付けて前記研磨対象層を研磨し、
前記ワークピースに光を照射し、
前記ワークピースからの反射光を受け、
前記反射光の強度を波長ごとに測定し、
前記強度と前記反射光の波長との関係を示す分光波形を生成し、
フィルタを用いて前記分光波形からノイズを除去し、
前記ノイズが除去された前記分光波形にフーリエ変換処理を行なって、周波数スペクトルを生成し、
前記周波数スペクトルのピークに基づいて前記研磨対象層の厚さを決定し、
前記ノイズの除去によって消失した前記周波数スペクトルのピークに対応する前記研磨対象層の厚さを、前記ワークピースの研磨中に取得した前記研磨対象層の厚さの複数の値を用いた外挿によって補完する、研磨方法。
It is a polishing method for polishing the polishing target layer of the workpiece.
Rotate the polishing table that supports the polishing pad and
The work piece is pressed against the polishing pad to polish the polishing target layer, and the polishing target layer is polished.
Irradiate the workpiece with light to
Receiving the reflected light from the workpiece
The intensity of the reflected light is measured for each wavelength,
A spectral waveform showing the relationship between the intensity and the wavelength of the reflected light is generated.
A filter is used to remove noise from the spectral waveform.
The spectral waveform from which the noise has been removed is subjected to a Fourier transform process to generate a frequency spectrum.
The thickness of the polishing target layer is determined based on the peak of the frequency spectrum, and the thickness is determined.
The thickness of the polishing target layer corresponding to the peak of the frequency spectrum disappeared by the noise removal is extrapolated using a plurality of values of the polishing target layer thickness acquired during polishing of the workpiece. Complementary polishing method.
前記フィルタは、前記ワークピースの研磨時間とともに移動しない前記周波数スペクトルのピークの周波数を持つノイズを前記分光波形から除去するように構成される、請求項5に記載の研磨方法。 The polishing method according to claim 5, wherein the filter is configured to remove noise having a peak frequency of the frequency spectrum that does not move with the polishing time of the workpiece from the spectral waveform. 前記ノイズは、前記研磨対象層の下地層から反射した光に起因するノイズである、請求項5または6に記載の研磨方法。 The polishing method according to claim 5 or 6, wherein the noise is noise caused by light reflected from the underlying layer of the polishing target layer. 前記フィルタは、バンドストップフィルタである、請求項5乃至7のいずれか一項に記載の研磨方法。 The polishing method according to any one of claims 5 to 7, wherein the filter is a band stop filter. 前記ワークピースを研磨する前に、該ワークピースと同じパターンを有する別のワークピースを研磨し、
前記別のワークピースからの反射光の分光波形に含まれるノイズを除去するための前記フィルタを作成する工程をさらに含む、請求項5乃至8のいずれか一項に記載の研磨方法。
Before polishing the work piece, another work piece having the same pattern as the work piece is polished.
The polishing method according to any one of claims 5 to 8, further comprising the step of creating the filter for removing noise contained in the spectral waveform of the reflected light from the other workpiece.
前記ワークピースの研磨中に、前記ワークピースからの反射光の分光波形に含まれるノイズを除去するための前記フィルタを作成する工程をさらに含む、請求項5乃至8のいずれか一項に記載の研磨方法。 The invention according to any one of claims 5 to 8, further comprising the step of creating the filter for removing noise contained in the spectral waveform of the reflected light from the workpiece during polishing of the workpiece. Polishing method.
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