JP2022088758A - Polishing monitoring method and polishing monitoring device for workpiece - Google Patents

Polishing monitoring method and polishing monitoring device for workpiece Download PDF

Info

Publication number
JP2022088758A
JP2022088758A JP2020200761A JP2020200761A JP2022088758A JP 2022088758 A JP2022088758 A JP 2022088758A JP 2020200761 A JP2020200761 A JP 2020200761A JP 2020200761 A JP2020200761 A JP 2020200761A JP 2022088758 A JP2022088758 A JP 2022088758A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
spectrum
change
amount
polishing
workpiece
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020200761A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
夕貴 渡邉
Yuki Watanabe
陽一 塩川
Yoichi Shiokawa
康正 廣尾
Yasumasa Hiroo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ebara Corp filed Critical Ebara Corp
Priority to JP2020200761A priority Critical patent/JP2022088758A/en
Priority to US17/524,144 priority patent/US20220176513A1/en
Priority to KR1020210158307A priority patent/KR20220071915A/en
Priority to CN202111375685.4A priority patent/CN114536210A/en
Priority to TW110143131A priority patent/TW202235213A/en
Publication of JP2022088758A publication Critical patent/JP2022088758A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

To provide a method capable of accurately monitoring polishing of a workpiece while excluding an influence of a pattern formed on a top surface of the workpiece, a polishing environment (for example, slurry), etc.SOLUTION: A method comprises: irradiating a workpiece with light during polishing of the workpiece; generating a spectrum of reflected light from the workpiece; calculating a variation quantity of the spectrum in every predetermined time; correcting the variation quantity of the spectrum when the variation quantity of the spectrum satisfies a predetermined exclusion condition; and integrating a variation quantity of the spectrum which does not meet the exclusion condition and the variation quantity of the spectrum having been corrected along the polishing time to calculate a spectrum cumulative variation quantity.SELECTED DRAWING: Figure 6

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および装置に関し、特にワークピースからの反射光に含まれる光学情報に基づいてワークピースの研磨を監視する技術に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for polishing a workpiece such as a wafer, a substrate, and a panel, and more particularly to a technique for monitoring the polishing of the workpiece based on optical information contained in the reflected light from the workpiece.

半導体デバイスの製造工程では、シリコンウェーハ上に種々の材料が膜状に繰り返し形成され、積層構造を形成する。この積層構造を形成するためには、最上層の表面を平坦にする技術が重要となっている。このような平坦化の一手段として、化学機械研磨(CMP)が使用されている。 In the process of manufacturing a semiconductor device, various materials are repeatedly formed in a film shape on a silicon wafer to form a laminated structure. In order to form this laminated structure, a technique for flattening the surface of the uppermost layer is important. Chemical mechanical polishing (CMP) is used as one means of such flattening.

化学機械研磨(CMP)は研磨装置によって実行される。この種の研磨装置は、一般に、研磨パッドを支持する研磨テーブルと、ワークピース(例えば、膜を有するウェーハ)を保持する研磨ヘッドと、研磨液(例えばスラリー)を研磨パッド上に供給する研磨液供給ノズルとを備える。ワークピースを研磨するときは、研磨液供給ノズルから研磨液を研磨パッド上に供給しながら、研磨ヘッドによりワークピースの表面を研磨パッドに押し付ける。研磨ヘッドと研磨テーブルをそれぞれ回転させてワークピースと研磨パッドとを相対移動させることにより、ワークピースの表面を形成する被研磨層を研磨する。 Chemical mechanical polishing (CMP) is performed by a polishing device. This type of polishing device generally has a polishing table that supports the polishing pad, a polishing head that holds a workpiece (for example, a wafer having a film), and a polishing liquid that supplies a polishing liquid (for example, a slurry) onto the polishing pad. It is equipped with a supply nozzle. When polishing the work piece, the surface of the work piece is pressed against the polishing pad by the polishing head while supplying the polishing liquid onto the polishing pad from the polishing liquid supply nozzle. By rotating the polishing head and the polishing table, respectively, to move the work piece and the polishing pad relative to each other, the layer to be polished forming the surface of the work piece is polished.

絶縁膜やシリコン層などの被研磨層の厚さを測定するために、研磨装置は、一般に、光学式膜厚測定装置を備える。この光学式膜厚測定装置は、光源から発せられた光をワークピースの表面に導き、ワークピースからの反射光のスペクトルを解析することで、ワークピースの被研磨層の厚さを決定するように構成される。 In order to measure the thickness of a layer to be polished such as an insulating film or a silicon layer, the polishing device generally includes an optical film thickness measuring device. This optical film thickness measuring device guides the light emitted from the light source to the surface of the workpiece and analyzes the spectrum of the reflected light from the workpiece to determine the thickness of the polished layer of the workpiece. It is composed of.

特許文献1は、反射光のスペクトルの変化量に基づいて膜厚を決定する技術を開示する。図8は、スペクトルの変化量と研磨時間との関係を示すグラフである。スペクトルの変化量は、単位時間当たりのスペクトルの形状の変化量である。反射光のスペクトルは被研磨層の厚さに従って変化する。したがって、反射光のスペクトルの変化量は、単位時間当たりの被研磨層の除去量に相当する。 Patent Document 1 discloses a technique for determining the film thickness based on the amount of change in the spectrum of reflected light. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the amount of change in the spectrum and the polishing time. The amount of change in the spectrum is the amount of change in the shape of the spectrum per unit time. The spectrum of reflected light changes according to the thickness of the layer to be polished. Therefore, the amount of change in the spectrum of the reflected light corresponds to the amount of removal of the layer to be polished per unit time.

図9は、スペクトルの変化量を研磨時間に沿って積算して得られるスペクトル累積変化量を示すグラフである。図9から分かるように、スペクトル累積変化量は、研磨時間とともに概ね単調に増加する。したがって、スペクトル累積変化量から、被研磨層の研磨量(すなわち、現在の厚さまたは現在の除去量)を決定することができる。 FIG. 9 is a graph showing the cumulative amount of change in the spectrum obtained by integrating the amount of change in the spectrum along the polishing time. As can be seen from FIG. 9, the cumulative change in the spectrum increases substantially monotonously with the polishing time. Therefore, the amount of polishing of the layer to be polished (that is, the current thickness or the current amount of removal) can be determined from the cumulative amount of change in the spectrum.

特開2015-156503号公報JP-A-2015-156503

しかしながら、図10に示すように、ワークピースの表面に形成されているパターンの影響や、研磨環境(例えばスラリー)等の影響により、スペクトルの変化量に局所的なノイズが印加されることがある。このため、図11に示すように、スペクトルの累積変化量は、単調増加しないことがあり、結果として、被研磨層の研磨量の誤推定を引き起こす可能性がある。 However, as shown in FIG. 10, local noise may be applied to the amount of change in the spectrum due to the influence of the pattern formed on the surface of the workpiece, the influence of the polishing environment (for example, slurry), and the like. .. Therefore, as shown in FIG. 11, the cumulative amount of change in the spectrum may not increase monotonically, and as a result, the amount of polishing of the layer to be polished may be erroneously estimated.

そこで、本発明は、ワークピースの表面に形成されているパターンや、研磨環境(例えばスラリー)等の影響を排除して、ワークピースの研磨を正確に監視することができる方法および装置を提供する。 Therefore, the present invention provides a method and an apparatus capable of accurately monitoring the polishing of the workpiece by eliminating the influence of the pattern formed on the surface of the workpiece, the polishing environment (for example, slurry), and the like. ..

一態様では、ワークピースの研磨を監視する方法であって、ワークピースの研磨中に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のスペクトルを生成し、所定の時間当たりの前記スペクトルの変化量を算出し、前記スペクトルの変化量が所定の除外条件を満たすときに、前記スペクトルの変化量を補正し、前記除外条件を満たさない前記スペクトルの変化量および前記補正されたスペクトルの変化量を研磨時間に沿って積算してスペクトル累積変化量を算出する、方法が提供される。 In one aspect, it is a method of monitoring the polishing of a workpiece by irradiating the workpiece with light during the polishing of the workpiece to generate a spectrum of reflected light from the workpiece, said in a predetermined time. The amount of change in the spectrum is calculated, and when the amount of change in the spectrum satisfies a predetermined exclusion condition, the amount of change in the spectrum is corrected, and the amount of change in the spectrum that does not satisfy the exclusion condition and the corrected spectrum. A method is provided in which the amount of change is integrated along the polishing time to calculate the cumulative amount of change in the spectrum.

一態様では、前記除外条件は、前記スペクトルの変化量がしきい値よりも大きいこと、現在のスペクトルの変化量と、前記ワークピースの研磨中に既に得られたスペクトルの複数の変化量の平均値との差がしきい値よりも大きいこと、前記スペクトルの変化量が、過去に得られたスペクトルの複数の変化量の正規分布の平均値から±Xσの範囲外にあること(Xは予め定められた係数である)、および前記スペクトルの変化量が、スミルノフ・グラブス検定により外れ値と判定されること、のうちのいずれかである。 In one aspect, the exclusion conditions are that the amount of change in the spectrum is greater than the threshold, the amount of change in the current spectrum, and the average of the amount of change in the spectrum already obtained during polishing of the workpiece. The difference from the value is larger than the threshold value, and the amount of change in the spectrum is out of the range of ± Xσ from the average value of the normal distribution of the amount of change in multiple spectra obtained in the past (X is in advance). (It is a defined coefficient), and the amount of change in the spectrum is determined to be an outlier by the Smirnov-Grabs test.

一態様では、前記スペクトルの変化量を補正する工程は、前記スペクトルの変化量を外挿または内挿により補正する工程である。
一態様では、前記外挿による補正は、研磨時間に沿って並ぶスペクトルの複数の変化量を使用し、前記内挿による補正は、前記ワークピース上に並ぶ複数の測定点で取得されたスペクトルの複数の変化量を使用する。
In one aspect, the step of correcting the amount of change in the spectrum is a step of correcting the amount of change in the spectrum by extrapolation or interpolation.
In one aspect, the extrapolation correction uses a plurality of changes in the spectrum aligned with the polishing time, and the interpolation correction uses the spectra acquired at the plurality of measurement points aligned on the workpiece. Use multiple changes.

一態様では、ワークピースの研磨監視装置であって、ワークピースの研磨中に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る光学センサヘッドと、前記反射光の強度を波長ごとに測定する分光器と、プログラムが格納された記憶装置および前記プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する演算装置を有するデータ処理部を備え、前記データ処理部は、前記反射光の強度の測定データから前記反射光のスペクトルを生成し、所定の時間当たりの前記スペクトルの変化量を算出し、前記スペクトルの変化量が所定の除外条件を満たすときに、前記スペクトルの変化量を補正し、前記除外条件を満たさない前記スペクトルの変化量および前記補正されたスペクトルの変化量を研磨時間に沿って積算してスペクトル累積変化量を算出するように構成されている、研磨監視装置が提供される。 In one aspect, it is a work piece polishing monitoring device, in which an optical sensor head that irradiates the work piece with light during polishing of the work piece and receives the reflected light from the work piece, and the intensity of the reflected light are wavelengthed. The data processing unit includes a spectroscope for measuring each, a storage device in which a program is stored, and a data processing unit having a calculation device for executing an operation according to an instruction included in the program, and the data processing unit measures the intensity of the reflected light. A spectrum of the reflected light is generated from the data, the amount of change in the spectrum per predetermined time is calculated, and when the amount of change in the spectrum satisfies a predetermined exclusion condition, the amount of change in the spectrum is corrected. Provided is a polishing monitoring device configured to calculate the cumulative spectral change amount by integrating the change amount of the spectrum and the corrected change amount of the spectrum that do not satisfy the exclusion condition along with the polishing time.

一態様では、前記除外条件は、前記スペクトルの変化量がしきい値よりも大きいこと、現在のスペクトルの変化量と、前記ワークピースの研磨中に既に得られたスペクトルの複数の変化量の平均値との差がしきい値よりも大きいこと、前記スペクトルの変化量が、過去に得られたスペクトルの複数の変化量の正規分布の平均値から±Xσの範囲外にあること(Xは予め定められた係数である)、および前記スペクトルの変化量が、スミルノフ・グラブス検定により外れ値と判定されること、のうちのいずれかである。 In one aspect, the exclusion conditions are that the amount of change in the spectrum is greater than the threshold, the amount of change in the current spectrum, and the average of the amount of change in the spectrum already obtained during polishing of the workpiece. The difference from the value is larger than the threshold value, and the amount of change in the spectrum is out of the range of ± Xσ from the average value of the normal distribution of the amount of change in multiple spectra obtained in the past (X is in advance). (It is a defined coefficient), and the amount of change in the spectrum is determined to be an outlier by the Smirnov-Grabs test.

一態様では、前記データ処理部は、前記スペクトルの変化量を外挿または内挿により補正するように構成されている。
一態様では、前記データ処理部は、前記外挿による補正を、研磨時間に沿って並ぶスペクトルの複数の変化量を使用して実行し、前記内挿による補正を、前記ワークピース上に並ぶ複数の測定点で取得されたスペクトルの複数の変化量を使用して実行するように構成されている。
In one aspect, the data processing unit is configured to correct the amount of change in the spectrum by extrapolation or interpolation.
In one aspect, the data processing unit performs the extrapolation correction using a plurality of changes in the spectrum aligned along the polishing time, and the interpolation correction on the workpiece. It is configured to be performed using multiple changes in the spectrum obtained at the measurement points of.

本発明によれば、除外条件を満たす(すなわちノイズを含む)スペクトルの変化量は補正され、ワークピースの研磨を正確に監視することができる。 According to the present invention, the amount of change in the spectrum satisfying the exclusion condition (that is, including noise) is corrected, and the polishing of the workpiece can be accurately monitored.

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. データ処理部によって生成された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 spectrum generated by the data processing part. 単位時間の間に変化したスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the spectrum which changed in a unit time. ワークピースを研磨している間のスペクトル変化量の研磨時間に沿った変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change with the polishing time of the spectral change amount while polishing a work piece. スペクトルの変化量を研磨時間に沿って積算して得られるスペクトル累積変化量を示すグラフである。It is a graph which shows the spectral cumulative change amount obtained by integrating the spectral change amount along with the polishing time. 図6(a)は、ノイズを含むスペクトルの変化量が除去されたグラフであり、図6(b)は、除去により欠落したスペクトルの変化量が、ノイズの含まないスペクトルの変化量に置き換えられたグラフである。FIG. 6A is a graph in which the amount of change in the spectrum containing noise is removed, and FIG. 6B is a graph in which the amount of change in the spectrum missing due to the removal is replaced with the amount of change in the spectrum containing no noise. It is a graph. ワークピースの研磨中に得られたスペクトルの複数の変化量から生成された近似式を示す図である。It is a figure which shows the approximate expression generated from a plurality of changes in a spectrum obtained during polishing of a workpiece. スペクトルの変化量と研磨時間との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the amount of change of a spectrum and polishing time. スペクトルの変化量を研磨時間に沿って積算して得られるスペクトル累積変化量を示すグラフである。It is a graph which shows the spectral cumulative change amount obtained by integrating the spectral change amount along with the polishing time. 局所的なノイズを含むスペクトルの変化量と研磨時間との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the amount of change of a spectrum including local noise, and polishing time. 図10に示すスペクトルの変化量を積算して得られるスペクトル累積変化量と研磨時間との関係を示すグラフである。6 is a graph showing the relationship between the cumulative spectral change amount obtained by integrating the spectral changes shown in FIG. 10 and the polishing time.

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、被研磨層を有するウェーハ、基板、またはパネルなどのワークピース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。
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 such as a wafer, a substrate, or a panel having a layer to be polished against the polishing pad 2, and polishing. A table motor 6 for rotating the table 3 and a polishing liquid supply nozzle 5 for supplying a polishing liquid such as a slurry on the polishing pad 2 are provided. The upper surface of the polishing pad 2 constitutes a polishing surface 2a for polishing the workpiece W.

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。 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.

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の露出面を構成する被研磨層は、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。ワークピースWの被研磨層の例としては、絶縁膜、シリコン層が挙げられるが、これに限定されない。 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 layer to be polished constituting the exposed 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. Examples of the layer to be polished of the workpiece W include, but are not limited to, an insulating film and a silicon layer.

研磨装置は、ワークピースWの研磨を監視する光学式研磨監視装置40を備えている。光学式研磨監視装置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に光学的に連結された光学センサヘッド7と、分光器47に連結されたデータ処理部49を備えている。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を横切る位置である。 The polishing device includes an optical polishing monitoring device 40 that monitors the polishing of the workpiece W. The optical polishing monitoring device 40 includes a light source 44 that emits light, a spectroscope 47, an optical sensor head 7 optically connected to the light source 44 and the spectroscope 47, and a data processing unit 49 connected to the spectroscope 47. It is equipped with. 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 workpiece W on the polishing pad 2 each time the polishing table 3 and the polishing pad 2 make one rotation.

データ処理部49は、後述するスペクトルの生成およびワークピースWの研磨監視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演算装置49bを備えている。データ処理部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。演算装置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、データ処理部49の具体的構成はこれらの例に限定されない。 The data processing unit 49 includes a storage device 49a in which a program for executing a spectrum generation and polishing monitoring of the workpiece W, which will be described later, is stored, and an arithmetic unit 49b for executing an operation according to an instruction included in the program. .. The data processing 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 arithmetic unit 49b include a CPU (central processing unit) and a GPU (graphic processing unit). However, the specific configuration of the data processing unit 49 is not limited to these examples.

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に導かれる。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、データ処理部49に送られる。 The light emitted from the light source 44 is transmitted to the optical sensor head 7 and guided from the optical sensor head 7 to the workpiece W. 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 data processing unit 49.

データ処理部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 data processing 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、データ処理部49によって生成されたスペクトルの一例を示す図である。スペクトルは、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。図2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. 2 is a diagram showing an example of a spectrum generated by the data processing unit 49. The spectrum is represented as a line graph (ie, a spectral waveform) showing the relationship between the wavelength and intensity of light. In FIG. 2, 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 reflected light, and is a ratio of the intensity of 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から発せら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 2022088758000002
ここで、λはワークピースWからの反射光の波長であり、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 reflectivity 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 2022088758000002
Here, λ is the wavelength of the reflected light 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.

光学センサヘッド7は、研磨テーブル3が一回転するたびに、ワークピースWを横切りながら、ワークピースW上の複数の測定点に光を導き、これら複数の測定点からの反射光を受ける。反射光は分光器47に送られる。分光器47は各測定点からの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、データ処理部49に送られ、データ処理部49は反射光の強度測定データから図2に示すようなスペクトルを生成する。図2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。 Each time the polishing table 3 makes one rotation, the optical sensor head 7 guides light to a plurality of measurement points on the workpiece W while crossing the workpiece W, and receives reflected light from these plurality of measurement points. The reflected light is sent to the spectroscope 47. The spectroscope 47 decomposes the reflected light from each measurement point 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 data processing unit 49, and the data processing unit 49 generates a spectrum as shown in FIG. 2 from the reflected light intensity measurement data. In the example shown in FIG. 2, the spectrum of the reflected light is a spectral waveform showing the relationship between the relative reflectivity 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.

反射光のスペクトルは、ワークピースWの被研磨層の厚さに従って変化する。そこで、データ処理部49は、反射光のスペクトルから、次のようにしてワークピースWの研磨を監視する。データ処理部49は、次の式(2)を用いて、単位時間当たりのスペクトル変化量ΔS(t)を算定する。

Figure 2022088758000003
ここで、λは反射光の波長であり、λ1,λ2は監視対象とするスペクトルの波長範囲を指定する最小波長および最大波長であり、tは研磨時間であり、Δtは所定の単位時間であり、R(λ,t)は、波長λ、時間tのときの相対反射率(反射光の強度)である。Δtとしては、例えば、研磨テーブルがp回転(pは小さな自然数(例えば1))するのに要する時間とすることができる。 The spectrum of reflected light changes according to the thickness of the layer to be polished of the workpiece W. Therefore, the data processing unit 49 monitors the polishing of the workpiece W from the spectrum of the reflected light as follows. The data processing unit 49 calculates the amount of spectral change ΔS (t) per unit time using the following equation (2).
Figure 2022088758000003
Here, λ is the wavelength of the reflected light, λ1 and λ2 are the minimum wavelength and the maximum wavelength that specify the wavelength range of the spectrum to be monitored, t is the polishing time, and Δt is a predetermined unit time. , R (λ, t) are relative reflectances (intensity of reflected light) at wavelength λ and time t. As Δt, for example, it can be the time required for the polishing table to rotate p (p is a small natural number (for example, 1)).

図3は、単位時間Δtの間に変化したスペクトルを示す図である。上記式(2)によって算出されるスペクトル変化量ΔS(t)は、2つの異なる時点で取得された2つのスペクトルによって囲まれる領域(ハッチングで示す)に相当する。この領域の面積は、単位時間Δt当たりに変化した被研磨層の厚さに相当する。したがって、研磨中にスペクトル変化量ΔS(t)を積算することにより、被研磨層の厚さの変化を捉えられることが期待される。 FIG. 3 is a diagram showing spectra changed during the unit time Δt. The spectral change amount ΔS (t) calculated by the above equation (2) corresponds to a region (shown by hatching) surrounded by two spectra acquired at two different time points. The area of this region corresponds to the thickness of the layer to be polished changed per unit time Δt. Therefore, it is expected that the change in the thickness of the layer to be polished can be captured by integrating the amount of spectral change ΔS (t) during polishing.

図4は、ワークピースWを研磨している間のスペクトル変化量ΔS(t)の研磨時間に沿った変化を示すグラフである。図4に示すように、スペクトル変化量ΔS(t)は、周期的に変動するが、スペクトル変化量ΔS(t)の平均レベルはほぼ一定である。データ処理部49は、次の式(3)を用いて、スペクトル変化量ΔS(t)の研磨時間に沿った累積値であるスペクトル累積変化量を算定する。

Figure 2022088758000004
ここで、t0は膜厚変化の監視を開始する時間である。 FIG. 4 is a graph showing changes in the amount of spectral change ΔS (t) along the polishing time while polishing the workpiece W. As shown in FIG. 4, the spectral change amount ΔS (t) fluctuates periodically, but the average level of the spectral change amount ΔS (t) is almost constant. The data processing unit 49 calculates the spectral cumulative change amount, which is the cumulative value of the spectral change amount ΔS (t) along the polishing time, using the following equation (3).
Figure 2022088758000004
Here, t0 is the time to start monitoring the change in film thickness.

図5は、上記式(3)を用いて算出したスペクトル累積変化量A(t)を示すグラフである。上述のように、スペクトル変化量が周期的に変動するため、変動による平均レベルからの誤差はほとんど累積されない。したがって、図5に示すように、スペクトル累積変化量A(t)は、研磨時間とともにほぼ直線的に増加する。スペクトル累積変化量A(t)は、ワークピースWの研磨量(すなわち被研磨層の除去量)に相当する。上述したデータ処理部49は、スペクトル累積変化量をワークピースWの研磨中に算出し、スペクトル累積変化量に基づいてワークピースWの研磨の進捗を監視する。さらにデータ処理部49は、スペクトル累積変化量からワークピースWの研磨終点を決定してもよい。研磨終点は、スペクトル累積変化量が所定の目標値に達した時点とすることができる。 FIG. 5 is a graph showing the cumulative spectral change amount A (t) calculated using the above equation (3). As described above, since the amount of spectral change fluctuates periodically, the error from the average level due to the fluctuation is hardly accumulated. Therefore, as shown in FIG. 5, the cumulative spectral change amount A (t) increases substantially linearly with the polishing time. The cumulative spectral change amount A (t) corresponds to the polishing amount of the workpiece W (that is, the amount of removal of the layer to be polished). The data processing unit 49 described above calculates the cumulative spectral change amount during polishing of the workpiece W, and monitors the progress of polishing of the workpiece W based on the cumulative spectral change amount. Further, the data processing unit 49 may determine the polishing end point of the workpiece W from the cumulative spectral change amount. The polishing end point can be a time point when the cumulative spectral change amount reaches a predetermined target value.

図10を参照して説明したように、ワークピースWの表面に形成されているパターンの影響や、研磨環境(例えばスラリー)等の影響により、スペクトルの変化量に局所的なノイズが印加されることがある。このようなノイズは、ワークピースWの研磨の正確な監視を妨げてしまう。 As described with reference to FIG. 10, local noise is applied to the amount of change in the spectrum due to the influence of the pattern formed on the surface of the workpiece W and the influence of the polishing environment (for example, slurry). Sometimes. Such noise interferes with accurate monitoring of the polishing of the workpiece W.

そこで、データ処理部49は、ノイズが加わったスペクトルの変化量を補正するように構成されている。すなわち、データ処理部49は、図6(a)に示すように、ノイズを含むスペクトルの変化量を除去し、図6(b)に示すように、除去により欠落したスペクトルの変化量を、ノイズの含まないスペクトルの変化量に置き換えるように構成されている。より具体的には、データ処理部49は、スペクトルの変化量が所定の除外条件を満たすときに、スペクトルの変化量を補正し、除外条件を満たさないスペクトルの変化量および上記補正されたスペクトルの変化量を研磨時間に沿って積算してスペクトル累積変化量を算出するように構成されている。 Therefore, the data processing unit 49 is configured to correct the amount of change in the spectrum to which noise is added. That is, as shown in FIG. 6A, the data processing unit 49 removes the amount of change in the spectrum including noise, and as shown in FIG. 6B, the amount of change in the spectrum missing due to the removal is noise. It is configured to replace the amount of change in the spectrum that does not include. More specifically, the data processing unit 49 corrects the amount of change in the spectrum when the amount of change in the spectrum satisfies a predetermined exclusion condition, and the amount of change in the spectrum that does not satisfy the exclusion condition and the corrected spectrum. It is configured to integrate the amount of change along the polishing time to calculate the cumulative amount of change in the spectrum.

所定の除外条件とは、算出されたスペクトルの変化量にノイズが含まれていることを決定するための条件である。所定の除外条件には以下の具体例が挙げられる。
(i)スペクトルの変化量がしきい値よりも大きいこと
(ii)現在のスペクトルの変化量と、ワークピースWの研磨中に既に得られたスペクトルの複数の変化量の平均値との差がしきい値よりも大きいこと
(iii)スペクトルの変化量が、過去に得られたスペクトルの複数の変化量の正規分布の平均値から±Xσの範囲外にあること(Xは予め定められた係数である)
(iv)スペクトルの変化量が、スミルノフ・グラブス検定により外れ値と判定されること
The predetermined exclusion condition is a condition for determining that noise is included in the calculated change amount of the spectrum. Specific examples of the predetermined exclusion conditions include the following.
(I) The amount of change in the spectrum is larger than the threshold value (ii) The difference between the amount of change in the current spectrum and the average value of multiple changes in the spectrum already obtained during the polishing of the workpiece W Greater than the threshold (iii) The amount of change in the spectrum is outside the range of ± Xσ from the mean of the normal distribution of multiple changes in the spectrum obtained in the past (X is a predetermined coefficient). Is)
(Iv) The amount of change in the spectrum is determined to be an outlier by the Smirnov-Grabs test.

上記(i)に関して、しきい値は予め設定された固定値であり、過去に得られたスペクトルの変化量のデータに基づいて決定される。例えば、過去に得られたスペクトルの変化量のデータを、ノイズを含まないスペクトルの変化量のグループと、ノイズを含むスペクトルの変化量のグループに有意に分けることができる値がしきい値とされる。 With respect to the above (i), the threshold value is a preset fixed value and is determined based on the data of the amount of change in the spectrum obtained in the past. For example, the threshold value is a value that can significantly divide the spectrum change data obtained in the past into a noise-free spectrum change group and a noise-containing spectrum change group. To.

上記(ii)に関して、ワークピースWの研磨中に既に得られたスペクトルの複数の変化量は、例えば、現在のスペクトルの変化量を含まない、直近のN個のスペクトルの変化量である。個数Nは予め設定された値である。現在のスペクトルの変化量と、既に得られたスペクトルの複数の変化量の平均値との差がしきい値よりも大きいとき、現在のスペクトルの変化量はノイズを含む可能性が高い。このしきい値は、固定値であってもよい。またはしきい値は、上記平均値に従って変動する値であってもよい。例えば、しきい値は、予め定められた割合(%)だけ上記平均値からずれた値であってもよい。 With respect to (ii) above, the plurality of spectral changes already obtained during polishing of the workpiece W are, for example, the most recent N spectral changes, not including the current spectral changes. The number N is a preset value. When the difference between the amount of change in the current spectrum and the average value of multiple changes in the already obtained spectrum is larger than the threshold value, the amount of change in the current spectrum is likely to contain noise. This threshold may be a fixed value. Alternatively, the threshold value may be a value that fluctuates according to the above average value. For example, the threshold value may be a value deviating from the above average value by a predetermined ratio (%).

上記(iii)に関して、過去に得られたスペクトルの複数の変化量は、ワークピースWと同じ構造を持つ少なくとも1つのワークピースを研磨しているときに得られたスペクトルの複数の変化量であってもよいし、またはワークピースWの研磨中に既に得られたスペクトルの複数の変化量であってもよい。 With respect to (iii) above, the plurality of changes in the spectrum obtained in the past are the plurality of changes in the spectrum obtained while polishing at least one workpiece having the same structure as the workpiece W. It may be a plurality of changes in the spectrum already obtained during polishing of the workpiece W.

上記(iv)に関して、スミルノフ・グラブス検定において使用されるサンプルデータは、ワークピースWと同じ構造を持つ少なくとも1つのワークピースを研磨しているときに得られたスペクトルの複数の変化量であってもよいし、またはワークピースWの研磨中に既に得られたスペクトルの複数の変化量であってもよい。 With respect to (iv) above, the sample data used in the Smirnov-Grabs test is a plurality of changes in the spectrum obtained while polishing at least one workpiece having the same structure as the workpiece W. It may be a plurality of changes in the spectrum already obtained during polishing of the workpiece W.

上述した除外条件(i)~(iv)のいずれかを満たすスペクトルの変化量は、ノイズを含むと推定される。そこで、データ処理部49は、ワークピースWの研磨中に算定したスペクトルの変化量が上記複数の除外条件のうちのいずれかを満たすときに、そのスペクトルの変化量を補正する。このスペクトルの変化量の補正は、ノイズを除去する処理である。除外条件は、上記除外条件(i)~(iv)から予め選択された1つであってもよい。 It is presumed that the amount of change in the spectrum that satisfies any of the above-mentioned exclusion conditions (i) to (iv) includes noise. Therefore, the data processing unit 49 corrects the amount of change in the spectrum when the amount of change in the spectrum calculated during polishing of the workpiece W satisfies any one of the above-mentioned plurality of exclusion conditions. The correction of the amount of change in the spectrum is a process of removing noise. The exclusion condition may be one selected in advance from the above exclusion conditions (i) to (iv).

一実施形態では、データ処理部49は、除外条件を満たすスペクトルの変化量を、外挿または内挿により補正する。より具体的には、データ処理部49は、除外条件を満たす(すなわちノイズを含む)スペクトルの変化量を除外し、除外されたスペクトルの変化量に対応する、除外条件を満たさない(すなわちノイズを含まない)スペクトルの変化量を外挿または内挿により求める。外挿による補正は、研磨時間に沿って並ぶスペクトルの複数の変化量を使用し、内挿による補正は、ワークピースW上に並ぶ複数の測定点で取得されたスペクトルの複数の変化量を使用する。 In one embodiment, the data processing unit 49 corrects the amount of change in the spectrum satisfying the exclusion condition by extrapolation or interpolation. More specifically, the data processing unit 49 excludes the amount of change in the spectrum that satisfies the exclusion condition (that is, includes noise), and does not satisfy the exclusion condition (that is, noise) that corresponds to the amount of change in the excluded spectrum. The amount of change in the spectrum (not included) is determined by extrapolation or interpolation. Extrapolation correction uses multiple changes in the spectrum aligned along the polishing time, and interpolation correction uses multiple changes in the spectrum acquired at multiple measurement points aligned on the workpiece W. do.

データ処理部49は、除外条件を満たすスペクトルの変化量を、次のうちのいずれかの動作を実行することにより、補正するように構成されている。
(I)除外条件を満たす(すなわちノイズを含む)スペクトルの変化量を、除外条件を満たさない(すなわちノイズを含まない)スペクトルの変化量に置き換える動作
(II)除外条件を満たすスペクトルの変化量を、ワークピースWの研磨中に既に得られたスペクトルの複数の変化量の平均値に置き換える動作
(III)除外条件を満たすスペクトルの変化量を、ワークピースW上の隣接する複数の測定点で得られたスペクトルの複数の変化量の平均値に置き換える動作
(IV)ワークピースWの研磨中に既に得られたスペクトルの複数の変化量から近似式を生成し、除外条件を満たすスペクトルの変化量を、前記近似式で求められる値に置き換える動作
The data processing unit 49 is configured to correct the amount of change in the spectrum satisfying the exclusion condition by executing any one of the following operations.
(I) Operation of replacing the amount of change in the spectrum that satisfies the exclusion condition (that is, including noise) with the amount of change in the spectrum that does not satisfy the exclusion condition (that is, does not contain noise) (II) The amount of change in the spectrum that satisfies the exclusion condition , Operation of replacing with the average value of a plurality of changes in the spectrum already obtained during polishing of the workpiece W (III) The amount of change in the spectrum satisfying the exclusion condition is obtained at a plurality of adjacent measurement points on the workpiece W. Operation to replace with the average value of multiple changes in the obtained spectrum (IV) An approximate expression is generated from the multiple changes in the spectrum already obtained during polishing of the workpiece W, and the change in the spectrum satisfying the exclusion condition is calculated. , Operation to replace with the value obtained by the above approximation formula

上記(I)に関して、除外条件を満たさない(すなわちノイズを含まない)スペクトルの変化量は、ワークピースWの研磨中に既に得られたスペクトルの変化量である。一実施形態では、除外条件を満たさない(すなわちノイズを含まない)スペクトルの変化量は、除外条件を満たすスペクトルの変化量が取得される直前に取得された直近のスペクトルの変化量である。 Regarding (I) above, the amount of change in the spectrum that does not satisfy the exclusion condition (that is, does not include noise) is the amount of change in the spectrum already obtained during polishing of the workpiece W. In one embodiment, the amount of change in the spectrum that does not satisfy the exclusion condition (that is, does not include noise) is the amount of change in the most recent spectrum acquired immediately before the amount of change in the spectrum that satisfies the exclusion condition is acquired.

上記(II)に関して、ワークピースWの研磨中に既に得られたスペクトルの複数の変化量は、除外条件を満たさない(すなわちノイズを含まない)スペクトルの複数の変化量である。一実施形態では、ワークピースWの研磨中に既に得られたスペクトルの複数の変化量は、現在のスペクトルの変化量を含まない、直近のM個のスペクトルの変化量である。個数Mは予め設定された値である。 With respect to (II) above, the plurality of changes in the spectrum already obtained during polishing of the workpiece W are the plurality of changes in the spectrum that do not satisfy the exclusion condition (that is, do not include noise). In one embodiment, the plurality of spectral changes already obtained during polishing of the workpiece W are the most recent M spectral changes, not including the current spectral changes. The number M is a preset value.

上記(III)に関して、ワークピースW上の隣接する測定点とは、除外条件を満たすスペクトルの変化量が取得されたワークピースW上の測定点に隣接する複数の測定点である。上述したように、光学センサヘッド7は、研磨テーブル3が一回転するたびに、ワークピースWを横切りながら、ワークピースW上の複数の測定点に光を導き、これら複数の測定点からの反射光を受ける。ワークピースW上の隣接する測定点は、例えば、除外条件を満たす(すなわちノイズを含む)スペクトルの変化量が取得された測定点の両側に位置する複数の測定点であってもよい。隣接する各測定点で取得されたスペクトルの変化量は、除外条件を満たさない(すなわちノイズを含まない)スペクトルの変化量である。 Regarding (III) above, the adjacent measurement points on the workpiece W are a plurality of measurement points adjacent to the measurement points on the workpiece W from which the amount of change in the spectrum satisfying the exclusion condition has been acquired. As described above, each time the polishing table 3 makes one rotation, the optical sensor head 7 guides light to a plurality of measurement points on the workpiece W while traversing the workpiece W, and reflects from these plurality of measurement points. Receive light. Adjacent measurement points on the workpiece W may be, for example, a plurality of measurement points located on both sides of the measurement point from which the amount of change in the spectrum satisfying the exclusion condition (that is, including noise) has been acquired. The amount of change in the spectrum acquired at each adjacent measurement point is the amount of change in the spectrum that does not satisfy the exclusion condition (that is, does not include noise).

上記(IV)に関して、近似式は、図7に示すように、スペクトルの変化量と研磨時間を表す座標軸を持つ座標系上の式である。近似式は、研磨時間を変数に持つ。近似式は、除外条件を満たさない(すなわちノイズを含まない)スペクトルの複数の変化量と、対応する複数の研磨時間とによって特定される座標系上の複数のデータ点から決定される。近似式は、多項式によって表されてもよい。近似式の求め方は特に限定されない。データ処理部49は、ワークピースWの研磨中に近似式を生成し、除外条件を満たす(すなわちノイズを含む)スペクトルの変化量が取得された研磨時間を近似式に入力することにより、スペクトルの変化量を補正することができる。 Regarding (IV) above, the approximate expression is an expression on a coordinate system having coordinate axes representing the amount of change in the spectrum and the polishing time, as shown in FIG. The approximate expression has the polishing time as a variable. The approximation formula is determined from a plurality of data points on the coordinate system specified by the plurality of changes in the spectrum that do not meet the exclusion criteria (ie, noise-free) and the corresponding polishing times. The approximate expression may be expressed by a polynomial. The method of obtaining the approximate expression is not particularly limited. The data processing unit 49 generates an approximate expression during polishing of the workpiece W, and inputs the polishing time obtained by acquiring the amount of change in the spectrum satisfying the exclusion condition (that is, including noise) into the approximate expression. The amount of change can be corrected.

データ処理部49は、除外条件を満たさない(すなわちノイズを含まない)スペクトルの変化量および上記補正されたスペクトルの変化量を研磨時間に沿って積算してスペクトル累積変化量を算出し、スペクトル累積変化量に基づいてワークピースWの研磨量を監視する。スペクトル累積変化量は、ノイズを含まないスペクトルの変化量の累積値であるので、データ処理部49はワークピースWの研磨量を正確に監視することができる。 The data processing unit 49 integrates the amount of change in the spectrum that does not satisfy the exclusion condition (that is, does not include noise) and the amount of change in the corrected spectrum along the polishing time to calculate the cumulative amount of change in the spectrum, and accumulates the spectrum. The amount of polishing of the workpiece W is monitored based on the amount of change. Since the spectral cumulative change amount is a cumulative value of the spectral change amount that does not include noise, the data processing unit 49 can accurately monitor the polishing amount of the workpiece W.

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
40 光学式研磨監視装置
44 光源
47 分光器
49 データ処理部
49a 記憶装置
49b 演算装置
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 40 Optical polishing monitoring device 44 Light source 47 Spectrometer 49 Data processing unit 49a Storage device 49b Computing device

Claims (8)

ワークピースの研磨を監視する方法であって、
ワークピースの研磨中に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のスペクトルを生成し、
所定の時間当たりの前記スペクトルの変化量を算出し、
前記スペクトルの変化量が所定の除外条件を満たすときに、前記スペクトルの変化量を補正し、
前記除外条件を満たさない前記スペクトルの変化量および前記補正されたスペクトルの変化量を研磨時間に沿って積算してスペクトル累積変化量を算出する、方法。
A method of monitoring the polishing of workpieces
While polishing the workpiece, the workpiece was irradiated with light to obtain light.
Generate a spectrum of reflected light from the workpiece and generate
The amount of change in the spectrum per predetermined time is calculated,
When the amount of change in the spectrum satisfies a predetermined exclusion condition, the amount of change in the spectrum is corrected.
A method for calculating the cumulative spectral change amount by integrating the change amount of the spectrum that does not satisfy the exclusion condition and the corrected change amount of the spectrum along the polishing time.
前記除外条件は、
前記スペクトルの変化量がしきい値よりも大きいこと、
現在のスペクトルの変化量と、前記ワークピースの研磨中に既に得られたスペクトルの複数の変化量の平均値との差がしきい値よりも大きいこと、
前記スペクトルの変化量が、過去に得られたスペクトルの複数の変化量の正規分布の平均値から±Xσの範囲外にあること(Xは予め定められた係数である)、および
前記スペクトルの変化量が、スミルノフ・グラブス検定により外れ値と判定されること、
のうちのいずれかである、請求項1に記載の方法。
The exclusion condition is
The amount of change in the spectrum is larger than the threshold value.
The difference between the current spectral change and the average of multiple spectral changes already obtained during polishing of the workpiece is greater than the threshold.
The amount of change in the spectrum is outside the range of ± Xσ from the average value of the normal distribution of the amount of change in the plurality of spectra obtained in the past (X is a predetermined coefficient), and the change in the spectrum. The quantity is judged to be an outlier by the Smirnov-Grabs test,
The method according to claim 1, which is any of the above.
前記スペクトルの変化量を補正する工程は、前記スペクトルの変化量を外挿または内挿により補正する工程である、請求項1または2に記載の方法。 The method according to claim 1 or 2, wherein the step of correcting the amount of change in the spectrum is a step of correcting the amount of change in the spectrum by extrapolation or interpolation. 前記外挿による補正は、研磨時間に沿って並ぶスペクトルの複数の変化量を使用し、前記内挿による補正は、前記ワークピース上に並ぶ複数の測定点で取得されたスペクトルの複数の変化量を使用する、請求項3に記載の方法。 The extrapolation correction uses a plurality of changes in the spectrum arranged along the polishing time, and the interpolation correction uses a plurality of changes in the spectrum acquired at a plurality of measurement points arranged on the workpiece. 3. The method of claim 3. ワークピースの研磨監視装置であって、
ワークピースの研磨中に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る光学センサヘッドと、
前記反射光の強度を波長ごとに測定する分光器と、
プログラムが格納された記憶装置および前記プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する演算装置を有するデータ処理部を備え、
前記データ処理部は、
前記反射光の強度の測定データから前記反射光のスペクトルを生成し、
所定の時間当たりの前記スペクトルの変化量を算出し、
前記スペクトルの変化量が所定の除外条件を満たすときに、前記スペクトルの変化量を補正し、
前記除外条件を満たさない前記スペクトルの変化量および前記補正されたスペクトルの変化量を研磨時間に沿って積算してスペクトル累積変化量を算出するように構成されている、研磨監視装置。
A work piece polishing monitoring device
An optical sensor head that irradiates the work piece with light while polishing the work piece and receives the reflected light from the work piece.
A spectroscope that measures the intensity of the reflected light for each wavelength,
A data processing unit having a storage device in which a program is stored and an arithmetic unit that executes an operation according to an instruction included in the program is provided.
The data processing unit
A spectrum of the reflected light is generated from the measurement data of the intensity of the reflected light.
The amount of change in the spectrum per predetermined time is calculated,
When the amount of change in the spectrum satisfies a predetermined exclusion condition, the amount of change in the spectrum is corrected.
A polishing monitoring device configured to integrate the amount of change in the spectrum that does not satisfy the exclusion condition and the amount of change in the corrected spectrum along with the polishing time to calculate the cumulative amount of change in the spectrum.
前記除外条件は、
前記スペクトルの変化量がしきい値よりも大きいこと、
現在のスペクトルの変化量と、前記ワークピースの研磨中に既に得られたスペクトルの複数の変化量の平均値との差がしきい値よりも大きいこと、
前記スペクトルの変化量が、過去に得られたスペクトルの複数の変化量の正規分布の平均値から±Xσの範囲外にあること(Xは予め定められた係数である)、および
前記スペクトルの変化量が、スミルノフ・グラブス検定により外れ値と判定されること、
のうちのいずれかである、請求項5に記載の研磨監視装置。
The exclusion condition is
The amount of change in the spectrum is larger than the threshold value.
The difference between the current spectral change and the average of multiple spectral changes already obtained during polishing of the workpiece is greater than the threshold.
The amount of change in the spectrum is outside the range of ± Xσ from the average value of the normal distribution of the amount of change in the plurality of spectra obtained in the past (X is a predetermined coefficient), and the change in the spectrum. The quantity is judged to be an outlier by the Smirnov-Grabs test,
The polishing monitoring device according to claim 5, which is one of the above.
前記データ処理部は、前記スペクトルの変化量を外挿または内挿により補正するように構成されている、請求項5または6に記載の研磨監視装置。 The polishing monitoring device according to claim 5 or 6, wherein the data processing unit is configured to correct the amount of change in the spectrum by extrapolation or interpolation. 前記データ処理部は、前記外挿による補正を、研磨時間に沿って並ぶスペクトルの複数の変化量を使用して実行し、前記内挿による補正を、前記ワークピース上に並ぶ複数の測定点で取得されたスペクトルの複数の変化量を使用して実行するように構成されている、請求項7に記載の研磨監視装置。 The data processing unit performs the extrapolation correction using a plurality of changes in the spectrum arranged along the polishing time, and the interpolation correction at a plurality of measurement points arranged on the workpiece. The polishing monitoring device according to claim 7, wherein the polishing monitoring device is configured to perform using a plurality of variations of the acquired spectrum.
JP2020200761A 2020-11-24 2020-12-03 Polishing monitoring method and polishing monitoring device for workpiece Pending JP2022088758A (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020200761A JP2022088758A (en) 2020-12-03 2020-12-03 Polishing monitoring method and polishing monitoring device for workpiece
US17/524,144 US20220176513A1 (en) 2020-11-24 2021-11-11 Polishing method, polishing monitoring method and polishing monitoring apparatus for workpiece
KR1020210158307A KR20220071915A (en) 2020-11-24 2021-11-17 Polishing method, polishing monitoring method and polishing monitoring apparatus for workpiece
CN202111375685.4A CN114536210A (en) 2020-11-24 2021-11-19 Polishing method, polishing monitoring method for workpiece, and polishing monitoring device
TW110143131A TW202235213A (en) 2020-11-24 2021-11-19 Polishing method, polishing monitoring method and polishing monitoring apparatus for workpiece

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020200761A JP2022088758A (en) 2020-12-03 2020-12-03 Polishing monitoring method and polishing monitoring device for workpiece

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022088758A true JP2022088758A (en) 2022-06-15

Family

ID=81988039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020200761A Pending JP2022088758A (en) 2020-11-24 2020-12-03 Polishing monitoring method and polishing monitoring device for workpiece

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2022088758A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI605907B (en) Method for monitoring a polishing process, apparatus for monitoring a polishing process, and a polishing apparatus
US7409260B2 (en) Substrate thickness measuring during polishing
TWI657894B (en) Polishing method and polishing apparatus
KR100434189B1 (en) Apparatus and method for chemically and mechanically polishing semiconductor wafer
US20070039925A1 (en) Spectra based endpointing for chemical mechanical polishing
JP6404172B2 (en) Film thickness measuring method, film thickness measuring apparatus, polishing method, and polishing apparatus
JP2013219248A (en) Polishing device and polishing method
US11648643B2 (en) Method, apparatus, and system for determining optimum operation recipe for optical film-thickness measuring device
JP2010093147A (en) Polishing progress monitoring method, and polishing device
US20220176513A1 (en) Polishing method, polishing monitoring method and polishing monitoring apparatus for workpiece
JP2022088758A (en) Polishing monitoring method and polishing monitoring device for workpiece
US7527545B2 (en) Methods and tools for controlling the removal of material from microfeature workpieces
CN116100458A (en) Polishing apparatus and polishing method
JP5903135B2 (en) Polishing end point detection device and polishing end point detection method
JP4739393B2 (en) Method for creating diagram used for light wavelength selection for polishing end point detection, light wavelength selection method, polishing end point detection method, polishing end point detection device, and polishing device
JP2014011294A (en) Wavelength calibration method of spectroscopic polishing monitoring device, and polishing method of wafer
JP2007059597A (en) Film thickness evaluation method, polish end point detecting method, and device manufacturing equipment
JP2022082902A (en) Polishing method
CN114746214A (en) Polishing apparatus and polishing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230306

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20231228

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240116

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240301