JP2023122817A - Polishing end point detection method, polishing end point detection system, polishing device, and computer readable recording medium - Google Patents
Polishing end point detection method, polishing end point detection system, polishing device, and computer readable recording medium Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023122817A JP2023122817A JP2022026546A JP2022026546A JP2023122817A JP 2023122817 A JP2023122817 A JP 2023122817A JP 2022026546 A JP2022026546 A JP 2022026546A JP 2022026546 A JP2022026546 A JP 2022026546A JP 2023122817 A JP2023122817 A JP 2023122817A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polishing
- time
- workpiece
- end point
- point
- 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
Links
- 238000005498 polishing Methods 0.000 title claims abstract description 673
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 38
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 105
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 16
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 claims description 10
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 11
- 239000010408 film Substances 0.000 description 21
- 238000012549 training Methods 0.000 description 21
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 10
- 238000013135 deep learning Methods 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 1
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000003066 decision tree Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000012788 optical film Substances 0.000 description 1
- 238000007637 random forest analysis Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
- B24B37/013—Devices or means for detecting lapping completion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
- B24B49/16—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the load
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ウェーハ、基板、パネルなどの半導体デバイスの製造に用いられるワークピースの研磨終点を検出する方法およびシステムに関する。また、本発明は、そのような研磨終点検出システムを備えた研磨装置に関する。さらに、本発明は、研磨装置に研磨終点検出方法を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に関する。 The present invention relates to a method and system for detecting polishing endpoints of workpieces used in the manufacture of semiconductor devices such as wafers, substrates, and panels. The present invention also relates to a polishing apparatus equipped with such a polishing endpoint detection system. Furthermore, the present invention relates to a computer-readable recording medium recording a program for causing a polishing apparatus to execute a polishing endpoint detection method.
半導体デバイスの製造には、CMP装置に代表される研磨モジュールが使用される。半導体デバイスの配線構造は、配線溝が形成された絶縁膜上に金属膜(銅膜など)を形成し、その後不要な金属膜を研磨モジュールにより除去することにより形成される。研磨モジュールは、研磨テーブル上の研磨パッドに研磨液(スラリー)を供給しながら、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研磨する。 A polishing module typified by a CMP apparatus is used in the manufacture of semiconductor devices. A wiring structure of a semiconductor device is formed by forming a metal film (such as a copper film) on an insulating film in which wiring grooves are formed, and then removing unnecessary metal films using a polishing module. The polishing module polishes the surface of the workpiece by relatively moving the workpiece and the polishing pad while supplying a polishing liquid (slurry) to the polishing pad on the polishing table.
研磨モジュールは、ワークピースの研磨終点を検出する研磨終点検出装置を備えている。この研磨終点検出装置は、研磨の進捗を示す研磨指標値(例えば、テーブルトルク電流、渦電流式膜厚センサの出力信号、光学式膜厚センサの出力信号)に基づいてワークピースの研磨を監視し、研磨対象膜(例えば、金属膜)が除去された時点である研磨終点を決定する。 The polishing module includes a polishing endpoint detector that detects the polishing endpoint of the workpiece. This polishing end point detection device monitors polishing of the workpiece based on polishing index values indicating the progress of polishing (for example, table torque current, output signal of eddy current film thickness sensor, output signal of optical film thickness sensor). Then, the polishing end point, which is the point at which the film to be polished (for example, the metal film) is removed, is determined.
研磨指標値は、研磨の進捗に伴い、ワークピースの表面状態に依存して変化する。研磨終点は、例えば、研磨対象膜が除去されて下層が露出したことによる、研磨指標値の特徴的な変化点に基づいて検出される。研磨モジュールは、検出された研磨終点に基づいてワークピースの研磨を終了する。 The polishing index value changes depending on the surface state of the workpiece as the polishing progresses. The polishing end point is detected, for example, based on the characteristic change point of the polishing index value due to the removal of the film to be polished and the exposure of the underlying layer. The polishing module terminates polishing of the workpiece based on the detected polishing endpoint.
通常、研磨指標値の実測値はノイズを含んでいるため、数秒間にわたって得られた実測値の平均、すなわち移動平均が研磨終点の検出に用いられる。この移動平均の算出により、研磨指標値の特徴的な変化点が実際に現れた時点から遅延して、研磨終点が検出されることがある。 Since the measured values of the polishing index usually contain noise, the average of the measured values obtained over several seconds, that is, the moving average is used to detect the polishing end point. Due to the calculation of this moving average, the polishing end point may be detected after a delay from the time when the characteristic change point of the polishing index value actually appears.
そこで、本発明は、正確に研磨終点時間を予測することができる方法およびシステムを提供する。 Accordingly, the present invention provides a method and system that can accurately predict the polishing endpoint time.
一態様では、ワークピースの研磨時に、前記ワークピースの研磨進捗を示す研磨モニタリング値を取得し、前記ワークピースの研磨時間に沿った前記研磨モニタリング値の変化を表す時系列データを生成し、前記時系列データに含まれる特徴データ点を構成する研磨モニタリング値および研磨時間を学習済みモデルに入力し、前記学習済みモデルから研磨終点予測時間を出力する、研磨終点検出方法が提供される。
一態様では、前記時系列データに含まれる研磨初期データ点を構成する研磨モニタリング値および研磨時間を前記学習済みモデルにさらに入力して、前記学習済みモデルから研磨終点予測時間を出力する。
一態様では、前記時系列データに含まれる、前記研磨初期データ点と前記特徴データ点との間の中間データ点を構成する研磨モニタリング値および研磨時間を前記学習済みモデルにさらに入力して、前記学習済みモデルから研磨終点予測時間を出力する。
In one aspect, when the workpiece is polished, a polishing monitoring value indicating the polishing progress of the workpiece is obtained, time-series data representing changes in the polishing monitoring value along the polishing time of the workpiece is generated, and the A polishing endpoint detection method is provided in which polishing monitoring values and polishing times that constitute feature data points included in time-series data are input to a trained model, and a polishing endpoint prediction time is output from the trained model.
In one aspect, the polishing monitoring value and the polishing time that constitute the initial polishing data point included in the time-series data are further input to the learned model, and the predicted polishing end point time is output from the learned model.
In one aspect, a polishing monitoring value and a polishing time constituting an intermediate data point between the initial polishing data point and the characteristic data point, which are included in the time-series data, are further input to the trained model, and Output the polishing end point prediction time from the trained model.
一態様では、前記特徴データ点は、前記時系列データに含まれる複数の特徴データ点である。
一態様では、前記研磨終点予測装置は、前記時系列データに含まれる、前記複数の特徴データ点の間の中間データ点を構成する研磨モニタリング値および研磨時間を前記学習済みモデルにさらに入力して、前記学習済みモデルから研磨終点予測時間を出力する。
一態様では、研磨モジュールに使用されている研磨パッドの総使用時間、前記研磨パッドの種類、前記ワークピースの研磨に使用されている研磨液の種類、および前記ワークピースの種類のうち少なくとも1つの補助情報を前記学習済みモデルにさらに入力して、前記学習済みモデルから研磨終点予測時間を出力する。
一態様では、前記特徴データ点は、前記時系列データの極大点、極小点、および変曲点のうちのいずれか1つである。
一態様では、前記特徴データ点は、所定の研磨モニタリング値に達した時点のデータ点である。
一態様では、前記研磨進捗測定器は、トルク電流検出器および膜厚測定センサのうちのいずれかである。
In one aspect, the feature data points are a plurality of feature data points included in the time-series data.
In one aspect, the polishing endpoint predicting device further inputs a polishing monitoring value and a polishing time that constitute intermediate data points between the plurality of feature data points included in the time-series data into the trained model. , output the polishing end point prediction time from the learned model.
In one aspect, at least one of the total usage time of the polishing pad used in the polishing module, the type of the polishing pad, the type of polishing liquid used for polishing the workpiece, and the type of the workpiece. Auxiliary information is further input to the learned model, and a polishing endpoint prediction time is output from the learned model.
In one aspect, the feature data point is any one of a maximum point, a minimum point, and an inflection point of the time-series data.
In one aspect, the characteristic data points are data points at which predetermined polishing monitoring values are reached.
In one aspect, the polishing progress meter is one of a torque current detector and a film thickness measurement sensor.
一態様では、研磨モジュールに設けられた研磨進捗測定器と、機械学習により構築された学習済みモデルを有する研磨終点予測装置を備え、前記研磨終点予測装置は、ワークピースの研磨時に前記研磨進捗測定器から出力された、前記ワークピースの研磨進捗を示す研磨モニタリング値を取得し、前記ワークピースの研磨時間に沿った前記研磨モニタリング値の変化を表す時系列データを生成し、前記時系列データに含まれる特徴データ点を構成する研磨モニタリング値および研磨時間を前記学習済みモデルに入力し、前記学習済みモデルから研磨終点予測時間を出力するように構成されている、研磨終点検出システムが提供される。
一態様では、前記研磨終点予測装置は、前記時系列データに含まれる研磨初期データ点を構成する研磨モニタリング値および研磨時間を前記学習済みモデルにさらに入力して、前記学習済みモデルから研磨終点予測時間を出力するように構成されている。
一態様では、前記研磨終点予測装置は、前記時系列データに含まれる、前記研磨初期データ点と前記特徴データ点との間の中間データ点を構成する研磨モニタリング値および研磨時間を前記学習済みモデルにさらに入力して、前記学習済みモデルから研磨終点予測時間を出力するように構成されている。
In one aspect, a polishing progress measuring device provided in a polishing module and a polishing endpoint predicting device having a learned model constructed by machine learning are provided, and the polishing endpoint predicting device measures the polishing progress during polishing of a workpiece. obtain a polishing monitoring value output from a device that indicates the polishing progress of the workpiece, generate time-series data representing changes in the polishing monitoring value along the polishing time of the workpiece, and store the time-series data in the A polishing endpoint detection system is provided configured to input polishing monitoring values and polishing times comprising feature data points included into said trained model and to output a predicted polishing endpoint time from said trained model. .
In one aspect, the polishing endpoint prediction device further inputs a polishing monitoring value and a polishing time constituting initial polishing data points included in the time-series data to the learned model, and predicts the polishing endpoint from the learned model. Configured to output time.
In one aspect, the polishing endpoint predicting device predicts polishing monitoring values and polishing times, which constitute intermediate data points between the initial polishing data points and the feature data points, included in the time-series data, and the learned model. and outputs the polishing end point prediction time from the learned model.
一態様では、前記特徴データ点は、前記時系列データに含まれる複数の特徴データ点である。 In one aspect, the feature data points are a plurality of feature data points included in the time-series data.
一態様では、前記研磨終点予測装置は、前記時系列データに含まれる、前記複数の特徴データ点の間の中間データ点を構成する研磨モニタリング値および研磨時間を前記学習済みモデルにさらに入力して、前記学習済みモデルから研磨終点予測時間を出力するように構成されている。
一態様では、前記研磨終点予測装置は、前記研磨モジュールに使用されている研磨パッドの総使用時間、前記研磨パッドの種類、前記ワークピースの研磨に使用されている研磨液の種類、および前記ワークピースの種類のうち少なくとも1つの補助情報を前記学習済みモデルにさらに入力して、前記学習済みモデルから研磨終点予測時間を出力するように構成されている。
一態様では、前記特徴データ点は、前記時系列データの極大点、極小点、および変曲点のうちのいずれか1つである。
一態様では、前記特徴データ点は、所定の研磨モニタリング値に達した時点のデータ点である。
一態様では、前記研磨進捗測定器は、トルク電流検出器および膜厚測定センサのうちのいずれかである。
In one aspect, the polishing endpoint predicting device further inputs a polishing monitoring value and a polishing time that constitute intermediate data points between the plurality of feature data points included in the time-series data into the trained model. , to output a polishing end point prediction time from the learned model.
In one aspect, the polishing endpoint predicting device predicts the total usage time of the polishing pad used in the polishing module, the type of the polishing pad, the type of polishing liquid used for polishing the workpiece, and the type of polishing liquid used for polishing the workpiece. Auxiliary information of at least one piece type is further input to the learned model, and a polishing end point prediction time is output from the learned model.
In one aspect, the feature data point is any one of a maximum point, a minimum point, and an inflection point of the time-series data.
In one aspect, the characteristic data points are data points at which predetermined polishing monitoring values are reached.
In one aspect, the polishing progress meter is one of a torque current detector and a film thickness measurement sensor.
一態様では、研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、ワークピースを前記研磨パッドの研磨面に押し付けて前記ワークピースを研磨する研磨ヘッドと、上記研磨終点検出システムを備えた、研磨装置が提供される。
一態様では、ワークピースの研磨時に、前記ワークピースの研磨進捗を示す研磨モニタリング値を取得するステップと、前記ワークピースの研磨時間に沿った前記研磨モニタリング値の変化を表す時系列データを生成するステップと、前記時系列データに含まれる特徴データ点を構成する研磨モニタリング値および研磨時間を学習済みモデルに入力し、前記学習済みモデルから研磨終点予測時間を出力するステップをコンピュータに実行させる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 aspect, there is provided a polishing apparatus comprising a polishing table for supporting a polishing pad, a polishing head for polishing the workpiece by pressing the workpiece against the polishing surface of the polishing pad, and the polishing end point detection system. be done.
In one aspect, during polishing of a workpiece, obtaining a polishing monitoring value indicating polishing progress of the workpiece; and generating time-series data representing changes in the polishing monitoring value along polishing time of the workpiece. and inputting a polishing monitoring value and a polishing time that constitute characteristic data points included in the time-series data to a trained model, and outputting a predicted polishing end point time from the trained model. A recorded computer-readable recording medium is provided.
本発明によれば、研磨終点よりも前に現れる特徴データ点を構成する研磨モニタリング値および研磨時間を学習済みモデルに入力することで、研磨終点予測時間を学習済みモデルから出力する。これにより、目標とする研磨終点よりも前に正確に研磨終点時間を予測して、目標とする研磨終点でワークピースの研磨を終了することができる。 According to the present invention, by inputting a polishing monitoring value and a polishing time that constitute characteristic data points appearing before the polishing end point into the learned model, the predicted polishing end point time is output from the learned model. As a result, the polishing end point time can be accurately predicted before the target polishing end point, and polishing of the workpiece can be finished at the target polishing end point.
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、研磨終点検出システム7および研磨モジュール1を備えた研磨装置の一実施形態を示す模式図である。研磨モジュール1は、ワークピースWを化学機械的に研磨する研磨装置(CMP装置)である。ワークピースWの例としては、半導体デバイスの製造に使用されるウェーハ、基板、パネルなどが挙げられる。研磨終点検出システム7は、研磨モジュール1によって研磨されているワークピースWの研磨終点を検出するように構成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a polishing apparatus having a polishing end
研磨モジュール1は、研磨パッド2を支持するための研磨テーブル3と、ヘッドシャフト5の下端に連結された研磨ヘッド6を備えている。ヘッドシャフト5は、ベルトおよびプーリ等のトルク伝達機構10を介して研磨ヘッド回転モータ12に連結されている。研磨ヘッド回転モータ12は、トルク伝達機構10を介してヘッドシャフト5を回転させ、このヘッドシャフト5の回転により、研磨ヘッド6がヘッドシャフト5を中心に矢印で示す方向に回転される。研磨ヘッド6は、その下面にワークピース(例えばウェーハ)Wを真空吸着により保持可能に構成されている。
A
ヘッドシャフト5は、ヘッドアーム15に回転可能に保持されている。ヘッドアーム15は研磨パッド2の上方に配置され、研磨パッド2の研磨面2aと平行である。ヘッドアーム15の一端はヘッドシャフト5を保持し、ヘッドアーム15の他端はアーム揺動モータ16に連結されている。アーム揺動モータ16は、ヘッドアーム15を所定の角度だけ回転させることにより、研磨ヘッド6を研磨テーブル3上の研磨位置と、研磨テーブル3の外の搬送位置との間で移動させるように構成されている。
The
研磨テーブル3は、テーブル軸3aを介してその下方に配置されるテーブル回転モータ18に連結されており、このテーブル回転モータ18により研磨テーブル3がテーブル軸3aを中心に矢印で示す方向に回転するようになっている。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を構成している。研磨テーブル3の上方には、研磨面2aに研磨液(スラリー)を供給するための研磨液供給ノズル20が配置されている。
The polishing table 3 is connected via a
ワークピースWの研磨は次のようにして行われる。研磨テーブル3および研磨パッド2はテーブル回転モータ18により回転されながら、研磨液が研磨液供給ノズル20から研磨パッド2の研磨面2aに供給される。研磨ヘッド6は、研磨ヘッド回転モータ12により回転されながら、ワークピースWを研磨パッド2の研磨面2aに対して押し付ける。ワークピースWは、研磨液の化学的作用と、研磨液に含まれる砥粒および/または研磨パッド2の機械的作用の組み合わせにより、研磨される。一実施形態では、ワークピースWの研磨中に、アーム揺動モータ16により、研磨ヘッド6を研磨パッド2の研磨面2a上で揺動(オシレーション)させてもよい。
Polishing of the workpiece W is performed as follows. While the polishing table 3 and the
次に、研磨終点検出システム7について説明する。研磨終点検出システム7は、研磨モジュール1に配置された研磨進捗測定器30と、ワークピースWの研磨終点を予測する研磨終点予測装置33を備えている。本実施形態では、研磨進捗測定器30は、テーブル回転モータ18に接続されたトルク電流検出器(すなわち、テーブルトルク電流検出器)である。トルク電流検出器である研磨進捗測定器30は、テーブル回転モータ18に供給される電流(以下、トルク電流という)を測定するように構成されている。トルク電流は、テーブル回転モータ18が研磨テーブル3および研磨パッド2を一定速度で回転させるために必要な電流である。
Next, the polishing end
トルク電流の測定値は、ワークピースWの研磨進捗を示す研磨モニタリング値として機能する。すなわち、ワークピースWの研磨中は、ワークピースWの表面と研磨パッド2の研磨面2aとが摺接するため、ワークピースWと研磨パッド2との間には摩擦力が生じる。この摩擦力は抵抗トルクとしてテーブル回転モータ18に作用する。ワークピースWと研磨パッド2との間に発生する摩擦力は、ワークピースWの表面状態に依存して変わる。例えば、ワークピースWの表面が配線パターン構造を有している場合、配線パターン構造を構成する膜または金属配線の除去状態によって、上記摩擦力は変化する。この摩擦力の変化は、研磨テーブル3および研磨パッド2を予め設定された速度で回転させるためにテーブル回転モータ18に供給されるトルク電流の変化として検出することができる。研磨進捗測定器30は、研磨終点予測装置33に接続されており、トルク電流の測定値である研磨モニタリング値を生成し、研磨モニタリング値を研磨終点予測装置33に送るように構成されている。
The measured value of the torque current functions as a polishing monitoring value that indicates the polishing progress of the workpiece W. That is, since the surface of the workpiece W and the polishing
研磨終点予測装置33は、プログラムおよび後述する学習済みモデル34が格納された記憶装置33a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33bを備えている。研磨終点予測装置33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33aは、ランダムアクセスメモリ(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33b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、研磨終点予測装置33の具体的構成はこれらの例に限定されない。
The polishing end
研磨終点予測装置33は、研磨進捗測定器30に通信線で接続されたエッジサーバであってもよいし、インターネットなどのネットワークによって研磨進捗測定器30に接続されたクラウドサーバであってもよい。研磨終点予測装置33は、複数のサーバの組み合わせであってもよい。例えば、研磨終点予測装置33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により互いに接続されたエッジサーバとクラウドサーバとの組み合わせであってもよい。ただし、研磨終点予測装置33の具体的構成はこれらの例に限定されない。一実施形態では、研磨終点予測装置33は、複数の装置で構成されており、それぞれに記憶装置と演算装置を備えていてもよい。
The polishing
研磨終点予測装置33は、研磨制御部40に接続されている。研磨終点予測装置33は、ワークピースWの研磨終点を予測して、研磨終点予測時間を含む研磨終了信号を研磨制御部40に送る。研磨制御部40は、受信した研磨終了信号に基づいて、研磨モジュール1に指令を発して、研磨終点予測時間でワークピースWの研磨を終了させる。
The polishing end
図2は、ワークピースWの研磨時間に伴う研磨モニタリング値の変化を表す時系列データを示すグラフの一例を示す図である。図2において、縦軸は研磨モニタリング値(すなわちトルク電流の測定値)を表し、横軸はワークピースWの研磨時間を表している。ワークピースWが研磨されるにつれて、ワークピースWの表面状態は変化する。このワークピースWの表面状態の変化は、図2に示すように、研磨モニタリング値の変化として現れる。 FIG. 2 is a diagram showing an example of a graph showing time-series data representing changes in polishing monitoring values with polishing time of the workpiece W. As shown in FIG. In FIG. 2, the vertical axis represents the polishing monitoring value (ie, the torque current measurement), and the horizontal axis represents the polishing time of the workpiece W. As shown in FIG. As the workpiece W is polished, the surface condition of the workpiece W changes. The change in the surface condition of the work piece W appears as a change in the polishing monitoring value, as shown in FIG.
ワークピースWの研磨終点は、ワークピースWの研磨進捗を表す研磨モニタリング値に基づいて検出される。図2に示す時系列データは、研磨モニタリング値の極大点MPを含む。この極大点MPは、例えば、研磨対象膜が除去されて下層が露出したことによって現れる、特徴データ点である。本実施形態では、目標とする研磨終点は、極大点MPが現れた時点である。したがって、研磨モジュール1は、極大点MPに対応する研磨終点時間TEでワークピースWの研磨を終了させることを目標とする。
The polishing end point of the workpiece W is detected based on the polishing monitoring value representing the polishing progress of the workpiece W. FIG. The time-series data shown in FIG. 2 includes local maximum points MP of the polishing monitoring values. This maximum point MP is, for example, a characteristic data point that appears when the film to be polished is removed and the underlying layer is exposed. In the present embodiment, the target polishing end point is the time when the maximum point MP appears. Therefore, the
しかしながら、極大点MPが現れてから研磨終点を検出すると、研磨制御部40が研磨モジュール1に指令を発して、研磨モジュール1がワークピースWの研磨を終了する時点は、研磨終点時間TEを過ぎてしまうことがある。また、研磨モニタリング値の実測値はノイズを含んでいるため、図3に示すように時系列データの波形が不安定であり、研磨終点を正確に検出することができない。そのため、研磨終点の検出には、研磨モニタリング値の移動平均を算出して、図2に示すようにノイズを低減させた時系列データを用いる。この移動平均の算出により、研磨終点の検出が遅延することがある。
However, when the polishing end point is detected after the local maximum point MP appears, the polishing
そこで、本実施形態の研磨終点予測装置33は、学習用ワークピースを研磨したときに得られた時系列データに基づいて、機械学習により構築された学習済みモデル34を用いて、研磨終点を予測する。研磨終点予測装置33は、図1に示すように、記憶装置33aに格納された学習済みモデル34を有している。
Therefore, the polishing end
学習済みモデル34の構築に使用される学習用ワークピースは、研磨対象のワークピースWと同じ種類であってもよいし、異なる種類であってもよい。ワークピースの種類は、ワークピースの表面構造、ワークピースを構成する材料、ワークピースのサイズなどのワークピースが有する構造的特徴によって区別される。ワークピースの表面構造は、ワークピース表面に形成された配線パターンや配線パターンを構成する材料によって異なる。
The training workpiece used to build the trained
図4は、学習用ワークピースの研磨時に生成された時系列データを示すグラフの一例である。学習用ワークピースは、上述したワークピースWの研磨と同様に、研磨モジュール1により研磨される。学習用ワークピースは、ワークピースWと同じ研磨条件で研磨される。研磨条件には、研磨テーブル3の回転速度、研磨ヘッド6の回転速度、研磨ヘッド6のワークピースWに対する押付力、研磨液の流量が挙げられる。
FIG. 4 is an example of a graph showing time-series data generated during polishing of a learning workpiece. The learning workpiece is polished by the
研磨進捗測定器30は、トルク電流を学習用ワークピースの研磨中に測定する。研磨終点予測装置33は、学習用ワークピースの研磨進捗を示すトルク電流の測定値、すなわち研磨モニタリング値を研磨進捗測定器30から取得し、学習用ワークピースの研磨時間に沿った研磨モニタリング値の変化(すなわちトルク電流の測定値の変化)を表す時系列データを生成する。この時系列データは、研磨終点予測装置33の記憶装置33a内に格納される。
A polishing
一実施形態では、研磨終点予測装置33は、トルク電流の測定値の1次微分値、2次微分値、あるいはそれ以上の次数の微分値を算出して、学習用ワークピースの研磨時間に沿ったトルク電流の測定値の1次微分値、2次微分値、あるいはそれ以上の次数の微分値である研磨モニタリング値の変化を表す時系列データを生成してもよい。
In one embodiment, the polishing
図4に示す時系列データは、研磨初期データ点IP、2つの特徴データ点FP1,FP2、および目標終点データ点EPを含む。各データ点は、研磨モニタリング値と、対応する研磨時間から構成される時系列データ上の点である。 The time-series data shown in FIG. 4 includes an initial polishing data point IP, two feature data points FP1 and FP2, and a target endpoint data point EP. Each data point is a time-series data point composed of a polishing monitoring value and a corresponding polishing time.
研磨初期データ点IPは、学習用ワークピースの研磨を開始したときのデータ点である。研磨初期データ点IPは、研磨モニタリング値VIおよび研磨時間TIにより構成されている。研磨開始時の研磨モニタリング値は不安定であるため、研磨初期データ点IPは、研磨開始時(すなわち、研磨時間TI=0のとき)のデータ点であってもよいし、研磨開始から所定の初期研磨時間が経過したときのデータ点であってもよい。 The initial polishing data point IP is the data point when polishing of the learning workpiece is started. The initial polishing data point IP is composed of the polishing monitoring value VI and the polishing time TI. Since the polishing monitoring value at the start of polishing is unstable, the initial polishing data point IP may be the data point at the start of polishing (that is, when the polishing time TI = 0), or a predetermined value from the start of polishing. It may be a data point when the initial polishing time has elapsed.
特徴データ点FP1,FP2は、時系列データに含まれる予め定められた特徴を有するデータ点であり、目標とする研磨終点(すなわち、目標終点データ点EP)よりも前に現れる。予め定められた特徴を有するデータ点は、極大点、極小点、または変曲点などの特徴的な変化を示すデータ点、あるいは、所定の研磨モニタリング値に達した時点のデータ点である。図4に示す時系列データにおける特徴データ点は2つであるが、異なる種類のワークピースの時系列データでは、研磨終点(すなわち、目標終点データ点EP)よりも前に現れる特徴データ点は1つのみ、あるいは3つ以上である場合もある。 The feature data points FP1 and FP2 are data points having predetermined features included in the time-series data, and appear before the target polishing end point (that is, the target end point data point EP). A data point with a predetermined characteristic is a data point that exhibits a characteristic change, such as a maximum point, minimum point, or inflection point, or a data point at which a predetermined polishing monitoring value is reached. Although there are two feature data points in the time series data shown in FIG. 4, there is one feature data point appearing before the polishing endpoint (i.e., the target endpoint data point EP) in the time series data for different types of workpieces. There may be only one, or three or more.
図4に示す時系列データでは、特徴データ点FP1は極大点であり、特徴データ点FP2は極小点である。特徴データ点FP1は、研磨モニタリング値VF1および研磨時間TF1により構成されている。特徴データ点FP2は、研磨モニタリング値VF2および研磨時間TF2により構成されている。目標終点データ点EPは、目標とする研磨終点におけるデータ点である。目標終点データ点EPは、研磨モニタリング値VEおよび研磨時間(研磨終点時間)TEにより構成されている。 In the time-series data shown in FIG. 4, the feature data point FP1 is the maximum point and the feature data point FP2 is the minimum point. Characteristic data point FP1 is composed of polishing monitoring value VF1 and polishing time TF1. Characteristic data point FP2 is composed of polishing monitoring value VF2 and polishing time TF2. The target endpoint data point EP is a data point at the target polishing endpoint. The target endpoint data point EP is composed of a polishing monitoring value VE and a polishing time (polishing endpoint time) TE.
本実施形態では、学習済みモデル34の構築に用いられる訓練データは、研磨初期データ点IP、および特徴データ点FP1,FP2を構成する研磨モニタリング値および研磨時間を含み、さらに正解ラベルである、目標終点データ点EPを構成する研磨時間(研磨終点時間)TEを含む。学習済みモデル34は、機械学習により構築される。機械学習の例としては、SVR法(サポートベクター回帰法)、PLS法(部分最小二乗法:Partial Least Squares)、ディープラーニング法(深層学習法)、ランダムフォレスト法、および決定木法などが挙げられる。一例では、学習済みモデル34は、ディープラーニング法によって構築されたニューラルネットワークから構成されている。
In the present embodiment, the training data used to build the learned
図5は、ディープラーニング法を用いて構築された学習済みモデル34の一例を示す模式図である。学習済みモデル34は、入力層101と、複数の隠れ層(中間層ともいう)102と、出力層103を有している。図5に示す学習済みモデル34は、4つの隠れ層102を有しているが、学習済みモデル34の構成は図5に示す実施形態に限られない。
FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a trained
ディープラーニングを用いた学習済みモデル34の構築は、次のようにして行われる。図5に示す入力層101に、研磨初期データ点IPおよび特徴データ点FP1,FP2を構成する研磨モニタリング値および研磨時間が入力される。より具体的には、研磨初期データ点IPを構成する研磨モニタリング値VIおよび研磨時間TIと、特徴データ点FP1を構成する研磨モニタリング値VF1および研磨時間TF1と、特徴データ点FP2を構成する研磨モニタリング値VF2および研磨時間TF2が入力層101に入力される。
Construction of the trained
学習済みモデル34は、入力層101に研磨初期データ点IPおよび特徴データ点FP1,FP2を構成する研磨モニタリング値および研磨時間が入力されると、出力層103から研磨終点予測時間が出力されるように構成されている。研磨終点予測装置33は、出力層103から出力された研磨終点予測時間と、正解ラベルである目標終点データ点EPを構成する研磨時間(研磨終点時間)TEとを比較し、その誤差を最小とするように各ノード(ニューロン)のパラメータ(重みやしきい値など)を調整する。これにより、学習済みモデル34は、入力層101に入力されたデータに基づいて、出力層103から適切な研磨終点予測時間を出力するように学習される。
The trained
複数の学習用ワークピースを研磨したときの複数の時系列データを用いて上記学習を繰り返すことにより、学習済みモデル34が構築される。機械学習による学習済みモデル34は、基本的に経験したことのない入力データに対する予測精度が低くなる。したがって、異なる態様で研磨モニタリング値が変化する多数の学習用ワークピースを用いることにより、学習済みモデル34から出力される研磨終点予測時間の精度を高めることができる。
A learned
上述した実施形態では、研磨初期データ点IPおよび2つの特徴データ点FP1,FP2が訓練データに含まれるが、一実施形態では、研磨初期データ点IPを用いずに、2つの特徴データ点FP1,FP2のみを用いてもよい。訓練データは、研磨終点までに現れるすべての特徴データ点を含んでよい。例えば、研磨終点までに現れる特徴データ点が3つの場合は、訓練データは、3つの特徴データ点のすべてを含んでもよい。 In the embodiment described above, the initial polishing data point IP and the two feature data points FP1, FP2 are included in the training data. Only FP2 may be used. Training data may include all feature data points that occur up to the polishing endpoint. For example, if there are three feature data points appearing by polishing endpoint, the training data may include all three feature data points.
他の実施形態では、特徴データ点は、所定の研磨モニタリング値に達した時点のデータ点であってもよい。例えば、図6に示すように、特徴データ点FPは、所定の研磨モニタリング値VFに達した時点のデータ点であり、特徴データ点FPは、所定の研磨モニタリング値VFおよび研磨時間TFにより構成されている。この場合、学習済みモデル34の構築に用いられる訓練データは、研磨初期データ点IPおよび特徴データ点FPを構成する研磨モニタリング値および研磨時間を含み、さらに正解ラベルである、目標終点データ点EPを構成する研磨時間(研磨終点時間)TEを含む。
In other embodiments, the characteristic data points may be data points at which predetermined polishing monitoring values are reached. For example, as shown in FIG. 6, a characteristic data point FP is a data point when a predetermined polishing monitoring value VF is reached, and the characteristic data point FP is composed of a predetermined polishing monitoring value VF and a polishing time TF. ing. In this case, the training data used to build the learned
さらに他の実施形態では、研磨開始から研磨終点までの時系列データ自体を学習済みモデル34の入力層101に入力することにより、学習済みモデル34が構築されてもよい。すなわち、訓練データは、研磨開始から研磨終点までの時系列データ自体を含み、訓練データに含まれる正解ラベルは、目標終点データ点EPを構成する研磨時間(研磨終点時間)TEであってもよい。
In yet another embodiment, the trained
次に、学習済みモデル34を用いて研磨対象のワークピースWの研磨終点を予測する方法について説明する。図7は、ワークピースWの研磨時に生成された時系列データを示すグラフの一例である。研磨進捗測定器30は、トルク電流をワークピースWの研磨中に測定する。研磨終点予測装置33は、ワークピースWの研磨進捗を示すトルク電流の測定値、すなわち研磨モニタリング値を研磨進捗測定器30から取得し、ワークピースWの研磨時間に沿った研磨モニタリング値の変化(すなわちトルク電流の測定値の変化)を表す時系列データを生成する。この時系列データは、研磨終点予測装置33の記憶装置33a内に格納される。
Next, a method of predicting the polishing end point of the workpiece W to be polished using the learned
一実施形態では、研磨終点予測装置33は、トルク電流の測定値の1次微分値、2次微分値、あるいはそれ以上の次数の微分値を算出して、ワークピースWの研磨時間に沿ったトルク電流の測定値の1次微分値、2次微分値、あるいはそれ以上の次数の微分値である研磨モニタリング値の変化を表す時系列データを生成してもよい。
In one embodiment, the polishing end
図7に示す時系列データは、研磨初期データ点IPおよび2つの特徴データ点FP1,FP2を含む。これら研磨初期データ点IPおよび2つの特徴データ点FP1,FP2は、図4に示す学習用ワークピースの時系列データにおける研磨初期データ点IPおよび2つの特徴データ点FP1,FP2に対応しているため、その重複する説明を省略する。図7に示す例では、研磨終点予測装置33により、研磨初期データ点IPから、特徴データ点FP2が現れた時点を経過した、実線で示す部分までの時系列データが生成されている。
The time-series data shown in FIG. 7 includes an initial polishing data point IP and two characteristic data points FP1 and FP2. Because the initial polishing data point IP and the two feature data points FP1 and FP2 correspond to the initial polishing data point IP and the two feature data points FP1 and FP2 in the time series data of the learning workpiece shown in FIG. , the redundant description of which will be omitted. In the example shown in FIG. 7, the polishing end
研磨終点予測装置33は、ワークピースWの研磨時に生成された時系列データから研磨初期データ点IP、特徴データ点FP1,FP2を検出し、各データ点を構成する研磨モニタリング値および研磨時間を学習済みモデル34の入力層101(図5参照)に入力する。より具体的には、研磨終点予測装置33は、研磨初期データ点IPを構成する研磨モニタリング値VIおよび研磨時間TIと、特徴データ点FP1を構成する研磨モニタリング値VF1および研磨時間TF1と、FP2を構成する研磨モニタリング値VF2および研磨時間TF2を入力層101に入力する。
The polishing end
研磨終点予測装置33は、学習済みモデル34の入力層101に入力されたデータを用いて、学習済みモデル34によって規定されるアルゴリズムに従って演算を実行し、学習済みモデル34の出力層103(図5参照)から研磨終点予測時間を出力する。研磨終点予測装置33は、出力された研磨終点予測時間を含む研磨終了信号を研磨制御部40に送る。研磨制御部40は、受信した研磨終了信号に基づいて、研磨モジュール1に指令を発して、研磨終点予測時間でワークピースWの研磨を終了させる。
The polishing end
上述した実施形態では、ワークピースWの研磨時に学習済みモデル34に入力されるデータ点は、研磨初期データ点IPおよび2つの特徴データ点FP1,FP2であるが、一実施形態では、研磨初期データ点IPを用いずに、2つの特徴データ点FP1,FP2のみを用いてもよい。
In the above-described embodiment, the data points input to the learned
他の実施形態では、学習済みモデル34の構築に用いられる訓練データとして、図6に示すように、所定の研磨モニタリング値に達した時点の特徴データ点FPを用いた場合は、ワークピースWの研磨時に学習済みモデル34に入力されるデータ点として、所定の研磨モニタリング値に達した時点の特徴データ点を用いてもよい。
In another embodiment, as training data used to construct the learned
さらに他の実施形態では、学習済みモデル34の構築に用いられる訓練データとして、研磨開始から研磨終点までの時系列データ自体を用いた場合は、ワークピースWの研磨時に、研磨開始からの時系列データ自体を学習済みモデル34に入力して、研磨終点予測時間を出力してもよい。
In still another embodiment, when the time-series data itself from the start of polishing to the end point of polishing is used as the training data used to construct the learned
上述した実施形態によれば、機械学習により構築された学習済みモデル34に、研磨終点よりも前に現れる特徴データ点を含むデータ点を構成する研磨モニタリング値および研磨時間を入力することで、研磨終点予測時間を学習済みモデル34から出力する。これにより、目標とする研磨終点よりも前に正確に研磨終点時間を予測して、目標とする研磨終点でワークピースの研磨を終了することができる。
According to the above-described embodiment, the polishing monitoring value and the polishing time constituting the data points including the feature data points appearing before the polishing end point are input to the learned
図8は、学習済みモデル34を用いてワークピースWの研磨終点を予測する方法の一実施形態を説明するフローチャートである。
ステップ1では、学習用ワークピースが研磨モジュール1により研磨される。学習用ワークピースは、ワークピースWと同じ研磨条件で研磨される。研磨進捗測定器30は、トルク電流を学習用ワークピースの研磨中に測定する。
ステップ2では、研磨終点予測装置33は、学習用ワークピースの研磨進捗を示すトルク電流の測定値、すなわち研磨モニタリング値を研磨進捗測定器30から取得する。
FIG. 8 is a flow chart describing one embodiment of a method for predicting the polishing endpoint of a workpiece W using a trained
In step 1 a learning workpiece is polished by polishing
In
ステップ3では、研磨終点予測装置33は、学習用ワークピースの研磨時間に沿った研磨モニタリング値の変化(すなわちトルク電流の測定値の変化)を表す時系列データを生成する。
ステップ4では、研磨終点予測装置33は、時系列データに含まれるデータ点を用いて、適切な研磨終点予測時間が出力されるように機械学習する。より具体的には、研磨終点予測装置33は、研磨終点よりも前に現れる特徴データ点を含むデータ点を構成する研磨モニタリング値および研磨時間と、正解ラベルとしての研磨終点時間を含む訓練データを用いて機械学習する。複数の学習用ワークピースを研磨したときの複数の時系列データを用いて上記ステップ1~4を繰り返すことにより、学習済みモデル34が構築される(ステップ5)。
In
In step 4, the polishing end
ステップ6では、研磨対象のワークピースWが研磨モジュール1により研磨される。
ステップ7では、研磨終点予測装置33は、ワークピースWの研磨進捗を示すトルク電流の測定値、すなわち研磨モニタリング値を研磨進捗測定器30から取得する。
ステップ8では、研磨終点予測装置33は、ワークピースWの研磨時間に沿った研磨モニタリング値の変化(すなわちトルク電流の測定値の変化)を表す時系列データを生成する。
In
In
In step 8, the polishing
ステップ9では、研磨終点予測装置33は、ワークピースWの研磨時に生成された時系列データに含まれるデータ点を学習済みモデル34に入力する。より具体的には、研磨終点予測装置33は、研磨終点よりも前に現れる特徴データ点を含むデータ点を構成する研磨モニタリング値および研磨時間を学習済みモデル34に入力する。
ステップ10では、研磨終点予測装置33は、学習済みモデル34から研磨終点予測時間を出力する。
ステップ11では、研磨終点予測装置33は、出力された研磨終点予測時間を含む研磨終了信号を研磨制御部40に送る。
ステップ12では、研磨制御部40は、受信した研磨終了信号に基づいて、研磨モジュール1に指令を発して、研磨終点予測時間でワークピースWの研磨を終了させる。
In step 9 , the polishing end
At
In step 11 , the polishing end
At
研磨終点予測装置33は、記憶装置33a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、研磨終点予測装置33は、ワークピースWの研磨時に、ワークピースWの研磨進捗を示す研磨モニタリング値を取得するステップと、ワークピースWの研磨時間に沿った研磨モニタリング値の変化を表す時系列データを生成するステップと、時系列データに含まれる特徴データ点を構成する研磨モニタリング値および研磨時間を学習済みモデル34に入力し、学習済みモデル34から研磨終点予測時間を出力するステップを実行する。
The polishing end
これらステップを研磨終点予測装置33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終点予測装置33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終点予測装置33に入力されてもよい。
A program for causing the polishing
上述した実施形態では、学習済みモデル34に構築に用いられる訓練データのデータ点、および研磨終点予測時間を出力するために学習済みモデル34に入力されるデータ点として、時系列データ上の研磨初期データ点IP、および特徴データ点FP1,FP2を用いているが、他の実施形態では、これらのデータ点に加えて、以下に説明する中間データ点を用いてもよい。
In the above-described embodiment, the data points of the training data used for building the trained
図9に示すように、中間データ点は、時系列データに含まれる4つのデータ点DP1,DP2,DP3,DP4である。中間データ点DP1,DP2は、研磨初期データ点IPと特徴データ点FP1との間のデータ点である。中間データ点DP3,DP4は、2つの特徴データ点FP1,FP2の間のデータ点である。中間データ点DP1~DP4は、例えば、所定の時間間隔Bで分布する複数の研磨時間に対応する時系列データ上のデータ点である。図9に示す中間データ点の数は4つであるが、中間データ点の数はこれに限られず、3つ以下、あるいは5つ以上であってもよい。 As shown in FIG. 9, the intermediate data points are four data points DP1, DP2, DP3, DP4 included in the time series data. Intermediate data points DP1 and DP2 are data points between the initial polishing data point IP and the feature data point FP1. Intermediate data points DP3, DP4 are data points between two feature data points FP1, FP2. The intermediate data points DP1 to DP4 are data points on time-series data corresponding to a plurality of polishing times distributed at predetermined time intervals B, for example. Although the number of intermediate data points shown in FIG. 9 is four, the number of intermediate data points is not limited to this, and may be three or less, or five or more.
この場合、学習済みモデル34の構築に使用される訓練データは、学習用ワークピースの研磨により生成された時系列データに含まれる、研磨終点までに現れる特徴データ点および中間データ点DP1~DP4を構成する研磨モニタリング値および研磨時間と、正解ラベルとしての研磨終点時間を含む。訓練データは、学習用ワークピースの初期研磨データ点IPを構成する研磨モニタリング値および研磨時間をさらに含んでもよい。
In this case, the training data used to build the trained
また、研磨終点予測装置33は、研磨対象のワークピースWの研磨時に生成された研磨モニタリング値の時系列データに含まれる、研磨終点までに現れる特徴データ点および中間データ点DP1~DP4を構成する研磨モニタリング値および研磨時間を学習済みモデル34に入力して、学習済みモデル34から研磨終点予測時間を出力する。訓練データに研磨初期データ点IPが含まれる場合には、研磨終点予測装置33は、特徴データ点および中間データ点に加えて、ワークピースWの研磨時に生成された研磨モニタリング値の時系列データに含まれる研磨初期データ点IPを構成する研磨モニタリング値および研磨時間を学習済みモデル34に入力する。
Further, the polishing end
学習済みモデル34に構築に用いられる訓練データのデータ点、および研磨終点予測時間を出力するために学習済みモデル34に入力されるデータ点として、中間データ点DP1~DP4を用いることにより、時系列データの波形をより正確に特定することができる。したがって、研磨終点予測装置33は、学習済みモデル34から出力される研磨終点予測時間の精度を高めることができる。
By using the intermediate data points DP1-DP4 as training data data points used to build the trained
さらに他の実施形態では、学習済みモデル34の構築に使用される訓練データは、研磨モジュール1に使用されている研磨パッド2の総使用時間、研磨パッド2の種類、学習用ワークピースの研磨に使用されている研磨液の種類、および学習用ワークピースの種類のうち少なくとも1つの補助情報をさらに含んでもよい。研磨終点予測装置33は、特徴データ点を構成する研磨モニタリング値および研磨時間と、上記補助情報と、正解ラベルとしての研磨終点時間を含む訓練データを用いて機械学習を実行し、学習済みモデル34を構築する。上述したように、訓練データは、初期研磨データ点および/または中間データ点を構成する研磨モニタリング値および研磨時間をさらに含んでもよい。
In yet another embodiment, the training data used to build the trained
この場合、研磨終点予測装置33は、研磨対象のワークピースWの研磨時に生成された研磨モニタリング値の時系列データに含まれる、少なくとも研磨終点までに現れる特徴データ点を含むデータ点を構成する研磨モニタリング値および研磨時間に加えて、上記補助情報を学習済みモデル34にさらに入力して、学習済みモデル34から研磨終点予測時間を出力する。より具体的には、研磨終点予測装置33は、研磨モジュール1に使用されている研磨パッド2の総使用時間、研磨パッド2の種類、ワークピースWの研磨に使用されている研磨液の種類、およびワークピースWの種類のうち少なくとも1つの補助情報をさらに学習済みモデル34に入力して、学習済みモデル34から研磨終点予測時間を出力する。
In this case, the polishing end
補助情報である研磨モジュール1に使用されている研磨パッド2の総使用時間、研磨パッド2の種類、ワークピースの研磨に使用されている研磨液の種類、およびワークピースの種類は、いずれも時系列データ(すなわち、研磨モニタリング値の変化)に影響を及ぼすパラメータである。これらの補助情報を入力することにより、研磨終点予測装置33は、学習済みモデル34から出力される研磨終点予測時間の精度を高めることができる。特に、ワークピースの種類は、時系列データ上の特徴データ点の出現パターンとの関連性が高いため、ワークピースの種類を補助情報として用いることにより、学習用ワークピースが少数であっても、精度よく研磨終点時間を予測することができる。
The total usage time of the
今まで説明した実施形態では、研磨モニタリング値は、ワークピースWと研磨パッド2との摩擦に起因して変化するトルク電流の測定値である。ワークピースWと研磨パッド2との間に発生する摩擦力は、ワークピースWと研磨パッド2との相対移動に伴って発生する。テーブル回転モータ18は、ワークピースWと研磨パッド2とを相対移動させるモータの一例である。ワークピースWと研磨パッド2との間に発生する摩擦力は、研磨ヘッド6がワークピースWを研磨パッド2に押し付けているときに研磨ヘッド6を回転させる研磨ヘッド回転モータ12に供給されるトルク電流にも変化を生じさせる。したがって、一実施形態では、図10に示すように、研磨進捗測定器30は、研磨ヘッド回転モータ12に供給されるトルク電流を測定するトルク電流検出器(すなわち、研磨ヘッド回転トルク電流検出器)であってもよい。さらに、ワークピースWの研磨中に研磨ヘッド6をアーム揺動モータ16により揺動させる場合には、図11に示すように、研磨進捗測定器30は、アーム揺動モータ16に供給されるトルク電流を測定するトルク電流検出器(すなわち、研磨ヘッド揺動トルク電流検出器)であってもよい。
In the embodiments described so far, the polishing monitoring value is a measurement of torque current that varies due to friction between the workpiece W and the
今まで説明した研磨終点検出システム7は、研磨モニタリング値としてトルク電流の測定値を使用しているが、研磨モニタリング値はトルク電流の測定値に限定されない。一実施形態では、図12に示すように、研磨進捗測定器30は、ワークピースWの膜厚を測定する膜厚測定センサであり、研磨モニタリング値はワークピースWの膜厚指標値であってよい。図12に示す実施形態では、膜厚測定センサは研磨テーブル3内に配置されており、研磨テーブル3とともに回転する。膜厚測定センサは、研磨パッド2上のワークピースWを横切りながら、ワークピースWの膜厚を測定するように構成される。膜厚測定センサの例としては、渦電流センサや光学式センサが挙げられる。このような膜厚測定センサを用いて膜厚を測定する構成は、公知のものを採用することができる。
Although the polishing
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 are described for the purpose of enabling a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs to implement the present invention. Various modifications of the above embodiments can be made by those skilled in the art, and the technical idea of the present invention can be applied to other embodiments. Accordingly, the present invention is not limited to the described embodiments, but is to be construed in its broadest scope in accordance with the technical spirit defined by the claims.
W ワークピース
1 研磨モジュール
2 研磨パッド
2a 研磨面
3 研磨テーブル
3a テーブル軸
5 ヘッドシャフト
6 研磨ヘッド
7 研磨終点検出システム
10 トルク伝達機構
12 研磨ヘッド回転モータ
15 ヘッドアーム
16 アーム揺動モータ
18 テーブル回転モータ
20 研磨液供給ノズル
30 研磨進捗測定器
33 研磨終点予測装置
33a 記憶装置
33b 演算装置
34 学習済みモデル
40 研磨制御部
101 入力層
102 隠れ層
103 出力層
Claims (20)
前記ワークピースの研磨時間に沿った前記研磨モニタリング値の変化を表す時系列データを生成し、
前記時系列データに含まれる特徴データ点を構成する研磨モニタリング値および研磨時間を学習済みモデルに入力し、前記学習済みモデルから研磨終点予測時間を出力する、研磨終点検出方法。 Acquiring a polishing monitoring value indicating the polishing progress of the workpiece when polishing the workpiece;
generating time series data representing changes in the polishing monitoring values over time for polishing the workpiece;
A polishing endpoint detection method comprising: inputting a polishing monitoring value and a polishing time that constitute feature data points included in the time-series data into a learned model; and outputting a polishing endpoint prediction time from the learned model.
機械学習により構築された学習済みモデルを有する研磨終点予測装置を備え、
前記研磨終点予測装置は、
ワークピースの研磨時に前記研磨進捗測定器から出力された、前記ワークピースの研磨進捗を示す研磨モニタリング値を取得し、
前記ワークピースの研磨時間に沿った前記研磨モニタリング値の変化を表す時系列データを生成し、
前記時系列データに含まれる特徴データ点を構成する研磨モニタリング値および研磨時間を前記学習済みモデルに入力し、前記学習済みモデルから研磨終点予測時間を出力するように構成されている、研磨終点検出システム。 a polishing progress measuring device provided in the polishing module;
Equipped with a polishing endpoint prediction device having a learned model constructed by machine learning,
The polishing end point predicting device includes:
Acquiring a polishing monitoring value indicating the polishing progress of the workpiece output from the polishing progress measuring device during polishing of the workpiece;
generating time series data representing changes in the polishing monitoring values over time for polishing the workpiece;
Polishing end point detection configured to input a polishing monitoring value and a polishing time, which constitute feature data points included in the time-series data, into the learned model, and output a polishing end point prediction time from the learned model. system.
ワークピースを前記研磨パッドの研磨面に押し付けて前記ワークピースを研磨する研磨ヘッドと、
請求項10乃至18のいずれか一項に記載の研磨終点検出システムを備えた、研磨装置。 a polishing table for supporting the polishing pad;
a polishing head for polishing the workpiece by pressing the workpiece against the polishing surface of the polishing pad;
A polishing apparatus comprising the polishing endpoint detection system according to any one of claims 10 to 18.
前記ワークピースの研磨時間に沿った前記研磨モニタリング値の変化を表す時系列データを生成するステップと、
前記時系列データに含まれる特徴データ点を構成する研磨モニタリング値および研磨時間を学習済みモデルに入力し、前記学習済みモデルから研磨終点予測時間を出力するステップをコンピュータに実行させる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。 obtaining polishing monitoring values indicative of polishing progress of the workpiece during polishing of the workpiece;
generating time series data representing changes in the polishing monitoring values over time for polishing the workpiece;
A computer storing a program for causing the computer to execute steps of inputting a polishing monitoring value and a polishing time, which constitute characteristic data points included in the time-series data, into a trained model and outputting a predicted polishing end point time from the trained model. A readable recording medium.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022026546A JP2023122817A (en) | 2022-02-24 | 2022-02-24 | Polishing end point detection method, polishing end point detection system, polishing device, and computer readable recording medium |
PCT/JP2023/002674 WO2023162579A1 (en) | 2022-02-24 | 2023-01-27 | Polishing endpoint detection method, polishing endpoint detection system, polishing device, and computer-readable storage medium |
TW112105389A TW202335788A (en) | 2022-02-24 | 2023-02-15 | Polishing endpoint detection method, polishing endpoint detection system, polishing device, and computer-readable storage medium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022026546A JP2023122817A (en) | 2022-02-24 | 2022-02-24 | Polishing end point detection method, polishing end point detection system, polishing device, and computer readable recording medium |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023122817A true JP2023122817A (en) | 2023-09-05 |
Family
ID=87765480
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022026546A Pending JP2023122817A (en) | 2022-02-24 | 2022-02-24 | Polishing end point detection method, polishing end point detection system, polishing device, and computer readable recording medium |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023122817A (en) |
TW (1) | TW202335788A (en) |
WO (1) | WO2023162579A1 (en) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW202044394A (en) * | 2019-05-22 | 2020-12-01 | 日商荏原製作所股份有限公司 | Substrate processing system |
JP2021194748A (en) * | 2020-06-17 | 2021-12-27 | 株式会社荏原製作所 | Polishing device and program |
-
2022
- 2022-02-24 JP JP2022026546A patent/JP2023122817A/en active Pending
-
2023
- 2023-01-27 WO PCT/JP2023/002674 patent/WO2023162579A1/en unknown
- 2023-02-15 TW TW112105389A patent/TW202335788A/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW202335788A (en) | 2023-09-16 |
WO2023162579A1 (en) | 2023-08-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7036908B2 (en) | Semiconductor manufacturing using a machine learning approach to generate process control parameters | |
US20240316720A1 (en) | Substrate processing control system, substrate processing control method, and program | |
US10795346B2 (en) | Machine learning systems for monitoring of semiconductor processing | |
JP5675617B2 (en) | Polishing speed adjustment using spectral monitoring of substrates during processing | |
US20030055526A1 (en) | Wafer based temperature sensors for characterizing chemical mechanical polishing processes | |
JP7475462B2 (en) | Profile control during polishing of a stack of adjacent conductive layers - Patents.com | |
US20210394338A1 (en) | Polishing apparatus and program | |
JP5774482B2 (en) | Goodness of fit in spectral monitoring of substrates during processing | |
JP2023538197A (en) | In-situ monitoring for labeling training spectra for machine learning systems for spectroscopic monitoring | |
JP6723431B2 (en) | Semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor manufacturing method | |
JP6779173B2 (en) | Board processing equipment, recording medium on which programs are recorded | |
WO2023162579A1 (en) | Polishing endpoint detection method, polishing endpoint detection system, polishing device, and computer-readable storage medium | |
WO2022070607A1 (en) | Polishing device, and method for determining when to replace polishing pad | |
WO2021065516A1 (en) | Polishing device, information processing system, information processing method, and program | |
JP2019217617A (en) | Method for specifying eddy current sensor track, method for calculating substrate polishing progress, method for stopping operation of substrate polishing device and method for equalizing substrate polishing progress, program for executing these methods and non-transitory recording medium on which same program is recorded | |
JP2004106123A (en) | Polishing method, cmp equipment, and film thickness measuring instrument | |
JP2023159949A (en) | Parameter adjustment method and polishing endpoint detection system for detecting polishing endpoint | |
US11769699B2 (en) | Semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor manufacturing method | |
WO2024142632A1 (en) | Polishing method, polishing device, and computer-readable recording medium | |
JP2024048886A (en) | Detection method of abnormality in workpiece thickness measurement |