JP2023159949A - Parameter adjustment method and polishing endpoint detection system for detecting polishing endpoint - Google Patents
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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の検出に用いられるパラメータを調整する方法に関する。また、本発明は、そのようなワークピースの研磨終点の検出に用いられるパラメータを調整する機能を有した研磨終点検出システムに関する。 The present invention relates to a method for adjusting parameters used to detect the polishing endpoint of workpieces used in the manufacture of semiconductor devices such as wafers, substrates, panels, etc. The present invention also relates to a polishing end point detection system having a function of adjusting parameters used for detecting the polishing end point of such a workpiece.
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、ウェーハと研磨パッドとを相対移動させることにより、ウェーハの表面を研磨する。 A polishing module typified by a CMP apparatus is used in the manufacture of semiconductor devices. The wiring structure of a semiconductor device is formed by forming a metal film (such as a copper film) on an insulating film in which a wiring groove is formed, and then removing unnecessary metal film using a polishing module. The polishing module polishes the surface of the wafer by relatively moving the wafer 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、ウェーハ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)に基づいてウェーハの研磨を監視し、金属膜が目標厚さに達した時点である研磨終点を決定する。 The polishing module includes a polishing end point detection device that detects the polishing end point of the wafer. This polishing end point detection device monitors wafer polishing based on polishing index values that indicate the progress of polishing (e.g., table torque current, output signal of an eddy current film thickness sensor, output signal of an optical film thickness sensor). , determine the polishing end point, which is the point at which the metal film reaches the target thickness.
研磨終点検出を行うには複数のパラメータが必要であり、これらのパラメータはユーザーによって事前に設定される。パラメータの例としては、研磨指標値に対するしきい値、研磨指標値の監視時間などが挙げられる。ユーザーは、正確な研磨終点を検出できるパラメータを、ウェーハの実際の研磨データ、またはウェーハの研磨シミュレーションのデータに基づいて、決定する。 A plurality of parameters are required to detect the polishing end point, and these parameters are set in advance by the user. Examples of the parameters include a threshold value for the polishing index value, a monitoring time for the polishing index value, and the like. The user determines parameters by which an accurate polishing end point can be detected based on actual wafer polishing data or wafer polishing simulation data.
しかしながら、正確な研磨終点を検出できるパラメータを決定するためには、ユーザーは、研磨終点検出のアルゴリズムを理解することが求められる。また、同じ種類のウェーハでも、表面構造のばらつきがあるため、あるウェーハでは研磨終点検出に成功したパラメータでも、他のウェーハでは研磨終点検出に失敗することがある。多くのウェーハに対して研磨終点を正しく検出できるパラメータを決定するためは、多数のウェーハを用いてトライアンドエラーを繰り返す必要があり、パラメータ決定に長い時間がかかる。 However, in order to determine parameters that can accurately detect the polishing end point, the user is required to understand the polishing end point detection algorithm. Further, even wafers of the same type have variations in surface structure, so even parameters that successfully detect the polishing end point for one wafer may fail to detect the polishing end point for other wafers. In order to determine parameters that can correctly detect the polishing end point for many wafers, it is necessary to repeat trial and error using many wafers, and it takes a long time to determine the parameters.
そこで、本発明は、正確な研磨終点を検出するためのパラメータを簡単に決定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 apparatus that can easily determine parameters for detecting an accurate polishing end point.
一態様では、ワークピースの研磨終点を検出するための複数のパラメータを調整する方法であって、前記ワークピースと同じ表面構造を有するサンプルの研磨進捗を示す研磨モニタリング値を取得し、前記サンプル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、前記複数のパラメータのそれぞれについて複数の候補値を生成し、前記複数のパラメータを構成する前記複数の候補値の複数の組み合わせを生成し、前記複数の組み合わせにそれぞれ対応する複数の検出研磨終点を前記時系列データに基づいて算定し、目標検出時間に最も近い検出研磨終点を前記複数の検出研磨終点から選択し、前記選択された検出研磨終点に対応する前記複数の候補値の組み合わせを、前記ワークピースの研磨終点検出に使用される前記複数のパラメータの数値に決定する、方法が提供される。 In one aspect, there is provided a method for adjusting a plurality of parameters for detecting the polishing end point of a workpiece, the method comprising: obtaining a polishing monitoring value indicating the polishing progress of a sample having the same surface structure as the workpiece; generating time-series data representing changes in the polishing monitoring value over polishing time; generating a plurality of candidate values for each of the plurality of parameters; generating combinations, calculating a plurality of detection polishing end points corresponding to the plurality of combinations based on the time series data, selecting a detection polishing end point closest to the target detection time from the plurality of detection polishing end points, and A method is provided in which a combination of the plurality of candidate values corresponding to a selected detected polishing endpoint is determined to be a numerical value of the plurality of parameters used for polishing endpoint detection of the workpiece.
一態様では、各パラメータの前記複数の候補値は、予め設定された基準値、該基準値よりも小さい数値、及び該基準値よりも大きい値を含む数値である。
一態様では、前記方法は、前記時系列データからサンプルグラフを作成し、前記サンプルグラフを表示画面上に表示する工程をさらに含み、前記目標検出時間は、予め指定された研磨時間である。
一態様では、前記サンプルは複数のサンプルであり、前記時系列データは複数の時系列データである。
一態様では、前記研磨モニタリング値は、前記サンプルが押し付けられる研磨パッドと、前記サンプルとを相対移動させるためのモータに供給される電流値、または前記サンプルの膜厚指標値である。
In one aspect, the plurality of candidate values for each parameter are numerical values including a preset reference value, a numerical value smaller than the reference value, and a value larger than the reference value.
In one aspect, the method further includes the steps of creating a sample graph from the time series data and displaying the sample graph on a display screen, and the target detection time is a prespecified polishing time.
In one aspect, the sample is a plurality of samples, and the time series data is a plurality of time series data.
In one aspect, the polishing monitoring value is a current value supplied to a motor for relatively moving a polishing pad against which the sample is pressed and the sample, or a film thickness index value of the sample.
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、ワークピースの研磨終点を検出するための複数のパラメータを自動的に調整するパラメータ処理装置を備え、前記パラメータ処理装置は、前記ワークピースと同じ表面構造を有するサンプルの研磨時に前記研磨進捗測定器から出力された、前記サンプルの研磨進捗を示す研磨モニタリング値を取得し、前記サンプル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、前記複数のパラメータのそれぞれについて複数の候補値を生成し、前記複数のパラメータを構成する前記複数の候補値の複数の組み合わせを生成し、前記複数の組み合わせにそれぞれ対応する複数の検出研磨終点を前記時系列データに基づいて算定し、目標検出時間に最も近い検出研磨終点を前記複数の検出研磨終点から選択し、前記選択された検出研磨終点に対応する前記複数の候補値の組み合わせを、前記ワークピースの研磨終点検出に使用される前記複数のパラメータの数値に決定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。 In one aspect, the polishing module includes a polishing progress measuring device provided in the polishing module, and a parameter processing device that automatically adjusts a plurality of parameters for detecting the polishing end point of the workpiece, and the parameter processing device Obtain a polishing monitoring value indicating the polishing progress of the sample output from the polishing progress measuring device during polishing of the sample having the same surface structure as the sample, and representing a change in the polishing monitoring value along the polishing time of the sample. Generating time series data, generating a plurality of candidate values for each of the plurality of parameters, generating a plurality of combinations of the plurality of candidate values constituting the plurality of parameters, and generating data corresponding to each of the plurality of combinations. A plurality of detection polishing end points are calculated based on the time series data, a detection polishing end point closest to the target detection time is selected from the plurality of detection polishing end points, and the plurality of candidates corresponding to the selected detection polishing end point are calculated. A polishing endpoint detection system is provided that is configured to determine a combination of values to numerical values of the plurality of parameters used for polishing endpoint detection of the workpiece.
一態様では、各パラメータの前記複数の候補値は、予め設定された基準値、該基準値よりも小さい数値、及び該基準値よりも大きい値を含む数値である。
一態様では、前記パラメータ処理装置は、前記時系列データからサンプルグラフを作成し、前記サンプルグラフを表示画面上に表示するように構成されており、前記目標検出時間は、予め指定された研磨時間である。
一態様では、前記サンプルは複数のサンプルであり、前記時系列データは複数の時系列データである。
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 plurality of candidate values for each parameter are numerical values including a preset reference value, a numerical value smaller than the reference value, and a value larger than the reference value.
In one aspect, the parameter processing device is configured to create a sample graph from the time series data and display the sample graph on a display screen, and the target detection time is a polishing time specified in advance. It is.
In one aspect, the sample is a plurality of samples, and the time series data is a plurality of time series data.
In one embodiment, the polishing progress measuring device is either a torque current detector or a film thickness measuring sensor.
一態様では、ワークピースと同じ表面構造を有するサンプル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、前記サンプル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、前記複数のパラメータのそれぞれについて複数の候補値を生成するステップと、前記複数のパラメータを構成する前記複数の候補値の複数の組み合わせを生成するステップと、前記複数の組み合わせにそれぞれ対応する複数の検出研磨終点を前記時系列データに基づいて算定するステップと、目標検出時間に最も近い検出研磨終点を前記複数の検出研磨終点から選択するステップと、前記選択された検出研磨終点に対応する前記複数の候補値の組み合わせを、前記ワークピースの研磨終点検出に使用される前記複数のパラメータの数値に決定するステップを、コンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。 In one aspect, obtaining polishing monitoring values indicative of polishing progress of a sample having the same surface structure as a workpiece; and generating time series data representing changes in the polishing monitoring values over polishing time of the sample. a step of generating a plurality of candidate values for each of the plurality of parameters; a step of generating a plurality of combinations of the plurality of candidate values constituting the plurality of parameters; and a step of generating a plurality of candidate values corresponding to each of the plurality of combinations. a step of calculating a detected polishing end point of the detected polishing end point based on the time series data; a step of selecting a detected polishing end point closest to the target detection time from the plurality of detected polishing end points; A computer-readable recording medium is provided that stores a program for causing a computer to execute a step of determining a combination of a plurality of candidate values as a numerical value of the plurality of parameters used for detecting a polishing end point of the workpiece. Ru.
本発明によれば、ユーザーは、研磨終点検出のアルゴリズムを理解する必要はなく、目標検出時間と、サンプルの研磨から得られた時系列データに基づいて、最適なパラメータが自動的に決定される。また、ユーザーがトライアンドエラーを繰り返す必要がないため、短時間で最適なパラメータを決定することができる。 According to the present invention, the user does not need to understand the polishing end point detection algorithm, and the optimal parameters are automatically determined based on the target detection time and time series data obtained from polishing the sample. . Furthermore, since the user does not have to repeat trial and error, the optimal parameters can be determined in a short 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を備えた研磨システム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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a polishing system including a polishing end
研磨モジュール1は、研磨パッド2を支持する研磨テーブル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。
The
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
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に設けられた研磨進捗測定器30と、ワークピースWの研磨終点を検出するための複数のパラメータを自動的に調整するパラメータ処理装置35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を備えている。トルク電流検出器を含む研磨進捗測定器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、パラメータ処理装置35に接続されており、研磨モニタリング値としてのトルク電流の測定値をパラメータ処理装置35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 indicating the polishing progress of the workpiece W. That is, during polishing of the workpiece W, the surface of the workpiece W and the polishing
パラメータ処理装置35は、プログラムが格納された記憶装置35a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35bを備えている。パラメータ処理装置35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35a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35b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、パラメータ処理装置35の具体的構成はこれらの例に限定されない。
The
パラメータ処理装置35は、演算装置35bによる処理結果や処理されたデータなどを表示する表示画面36と、設定値および各種情報を記憶装置35aに入力するための入力装置(図示せず)を備えている。
The
パラメータ処理装置35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。パラメータ処理装置35は、複数のサーバの組み合わせであってもよい。例えば、パラメータ処理装置35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、パラメータ処理装置35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、パラメータ処理装置35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
パラメータ処理装置35は、研磨制御部40に接続されている。パラメータ処理装置35は、ワークピースWの研磨終点を決定すると研磨制御部40に研磨終了信号を送り、研磨制御部40は研磨モジュール1に指令を発してワークピースWの研磨を終了させる。
The
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 illustrating an example of a graph showing time-series data representing changes in the polishing monitoring value with the polishing time of the workpiece W. In FIG. 2, the vertical axis represents the polishing monitoring value (ie, the measured value of torque current), and the horizontal axis represents the polishing time of the workpiece W. As the workpiece W is polished, the surface condition of the workpiece W changes. This change in the surface condition of the workpiece 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、以下に説明する複数のパラメータと、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決定される。本実施形態では、複数のパラメータは、以下に説明する第1パラメータ、第2パラメータ、および第3パラメータを含む。
第1パラメータ:検出しきい値H
第2パラメータ:オフセット値F
第3パラメータ:確認時間J
The polishing end point of the workpiece W is determined based on a plurality of parameters described below and a polishing monitoring value representing the polishing progress of the workpiece W. In this embodiment, the plurality of parameters include a first parameter, a second parameter, and a third parameter described below.
First parameter: detection threshold H
Second parameter: Offset value F
Third parameter: confirmation time J
図2に示すように、第1パラメータである検出しきい値Hは、研磨モニタリング値について設けられ、研磨モニタリング値と比較される。具体的には、パラメータ処理装置35は、研磨モニタリング値が検出しきい値Hに達した時点である仮検出時点T1,T2を決定するように構成されている。仮検出時点T1,T2が決定された後も、ワークピースWの研磨は継続される。
As shown in FIG. 2, a first parameter, a detection threshold H, is provided for the polishing monitoring value and is compared with the polishing monitoring value. Specifically, the
第2パラメータであるオフセット値Fは、第1パラメータである検出しきい値Hから減算される数値である。すなわち、パラメータ処理装置35は、検出しきい値Hからオフセット値Fを減算することで、リセットしきい値Rを算定する。
The offset value F, which is the second parameter, is a numerical value subtracted from the detection threshold value H, which is the first parameter. That is, the
第3パラメータである確認時間Jは、仮検出時点を起点とする比較時間である。パラメータ処理装置35は、仮検出時点が決定されたとき、研磨モニタリング値とリセットしきい値Rとの比較を開始する。確認時間Jが経過する前に研磨モニタリング値がリセットしきい値Rを下回ると、パラメータ処理装置35は仮検出時点をキャンセルする。
The confirmation time J, which is the third parameter, is a comparison time starting from the tentative detection time. The
図2に示す実施形態では、研磨終点に使用される複数のパラメータは、上述した3つのパラメータであるが、2つのパラメータ、または4つまたはそれよりも多いパラメータが使用されてもよい。また、パラメータとしての検出しきい値、オフセット値、確認時間は、例であって、パラメータの具体的な種類は、検出しきい値、オフセット値、確認時間には限られない。 In the embodiment shown in FIG. 2, the multiple parameters used for the polishing endpoint are the three parameters described above, but two parameters, or four or more parameters may also be used. Furthermore, the detection threshold, offset value, and confirmation time as parameters are examples, and the specific types of parameters are not limited to the detection threshold, offset value, and confirmation time.
図2に示す例において、仮検出時点T1は、最初に研磨モニタリング値が検出しきい値Hに達した時点である。しかしながら、仮検出時点T1から確認時間Jが経過する前に、研磨モニタリング値がリセットしきい値Rを下回っている。したがって、パラメータ処理装置35は、仮検出時点T1をキャンセルする。
In the example shown in FIG. 2, the provisional detection time T1 is the time when the polishing monitoring value reaches the detection threshold H for the first time. However, the polishing monitoring value falls below the reset threshold R before the confirmation time J has elapsed from the provisional detection time T1. Therefore, the
仮検出時点T2は、研磨モニタリング値が検出しきい値Hに再び達した時点である。研磨モニタリング値は、仮検出時点T2後も上昇し続け、仮検出時点T2から始まる確認時間J内に研磨モニタリング値がリセットしきい値Rを下回らない。パラメータ処理装置35は、確認時間Jが経過したときに、仮検出時点T2を検出研磨終点に認定する。さらに、パラメータ処理装置35は、研磨終点信号を研磨制御部40に送る。研磨終点信号を受け取った研磨制御部40は、研磨モジュール1に指令を発してワークピースWの研磨を終了させる。
The tentative detection time T2 is the time when the polishing monitoring value reaches the detection threshold H again. The polishing monitoring value continues to rise even after the provisional detection time T2, and the polishing monitoring value does not fall below the reset threshold R within the confirmation time J starting from the provisional detection time T2. When the confirmation time J has elapsed, the
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MP1と極小点MP2を含む。検出研磨終点に認定された仮検出時点T2は、極大点MP1と極小点MP2が現れた後に検出された時点である。しかしながら、同じ表面構造を持つ他のワークピースでは、研磨モニタリング値は異なる態様で変化することがある。例えば、図3に示す研磨モニタリング値の別の時系列データでは、仮検出時点T1が検出された後、研磨モニタリング値は低下するが、リセットしきい値Rを下回らない。したがって、極大点MP1と極小点MP2が現れる前の時点である仮検出時点T1が検出研磨終点と認定される。結果として、パラメータ処理装置35は研磨終点検出に失敗する。このような研磨終点検出の失敗を防ぐためには、パラメータの調整が必要である。
The time series data shown in FIG. 2 includes a maximum point MP1 and a minimum point MP2 of the polishing monitoring value. The provisional detection time T2, which is recognized as the detection polishing end point, is the time detected after the maximum point MP1 and the minimum point MP2 appear. However, for other workpieces with the same surface structure, the polishing monitoring values may vary in different ways. For example, in another time-series data of the polishing monitoring value shown in FIG. 3, the polishing monitoring value decreases after the tentative detection time T1 is detected, but does not fall below the reset threshold R. Therefore, the provisional detection time T1, which is the time before the maximum point MP1 and the minimum point MP2 appear, is recognized as the detection polishing end point. As a result, the
そこで、パラメータ処理装置35は、以下のようにして上記パラメータを調整する。
まず、ワークピースWと同じ表面構造を有するサンプルが研磨モジュール1により研磨される。例えば、ワークピースWが銅配線パターンを構成する表面構造を有するウェーハである場合は、サンプルも、同じ銅配線パターンを構成する表面構造を有するウェーハである。すなわち、ワークピースWとサンプルは、同じ表面構造および同じ表面材料を有する。本明細書において、「同じ」とは、完全に同一であることのみならず、技術常識に照らして実質的に同じであることも意味する。
Therefore, the
First, a sample having the same surface structure as the workpiece W is polished by the
サンプルは、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、研磨液の種類、研磨液の流量が挙げられる。
The sample is polished under the same polishing conditions as the workpiece W. The polishing conditions include the rotational speed of the polishing table 3, the rotational speed of the polishing
研磨進捗測定器30は、トルク電流をサンプルの研磨中に測定する。パラメータ処理装置35は、サンプル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、サンプル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、パラメータ処理装置35の記憶装置35a内に格納される。さらに、パラメータ処理装置35は、時系列データからサンプルグラフを作成する。
The polishing
図4は、サンプルグラフの一例を示す図である。サンプルグラフは、パラメータ処理装置35の表示画面36(図1参照)に表示される。ユーザーは、表示画面36上のサンプルグラフに基づいて、目標検出時点TPを指定する。目標検出時点TPは、サンプルの研磨終点の指標となる点である。目標検出時点TPの指定は、ユーザーが表示画面36に現れているサンプルグラフ上の点をマウスでクリックすることで行ってもよい。目標検出時間TPは、表示画面36上に表示されたサンプルグラフ上の指定された点に対応する研磨時間である。あるいは、目標検出時点TPの指定は、ユーザーがキーボードなどの入力装置(図示せず)を用いて目標検出時点TPの数値をパラメータ処理装置35に入力してもよい。目標検出時点TPの指定は、サンプルグラフの形状に基づいて、パラメータ処理装置35により実行されてもよい。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a sample graph. The sample graph is displayed on the display screen 36 (see FIG. 1) of the
パラメータ処理装置35は、複数のパラメータのそれぞれについて複数の候補値を生成する。すなわち、パラメータ処理装置35は、第1パラメータ(検出しきい値)について複数の候補値(例えば、H1,H2,…,H10)を生成し、第2パラメータ(オフセット値)について複数の候補値(例えば、F1,F2,…,F5)を生成し、第3パラメータ(確認時間)について複数の候補値(例えば、J1,J2,…,J5)を生成する。本実施形態では、各パラメータの複数の候補値は、予め設定された基準値、該基準値よりも小さい数値、及び該基準値よりも大きい値を含む数値である。基準値は、ユーザーによって設定されてもよいし、あるいは過去の研磨データに基づいてパラメータ処理装置35によって生成されてもよい。
The
パラメータ処理装置35は、第1パラメータ、第2パラメータ、および第3パラメータを構成する上記複数の候補値の複数の組み合わせを生成する。例えば、第1パラメータの10個の候補値(H1~H10)、第2パラメータの5個の候補値(F1~F5)、第3パラメータの5個の候補値(J1~J5)からは、250個の組み合わせが生成できる。
The
パラメータ処理装置35は、生成された候補値の複数の組み合わせにそれぞれ対応する複数の検出研磨終点をサンプルの時系列データに基づいて算定する。図5は、候補値の第1の組み合わせ(H4,F3,J1)に対応する検出研磨終点TP1の一例を示すサンプルグラフであり、図6は、候補値の第2の組み合わせ(H5,F4,J3)に対応する検出研磨終点TP2の一例を示すサンプルグラフであり、図7は、候補値の第3の組み合わせ(H9,F5,J4)に対応する検出研磨終点TP3の一例を示すサンプルグラフである。
The
図5乃至図7に示すように、パラメータ処理装置35は、生成された候補値の複数の組み合わせの1つ1つについて、検出研磨終点をサンプルの時系列データに基づいて算定する。図5乃至図7から分かるように、パラメータの候補値の組み合わせによって、算定される検出研磨終点TP1,TP2,TP3は異なる。
As shown in FIGS. 5 to 7, the
パラメータ処理装置35は、ユーザーによって指定された目標検出時点TPに最も近い検出研磨終点を、算定された複数の検出研磨終点TP1,TP2,TP3から選択する。図5乃至図7に示す例では、図6に示す検出研磨終点TP2が目標検出時点TPに最も近いので、パラメータ処理装置35は検出研磨終点TP2を選択する。そして、パラメータ処理装置35は、選択された検出研磨終点TP2に対応する候補値の第2の組み合わせ(H5,F4,J3)を、ワークピースWの研磨終点検出に使用される複数のパラメータの数値に決定する。決定された複数のパラメータの数値(H5,F4,J3)は、目標検出時点TPに最も近い検出研磨終点TP2の算定に使用された数値であるので、ワークピースWの正確な研磨終点検出が期待される。
The
上述した実施形態によれば、ユーザーは、研磨終点検出のアルゴリズムを理解する必要はない。パラメータ処理装置35は、目標検出時間TPと、サンプルの研磨から得られた時系列データに基づいて、最適なパラメータを自動的に決定することができる。また、ユーザーがトライアンドエラーを繰り返す必要がないため、短時間で最適なパラメータを決定することができる。
According to the embodiments described above, the user does not need to understand the algorithm for detecting the polishing end point. The
図8は、ワークピースWの研磨終点を検出するための複数のパラメータを調整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、ワークピースWと同じ表面構造を有するサンプルが研磨モジュール1により研磨される。サンプルは、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、トルク電流をサンプルの研磨中に測定する。
ステップ2では、パラメータ処理装置35は、サンプル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 flowchart illustrating one embodiment of a method for adjusting a plurality of parameters for detecting the polishing end point of a workpiece W.
In
In
ステップ3では、パラメータ処理装置35は、サンプル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、パラメータ処理装置35は、時系列データからサンプルグラフを作成する。
ステップ5では、サンプルグラフに基づき、ユーザーまたはパラメータ処理装置35により目標検出時点が指定される。
ステップ6では、パラメータ処理装置35は、複数のパラメータのそれぞれについて複数の候補値を生成する。各パラメータの複数の候補値は、連続的または離散的な数値であってよい。
In
In step 4, the
In
In
ステップ7では、パラメータ処理装置35は、複数のパラメータを構成する複数の候補値の複数の組み合わせを生成する。
ステップ8では、パラメータ処理装置35は、生成された候補値の複数の組み合わせにそれぞれ対応する複数の検出研磨終点を、サンプルの時系列データまたはサンプルグラフに基づいて算定する。
ステップ9では、パラメータ処理装置35は、上記ステップ5で指定された目標検出時点に最も近い検出研磨終点を、算定された複数の検出研磨終点から選択する。
ステップ10では、パラメータ処理装置35は、選択された検出研磨終点に対応する候補値の組み合わせを、ワークピースWの研磨終点検出に使用される複数のパラメータの数値に決定する。
In
In step 8, the
In step 9, the
In
パラメータ処理装置35は、記憶装置35a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、パラメータ処理装置35は、ワークピースWと同じ表面構造を有するサンプル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、サンプル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、複数のパラメータのそれぞれについて複数の候補値を生成するステップと、複数のパラメータを構成する複数の候補値の複数の組み合わせを生成するステップと、複数の組み合わせにそれぞれ対応する複数の検出研磨終点を時系列データに基づいて算定するステップと、目標検出時間に最も近い検出研磨終点を複数の検出研磨終点から選択するステップと、選択された検出研磨終点に対応する複数の候補値の組み合わせを、ワークピースWの研磨終点検出に使用される複数のパラメータの数値に決定するステップを実行する。
The
これらステップをパラメータ処理装置35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、記録媒体を介してパラメータ処理装置35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パラメータ処理装置35に入力されてもよい。
A program for causing the
一実施形態では、研磨すべきワークピースWと同じ表面構造を有する複数のサンプルを研磨して、研磨モニタリング値の複数の時系列データを取得してもよい。パラメータ処理装置35は、複数の時系列データから複数のサンプルグラフを作成し、表示画面36に表示する。ユーザーまたはパラメータ処理装置35は、複数のサンプルグラフについて複数の目標検出時点をそれぞれ指定する。パラメータ処理装置35は、上記と同じようにして、複数のサンプルグラフと、対応する複数の目標検出時点に基づいて、第1パラメータ、第2パラメータ、第3パラメータの数値の複数の組み合わせを決定する。パラメータ処理装置35は、決定された複数の組み合わせのうちの1つを、ワークピースWの研磨終点検出に使用される複数のパラメータの数値に決定(使用)する。
In one embodiment, multiple samples having the same surface structure as the workpiece W to be polished may be polished to obtain multiple time series data of polishing monitoring values. 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(およびサンプル)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(およびサンプル)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9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であってもよい。さらに、ワークピースW(およびサンプル)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10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であってもよい。
In the embodiments described so far, the polishing monitoring value is a measurement of the torque current that changes 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11に示すように、研磨進捗測定器30は、ワークピースW(およびサンプル)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(およびサンプル)の膜厚指標値であってよい。図11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(およびサンプル)を横切りながら、ワークピースW(およびサンプル)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 end
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 embodiments described above have been described to enable those skilled in the art to carry out the invention. Various modifications of the above embodiments can be naturally made by those skilled in the art, and the technical idea of the present invention can be applied to other embodiments. Therefore, the invention is not limited to the described embodiments, but is to be construed in the broadest scope according to the 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
35 パラメータ処理装置
36 表示画面
40 研磨制御部
Claims (11)
前記ワークピースと同じ表面構造を有するサンプルの研磨進捗を示す研磨モニタリング値を取得し、
前記サンプル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、
前記複数のパラメータのそれぞれについて複数の候補値を生成し、
前記複数のパラメータを構成する前記複数の候補値の複数の組み合わせを生成し、
前記複数の組み合わせにそれぞれ対応する複数の検出研磨終点を前記時系列データに基づいて算定し、
目標検出時間に最も近い検出研磨終点を前記複数の検出研磨終点から選択し、
前記選択された検出研磨終点に対応する前記複数の候補値の組み合わせを、前記ワークピースの研磨終点検出に使用される前記複数のパラメータの数値に決定する、方法。 A method of adjusting multiple parameters for detecting a polishing end point of a workpiece, the method comprising:
obtaining a polishing monitoring value indicating the polishing progress of a sample having the same surface structure as the workpiece;
generating time series data representing changes in the polishing monitoring value along polishing time of the sample;
generating a plurality of candidate values for each of the plurality of parameters;
generating a plurality of combinations of the plurality of candidate values constituting the plurality of parameters;
Calculating a plurality of detected polishing end points corresponding to the plurality of combinations based on the time series data,
selecting the detection polishing end point closest to the target detection time from the plurality of detection polishing end points;
The method includes determining a combination of the plurality of candidate values corresponding to the selected detected polishing endpoint as numerical values of the plurality of parameters used for polishing endpoint detection of the workpiece.
前記時系列データからサンプルグラフを作成し、
前記サンプルグラフを表示画面上に表示する工程をさらに含み、
前記目標検出時間は、予め指定された研磨時間である、請求項1に記載の方法。 The method includes:
Create a sample graph from the time series data,
further comprising the step of displaying the sample graph on a display screen,
The method according to claim 1, wherein the target detection time is a prespecified polishing time.
前記時系列データは複数の時系列データである、請求項1に記載の方法。 The sample is a plurality of samples,
The method according to claim 1, wherein the time series data is a plurality of time series data.
ワークピースの研磨終点を検出するための複数のパラメータを自動的に調整するパラメータ処理装置を備え、
前記パラメータ処理装置は、
前記ワークピースと同じ表面構造を有するサンプルの研磨時に前記研磨進捗測定器から出力された、前記サンプルの研磨進捗を示す研磨モニタリング値を取得し、
前記サンプル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、
前記複数のパラメータのそれぞれについて複数の候補値を生成し、
前記複数のパラメータを構成する前記複数の候補値の複数の組み合わせを生成し、
前記複数の組み合わせにそれぞれ対応する複数の検出研磨終点を前記時系列データに基づいて算定し、
目標検出時間に最も近い検出研磨終点を前記複数の検出研磨終点から選択し、
前記選択された検出研磨終点に対応する前記複数の候補値の組み合わせを、前記ワークピースの研磨終点検出に使用される前記複数のパラメータの数値に決定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 installed in the polishing module,
Equipped with a parameter processing device that automatically adjusts multiple parameters to detect the polishing end point of the workpiece,
The parameter processing device includes:
Obtaining a polishing monitoring value indicating the polishing progress of the sample output from the polishing progress measuring device during polishing of the sample having the same surface structure as the workpiece;
generating time series data representing changes in the polishing monitoring value along polishing time of the sample;
generating a plurality of candidate values for each of the plurality of parameters;
generating a plurality of combinations of the plurality of candidate values constituting the plurality of parameters;
Calculating a plurality of detected polishing end points corresponding to the plurality of combinations based on the time series data,
selecting the detection polishing end point closest to the target detection time from the plurality of detection polishing end points;
A polishing endpoint detection system configured to determine a combination of the plurality of candidate values corresponding to the selected detected polishing endpoint as a numerical value of the plurality of parameters used for polishing endpoint detection of the workpiece. .
前記時系列データからサンプルグラフを作成し、
前記サンプルグラフを表示画面上に表示するように構成されており、
前記目標検出時間は、予め指定された研磨時間である、請求項6に記載の研磨終点検出システム。 The parameter processing device includes:
Create a sample graph from the time series data,
The sample graph is configured to be displayed on a display screen,
7. The polishing end point detection system according to claim 6, wherein the target detection time is a polishing time specified in advance.
前記時系列データは複数の時系列データである、請求項6に記載の研磨終点検出システム。 The sample is a plurality of samples,
The polishing end point detection system according to claim 6, wherein the time series data is a plurality of time series data.
前記サンプル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、
前記複数のパラメータのそれぞれについて複数の候補値を生成するステップと、
前記複数のパラメータを構成する前記複数の候補値の複数の組み合わせを生成するステップと、
前記複数の組み合わせにそれぞれ対応する複数の検出研磨終点を前記時系列データに基づいて算定するステップと、
目標検出時間に最も近い検出研磨終点を前記複数の検出研磨終点から選択するステップと、
前記選択された検出研磨終点に対応する前記複数の候補値の組み合わせを、前記ワークピースの研磨終点検出に使用される前記複数のパラメータの数値に決定するステップを、コンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 obtaining polishing monitoring values indicating the polishing progress of a sample having the same surface structure as the workpiece;
generating time series data representing changes in the polishing monitoring value over polishing time of the sample;
generating a plurality of candidate values for each of the plurality of parameters;
generating a plurality of combinations of the plurality of candidate values constituting the plurality of parameters;
calculating a plurality of detected polishing end points corresponding to the plurality of combinations based on the time series data;
selecting a detection polishing end point closest to the target detection time from the plurality of detection polishing end points;
A program for causing a computer to execute a step of determining a combination of the plurality of candidate values corresponding to the selected detected polishing end point as a numerical value of the plurality of parameters used for detecting the polishing end point of the workpiece. A recorded computer-readable recording medium.
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