JP7050152B2 - 研磨パッド摩耗率のモニタリングのための予測フィルタ - Google Patents
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Description
ここで、xkはパッド厚Thkとパッド摩耗率CRkを含む状態ベクトルであり、αはパッド厚の測定と測定との間のコンディショニング時間量を示し、ΔdFはコンディショナディスクに対する下向き力の変化であり、βはパッド摩耗率と下向き力との比率であり、ykはパッド厚の尺度であり、vkは測定ノイズを表わしている。
ここで、Sは信号強度であり、Thは研磨パッド厚であり、A及びBは、既知の研磨パッド厚のデータに関数を適合させるよう調整される定数である。
しかし、その他の関数(例えば2次以上の多項式関数又は多項式)も使用されうる。ゆえに、信号値のシーケンスSNが厚さの値のシーケンスThNに変換されうる。
ここで、Thはパッド厚であり、CRは即時的なパッド摩耗率(又は減少率)であり、αはパッド厚の測定と測定との間のコンディショニング時間量(これはオペレータによって設定されうる)を示し、ωはホワイトノイズパラメータである。パッドが1基板当たり1回測定される場合、αは1つの基板のコンディショニング時間と同じである。減少率は1時間当たりの厚さで測定されうるが、測定と測定との間の時間は秒で測定されうるので、3600で割ることによって変換が実施されうる。例えば、CMP研磨のレシピにおいて、CRがミル/時で表現されうる一方、ウエハ毎のコンディショニング時間は秒で特定される。
ここで、xkは、パッド厚とパッド摩耗率とを状態空間の2つの軸成分として含む状態ベクトルであり、ΔdFはコンディショニングディスクに対する下向き力の変化であり、βはパッド摩耗率と下向き力との比率であり(βはコンディショナディスクの寿命全体にわたって変動しうる)、ykはパッド厚出力(例えば、誘導性センサを使用して測定されるもの)であり、vkは測定ノイズを表わしており、ωkはホワイトノイズパラメータである。上述したシステムと測定のモデルは、確定的ではなく確率的な定式化であることに、留意されたい。ωは、パッド摩耗率(CR)が、ある基板と次の基板との間で、ランダムな量だけドリフトしうることを示している。Ckは、測定された出力と状態ベクトルとを関連付けるマトリクスである。
カルマンフィルタの状態推定時間外挿は、次の式で表現されうる。
ここでAk-1は、次の状態マトリクスである。
カルマンフィルタの誤差共分散外挿は次の式で表現されうる。
ここで、Pkは状態推定値の誤差に対する共分散であり、QkはノイズベクトルW w/ωに対する共分散マトリクスである。カルマンフィルタの測定更新は、次のように表現されうる。
上記の様々な数式では、以下のマトリクス形式の値が使用されうる。
Claims (14)
- 化学機械研磨のための装置であって、
研磨パッドを支持するための表面を有するプラテンと、
前記研磨パッドの研磨面に当接するように基板を保持するためのキャリアヘッドと、
前記研磨面に当接するようにコンディショニングディスクを保持するためのパッドコンディショナと、
インシトゥの研磨パッド厚モニタリングシステムと、
前記モニタリングシステムから信号を受信するよう、前記信号に予測フィルタを適用することによって研磨パッド摩耗速度の尺度を生成するよう、かつ、前記研磨パッド摩耗速度の尺度がある閾値を下回ると警告を生成するよう構成された、コントローラとを備える、
装置。 - 前記インシトゥの研磨パッド厚モニタリングシステムが電磁誘導モニタリングシステムを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記電磁誘導モニタリングシステムが、前記コンディショニングディスクの金属層内に電流を誘起するための磁場を生成するように、前記プラテン内に保持された磁性コアを備える、請求項2に記載の装置。
- 前記電磁誘導モニタリングシステムが、前記プラテン内に電流を誘起するための磁場を生成するように、前記パッドコンディショナにおいて保持された磁性コアを備える、請求項2に記載の装置。
- 前記パッドコンディショナが前記プラテンの上方に延在するアームを備え、前記磁性コアが、前記パッドコンディショナの前記アームにおいて保持される、請求項4に記載の装置。
- 前記アームが、前記研磨パッドにわたる揺動スイープ運動を実施するよう構成される、請求項5に記載の装置。
- 前記コントローラが、摩耗速度を実質的に一定に維持するために、前記研磨パッド摩耗速度の尺度に基づいて、前記コンディショニングディスクに対するパッドコンディションの下向き力を調整するよう構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記コントローラが、前記信号に前記予測フィルタを適用してフィルタリングされた信号を生成するよう構成され、前記フィルタリングされた信号は調整済みの値のシーケンスを含み、前記コントローラが、前記調整済みの値のシーケンスにおける調整済みの値の各々について、
測定値のシーケンスから少なくとも1つの予測値を生成すること、並びに
前記測定値のシーケンス及び前記予測値から前記調整済みの値を計算することによって、前記フィルタリングされた信号を生成するよう構成される、請求項1に記載の装置。 - 前記コントローラが、線形予測を使用して前記測定値のシーケンスから少なくとも1つの予測値を生成することによって、前記少なくとも1つの予測値を生成するよう構成される、請求項8に記載の装置。
- 前記予測フィルタがカルマンフィルタを含む、請求項9に記載の装置。
- 化学機械研磨装置を動作させる方法であって、
研磨パッドを用いて基板を研磨することと、
コンディショニングディスクを用いて前記研磨パッドをコンディショニングすることと、
インシトゥのパッド厚モニタリングシステムを用いて前記研磨パッドの厚さをモニタし、前記モニタリングシステムからの信号を生成することと、
前記信号に予測フィルタを適用することによって、研磨パッド摩耗速度の尺度を生成することと、
前記研磨パッド摩耗速度の尺度がある閾値を下回ると警告を生成することと、
を含む、方法。 - 前記信号に前記予測フィルタを適用することでフィルタリングされた信号が生成され、前記フィルタリングされた信号は調整済みの値のシーケンスを含み、前記フィルタリングされた信号を生成することが、前記調整済みの値のシーケンスにおける調整済みの値の各々について、
測定値のシーケンスから少なくとも1つの予測値を生成することと、
前記測定値のシーケンス及び前記予測値から前記調整済みの値を計算することとを含む、請求項11に記載の方法。 - 前記少なくとも1つの予測値を生成することが、線形予測を使用して前記測定値のシーケンスから少なくとも1つの予測値を生成することを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記予測フィルタがカルマンフィルタを含む、請求項13に記載の方法。
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