KR101398567B1 - Apparatus and methods for spectrum based monitoring of chemical mechanical polishing - Google Patents

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Abstract

화학적 기계적 폴리싱의 스펙트럼 기반 모니터링을 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 스펙트럼 기반의 종료점 결정, 스펙트럼 기반의 폴리싱 속도 조정, 윈도우를 갖는 패드 또는 광학 헤드의 상부 표면의 플러싱을 포함한다. 스펙트럼-기반 종료점 결정은 특정 스펙트럼 기반의 종료점 로직을 적용함으로써 종료점이 호출되는 때에 목표 두께가 달성될 수 있도록 특정 스펙트럼 기반의 종료점 결정 로직에 대해서 실험적으로 선택되는 기준 스펙트럼을 사용한다. 폴리싱 종료점은 인덱스 값들의 시퀀스 또는 편차 트레이스를 사용하여 결정될 수 있다. 플러싱 시스템은 광학 헤드의 상부 표면을 가로지르는 층류형 가스의 유동을 생성한다. 가스의 유동이 층류가 되도록 진공 노즐 및 진공 공급원들이 구성된다. 윈도우는 연성 플라스틱 부분 및 결정질 또는 유리-형 부분을 포함한다. 스펙트럼 기반의 폴리싱 속도 조정은 기판 상의 상이한 영역들에 대해 스펙트럼들을 획득하는 것을 포함한다. The present invention relates to an apparatus and method for spectral-based monitoring of chemical mechanical polishing, including spectral-based endpoint determination, spectral-based polishing rate adjustment, flushing of a top surface of a pad or optical head with a window. The spectral-based endpoint determination uses a reference spectrum experimentally selected for a particular spectral-based endpoint decision logic so that the target thickness can be achieved when the endpoint is called by applying a specific spectral-based endpoint logic. The polishing endpoint may be determined using a sequence of index values or a deviation trace. The flushing system creates a flow of laminar gas across the upper surface of the optical head. Vacuum nozzles and vacuum sources are configured so that the flow of gas is laminar. The window includes a soft plastic portion and a crystalline or glass-like portion. Spectral-based polishing rate adjustment involves acquiring spectra for different regions on the substrate.

Description

화학적 기계적 폴리싱의 스펙트럼 기반 모니터링을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHODS FOR SPECTRUM BASED MONITORING OF CHEMICAL MECHANICAL POLISHING}[0001] APPARATUS AND METHODS FOR SPECTRUM BASED MONITORING OF CHEMICAL MECHANICAL POLISHING [0002]

본 발명은 일반적으로 기판의 화학적 기계적 폴리싱에 관한 것이다.The present invention generally relates to chemical mechanical polishing of a substrate.

통상적으로, 집적 회로는 실리콘 웨이퍼 상에 도전층, 반도체층 또는 절연층들을 순차적으로 증착함으로써 기판 상에 형성된다. 하나의 제조 단계는 비-평면형 표면 위에 충진층(filler layer)을 증착하고, 충진층을 평탄화시키는 단계를 수반한다. 특정 응용예들에 대해서, 패턴화 층의 상부 표면이 노출될 때까지 충진층이 평탄화된다. 예를 들어, 절연층의 트렌치들 또는 홀들을 충진하기 위해 패턴화된 절연층 상에 도전성 충진층이 증착될 수 있다. 평탄화 이후, 절연층의 상승된 패턴 사이에 남아있는 도전층의 부분들은 기판 상의 박막 회로들 사이에 도전 경로를 제공하는 비아, 플러그 및 라인들을 형성한다. 산화물 폴리싱과 같은 다른 응용예들에 대해, 비평면형 표면 위에 미리결정된 두께가 남을 때까지 충진층이 평탄화된다. 또한, 포토리소그래피를 위해 보통 기판 표면 평탄화가 요구된다. Typically, an integrated circuit is formed on a substrate by sequentially depositing a conductive layer, a semiconductor layer, or insulating layers on a silicon wafer. One fabrication step involves depositing a filler layer on the non-planar surface and planarizing the filler layer. For certain applications, the fill layer is planarized until the top surface of the patterned layer is exposed. For example, a conductive fill layer may be deposited on the patterned insulating layer to fill the trenches or holes in the insulating layer. After planarization, portions of the conductive layer that remain between the raised patterns of the insulating layer form vias, plugs, and lines that provide a conductive path between the thin film circuits on the substrate. For other applications, such as oxide polishing, the fill layer is planarized until a predetermined thickness remains on the non-planar surface. Also, substrate surface planarization is usually required for photolithography.

화학적 기계적 폴리싱(CMP)은 하나의 허용되는 평탄화 방법이다. 통상적으로 이러한 평탄화 방법은 캐리어 또는 폴리싱 헤드 상에 기판이 장착될 것을 요구한다. 통상적으로 기판의 노출된 표면은 회전하는 폴리싱 디스크 패드 또는 벨트 패드에 마주하여 위치된다. 폴리싱 패드는 스탠다드 패드 또는 연마재-고정형(fixed-abrasive) 패드 중 하나일 수 있다. 스탠다드 패드는 내구성 있는 조질화(roughened) 표면을 갖는 반면, 연마재-고정형 패드는 격납 매체(containment media) 내에서 유지(hold)되는 연마재 입자(abrasive particle)를 포함한다. 캐리어 헤드는 폴리싱 패드에 대해 가압되도록 제어가능한 로드를 기판에 제공한다. 폴리싱 슬러리는 통상적으로 폴리싱 패드의 표면에 공급된다. 폴리싱 슬러리는 적어도 하나의 화학적 반응제(reactive agent)를 포함하며, 스탠다드 폴리싱 패드와 함께 사용되는 경우 연마 입자를 포함한다.Chemical mechanical polishing (CMP) is one acceptable planarization method. Typically, such a planarization method requires that the substrate be mounted on a carrier or polishing head. Typically, the exposed surface of the substrate is positioned opposite the rotating polishing disk pad or belt pad. The polishing pad may be one of a standard pad or a fixed-abrasive pad. While the standard pad has a durable roughened surface, the abrasive-fixed pad includes abrasive particles that are held in containment media. The carrier head provides the substrate with a controllable rod to be pressed against the polishing pad. The polishing slurry is typically supplied to the surface of the polishing pad. The polishing slurry comprises at least one reactive agent and, when used with a standard polishing pad, comprises abrasive particles.

CMP에서 하나의 문제점은 폴리싱 프로세스가 완료되었는지 여부를, 즉, 기판 층이 원하는 평탄도 또는 두께로 평탄화되었는지 또는 언제 원하는 양의 물질이 제거되었는지를 결정하는 것이다. 도전층 또는 필름의 과다폴리싱(너무 많은 제거)은 회로 저항을 증가시킨다. 반면, 도전층의 과소폴리싱(너무 적은 제거)은 전기적 단락을 야기시킨다. 기판 층의 초기 두께, 슬러리 조성, 폴리싱 패드 조건, 폴리싱 패드와 기판 사이의 상대 속도, 및 기판 상의 로드의 변동(variation)은 물질 제거 속도의 변동을 야기할 수 있다. 이러한 변동은 폴리싱 종료점(endpoint)에 도달하기 위해 요구되는 시간의 변동을 야기시킬 수 있다. 따라서, 폴리싱 종료점은 단지 폴리싱 시간의 함수로써 결정될 수 없다.One problem with CMP is to determine whether the polishing process has been completed, i. E. Whether the substrate layer has been flattened to the desired flatness or thickness, or when the desired amount of material has been removed. Excessive polishing (too much removal) of the conductive layer or film increases circuit resistance. On the other hand, under polishing (too little removal) of the conductive layer causes electrical shorting. The initial thickness of the substrate layer, the slurry composition, the polishing pad conditions, the relative speed between the polishing pad and the substrate, and variations in the load on the substrate can cause variations in the material removal rate. This variation can cause variations in the time required to reach the polishing endpoint. Thus, the polishing end point can not be determined solely as a function of polishing time.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 개선된 기판의 화학적 기계적 폴리싱 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method of chemical mechanical polishing of an improved substrate.

하나의 일반적 양상에서, 본 발명은 기준 스펙트럼(reference spectrum)을 선택하는 단계를 포함하는 컴퓨터 구현(implemented) 방법을 특징으로 한다. 기준 스펙트럼은, 목표 두께보다 두꺼운 두께를 가지며 제 1 기판 상에 위치하는 대상(interest) 필름으로부터 반사되는 백색광의 스펙트럼이다. 특정 스펙트럼 기반의 종료점 로직(logic)을 적용(apply)함으로써 종료점이 호출되는(call; 종료점이라고 판단되는) 때에 목표 두께가 달성될 수 있도록, 기준 스펙트럼은 특정 스펙트럼 기반의 종료점 결정 로직에 대해 실험적으로 선택된다. 상기 방법은 현재(current) 스펙트럼을 획득하는 단계를 포함한다. 현재 스펙트럼은, 제 2 기판 상에 위치하고 목표 두께보다 두꺼운 현재 두께를 가지는 대상 필름으로부터 반사되는 백색광의 스펙트럼이다. 제 2 기판 상의 대상 필름은 폴리싱 단계를 거친다. 상기 방법은, 제 2 기판에 대해서, 언제 폴리싱 단계의 종료점이 달성되었는지를 결정하는 단계를 포함한다. 상기 결정은 기준 스펙트럼 및 현재 스펙트럼을 기초로 한다. In one general aspect, the invention features a computer implemented method comprising selecting a reference spectrum. The reference spectrum is the spectrum of white light having a thickness greater than the target thickness and reflecting from an interest film located on the first substrate. By applying a specific spectrum-based endpoint logic, the reference spectrum can be empirically tested for a particular spectrum-based endpoint decision logic such that the target thickness can be achieved when the endpoint is called (determined as an endpoint) Is selected. The method includes obtaining a current spectrum. The current spectrum is a spectrum of white light reflected from a target film located on the second substrate and having a current thickness thicker than the target thickness. The target film on the second substrate undergoes a polishing step. The method includes determining, for a second substrate, when the end point of the polishing step has been achieved. The determination is based on a reference spectrum and a current spectrum.

다른 일반적인 양상에서, 본 발명은 두 개 또는 세 개 이상의 기준 스펙트럼을 선택하는 단계를 포함하는 컴퓨터 구현 방법을 특징으로 한다. 각 기준 스펙트럼은, 제 1 기판 상에 위치하고 목표 두께보다 두꺼운 두께를 가지는 대상 필름으로부터 반사되는 백색광의 스펙트럼이다. 특정 스펙트럼 기반의 종료점 로직을 적용함으로써 종료점이 호출되는 때에 목표 두께가 달성될 수 있도록, 기준 스펙트럼은 특정 스펙트럼 기반의 종료점 결정 로직에 대해 실험적으로 선택된다. 상기 방법은 두 개 또는 세 개 이상의 현재 스펙트럼들을 획득하는 단계를 포함한다. 각각의 현재 스펙트럼은, 제 2 기판 상에 위치하고 목표 두께보다 두꺼운 현재 두께를 가지는 대상 필름으로부터 반사되는 백색광의 스펙트럼이다. 제 2 기판 상의 대상 필름은 폴리싱 단계를 거친다. 상기 방법은, 제 2 기판에 대해서, 폴리싱 단계의 종료점이 달성되었는지의 여부를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 결정은 기준 스펙트럼 및 현재 스펙트럼들을 기초로 한다. In another general aspect, the invention features a computer implemented method comprising selecting two or more reference spectra. Each reference spectrum is a spectrum of white light reflected from a target film that is located on the first substrate and has a thickness greater than a target thickness. By applying a specific spectrum-based endpoint logic, the reference spectrum is empirically selected for a particular spectrum-based endpoint decision logic such that the target thickness can be achieved when the endpoint is called. The method includes obtaining two or more current spectra. Each current spectrum is a spectrum of white light reflected from a target film located on the second substrate and having a current thickness that is thicker than the target thickness. The target film on the second substrate undergoes a polishing step. The method includes determining, for a second substrate, whether an end point of the polishing step has been achieved, the determination being based on a reference spectrum and current spectra.

다른 일반적인 양상에서, 본 발명은 프로세서가 기준 스펙트럼을 선택하게 하도록 동작가능한 명령어들(instructions)을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 특징으로 한다. 기준 스펙트럼은, 제 1 기판 상에 위치하고 목표 두께보다 두꺼운 두께를 가지는 대상 필름으로부터 반사되는 백색광의 스펙트럼이다. 특정 스펙트럼 기반의 종료점 로직을 적용함으로써 종료점이 호출되는 때에 목표 두께가 달성될 수 있도록, 기준 스펙트럼은 특정 스펙트럼 기반의 종료점 결정 로직에 대해서 실험적으로 선택된다. 상기 제품은 프로세서가 현재 스펙트럼을 획득하도록 하는 명령어들을 포함한다. 현재 스펙트럼은, 제 2 기판 상에 위치하고 목표 두께보다 두꺼운 현재 두께를 가지는 대상 필름으로부터 반사되는 백색광의 스펙트럼이다. 제 2 기판 상의 대상 필름은 폴리싱 단계를 거친다. 상기 제품은, 제 2 기판에 대해서, 언제 폴리싱 단계의 종료점이 달성되었는지를 프로세서가 결정하게 하는 명령어들을 포함한다. 상기 결정은 기준 스펙트럼 및 현재 스펙트럼을 기초로 한다. 상기 제품은 기계 판독가능한 매체에 유형적으로 저장된다.In another general aspect, the invention features a computer program product comprising instructions operable to cause a processor to select a reference spectrum. The reference spectrum is a spectrum of white light reflected from a target film located on the first substrate and having a thickness thicker than a target thickness. The reference spectrum is chosen empirically for a particular spectral-based endpoint decision logic so that the target thickness can be achieved when the endpoint is called by applying a specific spectrum-based endpoint logic. The product includes instructions that cause the processor to acquire the current spectrum. The current spectrum is a spectrum of white light reflected from a target film located on the second substrate and having a current thickness thicker than the target thickness. The target film on the second substrate undergoes a polishing step. The article of manufacture includes instructions that, for a second substrate, cause the processor to determine when an endpoint of the polishing step has been achieved. The determination is based on a reference spectrum and a current spectrum. The product is stored tangibly on a machine readable medium.

또 다른 일반적인 양상에서, 본 발명은 기계 판독가능한 매체에 유형적으로 저장된 컴퓨터 프로그램 제품을 특징으로 한다. 상기 제품은 프로세서가 두 개 또는 세 개 이상의 기준 스펙트럼들을 선택하게 하도록 동작가능한 명령어들을 포함한다. 각각의 기준 스펙트럼은, 제 1 기판 상에 위치하고 목표 두께보다 두꺼운 두께를 가지는 대상 필름으로부터 반사되는 백색광의 스펙트럼이다. 특정 스펙트럼 기반의 종료점 로직을 적용함으로써 종료점이 호출되는 때에 목표 두께가 달성될 수 있도록, 기준 스펙트럼은 특정 스펙트럼 기반의 종료점 결정 로직에 대해서 실험적으로 선택된다. 상기 제품은 두 개 또는 세 개 이상의 현재 스펙트럼들을 획득하기 위한 명령어들을 추가로 포함한다. 각각의 현재 스펙트럼은, 제 2 기판 상에 위치하고 목표 두께보다 두꺼운 현재 두께를 가지는 대상 필름으로부터 반사되는 백색광의 스펙트럼이다. 제 2 기판 상의 대상 필름은 폴리싱 단계를 거친다. 상기 제품은, 제 2 기판에 대해서, 폴리싱 단계의 종료점이 달성되었는지의 여부를 결정하기 위한 명령어들을 추가로 포함하며, 상기 결정은 기준 스펙트럼 및 현재 스펙트럼을 기초로 한다. In another general aspect, the invention features a computer program product stored tangibly on a machine-readable medium. The product includes instructions operable to cause the processor to select two or more reference spectra. Each reference spectrum is a spectrum of white light reflected from a target film located on the first substrate and having a thickness greater than the target thickness. The reference spectrum is chosen empirically for a particular spectral-based endpoint decision logic so that the target thickness can be achieved when the endpoint is called by applying a specific spectrum-based endpoint logic. The product further comprises instructions for obtaining two or more current spectra. Each current spectrum is a spectrum of white light reflected from a target film located on the second substrate and having a current thickness that is thicker than the target thickness. The target film on the second substrate undergoes a polishing step. The product further comprises, for the second substrate, instructions for determining whether an end point of the polishing step has been achieved, the determination being based on a reference spectrum and a current spectrum.

하나의 일반적인 양상에서, 본 발명은 광학 헤드의 상부 표면(top surface)을 플러싱(flushing)하기 위한 플러싱 시스템을 특징으로 한다. 상기 시스템은 가스의 유동(flow of gas)을 제공하도록 구성된 가스 공급원, 전달 노즐, 가스 공급원을 전달 노즐에 연결하는 전달 라인, 진공을 제공하도록 구성된 진공 공급원, 진공 노즐, 그리고 상기 진공 공급원을 진공 노즐에 연결하는 진공 라인을 포함한다. 가스 공급원 및 전달 노즐은 광학 헤드의 상부 표면을 가로질러 가스의 유동을 지향(direct)시키도록 구성된다. 진공 노즐 및 진공 공급원은 가스의 유동이 층류(laminar flow)가 되도록 구성된다. In one general aspect, the invention features a flushing system for flushing a top surface of an optical head. The system includes a gas source configured to provide a flow of gas, a delivery nozzle, a delivery line connecting the gas source to the delivery nozzle, a vacuum source configured to provide a vacuum, a vacuum nozzle, Lt; / RTI > The gas source and delivery nozzle are configured to direct the flow of gas across the upper surface of the optical head. The vacuum nozzle and the vacuum source are configured such that the flow of gas is laminar flow.

다른 일반적인 양상에서, 본 발명은 폴리싱 패드 윈도우의 바닥 표면을 플러싱하기 위한 플러싱 시스템을 특징으로 한다. 상기 시스템은 가스의 유동을 제공하도록 구성된 가스 공급원, 전달 노즐, 가스 공급원을 전달 노즐에 연결하는 전달 라인, 진공을 제공하도록 구성된 진공 공급원, 진공 노즐, 그리고 진공 공급원을 진공 노즐에 연결하는 진공 라인을 포함한다. 가스 공급원 및 전달 노즐은 폴리싱 패드 윈도우의 바닥으로 가스의 유동을 지향시키도록 구성되며, 폴리싱 패드 윈도우의 바닥 표면에서 응축물(condensation)의 형성이 방지된다. In another general aspect, the invention features a flushing system for flushing the bottom surface of a polishing pad window. The system includes a gas source configured to provide a flow of gas, a delivery nozzle, a delivery line connecting the gas source to the delivery nozzle, a vacuum source configured to provide a vacuum, a vacuum nozzle, and a vacuum line connecting the vacuum source to the vacuum nozzle . The gas source and delivery nozzle are configured to direct the flow of gas to the bottom of the polishing pad window, preventing the formation of condensation at the bottom surface of the polishing pad window.

하나의 일반적인 양상에서, 본 발명은 화학적 기계적 폴리싱을 위한 조립체를 특징으로 한다. 상기 조립체는 폴리싱 표면을 가지는 폴리싱 패드를 포함한다. 상기 조립체는 폴리싱 패드를 통한 광 액세스(optical access)를 제공하기 위해 폴리싱 패드 내에 위치되는 솔리드(solid) 윈도우를 포함한다. 솔리드 윈도우는 폴리우레탄으로 제조된 제 1 부분 및 석영으로 제조된 제 2 부분을 포함한다. 제 1 부분은 폴리싱 패드의 폴리싱 표면과 동일 평면 상의 표면을 가진다. In one general aspect, the invention features an assembly for chemical mechanical polishing. The assembly includes a polishing pad having a polishing surface. The assembly includes a solid window positioned within the polishing pad to provide optical access through the polishing pad. The solid window comprises a first portion made of polyurethane and a second portion made of quartz. The first portion has a surface coplanar with the polishing surface of the polishing pad.

다른 일반적인 양상에서, 본 발명은 상부 표면과 바닥 표면을 가지는 폴리싱 층을 포함하는 폴리싱 패드를 특징으로 한다. 패드는 상부 표면 내의 제 1 개구 및 바닥 표면 내의 제 2 개구를 가지는 개구부(aperture)를 포함한다. 상부 표면은 폴리싱 표면이다. 패드는 연성(soft) 플라스틱으로 제조된 제 1 부분과 결정질 또는 유리-형(glass like) 제 2 부분을 포함하는 윈도우를 포함한다. 윈도우는 백색광에 대해 투명하다. 제 1 부분이 상기 개구부에 끼워지도록(plug) 그리고 제 2 부분이 제 1 부분의 바닥 측면 상에 위치하도록, 상기 윈도우가 개구부 내에 배치되며, 이때 상기 제 1 부분은 슬러리 밀봉 배리어(tight barrier)로 작용한다. In another general aspect, the invention features a polishing pad comprising a polishing layer having a top surface and a bottom surface. The pad includes an aperture having a first opening in the top surface and a second opening in the bottom surface. The top surface is the polishing surface. The pad comprises a first portion made of soft plastic and a window comprising a crystalline or glass like second portion. The window is transparent to white light. The window is disposed in the opening such that the first portion is plugged into the opening and the second portion is located on the bottom side of the first portion, wherein the first portion is a slurry sealing barrier .

다른 일반적인 양상에서, 본 발명은 폴리싱 패드 제조 방법을 특징으로 한다. 상기 방법은 결정질 또는 유리-형 물질의 매스(mass)를 폴리싱 패드 윈도우의 몰드(mold) 내에 배치하는 단계를 포함하고, 상기 매스는 백색광에 대해 투명하다. 상기 방법은 연성 플라스틱 물질의 액체 전구체를 몰드 내로 분배(dispense)하는 단계를 포함하고, 상기 연성 플라스틱 물질은 백색광에 대해서 투명하다. 상기 방법은 연성 플라스틱 물질로 제조된 제 1 부분과 결정질 또는 유리-형 제 2 부분을 포함하는 윈도우를 형성하기 위해 상기 액체 전구체를 경화시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 윈도우를 폴리싱 패드의 몰드 내로 배치하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 폴리싱 패드 물질의 액체 전구체를 폴리싱 패드의 몰드 내로 분배하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 폴리싱 패드를 생산하기 위해 폴리싱 패드 물질의 액체 전구체를 경화시키는 단계를 포함하며, 폴리싱 패드가 생산될 때, 윈도우가 폴리싱 패드 내에 위치되어 제 1 부분이 슬러리 밀봉 배리어로 작용하도록, 상기 윈도우가 폴리싱 패드의 몰드 내에 위치된다. In another general aspect, the present invention features a method of manufacturing a polishing pad. The method includes disposing a mass of crystalline or free-form material within a mold of a polishing pad window, wherein the mass is transparent to white light. The method includes dispensing a liquid precursor of a soft plastic material into a mold, wherein the soft plastic material is transparent to white light. The method includes curing the liquid precursor to form a window comprising a first portion made of a soft plastic material and a crystalline or glass-like second portion. The method includes placing the window into a mold of a polishing pad. The method includes dispensing a liquid precursor of a polishing pad material into a mold of a polishing pad. The method includes curing a liquid precursor of a polishing pad material to produce a polishing pad, wherein when the polishing pad is produced, the window is positioned within the polishing pad such that the first portion acts as a slurry sealing barrier, Is positioned in the mold of the polishing pad.

다른 일반적인 양상에서, 본 발명은 폴리싱 패드 제조 방법을 특징으로 한다. 상기 방법은 결정질 또는 유리-형 물질의 매스를 폴리싱 패드 윈도우의 몰드 내에 배치하는 단계를 포함하고, 상기 매스는 백색광에 대해 투명하다. 상기 방법은 연성 플라스틱 물질의 액체 전구체를 몰드 내로 분배하는 단계를 포함하고, 상기 연성 플라스틱 물질은 백색광에 대해서 투명하다. 상기 방법은 연성 플라스틱 물질로 제조된 제 1 부분과 결정질 또는 유리-형 제 2 부분을 포함하는 윈도우를 형성하기 위해 액체 전구체를 경화시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 개구부를 포함하는 폴리싱 층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 폴리싱 층은 상부 표면 및 바닥 표면을 가지고, 상기 개구부는 상기 상부 표면 내의 제 1 개구 및 바닥 표면 내의 제 2 개구를 가지며, 상기 상부 표면은 폴리싱 표면이다. 상기 방법은 윈도우를 개구부 내로 삽입하는 단계를 포함하며, 제 1 부분이 상기 개구부에 끼워지고 제 2 부분이 상기 제 1 부분의 바닥 측면 상에 있도록 상기 윈도우가 상기 개구부 내에 위치되며, 상기 제 1 부분은 슬러리 밀봉 배리어로 작용한다. In another general aspect, the present invention features a method of manufacturing a polishing pad. The method includes disposing a mass of crystalline or glass-like material in a mold of a polishing pad window, wherein the mass is transparent to white light. The method includes dispensing a liquid precursor of a soft plastic material into a mold, wherein the soft plastic material is transparent to white light. The method includes curing the liquid precursor to form a window comprising a first portion made of a soft plastic material and a crystalline or glass-like second portion. The method includes forming a polishing layer comprising an opening, the polishing layer having a top surface and a bottom surface, the opening having a first opening in the top surface and a second opening in the bottom surface, The top surface is the polishing surface. The method includes inserting a window into an opening wherein the window is positioned within the opening such that a first portion is fitted to the opening and a second portion is on a bottom side of the first portion, Acts as a slurry sealing barrier.

다른 일반적인 양상에서, 본 발명은 폴리싱 패드 제조 방법을 특징으로 한다. 상기 방법은 폴리싱 패드 윈도우의 제 1 부분을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 부분은 리세스를 가지며 백색광에 투명하다. 상기 방법은 결정질 또는 유리-형 물질의 매스를 리세스 내로 삽입하는 단계를 포함하고, 상기 매스는 백색광에 투명하다. 상기 방법은 개구부를 포함하는 폴리싱 층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 폴리싱 층은 상부 표면 및 바닥 표면을 가지고, 상기 개구부는 상기 상부 표면 내의 제 1 개구 및 바닥 표면 내의 제 2 개구를 가지며, 상기 상부 표면은 폴리싱 표면이다. 상기 방법은 윈도우를 개구부 내로 삽입하는 단계를 포함하며, 제 1 부분이 상기 개구부 내로 끼워지고 제 2 부분이 상기 제 1 부분의 바닥 측면 상에 있도록 상기 윈도우가 상기 개구부 내에 위치되며, 상기 제 1 부분은 슬러리 밀봉 배리어로 작용한다. In another general aspect, the present invention features a method of manufacturing a polishing pad. The method includes forming a first portion of a polishing pad window, the first portion having a recess and being transparent to white light. The method includes inserting a mass of crystalline or free-form material into the recess, wherein the mass is transparent to white light. The method includes forming a polishing layer comprising an opening, the polishing layer having a top surface and a bottom surface, the opening having a first opening in the top surface and a second opening in the bottom surface, The top surface is the polishing surface. The method includes inserting a window into an opening wherein the window is positioned within the opening such that a first portion is fitted into the opening and a second portion is on a bottom side of the first portion, Acts as a slurry sealing barrier.

다른 일반적인 양상에서, 본 발명은 컴퓨터 구현 방법을 특징으로 한다. 폴리싱 시퀀스 중에, 반사된 빛의 제 1 스펙트럼이 기판 상의 제 1 영역으로부터 획득되고 제 2 스펙트럼이 기판 상의 제 2 영역으로부터 획득된다. 제 1 스펙트럼 및 제 2 스펙트럼을 스펙트럼들 라이브러리(library)와 비교하여 제 1 스펙트럼에 대한 제 1 인덱스 및 제 2 스펙트럼에 대한 제 2 인덱스를 결정한다. 폴리싱 시퀀스 중에 서로 상이한 시간에서 반사된 빛의 제 3 스펙트럼이 제 1 영역으로부터 획득되고 제 4 스펙트럼이 제 2 영역으로부터 획득된다. 제 3 스펙트럼 및 제 4 스펙트럼을 라이브러리와 비교하여 제 1 영역에 대한 제 3 인덱스 및 제 2 영역에 대한 제 4 인덱스를 결정한다. 제 1 영역에서의 폴리싱 속도가 제 1 인덱스 및 제 3 인덱스로부터 결정되고, 제 2 영역에서의 폴리싱 속도가 제 2 인덱스 및 제 4 인덱스로부터 결정된다. 제 1 폴리싱 속도, 제 2 폴리싱 속도, 제 1 영역에 대한 제 1 목표 상대 두께 및 제 2 영역에 대한 제 2 목표 상대 두께에 기초하여, 제 1 영역이 제 1 목표 상대 두께로 폴리싱되는 것과 실질적으로 동시에 제 2 영역이 제 2 목표 상대 두께로 폴리싱되게 하도록 조정된 폴리싱 속도가 제 2 영역에 대해 결정된다. In another general aspect, the invention features a computer implemented method. During the polishing sequence, a first spectrum of reflected light is obtained from a first region on the substrate and a second spectrum is obtained from a second region on the substrate. The first and second spectra are compared to a library of spectra to determine a first index for the first spectrum and a second index for the second spectrum. A third spectrum of light reflected at different times during the polishing sequence is obtained from the first region and a fourth spectrum is obtained from the second region. The third and fourth spectra are compared to the library to determine a third index for the first region and a fourth index for the second region. The polishing rate in the first area is determined from the first index and the third index, and the polishing rate in the second area is determined from the second index and the fourth index. Based on the first polishing rate, the second polishing rate, the first target relative thickness for the first region, and the second target relative thickness for the second region, the first region is polished to the first target relative thickness, And the polishing rate adjusted to simultaneously cause the second region to be polished to the second target relative thickness is determined for the second region.

본 발명의 구현들은 다음의 특징들 중 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 제 1 영역은 내측 영역일 수 있고, 제 2 영역은 외측 환형 영역일 수 있다. 제 2 영역에 대한 조정된 폴리싱 속도를 결정하는 것은 제 1 목표 상대 두께가 제 2 목표 상대 두께로부터 미리 결정된 임계치(threshold) 내에 있게 될 때를 결정하는 것을 포함한다. 제 2 영역에 대해 조정된 폴리싱 속도를 결정하는 것은 폴리싱 시퀀스에 대한 추정된(estimated) 종료점 시간을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 제 1 스펙트럼 및 제 2 스펙트럼을 획득하는 것은 백색광 스펙트럼들을 획득하는 것을 포함할 수 있다. 상기 방법은 제 2 영역이 조정된 폴리싱 속도로 폴리싱되게 하도록 폴리싱 시스템의 파라미터를 조정하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 조정된 폴리싱 속도를 결정하는 단계는 셋-업(set-up) 기판 상에서 수행될 수 있고, 폴리싱 시스템의 파라미터를 조정하는 단계는 제품 기판 상에서 수행될 수 있거나, 또는 상기 두 단계 모두가 제품 기판 상에서 수행될 수 있다. 폴리싱 시스템의 파라미터를 조정하는 것은 압력을 조정하는 것을 포함할 수 있다. 조정된 폴리싱 속도를 결정하는 것은, 폴리싱 시퀀스가 완료되었을 때, 기판의 직경을 따른 단면이 평평한 프로파일 또는 사발(bowl)형 프로파일을 가지도록 하는 폴리싱 속도를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 제 1 스펙트럼 및 제 2 스펙트럼을 획득하는 것은 상이한 회전 위치들에서 기판을 샘플링하는 것을 포함할 수 있다. 제 1 스펙트럼 및 제 2 스펙트럼을 획득하는 것은 산화물 층으로부터 반사된 스펙트럼들을 측정하는 것을 포함할 수 있다. 상기 방법은 셋-업 기판이 과다폴리싱(overpolished)될 때까지 셋-업 기판을 폴리싱하는 단계, 폴리싱 중에 테스트 기판의 단일 영역으로부터 다수의 스펙트럼들을 획득하는 단계, 그리고 상기 스펙트럼들 라이브러리를 생성하기 위해 각각의 스펙트럼이 획득되는 시간과 조합하여 상기 다수의 스펙트럼들을 저장하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 방법은 스펙트럼들 라이브러리를 위한 인덱스들을 생성하는 단계를 추가로 포함할 수 있고, 일 인덱스는 특정 시간에 셋-업 기판으로부터 획득되는 스펙트럼을 나타낸다. Implementations of the present invention may include one or more of the following features. The first region may be an inner region, and the second region may be an outer annular region. Determining the adjusted polishing rate for the second region comprises determining when the first target relative thickness will be within a predetermined threshold from the second target relative thickness. Determining the adjusted polishing rate for the second region may include determining an estimated end point time for the polishing sequence. Acquiring the first and second spectra may comprise acquiring white light spectra. The method may further comprise adjusting a parameter of the polishing system such that the second area is polished at an adjusted polishing rate. The step of determining the adjusted polishing rate may be performed on a set-up substrate, and adjusting the parameters of the polishing system may be performed on the product substrate, or both of the steps may be performed on the product substrate . Adjusting the parameters of the polishing system may include adjusting the pressure. Determining the adjusted polishing rate may include determining a polishing rate such that when the polishing sequence is completed, the cross-section along the diameter of the substrate has a flat profile or a bowl-shaped profile. Obtaining the first and second spectra may include sampling the substrate at different rotational positions. Obtaining the first and second spectra may comprise measuring spectra reflected from the oxide layer. The method includes polishing the set-up substrate until the set-up substrate is overpolished, acquiring a plurality of spectra from a single area of the test substrate during polishing, and generating the spectra library And storing the plurality of spectra in combination with the time at which each spectrum is acquired. The method may further comprise generating indexes for a library of spectra, wherein the one index represents a spectrum obtained from the set-up substrate at a particular time.

다른 일반적인 양상에서, 본 발명은 화학적 기계적 폴리싱 프로세스를 모니터링하는 방법을 특징으로 한다. 다수-파장 광 빔(light beam)이 폴리싱 중인 기판으로 지향되고 기판으로부터 반사되는 빛의 스펙트럼이 측정된다. 광 빔은 기판 표면을 가로지르는 경로를 따라 이동하게 된다. 스펙트럼 측정들의 시퀀스(sequence)가 신호로부터 추출되고 기판 상의 방사상 위치가 각 스펙트럼 측정에 대해 결정된다. 스펙트럼 측정들이 방사상 위치들에 따라 다수의 방사상 범위들로 분류된다. 다수의 방사상 범위들 중 적어도 하나에서의 스펙트럼 측정들로부터 기판에 대한 폴리싱 종료점이 결정된다. 상기 방법은 방사상 범위들 중 하나에 대한 조정된 폴리싱 속도를 결정하는 단계 및 상기 조정된 폴리싱 속도를 상기 방사상 범위들 중 하나에 적용하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. In another general aspect, the invention features a method of monitoring a chemical mechanical polishing process. A multi-wavelength light beam is directed to the substrate being polished and the spectrum of the light reflected from the substrate is measured. The light beam travels along a path across the substrate surface. A sequence of spectral measurements is extracted from the signal and the radial position on the substrate is determined for each spectral measurement. The spectral measurements are classified into a plurality of radial ranges according to their radial positions. A polishing end point for the substrate is determined from spectral measurements in at least one of a plurality of radial ranges. The method may further comprise determining an adjusted polishing rate for one of the radial ranges and applying the adjusted polishing rate to one of the radial ranges.

본 명세서에 사용된 것처럼, 기판이라는 용어는, 예를 들어, 제품 기판(예를 들어, 다수 메모리 또는 프로세서 다이들을 포함한다), 테스트 기판, 베어(bare) 기판, 및 게이팅(gating) 기판을 포함할 수 있다. 기판은 집적 회로 제조의 다양한 스테이지(stage)들에 있을 수 있으며, 예를 들어 기판은 베어 웨이퍼일 수 있거나, 기판은 하나 또는 두 개 이상의 증착된 및/또는 패턴화된 층들을 포함할 수 있다. 기판이라는 용어는 원형 디스크들 및 장방형 시트들을 포함할 수 있다. As used herein, the term substrate includes, for example, an article substrate (e.g., comprising a plurality of memory or processor dies), a test substrate, a bare substrate, and a gating substrate can do. The substrate may be in various stages of integrated circuit manufacturing, for example the substrate may be a bare wafer, or the substrate may include one or more deposited and / or patterned layers. The term substrate may include circular disks and rectangular sheets.

본 발명의 구현들의 가능한 이점들은 다음의 것들 중 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 종료점 결정은 폴리싱 속도의 변화를 고려하지 않고 가상적으로(virtually) 이루어질 수 있다. 폴리싱 속도에 영향을 미치는 인자들, 예를 들어, 소모품들은 일반적으로 고려될 필요가 없다. (단일 기준 스펙트럼 및/또는 단일 목표 스펙트럼과 달리) 다수의 기준 및/또는 목표 스펙트럼들의 사용은 단일 기준 스펙트럼 기술을 사용함으로써 생성되는 트레이스(trace)보다 대체로 더 평활한(smoother) 편차(difference) 또는 종료점 트레이스를 제공함으로써 종료점 결정의 정확도를 개선한다. 플러싱 시스템은 폴리싱되고 있는 기판 표면 상의 슬러리를 보다 덜 건조시킬 수 있다. 폴리싱 패드 윈도우는 종료점 결정의 정확도 및/또는 정밀도를 개선할 수 있다. Possible advantages of implementations of the present invention may include one or more of the following. The end point determination can be made virtually without considering the variation of the polishing rate. Factors affecting the polishing rate, e.g., consumables, generally need not be considered. The use of multiple criteria and / or target spectra (as opposed to a single reference spectrum and / or a single target spectrum) is a smoother or more smoother difference than a trace generated by using a single reference spectral technique, Improves the accuracy of end point determination by providing an endpoint trace. The flushing system can make the slurry on the surface of the substrate being polished less dry. The polishing pad window can improve the accuracy and / or accuracy of the end point determination.

본 발명의 하나 또는 두 개 이상의 실시예들의 세부 사항이 첨부 도면들 및 이하의 설명에 진술된다. 본 발명의 다른 특징, 목적, 및 이점들도 발명의 상세한 설명, 도면, 및 특허청구범위로부터 명백하게 될 것이다.The details of one or more embodiments of the invention are set forth in the accompanying drawings and the description below. Other features, objects, and advantages of the present invention will become apparent from the description of the invention, the drawings, and the claims.

도 1은 화학적 기계적 폴리싱 장치를 도시한다.
도 2a-2h는 폴리싱 패드 윈도우의 구현들을 도시한다.
도 3은 플러싱 시스템의 구현을 도시한다.
도 4는 플러싱 시스템의 대안적인 구현을 도시한다.
도 5는 폴리싱 패드의 평면도이고, 인 시츄 측정들이 수행되는 위치들을 도시한다.
도 6a는 인 시츄 측정들로부터 획득되는 스펙트럼을 도시한다.
도 6b는 폴리싱이 진행됨에 따라 인 시츄 측정들로부터 획득되는 스펙트럼들의 변화(evolution)를 도시한다.
도 7a는 목표 스펙트럼을 얻기 위한 방법을 도시한다.
도 7b는 기준 스펙트럼을 얻기 위한 방법을 도시한다.
도 8a 및 8b는 종료점 결정을 위한 방법을 도시한다.
도 9a 및 9b는 종료점 결정을 위한 대안적인 방법을 도시한다.
도 10a 및 10b는 종료점 결정을 위한 다른 대안적인 방법을 도시한다.
도 11은 종료점을 결정하기 위한 구현을 도시한다.
도 12는 스펙트럼의 정점-대-저점 정규화(peak to trough normalization)를 도시한다.
도 13은 다수의 기준 스펙트럼들 제공을 사용한 평활화(smoothing) 효과를 도시한다.
도 14는 폴리싱 중에 영역들 내에서 스펙트럼들을 얻기 위한 방법을 도시한다.
도 15는 원하는 프로파일(profile)을 달성하기 위해 영역들 내에서 폴리싱 속도를 조정하기 위한 방법을 도시한다.
도 16은 폴리싱 속도가 조정되는 프로세스에 대한 폴리싱 진행 대 시간의 그래프를 도시한다.
도 17은 폴리싱 속도가 조정되지 않는 프로세스에 대한 폴리싱 진행 대 시간의 그래프를 도시한다.
도 18은 폴리싱 제어의 피드 포워드(feed forward) 방법을 사용하는 프로세스에 대한 폴리싱 대 시간의 그래프를 도시한다.
다양한 도면들에서, 유사한 참조 심볼들은 유사한 구성요소들을 나타낸다.
Figure 1 shows a chemical mechanical polishing apparatus.
Figures 2a-2h illustrate implementations of a polishing pad window.
Figure 3 shows an implementation of a flushing system.
Figure 4 shows an alternative implementation of a flushing system.
FIG. 5 is a plan view of the polishing pad, showing locations where in-situ measurements are performed.
Figure 6A shows the spectrum obtained from in-situ measurements.
FIG. 6B shows the evolution of the spectra obtained from the in-situ measurements as the polishing progresses.
Figure 7A shows a method for obtaining a target spectrum.
Figure 7b shows a method for obtaining a reference spectrum.
Figures 8A and 8B show a method for end point determination.
Figures 9a and 9b illustrate an alternative method for end point determination.
Figures 10A and 10B illustrate another alternative method for end point determination.
Figure 11 shows an implementation for determining an end point.
Figure 12 shows the peak-to-trough normalization of the spectrum.
Figure 13 illustrates the smoothing effect using the provision of multiple reference spectra.
Figure 14 shows a method for obtaining spectra in regions during polishing.
Figure 15 shows a method for adjusting the polishing rate in regions to achieve a desired profile.
Figure 16 shows a graph of polishing progress versus time for a process in which the polishing rate is adjusted.
Figure 17 shows a graph of polishing progress versus time for a process in which the polishing rate is not adjusted.
Figure 18 shows a graph of polishing versus time for a process using a feed forward method of polishing control.
In various figures, similar reference symbols represent like elements.

도 1은 기판(10)을 폴리싱하도록 동작가능한 폴리싱 장치(20)를 도시한다. 폴리싱 장치(20)는 폴리싱 패드(30)가 그 위에 위치되는 회전가능한 디스크-형상의 플래튼(platen; 24)을 포함한다. 상기 플래튼은 축(25)을 중심으로 회전되도록 동작가능하다. 예를 들어, 모터가 플래튼(24)을 회전시키기 위해 구동 샤프트(22)를 회전시킬 수 있다. 폴리싱 패드(30)는, 예를 들어, 접착제 층에 의해 플래튼(24)에 탈착가능하게 고정될 수 있다. 마모되었을 때, 폴리싱 패드(30)는 분리되고 교체될 수 있다. 폴리싱 패드(30)는 외측의 폴리싱 층(32) 및 보다 연성의 백킹(backing) 층(34)을 가지는 2-층 폴리싱 패드일 수 있다. Figure 1 shows a polishing apparatus 20 operable to polish a substrate 10. The polishing apparatus 20 includes a rotatable disc-shaped platen 24 on which the polishing pad 30 is placed. The platen is operable to rotate about an axis 25. For example, the motor may rotate the drive shaft 22 to rotate the platen 24. [ The polishing pad 30 may be releasably secured to the platen 24 by, for example, an adhesive layer. When worn, the polishing pad 30 can be removed and replaced. The polishing pad 30 may be a two-layer polishing pad having an outer polishing layer 32 and a softer backing layer 34. [

폴리싱 패드를 통한 광 액세스(36)가 개구부(즉, 패드를 통해 진행하는 홀) 또는 솔리드(solid) 윈도우를 포함함으로써 제공된다. 비록 일부 실시예에서는 솔리드 윈도우가 플래튼(24) 상에서 지지되고 폴리싱 패드 내의 개구부로 돌출될 수 있지만, 솔리드 윈도우는 폴리싱 패드에 고정될 수 있다. 개구부 또는 윈도우가 플래튼(24)의 리세스(recess; 26)에 위치된 광학 헤드(optical head; 53) 위에 놓이도록 폴리싱 패드(30)가 플래튼(24) 상에 위치되는 것이 일반적이다. 결과적으로, 광학 헤드(53)는 개구부 또는 윈도우를 통해 폴리싱되고 있는 기판으로의 광 액세스를 가지게 된다. 광학 헤드에 대해서는 이하에서 추가적으로 설명한다. An optical access 36 through the polishing pad is provided by including an opening (i.e., a hole through which the pad travels) or a solid window. Although the solid window is supported on the platen 24 and may protrude into the opening in the polishing pad in some embodiments, the solid window may be secured to the polishing pad. It is common that the polishing pad 30 is placed on the platen 24 such that an opening or window is placed on the optical head 53 located in the recess 26 of the platen 24. [ As a result, the optical head 53 has optical access to the substrate being polished through the opening or window. The optical head will be further described below.

윈도우는, 예를 들어, 경질의(rigid) 결정질 또는 유리질(glassy) 물질, 예를 들어 석영 또는 유리, 또는 보다 연성의 플라스틱 물질, 예를 들어 실리콘(silicone), 폴리우레탄 또는 할로겐화 폴리머(예를 들어, 플루오로폴리머), 또는 상기 물질들의 조합일 수 있다. 윈도우는 백색광에 대해 투명할 수 있다. 만약, 솔리드 윈도우의 상부 표면이 경질의 결정질 또는 유리질 물질이라면, 그 상부 표면은 스크래치 방지를 위해 폴리싱 표면으로부터 충분히 리세스(recess)되어야 한다. 만약, 상부 표면이 폴리싱 표면에 근접하고 접촉할 수도 있다면, 윈도우의 상부 표면은 보다 연성의 플라스틱 물질이어야 한다. 일부 실시예들에서, 솔리드 윈도우는 폴리싱 패드에 고정되며, 폴리우레탄 윈도우, 또는 석영과 폴리우레탄의 조합을 갖는 윈도우이다. 윈도우는, 예를 들어, 청색광 또는 적색광과 같은 특정 색채의 단색광에 대해 높은 투과도, 예를 들어, 대략 80%의 투과도를 가질 수 있다. 윈도우와 폴리싱 패드(30)의 인터페이스(interface)를 통해 액체가 누설되지 않도록, 윈도우가 폴리싱 패드(30)에 밀봉될 수 있다. The window can be, for example, a rigid crystalline or glassy material, such as quartz or glass, or a more flexible plastic material, such as silicone, polyurethane or a halogenated polymer, For example, a fluoropolymer), or a combination of the above materials. The window may be transparent to white light. If the upper surface of the solid window is a hard crystalline or vitreous material, its upper surface must be sufficiently recessed from the polishing surface to prevent scratches. If the upper surface may be in close proximity to and in contact with the polishing surface, the upper surface of the window should be a more flexible plastic material. In some embodiments, the solid window is fixed to the polishing pad and is a polyurethane window, or a window having a combination of quartz and polyurethane. The window may have a high transmittance, for example, approximately 80% transmittance, for monochromatic light of a particular color, for example blue light or red light. The window may be sealed to the polishing pad 30 so that the liquid is not leaked through the interface of the window and the polishing pad 30.

일 구현에서, 윈도우는 보다 연성의 플라스틱 물질의 외측 층으로 덮여진 경질의 결정질 또는 유리질 물질을 포함한다. 보다 연성 물질의 상부 표면은 폴리싱 표면과 동일 평면 상에 있을 수 있다. 경질 물질의 바닥 표면은 폴리싱 패드의 바닥 표면과 동일 평면 상일 수 있거나, 폴리싱 패드의 바닥 표면에 비해 리세스될 수 있다. 특히, 만약 폴리싱 패드가 두 개의 층을 포함한다면, 솔리드 윈도우는 폴리싱 층에 통합될 수 있고, 바닥 층은 솔리드 윈도우와 정렬된 개구부를 가질 수 있다. In one implementation, the window comprises a hard crystalline or vitreous material covered with an outer layer of a more ductile plastic material. The upper surface of the more malleable material may be coplanar with the polishing surface. The bottom surface of the hard material may be coplanar with the bottom surface of the polishing pad, or may be recessed relative to the bottom surface of the polishing pad. In particular, if the polishing pad comprises two layers, the solid window can be incorporated into the polishing layer, and the bottom layer can have openings aligned with the solid window.

윈도우가 경질의 결정질 또는 유리질 물질과 보다 연성의 플라스틱 물질의 조합을 포함한다고 가정하면, 두 부분들의 고정을 위해 사용되는 접착제가 필요치 않다. 예를 들어, 일 구현에서, 어떤 접착제도 윈도우의 폴리우레탄 부분을 석영 부분에 결합하는데에 사용되지 않는다. 대안적으로, 백색광에 투명한 접착제가 사용될 수 있거나 윈도우를 통과하는 빛이 접착제를 통과하지 않도록 접착제를 도포할 수도 있다. 예로써, 상기 접착제는 폴리우레탄 부분과 석영 부분 사이의 인터페이스의 주위에만 도포될 수 있다. 굴절률 겔(refractive index gel)이 윈도우의 바닥 표면에 도포될 수 있다. Assuming that the window contains a combination of rigid crystalline or glassy material and a more ductile plastic material, the adhesive used for fixing the two parts is not required. For example, in one implementation, no adhesive is used to bond the polyurethane portion of the window to the quartz portion. Alternatively, an adhesive transparent to white light may be used, or an adhesive may be applied so that light passing through the window does not pass through the adhesive. By way of example, the adhesive may only be applied around the interface between the polyurethane portion and the quartz portion. A refractive index gel can be applied to the bottom surface of the window.

윈도우의 바닥 표면은 하나 또는 두 개 이상의 리세스를 선택적으로 포함할 수 있다. 리세스는, 예를 들어, 광섬유 케이블의 단부 또는 와전류 센서의 단부를 수용하도록 조형될 수 있다. 리세스는 광섬유 케이블의 단부 또는 와전류 센서의 단부가 폴리싱되고 있는 기판 표면으로부터 윈도우의 두께보다 짧은 거리에 위치될 수 있게 허용한다. 윈도우가 경질의 결정질 부분 또는 유리-형 부분을 포함하고 리세스가 가공(machining)에 의해 그러한 부분에 형성되는 구현에서, 가공에 의해 유발된 스크래치들을 제거하기 위해 리세스가 폴리싱된다. 대안적으로, 가공에 의해 유발된 스크래치를 제거하기 위해서 솔벤트 및/또는 액체 폴리머가 리세스의 표면들에 도포될 수도 있다. 통상적으로 가공에 의해 유발된 스크래치들의 제거는 산란을 감소시키며 윈도우를 통한 빛의 투과도를 개선할 수 있다. The bottom surface of the window may optionally include one or more recesses. The recess can be shaped, for example, to accommodate the end of an optical fiber cable or the end of an eddy current sensor. The recess allows the end of the fiber optic cable or the end of the eddy current sensor to be positioned a distance shorter than the thickness of the window from the substrate surface being polished. In an embodiment in which the window comprises a hard crystalline or glass-like portion and the recess is formed in such a portion by machining, the recess is polished to remove the scratches caused by machining. Alternatively, solvent and / or liquid polymer may be applied to the surfaces of the recess to remove scratches caused by machining. Removal of scratches, typically caused by processing, can reduce scattering and improve light transmission through the window.

도 2a-2h는 윈도우의 다양한 구현들을 도시한다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 윈도우는 두 개의 부분, 즉 폴리우레탄 부분(202) 및 석영 부분(204)을 가질 수 있다. 상기 부분들은 폴리우레탄 부분(202)이 석영 부분(204)의 최상부에 위치된 상태의 층들이다. 폴리우레탄 층의 상부 표면(206)이 폴리싱 패드의 폴리싱 표면(208)과 동일 평면이 되도록 윈도우가 폴리싱 패드 내에 위치될 수 있다. Figures 2a-2h illustrate various implementations of a window. As shown in FIG. 2A, the window may have two portions, a polyurethane portion 202 and a quartz portion 204. The portions are those in which the polyurethane portion 202 is located at the top of the quartz portion 204. A window may be positioned within the polishing pad such that the top surface 206 of the polyurethane layer is flush with the polishing surface 208 of the polishing pad.

도 2b에 도시된 바와 같이, 폴리우레탄 부분(202)은 석영 부분이 내부에 위치되는 리세스를 구비할 수 있다. 석영 부분의 바닥 표면(210)이 노출된다. As shown in FIG. 2B, the polyurethane portion 202 may have a recess in which the quartz portion is located. The bottom surface 210 of the quartz portion is exposed.

도 2c에 도시된 바와 같이, 폴리우레탄 부분(202)은 돌출부들, 예를 들어, 석영 부분(204) 내로 돌출한 돌출부(212)를 포함할 수 있다. 돌출부들은, 기판 또는 리테이닝 링(retaining ring)으로부터의 마찰로 인해 폴리우레탄 부분(202)이 석영 부분(204)으로부터 이탈될(pull away) 가능성을 감소시키도록 작용할 수 있다. 2C, the polyurethane portion 202 may include protrusions 212, for example, protrusions 212 projecting into the quartz portion 204. The protrusions can act to reduce the likelihood that the polyurethane portion 202 will pull away from the quartz portion 204 due to friction from the substrate or retaining ring.

도 2d에 도시된 바와 같이, 폴리우레탄 부분(202)과 석영 부분(204) 사이의 인터페이스는 거친 표면일 수 있다. 그러한 표면은 윈도우의 두 부분들의 결합 강도를 개선시킬 수 있으며, 또한 기판 또는 리테이닝 링으로부터의 마찰로 인해 폴리우레탄 부분(202)이 석영 부분(204)으로부터 이탈될 가능성을 줄인다. As shown in Figure 2D, the interface between the polyurethane portion 202 and the quartz portion 204 may be a rough surface. Such a surface can improve the bond strength of the two portions of the window and also reduces the likelihood that the polyurethane portion 202 will be displaced from the quartz portion 204 due to friction from the substrate or retaining ring.

도 2e에 도시된 바와 같이, 폴리우레탄 부분(202)은 불균일한 두께를 가질 수 있다. 광 빔의 경로(214)에 있는 위치에서의 두께는 광 빔의 경로(214)에 있지 않은 위치에서의 두께보다 얇다. 예를 들어, 두께(t1)는 두께(t2)보다 얇다. 대안적으로, 윈도우의 엣지에서 두께가 더 얇을 수 있다. As shown in Figure 2E, the polyurethane portion 202 may have a non-uniform thickness. The thickness at the location in the path 214 of the light beam is less than the thickness at the location that is not in the path 214 of the light beam. For example, the thickness t 1 is thinner than the thickness t 2 . Alternatively, the thickness at the edge of the window may be thinner.

도 2f에 도시된 바와 같이, 폴리우레탄 부분(202)은 접착제(216)의 사용에 의해서 석영 부분(204)에 부착될 수 있다. 접착제는 그것이 광 빔의 경로(214)에 있지 않도록 도포될 수 있다. 2F, the polyurethane portion 202 may be attached to the quartz portion 204 by use of an adhesive 216. [ The adhesive can be applied so that it is not in the path 214 of the light beam.

도 2g에 도시된 바와 같이, 폴리싱 패드는 폴리싱 층 및 백킹 층을 포함할 수 있다. 폴리우레탄 부분(202)은 폴리싱 층을 통해서 그리고 적어도 부분적으로 백킹 층 내로 연장한다. 백킹 층 내의 홀은 폴리싱 층 내의 홀보다 크기가 더 클 수 있고, 백킹 층 내의 폴리우레탄 섹션은 폴리싱 층 내의 폴리우레탄 섹션보다 넓을 수 있다. 따라서, 폴리싱 층은, 윈도우 위로 돌출하고 폴리우레탄 부분(202)이 석영 부분(204)으로부터 이탈되는 것을 저지하도록 작용할 수 있는 립(lip; 218)을 제공한다. 폴리우레탄 부분(202)은 폴리싱 패드의 층들의 홀들에 정합(conform)된다. As shown in FIG. 2G, the polishing pad may include a polishing layer and a backing layer. The polyurethane portion 202 extends through the polishing layer and at least partially into the backing layer. The holes in the backing layer may be larger in size than the holes in the polishing layer and the polyurethane sections in the backing layer may be wider than the polyurethane sections in the polishing layer. Thus, the polishing layer provides a lip 218 that can protrude above the window and act to prevent the polyurethane portion 202 from escaping from the quartz portion 204. The polyurethane portion 202 is conformed to the holes of the layers of the polishing pad.

도 2h에 도시된 바와 같이, 광섬유 케이블(fiber cable; 222)로부터 윈도우로 광이 이동할 수 있는 매체를 제공하기 위해 굴절률 겔(220)이 석영 부분(204)의 바닥 표면(210)에 도포될 수 있다. 굴절률 겔(220)은 광섬유 케이블(222)과 석영 부분(204) 사이의 부피를 충진할 수 있고, 광섬유 케이블(222)과 석영 부분(204)의 굴절률들과 매칭되거나 이들 사이의 굴절률을 가질 수 있다. The refractive index gel 220 can be applied to the bottom surface 210 of the quartz portion 204 to provide a medium through which light can travel from the fiber cable 222 to the window, have. The refractive index gel 220 can fill the volume between the fiber optic cable 222 and the quartz portion 204 and can match the refractive indices of the optical fiber cable 222 and the quartz portion 204 or have a refractive index therebetween have.

윈도우가 석영 및 폴리우레탄 부분 모두를 포함하는 구현들에서, 폴리우레탄 부분은 폴리싱 패드의 수명 동안에 폴리우레탄 부분이 닳아 석영 부분을 노출시키지 않도록 하는 두께를 가져야 한다. 석영은 폴리싱 패드의 바닥 표면으로부터 리세스될 수 있고, 광섬유 케이블(222)은 폴리싱 패드 내로 부분적으로 연장할 수 있다. In embodiments where the window comprises both quartz and polyurethane portions, the polyurethane portion should have a thickness such that the polyurethane portion does not expose the quartz portion during the life of the polishing pad. Quartz can be recessed from the bottom surface of the polishing pad, and the fiber optic cable 222 can extend partially into the polishing pad.

상술된 윈도우 및 폴리싱 패드는 다양한 기술들을 사용하여 제조될 수 있다. 폴리싱 패드의 백킹 층(34)은, 예를 들어 접착제에 의해, 그것의 외측 폴리싱 층(32)에 부착될 수 있다. 광 액세스(36)를 제공하는 개구부가, 예를 들어 개구부를 포함하도록 패드(30)를 절삭 또는 몰딩(molding)함으로써, 패드(30) 내에 형성될 수 있고, 윈도우가 개구부 내로 삽입되고 예를 들어 접착제에 의해 패드(30)에 고정될 수 있다. 대안적으로, 윈도우의 액체 전구체(precursor)가 패드(30) 내의 개구부 내로 분배되고, 윈도우를 형성하도록 경화될 수 있다. 대안적으로, 예를 들어 상술된 결정질 또는 유리-형 부분과 같은, 솔리드의 투명한 부재(solid transparent element)가 액체 패드 물질 내에 배치될 수 있고, 상기 액체 패드 물질은 투명 부재 주위에 패드(30)를 형성하기 위해 경화될 수 있다. 마지막 두 가지 경우 중 어느 하나의 경우에서, 패드 물질의 블록이 형성될 수 있고, 몰딩된 윈도우를 갖는 폴리싱 패드의 층이 블록으로부터 절삭(scythed)될 수 있다. The above-described window and polishing pad can be manufactured using various techniques. The backing layer 34 of the polishing pad may be attached to its outer polishing layer 32, for example, by an adhesive. An opening providing the optical access 36 may be formed in the pad 30 by cutting or molding the pad 30 to include, for example, an opening, and the window may be inserted into the opening, And can be fixed to the pad 30 by an adhesive. Alternatively, a liquid precursor of the window may be dispensed into the openings in the pad 30 and cured to form a window. Alternatively, a solid transparent element of the solid, such as, for example, the crystalline or glass-like portion described above, may be disposed within the liquid pad material, As shown in FIG. In either of the last two cases, a block of pad material may be formed and a layer of polishing pad having a molded window may be scratched from the block.

윈도우가 결정질 또는 유리-형 제 1 부분 및 연성의 플라스틱 물질로 제조된 제 2 부분을 포함하는 구현에서, 상기 제 2 부분은 상술된 액체 전구체 기술을 적용함으로써 패드(30)의 개구부 내에 형성될 수 있다. 그 후, 제 1 부분이 삽입될 수 있다. 만약, 제 2 부분의 액체 전구체가 경화되기 전에 제 1 부분이 삽입된다면, 경화는 제 1 부분과 제 2 부분을 결합시킬 수 있다. 만약, 액체 전구체가 경화된 후에 제 1 부분이 삽입된다면, 제 1 부분 및 제 2 부분은 접착제를 사용하여 고정될 수 있다. In an embodiment wherein the window comprises a crystalline or glass-like first portion and a second portion made of a soft plastic material, the second portion may be formed within the opening of the pad 30 by applying the liquid precursor technique described above. have. Thereafter, the first portion may be inserted. If the first portion is inserted before the liquid precursor of the second portion is cured, the cure may bond the first portion and the second portion. If the first portion is inserted after the liquid precursor is cured, the first portion and the second portion may be fixed using an adhesive.

폴리싱 장치(20)는 광 액세스(36)를 통한 광 투과를 개선하기 위해 플러싱(flushing) 시스템을 포함할 수 있다. 플러싱 시스템의 상이한 구현들이 존재한다. 폴리싱 패드(30)가 솔리드 윈도우 대신에 개구부를 포함하는 폴리싱 장치(20)의 구현들에서, 플러싱 시스템은 광학 헤드(53)의 상부 표면을 가로질러 유체, 예를 들어 가스 또는 액체의 층류를 제공하도록 구현된다. (상부 표면은 광학 헤드(53)에 포함된 렌즈의 상부 표면일 수 있다.) 광학 헤드(53)의 상부 표면을 가로지르는 유체의 층류는 광 액세스로부터 불투명한 슬러리를 쓸어버리거나(sweep)/쓸어버리고 상부 표면 상에서 슬러리가 건조되는 것을 방지할 수 있으며, 결과적으로, 광 액세스를 통한 투과성을 개선한다. 폴리싱 패드(30)가 개구부 대신에 솔리드 윈도우를 포함하는 구현들에서, 플러싱 시스템은 윈도우의 바닥 표면으로 가스의 유동을 지향(direct)시키도록 구현된다. 가스의 유동은 가스의 유동이 없다면 광 액세스를 방해할 수 있는 응축물(condensation)이 솔리드 윈도우의 바닥 표면에 형성되는 것을 방지할 수 있다. The polishing apparatus 20 may include a flushing system to improve light transmission through the optical access 36. There are different implementations of the flushing system. In embodiments of the polishing apparatus 20 in which the polishing pad 30 includes an opening instead of a solid window, the flushing system provides a fluid, e.g., a gas or a laminar flow of liquid across the upper surface of the optical head 53 . (The upper surface may be the upper surface of the lens included in the optical head 53.) Laminar flow of the fluid across the upper surface of the optical head 53 may sweep / sweep the opaque slurry from the optical access Thereby preventing the slurry from drying on the upper surface, and consequently improving the permeability through optical access. In implementations in which the polishing pad 30 includes a solid window instead of an opening, the flushing system is implemented to direct the flow of gas to the bottom surface of the window. The flow of gas can prevent condensation from forming on the bottom surface of the solid window, which can interfere with optical access, if there is no flow of gas.

도 3은 층류 플러싱 시스템의 구현을 도시한다. 플러싱 시스템은 가스 공급원(302), 전달 라인(304), 전달 노즐(306), 흡입 노즐(308), 진공 라인(310) 및 진공 공급원(312)을 포함한다. 가스 공급원(302) 및 진공 공급원은, 이들이 동일하거나 유사한 부피의 가스를 도입하고 흡입할 수 있도록 구성될 수 있다. 가스의 층류가 인 시츄(in situ) 모니터링 모듈의 투명한 상부 표면(314)을 가로질러 지향되도록 그리고 폴리싱되고 있는 기판 표면으로는 지향되지 않도록 전달 노즐(306)이 위치된다. 결과적으로, 가스의 층류는 폴리싱되고 있는 기판 표면 상의 슬러리를 건조시키지 않으며, 이는 폴리싱에 바람직하지 않은 영향을 미칠 수 있다. Figure 3 shows an implementation of a laminar flow flushing system. The flushing system includes a gas source 302, a delivery line 304, a delivery nozzle 306, a suction nozzle 308, a vacuum line 310 and a vacuum source 312. The gas source 302 and the vacuum source may be configured such that they can introduce and inhale gases of the same or similar volume. The transfer nozzle 306 is positioned such that the laminar flow of gas is directed across the transparent upper surface 314 of the in situ monitoring module and not toward the substrate surface being polished. As a result, the laminar flow of gas does not dry the slurry on the surface of the substrate being polished, which can have undesirable effects on the polishing.

도 4는 솔리드 윈도우의 바닥 표면 상에서 응축물이 형성되는 것을 방지하기 위한 플러싱 시스템의 구현을 도시한다. 상기 시스템은 폴리싱 패드 윈도우의 바닥 표면에 응축물이 형성되는 것을 감소시키거나 방지한다. 상기 시스템은 가스 공급원(402), 전달 라인(404), 전달 노즐(406), 흡입 노즐(408), 진공 라인(410) 및 진공 공급원(412)을 포함한다. 가스 공급원(402) 및 진공 공급원은, 이들이 동일하거나 유사한 부피의 가스를 도입하고 흡입할 수 있도록 구성될 수 있다. 가스의 유동이 폴리싱 패드(30) 내의 바닥 표면 윈도우로 지향되도록 전달 노즐(406)이 위치된다. Figure 4 shows an implementation of a flushing system to prevent condensate from forming on the bottom surface of a solid window. The system reduces or prevents the formation of condensate on the bottom surface of the polishing pad window. The system includes a gas source 402, a delivery line 404, a delivery nozzle 406, a suction nozzle 408, a vacuum line 410 and a vacuum source 412. The gas source 402 and the vacuum source may be configured such that they can introduce and inhale the same or similar volume of gas. The transfer nozzle 406 is positioned such that the flow of gas is directed to the bottom surface window in the polishing pad 30. [

도 4의 구현에 대해 대안적인 하나의 구현에서, 플러싱 시스템은 진공 공급원 또는 진공 라인을 포함하지 않는다. 이러한 부품들 대신에, 플러싱 시스템은 플래튼 내에 형성된 환기부(vent)를 포함하며, 그에 따라 솔리드 윈도우 아래쪽의 공간으로 유입되는 가스가 플래튼의 측부로 배출될 수 있거나, 또는 대안적으로, 수분에 견딜 수 있는(tolerate) 폴리싱 장치 내의 임의의 다른 위치로 배출될 수 있다. In one alternative implementation to the implementation of FIG. 4, the flushing system does not include a vacuum source or a vacuum line. Instead of these components, the flushing system includes a vent formed in the platen so that the gas entering the space below the solid window can be vented to the side of the platen, or, alternatively, To any other location in the polishing apparatus which tolerates the pressure of the fluid.

가스 공급원 및 진공 공급원이 플래튼과 함께 회전하지 않도록, 상술된 가스 공급원 및 진공 공급원은 플래튼으로부터 이격되어 위치될 수 있다. 이러한 경우에, 가스를 전달하기 위한 회전형 커플러(coupler)가 공급 라인 및 진공 라인 각각에 포함된다. The gas source and the vacuum source described above can be positioned apart from the platen so that the gas source and the vacuum source do not rotate with the platen. In this case, a rotatable coupler for transferring the gas is included in each of the supply line and the vacuum line.

도 1을 다시 참조하면, 폴리싱 장치(20)는 결합된 슬러리/린스 아암(39)을 포함한다. 폴리싱 중에, 아암(39)은 액체 및 pH 조절제(adjuster)를 포함하는 슬러리(38)를 분배하도록 동작가능하다. 대안적으로, 폴리싱 장치는 폴리싱 패드(30)로 슬러리를 분배하도록 동작가능한 슬러리 포트를 포함한다. Referring again to FIG. 1, the polishing apparatus 20 includes a combined slurry / rinse arm 39. During polishing, the arm 39 is operable to dispense a slurry 38 comprising a liquid and a pH adjuster. Alternatively, the polishing apparatus includes a slurry port operable to dispense the slurry to the polishing pad (30).

폴리싱 장치(20)는 기판(10)을 폴리싱 패드(30)에 마주하여 유지하도록(hold) 동작가능한 캐리어 헤드(70)를 포함한다. 캐리어 헤드(70)는 지지 구조물(72), 예를 들어, 커로우셀(carousel)로부터 서스펜드(suspend)되고, 캐리어 헤드가 축(71)을 중심으로 회전할 수 있도록 캐리어 구동 샤프트(74)에 의해 캐리어 헤드 회전 모터(76)에 연결된다. 또한, 캐리어 헤드(70)는 지지 구조물(72) 내에 형성된 방사상 슬롯 내에서 측방향으로 진동(oscillate)할 수 있다. 동작 중에, 플래튼이 그것의 중심 축(25)을 중심으로 회전되며, 캐리어 헤드는 그것의 중심 축(71)을 중심으로 회전되고 폴리싱 패드의 상부 표면을 가로질러 측방향으로 병진운동(translate)한다. The polishing apparatus 20 includes a carrier head 70 that is operable to hold the substrate 10 against the polishing pad 30. The carrier head 70 is suspended from the support structure 72, e.g., a carousel and is suspended from the carrier drive shaft 74 to allow the carrier head to rotate about the shaft 71 And is connected to the carrier head rotation motor 76. [ In addition, the carrier head 70 may oscillate laterally within the radial slot formed within the support structure 72. During operation, the platen is rotated about its central axis 25, and the carrier head is rotated about its central axis 71 and translates laterally across the upper surface of the polishing pad. do.

폴리싱 장치는 또한 광학 모니터링 시스템을 포함하며, 광학 모니터링 시스템은 후술하는 바와 같이 폴리싱 종료점을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 광학 모니터링 시스템은 광원(51) 및 광 검출기(52)를 포함한다. 빛은 광원(51)으로부터, 폴리싱 패드(30) 내의 광 액세스(36)를 통해서 이동하고, 기판(10)에 충돌하고 기판(10)으로부터 광 액세스(36)를 통해서 다시 반사되며, 광 검출기(52)로 이동한다. The polishing apparatus also includes an optical monitoring system, which may be used to determine a polishing endpoint, as described below. The optical monitoring system includes a light source 51 and a photodetector 52. Light travels from the light source 51 through the optical access 36 in the polishing pad 30 and impinges on the substrate 10 and again from the substrate 10 through the optical access 36, 52).

광원(51)으로부터 빛을 광 액세스(36)로 그리고 다시 광 액세스(36)로부터 광 검출기(52)로 전달하도록 두 갈래의(bifurcated) 광 케이블(54)이 사용될 수 있다. 두 갈래의 광 케이블(54)은 "본선(trunk; 55)" 및 두 개의 "지선(branches; 56 및 58)"을 포함할 수 있다. A bifurcated optical cable 54 may be used to transfer light from the light source 51 to the optical access 36 and again from the optical access 36 to the optical detector 52. The bifurcated optical cable 54 may include a "trunk" 55 and two "branches 56 and 58".

상기 언급된 바와 같이, 플래튼(24)은 광학 헤드(53)가 내부에 위치되는 리세스(26)를 포함한다. 광학 헤드(53)는 폴리싱되고 있는 기판 표면으로 그리고 폴리싱되고 있는 기판 표면으로부터 빛을 전달하도록 구성된 두 갈래의 광 케이블(54)의 본선(55)의 일 단부를 홀딩한다. 광학 헤드(53)는 두 갈래의 광 케이블(54)의 단부 위에 놓인(overlying) 하나 또는 두 개 이상의 렌즈, 또는 윈도우를 포함할 수 있다(예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같다). 대안적으로, 광학 헤드(53)는 단지 폴리싱 패드 내의 솔리드 윈도우에 인접하게 본선(55)의 단부를 홀딩할 수도 있다. 광학 헤드(53)는 상술된 플러싱 시스템의 노즐들을 홀딩할 수 있다. 광학 헤드(53)는, 예를 들어, 예방 또는 교정의 유지 보수를 수행하기 위해 요구되는 것과 같이 리세스(26)로부터 분리될 수 있다. As mentioned above, the platen 24 includes a recess 26 in which the optical head 53 is located. The optical head 53 holds one end of the main line 55 of the bifurcated optical cable 54 configured to transmit light to the substrate surface being polished and from the substrate surface being polished. The optical head 53 may include one or more lenses or windows over the end of the bifurcated optical cable 54 (e.g., as shown in FIG. 3). Alternatively, the optical head 53 may hold the end of the main line 55 just adjacent to the solid window in the polishing pad. The optical head 53 can hold the nozzles of the flushing system described above. The optical head 53 may be detached from the recess 26 as required, for example, to perform maintenance or maintenance of the calibration.

플래튼은 분리가능한 인-시츄 모니터링 모듈(50)을 포함한다. 인 시츄 모니터링 모듈(50)은 다음 중 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다: 광원(51), 광 검출기(52), 및 광원(51) 및 광 검출기(52)로 또는 광원(51) 및 광 검출기(52)로부터 신호를 전송하고 수신하기 위한 회로. 예를 들어, 검출기(52)의 출력은 구동 샤프트(22) 내의 예를 들어 슬립 링과 같은 회전 커플러를 통해 광학 모니터링 시스템을 위한 제어기로 이동하는 디지털 전자 신호일 수 있다. 유사하게, 제어기로부터 회전 커플러를 통해 상기 모듈(50)로 이동하는 디지털 전자 신호 내의 제어 명령에 응답하여 광원이 켜지거나 꺼질 수 있다. The platen includes a detachable in-situ monitoring module 50. The in situ monitoring module 50 may include one or more of the following: a light source 51, a light detector 52, and a light source 51 and a light detector 52, A circuit for transmitting and receiving signals from a detector (52). For example, the output of the detector 52 may be a digital electronic signal within the drive shaft 22, e.g., via a rotational coupler, such as a slip ring, to a controller for the optical monitoring system. Similarly, the light source may be turned on or off in response to a control command in the digital electronic signal traveling from the controller to the module 50 via the rotary coupler.

또한, 인 시츄 모니터링 모듈은 두 갈래의 광섬유(54)의 지선 부분(56 및 58)의 각 단부들을 홀딩할 수 있다. 광원은 빛을 전달하도록 동작가능하고, 이러한 빛은 지선(56)을 통해서 광학 헤드(53) 내에 위치된 본선(55)의 단부 바깥으로 전달되고, 폴리싱되고 있는 기판에 충돌한다. 기판으로부터 반사된 빛이 광학 헤드(53) 내에 위치된 본선(55)의 단부에서 수신되고, 지선(58)을 통해 광 검출기(52)로 전달된다. In addition, the in situ monitoring module can hold the respective ends of the branch portions 56 and 58 of the bifurcated optical fiber 54. The light source is operable to transmit light, which is transmitted to the outside of the end of the main line 55 located in the optical head 53 via the branch line 56, and collides with the substrate being polished. Light reflected from the substrate is received at the end of the main line 55 located in the optical head 53 and is transmitted to the photodetector 52 via the branch line 58.

하나의 구현에서, 두 갈래의 광섬유 케이블(54)은 광섬유들의 번들(bundle; 다발)이다. 번들은 광섬유들의 제1 그룹 및 광섬유들의 제2 그룹을 포함한다. 제 1 그룹 내의 광섬유는 광원(51)으로부터 폴리싱되고 있는 기판 표면에 빛을 전달하도록 연결된다. 제 2 그룹 내의 광섬유는 폴리싱되고 있는 기판 표면으로부터 반사되는 빛을 수신하고 수신된 빛을 광 검출기로 전달하도록 연결된다. 제 2 그룹 내의 광섬유들이 두 갈래의 광섬유(54)의 길이방향 축에 중심이 위치되는 X-형 형상을 형성하도록 광섬유들이 배열될 수 있다(두 갈래의 광섬유 케이블(54)의 단면에서 봤을 때). 대안적으로, 상이한 배열들이 구현될 수 있다. 예를 들어, 제 2 그룹 내의 광섬유들이 서로의 거울 이미지인 V-형 형상을 형성할 수 있다. 적절한 두 갈래의 광섬유는 미국 텍사스 캐롤톤에 소재하는 Verity Instruments, Inc.로부터 이용가능하다. In one implementation, the bifurcated fiber optic cable 54 is a bundle of optical fibers. The bundle includes a first group of optical fibers and a second group of optical fibers. The optical fibers in the first group are connected to transmit light from the light source 51 to the surface of the substrate being polished. The optical fibers in the second group are coupled to receive light reflected from the substrate surface being polished and to transfer the received light to a photodetector. The optical fibers can be arranged so that the optical fibers in the second group form an X-shaped configuration centered in the longitudinal axis of the bifurcated optical fiber 54 (as viewed in cross section of the bifurcated optical fiber cable 54) . Alternatively, different arrangements may be implemented. For example, the optical fibers in the second group can form a V-shaped shape that is a mirror image of each other. Suitable two-prong optical fibers are available from Verity Instruments, Inc. of Carrollton, Texas, USA.

일반적으로, 폴리싱 패드 윈도우와 상기 폴리싱 패드 윈도우에 인접한 두 갈래의 광섬유 케이블(54)의 본선(55)의 단부 사이에는 최적의 거리가 존재한다. 이 거리는 실험적으로 결정될 수 있고, 예를 들어, 윈도우의 반사도, 상기 두 갈래의 광섬유 케이블로부터 방출되는 광 빔의 형상, 그리고 모니터링되고 있는 기판까지의 거리에 의해 영향을 받는다. 하나의 구현에서, 윈도우에 인접한 단부가 윈도우에 실질적으로 접촉하지 않으면서 윈도우의 바닥에 가능한 한 가깝게 인접하도록 두 갈래의 광섬유 케이블이 위치된다. 이러한 구현에서, 폴리싱 장치(20)는 폴리싱 패드 윈도우의 바닥 표면과 두 갈래의 광섬유 케이블(54)의 단부 사이의 거리를 조정하도록 동작가능한 메카니즘, 예를 들어 광학 헤드(53)의 일부로서의 메카니즘을 포함할 수 있다. 대안적으로, 두 갈래의 광섬유 케이블의 인접 단부가 윈도우에 임베딩(embed)된다. Generally, there is an optimum distance between the polishing pad window and the end of the main line 55 of the bifurcated fiber optic cable 54 adjacent to the polishing pad window. This distance can be determined experimentally and is influenced by, for example, the reflectivity of the window, the shape of the light beam emitted from the bifurcated fiber optic cable, and the distance to the substrate being monitored. In one implementation, a bifurcated fiber optic cable is positioned so as to be as close as possible to the bottom of the window, with the end adjacent the window not substantially contacting the window. In this implementation, the polishing apparatus 20 includes a mechanism operable to adjust the distance between the bottom surface of the polishing pad window and the end of the bifurcated fiber optic cable 54, for example, as part of the optical head 53 . Alternatively, the proximal end of the bifurcated fiber optic cable is embedded in the window.

광원(51)은 백색광을 방출하도록 동작가능하다. 하나의 구현에서, 방출되는 백색광은 파장이 200-800 나노미터인 빛을 포함한다. 적절한 광원은 크세논 램프 또는 크세논 수은 램프이다. The light source 51 is operable to emit white light. In one embodiment, the emitted white light comprises light having a wavelength of 200-800 nanometers. A suitable light source is a xenon lamp or a xenon mercury lamp.

광 검출기(52)는 스펙트로미터(spectrometer)일 수 있다. 기본적으로, 스펙트로미터는 전자기 스펙트럼의 일부에 걸쳐 예를 들어, 세기와 같은 빛의 특성을 측정하기 위한 광학 도구이다. 적절한 스펙트로미터는 격자(grating) 스펙트로미터이다. 스펙트로미터의 통상적인 출력은 파장의 함수로서의 빛의 세기이다. The photodetector 52 may be a spectrometer. Basically, a spectrometer is an optical tool for measuring properties of light over a part of an electromagnetic spectrum, for example, intensity. A suitable spectrometer is a grating spectrometer. The typical output of a spectrometer is the intensity of light as a function of wavelength.

선택적으로, 인-시츄 모니터링 모듈(50)이 다른 센서 부재들을 포함할 수 있다. 인-시츄 모니터링 모듈(50)은, 예를 들어, 와전류 센서, 레이저, 발광 다이오드, 및 포토디텍터들을 포함할 수 있다. 인-시츄 모니터링 모듈(50)이 와전류 센서를 포함하는 구현들에서, 폴리싱되고 있는 기판이 와전류 센서들의 작동 범위 내에 있도록 상기 모듈(50)이 위치되는 것이 보통이다. Optionally, the in-situ monitoring module 50 may include other sensor members. The in-situ monitoring module 50 may include, for example, an eddy current sensor, a laser, a light emitting diode, and photodetectors. In implementations in which the in-situ monitoring module 50 includes an eddy current sensor, it is common that the module 50 is located such that the substrate being polished is within the operating range of the eddy current sensors.

광원(51) 및 광 검출기(52)는 이들의 동작을 제어하고 이들의 신호들을 수신하도록 동작가능한 컴퓨팅 장치에 연결된다. 컴퓨팅 장치는 예를 들어 개인용 컴퓨터와 같이, 폴리싱 장치에 인접하여 위치된 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 제어와 관련하여, 컴퓨팅 장치는, 예를 들어, 광원(51)의 활성화를 플래튼(24)의 회전과 동기화시킬 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 컴퓨터는 광원(51)으로 하여금, 기판(10)이 인-시츄 모니터링 모듈을 통과하기 직전에 시작되고 통과한 직후에 종료되는 일련의 플래쉬(flash)들을 방출하게 한다(도시된 각 포인트들(501-511)은 인-시츄 모니터링 모듈로부터의 빛이 충돌하고 반사되는 위치를 나타낸다). 대안적으로, 컴퓨터는 광원(51)으로 하여금, 기판(10)이 인-시츄 모니터링 모듈을 통과하기 직전에 시작되고 통과한 직후에 종료되는 빛을 연속적으로 방출하게 할 수 있다. The light source 51 and the photodetector 52 are coupled to a computing device operable to control their operation and receive their signals. The computing device may include a microprocessor located adjacent to the polishing apparatus, such as, for example, a personal computer. In connection with the control, the computing device may, for example, synchronize the activation of the light source 51 with the rotation of the platen 24. As shown in FIG. 5, the computer causes the light source 51 to emit a series of flashes that begin and end immediately before the substrate 10 passes through the in-situ monitoring module (Each point 501-511 shown represents the location where light from the in-situ monitoring module is reflected and reflected). Alternatively, the computer may cause the light source 51 to initiate immediately before the substrate 10 passes through the in-situ monitoring module and successively emit light that terminates immediately after passing through.

신호들을 수신하는 것과 관련하여, 컴퓨팅 장치는, 예를 들어, 광 검출기(52)에 의해 수신되는 빛의 스펙트럼을 기술하는 정보를 수반하는(carry) 신호를 수신할 수 있다. 도 6a는 광원의 단일 플래쉬로부터 방출되고 기판으로부터 반사되는 빛으로부터 측정된 스펙트럼의 예들을 도시한다. 상기 스펙트럼은 원시(raw) 스펙트럼, 즉 정규화(normalization) 이전의 스펙트럼을 도시한다. 스펙트럼(602)은 제품 기판으로부터 반사된 빛으로부터 측정된다. 스펙트럼(604)은 베이스(base) 실리콘 기판(실리콘 층만을 가지는 웨이퍼)으로부터 반사된 빛으로부터 측정된다. 스펙트럼(606)은 광학 헤드(53) 위에 위치된 기판이 없을 때 광학 헤드(53)에 의해 수신되는 빛으로부터 획득된다. 본 명세서에서 암흑 조건(dark condition)이라고 지칭되는 이러한 조건 하에서, 수신되는 빛은 통상적으로 패드 윈도우 빛으로부터 산란된 빛이다.In connection with receiving signals, the computing device may receive a signal that carries information describing, for example, the spectrum of light received by the optical detector 52. 6A shows examples of spectra measured from light emitted from a single flash of a light source and reflected from a substrate. The spectrum shows the raw spectrum, i.e., the spectrum before normalization. The spectrum 602 is measured from light reflected from the product substrate. The spectrum 604 is measured from light reflected from a base silicon substrate (a wafer having only a silicon layer). The spectrum 606 is obtained from the light received by the optical head 53 in the absence of a substrate located above the optical head 53. Under these conditions, referred to herein as dark conditions, the received light is typically scattered light from the pad window light.

컴퓨팅 장치는 폴리싱 단계의 종료점을 결정하기 위해, 상술된 신호를 프로세싱할 수 있다. 임의의 특정 이론에 제한되지 않고, 기판(10)으로부터 반사되는 빛의 스펙트럼들은 폴리싱이 진행됨에 따라 전개(evolve)된다. 도 6b는 대상 필름의 폴리싱이 진행됨에 따른 전개의 일 예를 제공한다. 도 6b에서의 스펙트럼들이 정규화된다. 스펙트럼의 상이한 라인들은 폴리싱에서의 상이한 시간들을 나타낸다. 보여지는 바와 같이, 반사된 빛의 스펙트럼의 특성들은 필름 두께가 변화함에 따라 변화되며, 특정 스펙트럼은 필름의 특정 두께에 의해 나타난다. 컴퓨팅 장치는, 상기 스펙트럼들 중 하나 또는 두 개 이상을 기초로 하여, 언제 종료점이 도달되었는지를 결정하는 로직을 실행할 수 있다. 종료점 결정의 기초가 되는 하나 또는 두 개 이상의 스펙트럼은 목표 스펙트럼, 기준 스펙트럼, 또는 양자 모두를 포함할 수 있다. The computing device may process the above-described signals to determine an end point of the polishing step. Without being limited to any particular theory, the spectra of light reflected from the substrate 10 evolve as the polishing progresses. FIG. 6B provides an example of the development as the polishing of the target film progresses. The spectra in FIG. 6B are normalized. The different lines of the spectrum represent different times in the polishing. As can be seen, the spectral characteristics of the reflected light change as the film thickness changes, and a particular spectrum is attributed to a specific thickness of the film. The computing device may execute logic to determine when an endpoint has been reached, based on one or more of the spectra. One or more spectra underlying the endpoint determination may include a target spectrum, a reference spectrum, or both.

본 명세서에서 사용된 것처럼, 목표 스펙트럼은 대상 필름이 목표 두께를 가질 때 그 대상 필름으로부터 반사되는 백색광에 의해 나타나는 스펙트럼을 지칭한다. 예를 들어, 목표 두께는 1, 2, 또는 3 미크론일 수 있다. 대안적으로, 예를 들어, 대상 필름을 제거(clear)하여 밑에 있는 필름이 노출될 때, 목표 두께는 영(zero)일 수 있다. As used herein, the target spectrum refers to the spectrum exhibited by the white light reflected from the target film when the target film has a target thickness. For example, the target thickness may be 1, 2, or 3 microns. Alternatively, for example, when the underlying film is exposed to clear the target film, the target thickness may be zero.

특정의 대상 두께를 위한 다수의 목표 스펙트럼이 있을 수 있고, 대개 있다. 이는, 다수의 스펙트럼들이 수집될 수 있는 지속시간 동안 대상 필름이 목표 두께를 유지하도록, 폴리싱이 대개 유한한 속도로 발생하기 때문인 경우가 그러한 경우이다. 또한 패턴화된 기판의 상이한 영역들은 대개 상이한 스펙트럼들을 생성한다(심지어는, 폴리싱 중의 동일한 시점에서 스펙트럼들이 획득되는 때에도 그러하다). 예를 들어, 기판 내의 스크라이브 라인(scribe line)으로부터 반사되는 빛의 스펙트럼이 기판의 어레이(array)로부터 반사되는 빛의 스펙트럼과 상이하다(즉, 상이한 형상을 가짐). 본 명세서에서는 그러한 현상을 패턴 효과라고 지칭한다. 따라서, 특정 목표 두께를 위한 다수의 스펙트럼들이 있을 수 있고, 다수의 스펙트럼들은 패턴 효과들로 인해 서로 상이한 스펙트럼들을 포함할 수 있다. There can be many target spectra for a given target thickness, and are usually there. This is the case, as the polishing usually occurs at a finite speed, so that the target film maintains the target thickness for a duration that a plurality of spectra can be collected. Also, different regions of the patterned substrate usually produce different spectra (even when spectra are acquired at the same time during polishing). For example, the spectrum of light reflected from a scribe line in a substrate differs (i.e., has a different shape) from the spectrum of light reflected from an array of substrates. Such a phenomenon is referred to as a pattern effect in the present specification. Thus, there may be multiple spectra for a particular target thickness, and multiple spectra may contain different spectra due to pattern effects.

도 7a는 하나 또는 두 개 이상의 목표 스펙트럼들을 획득하기 위한 방법(700)을 도시한다. 제품 기판과 동일한 패턴을 가지는 기판의 특성들이 측정된다(단계 702). 본 명세서에서, 측정되는 기판은 "셋-업(set-up)" 기판이라고 지칭된다. 셋-업 기판은 단순히 제품 기판과 동일한 또는 그와 유사한 기판일 수 있거나, 또는 셋-업 기판은 배치(batch)로부터의 하나의 기판일 수 있다. 특성들은 기판 상의 특정 대상 위치에서 대상 필름의 폴리싱 이전의 두께를 포함할 수 있다. 통상적으로, 다수 위치들에서의 두께들이 측정된다. 대개, 각 위치에 대해서 동일한 타입의 다이 피쳐(die feature)가 측정되도록 위치들이 선택된다. 측정은 메트롤로지 스테이션(metrology station)에서 수행될 수 있다. FIG. 7A illustrates a method 700 for obtaining one or more target spectra. The properties of the substrate having the same pattern as the product substrate are measured (step 702). In this specification, the substrate to be measured is referred to as a "set-up" substrate. The set-up substrate may simply be a substrate the same as or similar to the product substrate, or the set-up substrate may be a substrate from a batch. The properties may include the thickness prior to polishing of the object film at a particular object location on the substrate. Typically, thicknesses at multiple locations are measured. Typically, locations are selected such that die features of the same type are measured for each location. The measurement may be performed at a metrology station.

셋-업 기판은 대상 폴리싱 단계에 따라서 폴리싱되고, 폴리싱되고 있는 기판 표면으로부터 반사되는 백색광의 스펙트럼들이 폴리싱 중에 수집된다(단계 704). 폴리싱 및 스펙트럼들 수집은 상기 기재된 폴리싱 장치에서 수행될 수 있다. 스펙트럼들은 폴리싱 중에 인-시츄 모니터링 시스템에 의해서 수집된다. 다수 스펙트럼들이 각 플래튼 회전마다 수집될 수 있다. 목표 두께가 달성되었을 때 기판으로부터 반사된 빛의 스펙트럼이 획득될 수 있도록, 기판이 과다 폴리싱된다. (즉, 추정 종료점을 지나서 폴리싱된다.) The set-up substrate is polished according to the object polishing step, and the spectra of the white light reflected from the substrate surface being polished are collected during polishing (step 704). Polishing and spectral collection can be performed in the polishing apparatus described above. The spectra are collected by the in-situ monitoring system during polishing. Multiple spectra can be collected for each platen revolution. The substrate is excessively polished so that the spectrum of the light reflected from the substrate can be obtained when the target thickness is achieved. (I.e., polished past the estimated end point).

과다 폴리싱된 기판의 특성들이 측정된다(단계 706). 상기 특성들은 폴리싱 전 측정에 대해서 사용된 특정 위치 또는 위치들에서의 폴리싱 후의 대상 필름의 두께들을 포함한다. The properties of the over-polished substrate are measured (step 706). The characteristics include the thicknesses of the target film after polishing at the specific positions or positions used for pre-polishing measurements.

측정된 두께들 및 수집된 스펙트럼들은, 수집된 스펙트럼들 중에서 기판이 관심(interest) 두께를 가졌을 때 기판에 의해 나타나도록 결정된 하나 또는 두 개 이상의 스펙트럼을 선택하는데에 사용된다(단계 708). 특히, 목표 필름 두께가 달성된 때, 스펙트럼들 중에 어느 것이 나타났는지를 결정하기 위해서, 측정된 폴리싱 이전의 필름 두께 및 폴리싱 이후의 기판 두께를 사용하여, 선형 보간법(interpolation)이 수행될 수 있다. 목표 두께가 달성된 때를 나타내는 것으로 결정된 스펙트럼은 기판들의 배치(batch)에 대한 목표 스펙트럼이 되도록 지정된다. 통상적으로, 수집된 스펙트럼들 중 3개가 목표 스펙트럼들이 되도록 지정된다. 대안적으로, 5개, 7개 및 9개의 스펙트럼들이 목표 스펙트럼이 되도록 지정된다. The measured thicknesses and collected spectra are used to select one or more spectra that are determined to be exhibited by the substrate when the substrate has an interest thickness among the collected spectra (step 708). In particular, linear interpolation may be performed, using measured film thickness before polishing and substrate thickness after polishing, to determine which of the spectra appeared when the target film thickness was achieved. The spectrum determined to represent when the target thickness is achieved is specified to be the target spectrum for a batch of substrates. Typically, three of the collected spectra are designated to be target spectra. Alternatively, five, seven, and nine spectra are designated to be the target spectra.

선택적으로, 정확도 및/또는 정밀도를 개선하기 위해, 수집된 스펙트럼들이 프로세싱된다. 스펙트럼들은, 예를 들어, 공통 기준으로 이들을 정규화하거나/하고, 이들을 평균화하거나/하고 이들로부터 노이즈를 필터링하기 위해서, 프로세싱될 수 있다. 이러한 프로세싱 동작의 특정 구현들은 아래에 기술된다.Optionally, the collected spectra are processed to improve accuracy and / or accuracy. The spectra may be processed, for example, to normalize and / or averge them and / or filter noise from them, with a common reference. Specific implementations of such processing operations are described below.

본 명세서에서 사용된 것처럼, 기준 스펙트럼은 목표 필름 두께와 연관된 스펙트럼을 지칭한다. 특정 스펙트럼들 기반의 종료점 결정 로직을 적용함으로써 컴퓨터 장치가 종료점을 호출(call)할 때 목표 두께가 달성되도록, 특정 스펙트럼들 기반의 종료점 결정 로직에 대해서 대개 1, 2 또는 3개 이상의 기준 스펙트럼들이 실험적으로 선택된다. 도 7b를 참조하여 이하에서 후술할 것과 같이, 기준 스펙트럼 또는 스펙트럼들은 반복적으로 선택될 수 있다. 기준 스펙트럼들은 대개 목표 스펙트럼들이 아니다. 오히려, 대개 기준 스펙트럼은 대상 필름이 목표 두께보다 두꺼운 두께를 가질 때 기판으로부터 반사되는 빛의 스펙트럼이다. As used herein, the reference spectrum refers to the spectrum associated with the target film thickness. By applying endpoint determination logic based on specific spectra, typically one, two, or three or more reference spectra for the endpoint determination logic based on specific spectra are experimentally determined so that the target thickness is achieved when the computer device calls the endpoint. . As described below with reference to FIG. 7B, the reference spectrum or spectra can be selected repetitively. The reference spectra are usually not the target spectra. Rather, the reference spectrum is usually the spectrum of light reflected from the substrate when the target film has a thickness that is thicker than the target thickness.

도 7b는 특정 스펙트럼 기반의 종료점 결정 로직 및 특정 목표 두께에 대한 기준 스펙트럼을 선택하기 위한 방법(701)을 도시한다. 일부 실시예들에서, 단 하나의 스펙트럼 대신에 두 개 또는 세 개 이상의 스펙트럼이 선택될 수 있다. 단계(702) 및 단계(706)에서 상술된 바와 같이 셋-업 기판이 측정되고 폴리싱된다(단계 703). 특히, 수집된 스펙트럼들 및 각각의 수집된 스펙트럼이 측정된 시간이 저장된다. 다수의 스펙트럼들이 폴리싱 중에 각각의 플래튼 회전에 대해서 수집될 수 있다. FIG. 7B shows a method 701 for selecting a particular spectrum-based endpoint determination logic and a reference spectrum for a particular target thickness. In some embodiments, two or more spectra may be selected instead of only one spectrum. The set-up substrate is measured and polished as described above in step 702 and step 706 (step 703). In particular, the collected spectra and the time at which each collected spectrum is measured are stored. Multiple spectra can be collected for each platen revolution during polishing.

특정 셋-업 기판에 대한 폴리싱 장치의 폴리싱 속도가 계산된다(단계 705). 폴리싱 이전 및 이후의 두께들(T1, T2) 및 실제 폴리싱 시간(PT)을 사용함에 의해, 예를 들어, PR=(T2-T1)/PT와 같은, 평균 폴리싱 속도(PR)가 계산될 수 있다. The polishing rate of the polishing apparatus for a particular set-up substrate is calculated (step 705). By using the thicknesses (T 1 , T 2 ) before and after polishing and the actual polishing time (PT), the average polishing rate (PR), for example, PR = (T 2 -T 1 ) / PT, Can be calculated.

이하에서 논의되는 바와 같이, 기준 스펙트럼을 테스트하는 교정 포인트(calibration point)를 제공하기 위해, 특정 셋-업 기판에 대한 종료점 시간이 계산된다(단계 707). 종료점은 계산된 폴리싱 속도(PR), 폴리싱 전의 대상 필름의 시작 두께(ST), 그리고 대상 필름의 목표 두께(TT)를 기초로 계산될 수 있다. 폴리싱 속도가 폴리싱 프로세스를 통하여 일정하다고 가정하면, 종료점 시간(ET)은 단순한 선형 보간법으로, 예를 들어, ET=(ST-TT)/PR와 같이 계산될 수 있다. As discussed below, an endpoint time for a particular set-up substrate is calculated (step 707) to provide a calibration point to test the reference spectrum. The end point can be calculated based on the calculated polishing rate PR, the start thickness ST of the target film before polishing, and the target thickness TT of the target film. Assuming that the polishing rate is constant throughout the polishing process, the end point time ET can be computed as a simple linear interpolation, e.g., ET = (ST-TT) / PR.

선택적으로, 계산된 종료점 시간은 패턴화된 기판들의 배치(batch) 중의 다른 기판을 폴리싱하고 계산된 종료점 시간에 폴리싱을 중단하며 대상 필름의 두께를 측정함으로써 평가될 수 있다. 만약, 두께가 목표 두께의 만족스러운 범위 내에 있다면, 계산된 종료점 시간은 만족스러운 것이 된다. 그렇지 않다면, 계산된 종료점 시간은 재-계산될 수 있다. Optionally, the calculated endpoint time may be evaluated by polishing another substrate in a batch of patterned substrates, stopping polishing at the calculated endpoint time, and measuring the thickness of the target film. If the thickness is within a satisfactory range of the target thickness, then the calculated endpoint time will be satisfactory. Otherwise, the computed endpoint time can be re-computed.

수집된 스펙트럼 중 하나가 기준 스펙트럼이 되도록 선택되고 지정된다(단계 709). 선택된 스펙트럼은 대상 필름이 목표 두께보다 두껍고 그리고 목표 두께와 대략 동일한 두께를 가질 때 기판으로부터 반사되는 빛의 스펙트럼이다. 대안적으로, 두 개 또는 세 개 이상의 스펙트럼들이 기준 스펙트럼들로 지정된다. 통상적으로, 수집된 스펙트럼들 중 3개가 기준 스펙트럼들이 되도록 지정된다. 대안적으로, 5개, 7개, 또는 9개의 스펙트럼들이 기준 스펙트럼들이 되도록 지정된다. 목표 스펙트럼들과 같이, 폴리싱 속도가 유한하기 때문에 다수의 기준 스펙트럼들이 있을 수 있다. One of the collected spectra is selected and designated to be the reference spectrum (step 709). The selected spectrum is the spectrum of light reflected from the substrate when the target film is thicker than the target thickness and has a thickness approximately equal to the target thickness. Alternatively, two or more spectra are designated as reference spectra. Typically, three of the collected spectra are designated to be reference spectra. Alternatively, five, seven, or nine spectra are designated to be reference spectra. As with the target spectra, there can be multiple reference spectra because the polishing rate is finite.

하나의 구현에서, 단계(707)에서 계산된 종료점 시간에 대응하는 특정 플래튼 회전이 식별되고, 특정 플래튼 회전 중에 수집된 스펙트럼들이 기준 스펙트럼들로 지정되도록 선택된다. 예로서, 수집된 스펙트럼들은 기판의 중심 영역으로부터 나온 것일 수 있다. 계산된 종료점 시간에 대응하는 플래튼 회전은 플래튼 회전 동안 계산된 종료점 시간에 대응하는 시간이 발생하는 플래튼 회전이다. 예로서, 계산된 종료점 시간이 25.5 초라면, 이 계산된 종료점 시간에 대응하는 특정 플래튼 회전은 플래튼 회전 동안 폴리싱 프로세스에서 25.5초의 폴리싱이 발생한 플래튼 회전이다. In one implementation, a particular platen rotation corresponding to the end point time calculated in step 707 is identified, and the spectra collected during a particular platen rotation are selected to be assigned to the reference spectra. By way of example, the collected spectra may be from the central region of the substrate. The platen rotation corresponding to the calculated end point time is the platen rotation where the time corresponding to the calculated end point time occurs during the platen rotation. As an example, if the calculated endpoint time is 25.5 seconds, then the particular platen rotation corresponding to this calculated endpoint time is a platen rotation in which 25.5 seconds of polishing occurred in the polishing process during platen rotation.

셋-업 기판에 대해 수집된 스펙트럼들을 사용하고 기준 스펙트럼 또는 스펙트럼들이 되도록 지정된 선택된 스펙트럼 또는 스펙트럼들을 이용하여, 특정 종료점 결정 로직이 시뮬레이션에서 실행된다(단계 711). 로직의 실행은, 상기 로직이 종료점이라고 결정한, 실험적으로 유도된, 그러나 시뮬레이션된 종료점 시간을 산출한다.Using the collected spectra for the set-up substrate and using the selected spectra or spectra designated to be reference spectra or spectra, the specific end point decision logic is executed in the simulation (step 711). Execution of the logic yields an empirically derived but simulated endpoint time that the logic has determined to be the endpoint.

실험적으로 유도되지만 시뮬레이션된 종료점 시간이 계산된 종료점 시간과 비교된다(단계 713). 만약, 실험적으로 유도된 종료점 시간이 계산된 종료점 시간의 임계(threshold) 범위 내에 있다면, 현재 선택된 기준 스펙트럼 또는 스펙트럼들이 교정 포인트에 매칭되는 결과를 생성하는 것으로 인식된다. 따라서, 런-타임(run-time) 환경에서 기준 스펙트럼 또는 스펙트럼들을 사용하여 종료점 로직이 실행될 때, 상기 시스템은 목표 두께에서의 종료점을 확실하게(reliably) 탐지하여야 한다. 그러므로, 기준 스펙트럼 또는 스펙트럼들이 배치(batch)의 나머지 기판들의 런 타임 폴리싱에 대한 기준 스펙트럼으로서 유지될 수 있다(단계 718). 그렇지 않은 경우, 단계(709) 및 단계(711)가 적절히 반복된다. The simulated endpoint time is experimentally induced but compared to the calculated endpoint time (step 713). If the experimentally derived endpoint time is within the threshold range of the calculated endpoint time, it is recognized that the currently selected reference spectrum or spectra produces a result that matches the calibration point. Thus, when the endpoint logic is executed using the reference spectrum or spectra in a run-time environment, the system must reliably detect the endpoint at the target thickness. Therefore, the reference spectrum or spectra may be maintained as a reference spectrum for the run-time polishing of the remaining substrates of the batch (step 718). Otherwise, steps 709 and 711 are repeated appropriately.

선택적으로, 각각의 반복(iteration)(즉, 단계(709) 및 단계(711)의 각각의 수행)에 대해서 선택된 스펙트럼 또는 스펙트럼들 이외의 다른 변수들이 변화될 수 있다. 예를 들어, 상기 언급된 스펙트럼들의 프로세싱(예를 들어, 필터 파라미터들) 및/또는 편차 트레이스(difference trace)의 최소값로부터의 임계 범위가 변화될 수 있다. 편차 트레이스 및 편차 트레이스의 최소값의 임계 범위가 이하에서 기술된다. Alternatively, variables other than the selected spectrum or spectra may be varied for each iteration (i.e., performing each of steps 709 and 711). For example, the threshold range from the processing of the above-mentioned spectra (e.g., filter parameters) and / or the minimum value of the difference trace may be varied. The critical ranges of the minimum values of the deviation traces and deviation traces are described below.

도 8a는 폴리싱 단계의 종료점을 결정하기 위해 스펙트럼 기반의 종료점 결정 로직을 사용하기 위한 방법(800)을 도시한다. 패턴화된 기판들의 배치(batch)중 다른 기판이 상술된 폴리싱 장치를 사용하여 폴리싱된다(단계 802). 플래튼의 각각의 회전에서, 다음 단계들이 수행된다. 8A illustrates a method 800 for using spectrum-based endpoint determination logic to determine an endpoint of a polishing step. Another batch of batches of patterned substrates is polished using the above-described polishing apparatus (step 802). In each rotation of the platen, the following steps are performed.

현재(current) 플래튼 회전에 대한 하나 또는 두 개 이상의 현재 스펙트럼들을 획득하기 위해 폴리싱되고 있는 기판 표면으로부터 반사되는 백색광의 하나 또는 두 개 이상의 스펙트럼들이 측정된다.(단계 804). 포인트들(501-511)(도 5 참조)에서의 스펙트럼들 측정들은 현재 플래튼 회전 중에 측정된 스펙트럼들의 예들이다. 도 7a를 참조하여 위에 기술한 것과 같이 그리고 도 11을 참조하여 후술하는 바와 같이, 정확도 및/또는 정밀도를 개선하기 위해 현재 플래튼 회전 중에 측정된 스펙트럼들이 선택적으로 프로세싱된다. One or more spectra of the white light reflected from the substrate surface being polished are measured to obtain one or more current spectra for the current platen rotation (step 804). The spectral measurements at points 501-511 (see FIG. 5) are examples of spectra measured during the current platen revolution. As described above with reference to FIG. 7A and as described below with reference to FIG. 11, the spectra measured during the current platen revolution are selectively processed to improve accuracy and / or accuracy.

일부 구현들에서, 단지 하나의 스펙트럼만이 측정된다면, 그 하나의 스펙트럼이 현재 스펙트럼으로 사용된다. 플래튼 회전에 대해서 둘 이상의 현재 스펙트럼들이 측정된다면, 그 스펙트럼들은 그룹화되고, 각 그룹 내에서 평균화되며, 그 평균들은 현재 스펙트럼들이 되도록 지정된다. 스펙트럼들은 기판의 중심으로부터 방사상 거리에 의해 그룹화될 수 있다. 예로서, 제 1 현재 스펙트럼이 포인트(502) 및 포인트(510)에서 측정된 스펙트럼들로부터 획득될 수 있고(도 5 참조), 제 2 현재 스펙트럼이 포인트(503) 및 포인트(509)에서 측정된 스펙트럼들로부터 획득될 수 있으며, 제 3 현재 스펙트럼이 포인트(504) 및 포인트(508)에서 측정된 스펙트럼들로부터 획득될 수 있다(그리고 등등). 포인트(502) 및 포인트(510)에서 측정된 스펙트럼들이 현재 플래튼 회전에 대한 제 1 현재 스펙트럼을 획득하기 위해 평균화된다. 현재 플래튼 회전에 대한 제 2 현재 스펙트럼을 획득하기 위해 포인트(503) 및 포인트(509)에서 측정된 스펙트럼들이 평균화된다. 현재 플래튼 회전에 대한 제 3 현재 스펙트럼을 획득하기 위해 포인트(504) 및 포인트(508)에서 측정된 스펙트럼들이 평균화된다. In some implementations, if only one spectrum is measured, that one spectrum is used as the current spectrum. If more than one current spectra are measured for platen rotation, the spectra are grouped and averaged within each group, and the averages are designated to be current spectra. The spectra can be grouped by radial distance from the center of the substrate. As an example, if a first current spectrum can be obtained from the spectra measured at point 502 and point 510 (see FIG. 5), and the second current spectrum is measured at point 503 and point 509 And a third current spectrum can be obtained from the spectra measured at point 504 and point 508 (and so on). The spectra measured at point 502 and point 510 are averaged to obtain a first current spectrum for the current platen rotation. The spectra measured at point 503 and point 509 are averaged to obtain a second current spectrum for the current platen rotation. The spectra measured at point 504 and point 508 are averaged to obtain a third current spectrum for the current platen rotation.

일부 구현들에서, 현재 플래튼 회전 중에 측정된 스펙트럼들 중 두 개 또는 세 개 이상이 현재 플래튼 회전에 대한 현재 스펙트럼들이 되도록 선택된다. 하나의 구현에서, 현재 스펙트럼들이 되도록 선택된 스펙트럼들은 기판의 중심에 근접한 샘플 위치들(예를 들어, 도 5에 도시된 포인트(505), 포인트(506), 및 포인트(507))에서 측정된 스펙트럼들이다. 선택된 스펙트럼들은 평균화되지 않으며, 각각의 선택된 스펙트럼들이 현재 플래튼 회전에 대한 현재 스펙트럼이 되도록 지정된다. In some implementations, two or more of the spectra measured during the current platen revolution are selected to be the current spectra for the current platen revolution. In one implementation, the spectra that are selected to be the current spectra are the spectra measured at sample locations close to the center of the substrate (e.g., point 505, point 506, and point 507 shown in FIG. 5) admit. The selected spectra are not averaged and each selected spectrum is designated to be the current spectrum for the current platen revolution.

각각의 하나 또는 둘 이상의 현재 스펙트럼들과 각각의 기준 스펙트럼 사이의 편차(difference)가 계산된다(단계 806). 기준 스펙트럼 또는 스펙트럼들이 도 7b를 참조하여 상술된 바와 같이 획득될 수 있다. 하나의 구현에서, 그 편차는 파장 범위에 걸친 세기들의 편차들의 합이다. 즉,A difference between each of the one or more current spectra and each reference spectrum is calculated (step 806). The reference spectrum or spectra can be obtained as described above with reference to Figure 7b. In one implementation, the deviation is the sum of the deviations of the intensities over the wavelength range. In other words,

Figure 112013030370595-pat00001
Figure 112013030370595-pat00001

여기서, a 및 b는 각각 스펙트럼의 파장들의 범위의 하한치 및 상한치이며, I현재(λ) 및 I기준(λ)는 각각 주어진 파장에 대한 현재 스펙트럼들의 세기 및 목표 스펙트럼들의 세기를 나타낸다. Where a and b are the lower and upper limits of the range of wavelengths of the spectrum, respectively, and I current (lambda) and I criteria (lambda) respectively represent the intensity of the current spectra and the intensity of the target spectra for a given wavelength.

각각의 현재 스펙트럼들과 각각의 기준 스펙트럼들 사이의 편차를 계산하는 하나의 방법은 각각의 현재 스펙트럼들을 선택하는 것이다. 각각의 선택된 현재 스펙트럼들에 대해서, 각각의 기준 스펙트럼들에 대한 편차가 계산된다. 예를 들어, 현재 스펙트럼들(e, f, 및 g) 그리고 기준 스펙트럼들(E, F, 및 G)이 주어지면, 현재 및 기준 스펙트럼들의 이하의 각 조합들에 대해서 편차가 계산될 것이다: e 와 E, e 와 F, e 와 G, f 와 E, f 와 F, f 와 G, g 와 E, g 와 F, 및 g 와 G.One way to calculate the deviation between each of the current spectra and each of the reference spectra is to select each of the current spectra. For each selected current spectrum, the deviation for each reference spectrum is calculated. For example, given current spectra (e, f, and g) and reference spectra (E, F, and G), a deviation will be calculated for each of the following combinations of current and reference spectra: e And E, e and F, e and G, f and E, f and F, f and G, g and E, g and F, and g and G.

일부 구현들에서, 각각의 계산된 편차는 편차 트레이스에 부가된다(appended)(단계 808). 일반적으로, 편차 트레이스는 계산된 편차의 플롯(plot)이다. 편차 트레이스는 플래튼 회전마다 적어도 1회 업데이트된다. (각 플래튼 회전에 대해서 다수의 현재 스펙트럼들이 획득되는 경우에, 편차 트레이스는 플래튼 회전마다 2회 이상 업데이트될 수 있다.)In some implementations, each calculated deviation is appended to the deviation trace (step 808). Generally, a deviation trace is a plot of the calculated deviation. The deviation traces are updated at least once per platen revolution. (If multiple current spectra are obtained for each platen revolution, the deviation trace may be updated more than once per platen revolution.)

일반적으로, 편차 트레이스는 계산된 편차들 중 하나의 플롯이다(이러한 경우에, 현재 플래튼 회전에 대해 계산된 편차들 중 가장 작은 것). 가장 작은 편차에 대한 대안으로서, 편차들의 다른 편차, 예를 들어, 편차들의 중앙편차(median) 또는 가장 작은 편차의 다음 편차가 트레이스에 부가될 수 있다. Generally, a deviation trace is one of the calculated deviations (in this case, the smallest of the deviations calculated for the current platen revolution). As an alternative to the smallest deviation, other deviations of the deviations, e. G. The median of the deviations or the next deviation of the smallest deviations, can be added to the trace.

편차들 중 가장 작은 편차를 취하는 것은, 종료점 결정 프로세스의 정확도를 개선할 수 있다. 현재 스펙트럼은 기판의 상이한 위치들(예를 들어, 스크라이브 라인 및 어레이)에서 반사되는 빛으로부터의 스펙트럼들을 포함할 수 있고, 상술된 패턴 효과는 이러한 스펙트럼들이 상당히 달라지게 할 수 있다. 유사하게, 기준 스펙트럼들은 기판 상의 상이한 위치들에서 반사되는 빛으로부터의 스펙트럼들을 포함할 수 있다. 그러한 상이한 스펙트럼들의 비교는 잘못된 것(faulty)이고 종료점 결정에 오류를 유발할 수도 있다. 예를 들어, 패턴화된 기판의 스크라이브 라인에서 반사되는 빛의 현재 스펙트럼과 패턴화된 기판의 어레이에서 반사되는 빛의 기준 스펙트럼을 비교하는 것은 종료점 결정의 계산에 오류를 유발(introduce)할 수 있다. 비유적으로 말하자면, 그러한 비교는 사과와 오렌지 간의 비교이다. 편차들 중 가장 작은 편차만을 고려할 때, 이러한 타입의 비교들은 (비교가 이루어졌더라도) 계산으로부터 배제(factored out)된다. 따라서, 다수의 기준 스펙트럼 및 다수의 현재 스펙트럼들을 사용함으로써, 그리고 이들 각각의 스펙트럼 간의 편차들 중 가장 작은 편차만을 고려함으로써, 상술된 잘못된 비교에 의해 유발될 수도 있는 오류를 피할 수 있다. Taking the smallest deviation among the deviations can improve the accuracy of the end point determination process. The current spectrum may include spectra from light that is reflected at different locations of the substrate (e.g., scribe lines and arrays), and the pattern effects described above may cause these spectra to vary significantly. Similarly, the reference spectra may include spectra from light reflected at different locations on the substrate. The comparison of such different spectra is faulty and may cause errors in the end point determination. For example, comparing a current spectrum of light reflected from a scribed line of a patterned substrate with a reference spectrum of light reflected from an array of patterned substrates may introduce errors into the calculation of the end point determination . Ironically, such a comparison is a comparison between apples and oranges. Considering only the smallest deviation of deviations, this type of comparisons are factored out (even if comparisons have been made) from the calculations. Thus, by using multiple reference spectra and multiple current spectra, and by considering only the smallest one of the deviations between each of these spectra, errors that may be caused by the above-mentioned false comparison can be avoided.

선택적으로, 편차 트레이스가, 예를 들어, 선행하는 하나 또는 두 개 이상의 계산된 편차로부터 임계치를 넘어서 벗어나는 계산된 편차를 필터링하여 제거함(filter out)으로써 편차 트레이스를 평활화하는 것과 같이 프로세싱될 수 있다. Optionally, the deviation traces may be processed, for example, by filtering out the calculated deviations beyond the threshold from the preceding one or more calculated deviations to smooth out the deviation traces.

편차 트레이스가 최소 임계치 내에 있는지의 여부가 결정된다(단계 810). 최소값이 탐지된 후에, 편차 트레이스가 최소값의 특정 임계치를 지나 상승되기 시작할 때 종료점이 호출(call)된다. 대안적으로, 편차 트레이스의 기울기를 기초로하여 종료점이 호출될 수 있다. 특히, 편차 트레이스의 기울기가 편차 트레이스의 최소값에서 영(zeor)에 접근하고 영이 된다. 편차 트레이스의 기울기가 영에 근접한 기울기의 임계 범위 내에 있을 때 종료점이 호출될 수 있다. It is determined whether the deviation trace is within a minimum threshold (step 810). After the minimum value is detected, the endpoint is called when the deviation trace begins to rise past a certain threshold of minimum value. Alternatively, the endpoint may be invoked based on the slope of the deviation trace. In particular, the slope of the deviation trace approximates zeor at the minimum value of the deviation trace and becomes zero. The end point can be called when the slope of the deviation trace is within the critical range of the slope close to zero.

선택적으로, 단계(808)의 결정을 용이하게 하기 위해 윈도우 로직이 적용될 수 있다. 사용에 적합한 윈도우 로직이, 본 명세서에 참조로써 통합되고 본 출원인에게 공통으로 양도된, 미국 특허 제 5,893,796 및 6,296,548 호에 설명된다. Optionally, window logic may be applied to facilitate determination of step 808. [ Windows logic suitable for use is described in U.S. Patent Nos. 5,893,796 and 6,296,548, herein incorporated by reference and commonly assigned to the assignee of the present application.

만약, 편차 트레이스가 최소 임계 범위에 도달한 것으로 결정되지 않으면, 폴리싱이 계속되도록 허용되고 단계들(804, 806, 808 및 810)이 적절히 반복된다. 그렇지 않으면, 종료점이 호출되고 폴리싱이 정지된다(단계 812).If it is not determined that the deviation trace has reached the minimum critical range, polishing is allowed to continue and steps 804, 806, 808, and 810 are repeated appropriately. Otherwise, the endpoint is called and the polishing is stopped (step 812).

도 8b는 종료점을 결정하기 위한 상술된 방법을 도시한다. 트레이스(801)는 원시(raw) 편차 트레이스이다. 트레이스(803)는 평활화된 편차 트레이스이다. 평활화된 편차 트레이스(803)가 최소값(807)보다 큰 임계치 값(805)에 도달하였을 때 종료점이 호출된다. Figure 8B shows the method described above for determining the end point. Trace 801 is a raw deviation trace. The trace 803 is a smoothed deviation trace. The endpoint is called when the smoothed deviation trace 803 reaches a threshold value 805 that is greater than the minimum value 807. [

기준 스펙트럼 또는 스펙트럼들의 사용에 대한 대안으로서, 목표 스펙트럼 또는 스펙트럼들이 방법(800)에서 사용될 수 있다. 편차 계산은 현재 스펙트럼 또는 스펙트럼들과 목표 스펙트럼 또는 스펙트럼들 사이일 것이고, 편차 트레이스가 최소값에 도달하였을 때 종료점이 결정될 것이다. As an alternative to using the reference spectrum or spectra, a target spectrum or spectra may be used in method 800. The deviation calculation will be between the current spectrum or spectra and the target spectrum or spectra and the end point will be determined when the deviation trace reaches the minimum value.

도 9a는 폴리싱 단계의 종료점을 결정하기 위해 스펙트럼 기반의 종료점 결정 로직을 사용하기 위한 대안적인 방법(900)을 도시한다. 셋-업 기판이 폴리싱되고 목표 스펙트럼 또는 스펙트럼들 그리고 기준 스펙트럼 또는 스펙트럼들이 획득된다(단계 902). 이들 스펙트럼들은 도 7a 및 7b를 참조하여 상술된 바와 같이 획득될 수 있다. FIG. 9A illustrates an alternative method 900 for using spectrum-based endpoint determination logic to determine the endpoint of the polishing step. The set-up substrate is polished and a target spectrum or spectra and a reference spectrum or spectra are obtained (step 902). These spectra can be obtained as described above with reference to Figs. 7A and 7B.

목표 편차가 계산된다(단계 904). 만약, 하나의 기준 스펙트럼이 사용된다면, 목표 편차는 기준 스펙트럼과 목표 스펙트럼 사이의 편차이고 상술된 편차 방정식을 사용하여 계산될 수 있다. 만약, 두 개 또는 세 개 이상의 기준 스펙트럼들이 사용된다면, 목표 편차는 기준 스펙트럼들과 목표 스펙트럼들 사이의 편차들 중 최소 편차이며, 이는 편차 계산을 위한 방법 및 상술된 편차 방정식을 사용하여 계산된다(즉, 단계 808).The target deviation is calculated (step 904). If one reference spectrum is used, the target deviation is a deviation between the reference spectrum and the target spectrum and can be calculated using the deviation equation described above. If two or more reference spectra are used, the target deviation is the smallest deviation of the deviations between the reference spectra and the target spectra, which is calculated using the method for calculating the deviation and the deviation equation described above Step 808).

기판들의 배치(batch) 중 다른 기판의 폴리싱이 시작된다(단계 906). 폴리싱 중에 각 플래튼 회전에 대해서 다음의 단계들이 수행된다. 현재 플래튼 회전에 대한 하나 또는 두 개 이상의 현재 스펙트럼이 획득되도록 폴리싱되고 있는 기판 표면에서 반사되는 백색광의 하나 또는 두 개 이상의 스펙트럼이 측정된다(단계 908). 하나 또는 두 개 이상의 현재 스펙트럼과 기준 스펙트럼 사이의 편차가 계산된다(단계 910). 계산된 편차 또는 편차들(하나 또는 두 개 이상의 현재 스펙트럼이 존재하는 경우)이 편차 트레이스에 부가된다(단계 912). (단계 908, 910, 및 912는 단계 804, 806, 및 808과 각각 유사하다.) 편차 트레이스가 목표 편차의 임계 범위 내에 있는지의 여부가 결정된다(단계 914). 만약 편차 트레이스가 목표 편차의 임계 범위에 도달한 것으로 결정되지 않는다면, 폴리싱이 계속하도록 허용되고 단계들(908, 910, 912, 및 914)이 적절히 반복된다. 그렇지 않으면, 종료점이 호출되고 폴리싱이 정지된다(단계 916).Polishing of another substrate in a batch of substrates is started (step 906). The following steps are performed for each platen revolution during polishing. One or more spectra of white light reflected from the substrate surface being polished to obtain one or more current spectra for the current platen rotation is measured (step 908). A deviation between one or more current spectra and the reference spectrum is calculated (step 910). Calculated deviations or deviations (if one or more current spectra are present) are added to the deviation traces (step 912). (Steps 908, 910, and 912 are respectively similar to steps 804, 806, and 808.) It is determined whether the deviation traces are within the threshold range of the target deviation (step 914). If it is not determined that the deviation trace has reached the critical range of the target deviation, then polishing is allowed to continue and steps 908,910, 912, and 914 are repeated appropriately. Otherwise, the endpoint is called and the polishing is stopped (step 916).

도 9b는 종료점 결정을 위한 상술된 방법을 도시한다. 트레이스(901)는 원시(raw) 편차 트레이스이다. 트레이스(903)는 평활화된 편차 트레이스이다. 평활화된 편차 트레이스(903)가 목표 편차(907)의 임계 범위(905) 내에 있을 때 종료점이 호출된다. FIG. 9B shows the above-described method for determining an end point. Trace 901 is a raw deviation trace. Trace 903 is a smoothed deviation trace. The end point is called when the smoothed deviation trace 903 is within the critical range 905 of the target deviation 907. [

도 10a는 폴리싱 단계의 종료점을 결정하기 위한 다른 방법(1000)을 도시한다. 기준 스펙트럼 또는 기준 스펙트럼들이 획득된다(단계 1002). 기준 스펙트럼 또는 스펙트럼들은 도 7b를 참조하여 상술된 바와 같이 획득된다. 10A shows another method 1000 for determining the end point of the polishing step. Reference or reference spectra are obtained (step 1002). The reference spectrum or spectra are obtained as described above with reference to FIG. 7B.

기준 스펙트럼을 획득하는 프로세스로부터 수집된 스펙트럼들이 라이브러리(library)에 저장된다(단계 1004). 대안적으로, 라이브러리는 수집되지 않고 이론적으로 생성된 스펙트럼들을 포함할 수 있다. 각 스펙트럼이 특유의 인덱스 값을 갖도록 기준 스펙트럼을 포함하는 스펙트럼들이 인덱싱(index)된다. 스펙트럼들이 측정되는 순서로 인덱스 값들이 배열(sequence)되도록 인덱싱이 구현된다. 따라서, 인덱스는 시간 및/또는 플래튼 회전과 상관될 수 있다. 하나의 구현에서, 제 1 시간 포인트에서 수집된 제 1 스펙트럼이 보다 늦은 시간 포인트에서 수집된 제 2 스펙트럼보다 적은 인덱스 값을 가질 것이다. 라이브러리는 폴리싱 장치의 컴퓨팅 장치의 메모리 내에 구현될 수 있다. The spectra collected from the process of obtaining the reference spectrum are stored in a library (step 1004). Alternatively, the library may contain the theoretically generated spectra without being collected. Spectra containing the reference spectrum are indexed such that each spectrum has a unique index value. Indexing is implemented such that the index values are ordered in the order in which the spectra are measured. Thus, the index can be correlated with time and / or platen rotation. In one implementation, the first spectrum collected at the first time point will have an index value less than the second spectrum collected at a later time point. The library may be implemented in the memory of the computing device of the polishing apparatus.

기판들의 배치(batch)로부터의 기판이 폴리싱되며, 각 플래튼 회전에 대해서 다음의 단계들이 수행된다. 현재 플래튼 회전에 대한 현재 스펙트럼들을 얻기 위해 하나 또는 두 개 이상의 스펙트럼이 측정된다(단계 1006). 스펙트럼은 상술된 바와 같이 획득된다. 각각의 현재 스펙트럼이 라이브러리에 저장된 스펙트럼들과 비교되고, 현재 스펙트럼들 중 임의의 스펙트럼에 가장 잘 맞는(fit) 라이브러리 스펙트럼이 결정된다(단계 1008). 현재 스펙트럼들 중 임의의 스펙트럼에 가장 잘 맞는 것으로 결정되는 라이브러리 스펙트럼의 인덱스가 종료점 인덱스 트레이스에 부가된다(단계 1010). 종료점 트레이스가 기준 스펙트럼 또는 스펙트럼들 중 임의의 스펙트럼의 인덱스에 도달할 때, 종료점이 호출된다(단계 1012). A substrate from a batch of substrates is polished, and the following steps are performed for each platen revolution. One or more spectra are measured to obtain current spectra for the current platen rotation (step 1006). The spectrum is obtained as described above. Each current spectrum is compared to the spectra stored in the library, and a library spectrum that best fits any of the current spectra is determined (step 1008). An index of the library spectrum that is determined to best fit any of the current spectra is added to the endpoint index trace (step 1010). When the endpoint trace reaches the reference spectrum or the index of any of the spectra, an endpoint is called (step 1012).

도 10b는 종료점 결정을 위한 상술된 방법을 도시한다. 트레이스(1004)는 원시(raw) 인덱스 트레이스이다. 트레이스(1003)는 평활화된 편차 트레이스이다. 라인(1005)은 기준 스펙트럼의 인덱스 값을 나타낸다. 기판 아래쪽의 광학 헤드의 각각의 스위핑(sweep)에서 다수의 현재 스펙트럼들, 예를 들어, 트랙킹되고 있는 기판 상의 각각의 방사상 영역에 대한 스펙트럼들이 획득될 수 있으며, 인덱스 트레이스가 각 방사상 영역에 대해 생성될 수 있다. Figure 10B shows the above-described method for end point determination. Trace 1004 is a raw index trace. Trace 1003 is a smoothed deviation trace. Line 1005 represents the index value of the reference spectrum. In each sweep of the optical head below the substrate, a plurality of current spectra can be obtained, e.g., spectra for each radial region on the substrate being tracked, and index traces generated for each radial region .

도 11은 폴리싱 단계 중에 종료점을 결정하기 위한 구현을 도시한다. 각 플래튼 회전에 대해서, 다음의 단계들이 수행된다. 폴리싱되고 있는 기판 표면에서 반사되는 백색광의 다수의 원시(raw) 스펙트럼이 측정된다(단계 1102).Figure 11 illustrates an implementation for determining an end point during the polishing step. For each platen revolution, the following steps are performed. A plurality of raw spectra of the white light reflected from the substrate surface being polished is measured (step 1102).

각각의 측정된 원시 스펙트럼들이 정규화되어 대상 필름 또는 필름들 이외의 매체에 의해 기여된 빛 반사들을 제거한다(단계 1104). 스펙트럼들의 정규화는 서로 간의 스펙트럼들의 비교를 용이하게 한다. 대상 필름 또는 필름들 이외의 매체에 의해 기여된 빛 반사는 폴리싱 패드 윈도우 및 기판의 베이스 실리콘 층으로부터의 빛 반사들을 포함한다. 윈도우로부터의 기여(contribution)는 암흑(dark) 조건(즉, 어떠한 기판들도 인 시츄 모니터링 시스템 위에 배치되지 않았을 때) 하에서의 인 시츄 모니터링 시스템에 의해 수신된 빛의 스펙트럼을 측정함으로써 추정될 수 있다. 실리콘 층으로부터의 기여는 베어(bare) 실리콘 기판에서 반사하는 빛의 스펙트럼을 측정함으로써 추정될 수 있다. 베어 실리콘 기판으로부터의 기여들은 폴리싱 단계의 개시 이전에 획득될 수 있다. 그러나, 윈도우로부터의 기여, 소위 암흑 기여는, 도 5의 포인트(511)에서와 같이, 동적으로(dynamically), 즉, 각 플래튼 회전에 대해서 획득된다. Each measured source spectrum is normalized to remove light reflections contributed by media other than the target film or films (step 1104). Normalization of the spectra facilitates comparison of the spectra between each other. Light reflections contributed by a medium other than the target film or films include light reflections from the polishing pad window and the base silicon layer of the substrate. The contribution from the window can be estimated by measuring the spectrum of light received by the in situ monitoring system under dark conditions (i.e., no substrates are placed on the in situ monitoring system). The contribution from the silicon layer can be estimated by measuring the spectrum of light reflected from the bare silicon substrate. Contributions from the bare silicon substrate can be obtained prior to initiation of the polishing step. However, the contribution from the window, the so-called dark contribution, is obtained dynamically, i.e., for each platen revolution, as at point 511 in FIG.

측정된 원시 스펙트럼은 다음과 같이 정규화된다. The measured raw spectrum is normalized as follows.

정규화된 스펙트럼 = (A-Dark)/(Si-Dark)Normalized spectrum = (A-Dark) / (Si-Dark)

여기서 A는 원시 스펙트럼이고, Dark는 암흑 조건하에서 획득되는 스펙트럼이며, Si는 베어 실리콘 기판으로부터 획득되는 스펙트럼이다. Where A is the source spectrum, Dark is the spectrum obtained under dark conditions, and Si is the spectrum obtained from the bare silicon substrate.

선택적으로, 수집된 스펙트럼들은 스펙트럼을 생성한 패턴의 영역에 기초하여 분류될 수 있고, 일부 영역들로부터의 스펙트럼들은 종료점 계산으로부터 배제(exclude)될 수 있다. 특히, 스크라이브 라인에서 반사되는 빛으로부터의 스펙트럼들은 고려 대상에서 제거될 수 있다(단계 1106). 패턴 기판의 상이한 영역들은 대개 상이한 스펙트럼들을 산출한다(폴리싱 중에 동일한 시점에서 스펙트럼들이 획득되는 경우조차도). 예를 들어, 기판 내의 스크라이브 라인에서 반사되는 빛의 스펙트럼은 기판의 어레이에서 반사되는 빛의 스펙트럼과 상이하다. 이들의 상이한 형상들 때문에, 패턴의 양 영역으로부터의 스펙트럼들의 사용은 대개 종료점 결정에 오류를 유발한다. 그러나, 스펙트럼들은 그들의 형상들에 기초하여 스크라이브 라인들에 대한 그룹 및 어레이들에 대한 그룹으로 분류될 수 있다. 스크라이브 라인에 대한 스펙트럼들에서 종종 더 큰 변동(variation)이 있기 때문에, 대개 이들 스펙트럼들은 정밀도 개선을 위해 고려 대상에서 배제될 수 있다. Alternatively, the collected spectra may be classified based on the region of the pattern that generated the spectrum, and the spectra from some regions may be excluded from the endpoint calculation. In particular, spectra from light reflected from the scribe line can be removed from consideration (step 1106). Different regions of the patterned substrate usually yield different spectra (even when spectra are acquired at the same time during polishing). For example, the spectrum of light reflected from a scribe line in a substrate differs from the spectrum of light reflected from an array of substrates. Because of their different shapes, the use of spectra from both regions of the pattern usually causes an error in the end point determination. However, the spectra can be grouped into groups for scribe lines and groups for scribes based on their shapes. Since there is often a greater variation in the spectra for the scribe lines, these spectra can usually be excluded from consideration for precision improvement.

단계(1106)는 잘못된 비교들에 의해 야기되는 상술된 오류들을 보상하기 위해서 다수의 기준 스펙트럼을 사용하는 기술(방법(800)의 단계(808)에서 상술된 바와 같다)에 대한 대안이 될 수 있다. 단계(1106)는 단계(808) 대신에 또는 그에 부가하여 수행될 수 있다. Step 1106 may be an alternative to techniques (as described above in step 808 of method 800) that use multiple reference spectra to compensate for the errors described above caused by erroneous comparisons . Step 1106 may be performed instead of or in addition to step 808. [

이제까지(thus far) 프로세싱된 스펙트럼들의 서브세트(subset)가 선택되고, 일부 경우들에서 평균화된다(단계 1108). 서브세트는 기판 상의 영역의 포인트들에서, 기판에서 반사되는 빛으로부터 획득된 스펙트럼들로 이루어진다. 예를 들어, 상기 영역은 영역(503) 또는 영역(507)일 수 있다(도 5).So far, a subset of the processed spectra is selected and averaged in some cases (step 1108). The subset consists of spectra obtained from light reflected from the substrate, at points of the area on the substrate. For example, the region may be an area 503 or an area 507 (FIG. 5).

선택적으로, 하이 패스 필터가 측정된 원시 스펙트럼에 적용된다(단계 1110). 통상적으로, 하이 패스 필터의 적용은 스펙트럼들의 서브세트의 평균의 저주파 왜곡(low frequency distortion)을 제거한다. 하이 패스 필터가 원시 스펙트럼들, 그들의 평균, 또는 원시 스펙트럼 및 그들의 평균 모두에 적용될 수 있다. Optionally, a high pass filter is applied to the measured raw spectrum (step 1110). Typically, the application of a high pass filter eliminates the low frequency distortion of the average of a subset of the spectra. The high pass filter can be applied to both the raw spectra, their average, or the raw spectrum and their average.

평균의 진폭(amplitude)이 기준 스펙트럼의 진폭과 같아지거나 유사해지도록 평균을 정규화한다(단계 1112). 스펙트럼의 진폭은 스펙트럼의 정점-대-저점 값이다. 대안적으로, 기준 스펙트럼이 또한 정규화된 기준 진폭과 평균의 기준 스펙트럼이 같아지도록 또는 유사해지도록 평균이 정규화된다. 일부 구현들에서, 스펙트럼의 서브세트의 각각의 스펙트럼의 진폭이 기준 스펙트럼의 진폭과 같아지거나 유사해지도록 또는 기준 스펙트럼이 또한 정규화된 기준 진폭과 같아지거나 유사해지도록, 스펙트럼의 서브세트의 각각의 스펙트럼이 정규화된다. The average is normalized such that the amplitude of the mean is equal to or similar to the amplitude of the reference spectrum (step 1112). The amplitude of the spectrum is the peak-to-low point of the spectrum. Alternatively, the reference spectrum is also normalized such that the reference spectrum of the average is equal to or similar to the normalized reference amplitude. In some implementations, each of the spectra of a subset of the spectrum, such that the amplitude of each spectrum of a subset of the spectrum is the same or similar to the amplitude of the reference spectrum, or the reference spectrum is also equal or similar to the normalized reference amplitude Is normalized.

정규화된 평균 또는 스펙트럼과 기준 스펙트럼 사이의 편차가 계산된다(단계 1114). 도 7b를 참조하여 설명된 바와 같이, 기준 스펙트럼 또는 스펙트럼들이 획득된다. 스펙트럼들 사이의 편차들을 계산하기 위한 상술된 방정식을 사용하여 편차가 계산된다. The deviation between the normalized mean or spectrum and the reference spectrum is calculated (step 1114). As described with reference to Fig. 7B, a reference spectrum or spectra are obtained. The deviations are calculated using the above-described equation for calculating deviations between spectra.

편차 트레이스가 현재 편차 또는 계산된 편차들 중 최소 편차로 업데이트된다(단계 1116). 편차 트레이스는 정규화된 평균들 또는 스펙트럼들과 기준 스펙트럼 또는 스펙트럼들 사이의 계산된 편차들을 시간(또는 플래튼 회전)의 함수로 나타낸다.The deviation trace is updated with the smallest deviation of the current deviation or calculated deviations (step 1116). The deviation traces represent the calculated deviations between the normalized averages or spectra and the reference spectra or spectra as a function of time (or platen rotation).

중앙값 필터 및 로우 패스 필터가 업데이트된 편차 트레이스에 적용된다(단계 1118). 통상적으로, 이 필터들의 적용은 (트레이스의 스파이크(spike)들을 감소 또는 제거함으로써) 트레이스를 평활화시킨다. A median filter and a lowpass filter are applied to the updated deviation traces (step 1118). Typically, the application of these filters smooths the trace (by reducing or eliminating spikes in the trace).

종료점 결정은, 업데이트되고 필터링된 편차 트레이스에 기초하여 수행된다(단계 1120). 편차 트레이스가 최소값에 도달하였을 때에 기초하여 결정이 이루어진다. 상술된 윈도우 로직은 결정을 하는데에 사용된다. The end point determination is performed based on the updated and filtered deviation traces (step 1120). A determination is made based on when the deviation trace has reached the minimum value. The window logic described above is used to make decisions.

보다 일반적으로, 단계들(1104-1112) 중 신호 프로세싱 단계들이 종료점 결정 절차를 개선하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 10a를 참조하여 상술된 바와 같이 편차 트레이스의 생성 대신에, 인덱스 트레이스를 생성하도록 정규화된 평균 스펙트럼들이 라이브러리로부터 스펙트럼을 선택하기 위해 사용될 수 있다. More generally, the signal processing steps in steps 1104-1112 can be used to improve the end point determination procedure. For example, instead of generating the deviation traces as described above with reference to FIG. 10A, normalized average spectra to generate index traces may be used to select the spectrum from the library.

도 12는 단계(1112)의 정규화를 도시한다. 도시된 바와 같이, (스펙트럼들의 평균 또는) 스펙트럼의 일부만이 정규화를 위해 고려된다. 본 명세서에서, 상기 고려되는 부분은 정규화 범위로 지칭되고, 또한 이는 사용자가 선택가능할 수 있다. 정규화 범위에서 가장 높은 포인트와 가장 낮은 포인트가 1 및 0으로 각각 정규화되도록, 정규화가 실시된다. 정규화는 다음과 같이 계산된다:FIG. 12 shows the normalization of step 1112. FIG. As shown, only a portion of the spectrum (mean or of the spectra) is considered for normalization. In this specification, the portion considered is referred to as the normalization range, which may also be user selectable. Normalization is performed so that the highest and lowest points in the normalization range are normalized to 1 and 0, respectively. The normalization is computed as:

Figure 112013030370595-pat00002
Figure 112013030370595-pat00002

여기서, g는 이득(gain)이고, h는 오프셋(offset)이고, rmax는 정규화 범위에서 최고값이며, rmin은 정규화 범위에서 최저값이고, N은 정규화된 스펙트럼이며, R은 정규화 이전(pre normalized) 스펙트럼이다. Here, g is the gain (gain), and, h is the offset (offset) and, r max is the maximum value in the normalized range, r min is the minimum value in the normalized range, N is the normalized spectra, R is normalized before (pre normalized spectrum.

도 13은 다수의 기준 스펙트럼들 제공을 사용한 평활화 효과를 도시한다. 트레이스(1302)는 단일 기준 스펙트럼(이것은 평균이다)을 사용하여 생성되었다. (도 8을 참조하여 상술된 바와 같이) 트레이스(1304)는 3개의 기준 스펙트럼들을 사용하여 생성되었다. 트레이스(1306)는 9개의 기준 스펙트럼들을 사용하여 생성되었다. 보이는 바와 같이, 트레이스(1304)는 트레이스(1302)가 포함하는 것보다 적은 수의 스파이크(spike)들을 포함한다. 즉, 트레이스(1304)는 트레이스(1302) 보다 더 평활하다. 또한, 트레이스(1304)가 트레이스(1306)가 갖는 것보다 더 잘 규정된 딥(more defined dip)을 가지며, 이는 더 잘 규정된 딥이 종료점 결정 로직으로 하여금 종료점을 호출(call)하도록 허용하는 딥이기 때문에 중요하다. 따라서, 더 잘 규정된 딥이 종료점 결정을 용이하게 한다. Figure 13 shows the smoothing effect using the provision of multiple reference spectra. Trace 1302 was generated using a single reference spectrum (which is averaged). Trace 1304 (as described above with reference to Figure 8) was generated using three reference spectra. Trace 1306 was generated using nine reference spectra. As can be seen, the trace 1304 includes fewer spikes than the trace 1302 includes. That is, the trace 1304 is smoother than the trace 1302. In addition, the trace 1304 has a more defined dip than the trace 1306 has, which means that a more well defined dip is required to allow the endpoint decision logic to call the endpoint It is important because it is. Thus, a more well defined dip facilitates end point determination.

도 14는 원하는 기판 프로파일을 달성하기 위해 스펙트럼들을 사용하기 위한 방법(1200)을 도시한다. 제품 기판을 폴리싱하기 위한 예상(expected) 종료점 시간이 결정된다(단계 1210). 일부 구현들에서, 미리 결정된 프로세스 파라미터들을 이용하여 셋-업 기판을 폴리싱하고 (예를 들어, 종래의 오프-라인 계측 측정에 의해서) 셋-업 기판이 원하는 두께에 도달한 때를 결정하고 그리고 셋-업 기판이 원하는 두께에 도달하는 폴리싱 시간을 예상 종료점 시간으로 사용함으로써, 예상 종료점 시간이 결정된다. Figure 14 illustrates a method 1200 for using spectra to achieve a desired substrate profile. An expected end time to polish the product substrate is determined (step 1210). In some implementations, the set-up substrate is polished using predetermined process parameters (e.g., by conventional off-line metrology measurements) and the set-up substrate is determined to reach the desired thickness, The expected end point time is determined by using the polishing time at which the polishing-up substrate reaches the desired thickness as the estimated end point time.

제품 기판 폴리싱이 시작된다(단계 1218). 기판의 하나보다 많은 수의 방사상 위치에서 스펙트럼이 획득된다(단계 1226). 각 스펙트럼들 측정에 대해서, 기판 상의 방사상 위치가 결정될 수 있고, 스펙트럼 측정이 그들의 방사상 위치들을 기초로 영역들 내로 비닝될(binned) 수 있다. 기판은 중심 영역, 중간 영역 및 엣지(edge) 영역과 같은 다수 영역을 가질 수 있다. 300mm 웨이퍼에서, 중심 영역은 중심으로부터 50mm 반경까지 연장할 수 있고, 중간 영역은 50mm 반경으로부터 약 100mm 반경까지 연장할 수 있으며, 엣지는 약 100mm부터 약 150mm까지 연장할 수 있다. 일부 구현들에서, 기판은 상술된 3개보다 많거나 적은 영역들을 가질 수 있다. 스펙트럼들이 획득되는 위치는, 모든 목적들에 대해서 참조로써 본 명세서에 통합되는, 예를 들어 2004년 8월 18일자로 출원된 "Determination of Position of Sensor Measurements During Polishing" 라는 명칭의 미국 특허 출원 제 10/922,110호에 설명된 방법을 사용함에 의해서, 또는 미국 특허 제 7,018,271 호에 설명된 바와 같이 결정될 수 있다. Product substrate polishing begins (step 1218). Spectra are acquired at more than one radial position of the substrate (step 1226). For each spectral measurement, the radial position on the substrate can be determined and the spectral measurements binned into the zones based on their radial positions. The substrate may have multiple regions such as a center region, an intermediate region, and an edge region. In a 300 mm wafer, the central region can extend from the center to a radius of 50 mm, the middle region can extend from a radius of 50 mm to a radius of about 100 mm, and the edge can extend from about 100 mm to about 150 mm. In some implementations, the substrate may have more or less than three regions as described above. The location at which the spectra are obtained can be found in, for example, U.S. Patent Application No. 10 (1998), entitled " Determination of Position of Sensor Measurements During Polishing " filed on August 18, 2004, incorporated herein by reference for all purposes. / 922,110, or may be determined as described in U.S. Patent No. 7,018,271.

도 10a와 관하여 상술된 바와 같이, 각 영역으로부터의 스펙트럼들(또는, 각 영역에 대해서, 기판을 가로지른 센서의 단일 스위핑(sweep)으로부터 획득된 영역 내로부터의 스펙트럼들의 평균)이 스펙트럼들 라이브러리 내의 스펙트럼들과 비교된다(단계 1234). 스펙트럼들 라이브러리와의 비교로부터 각 영역에 대한 대응 인덱스 지수가 결정된다(단계 1238). 10A, the spectra from each region (or, for each region, the average of the spectra from within a region obtained from a single sweep of the sensor across the substrate) Are compared to the spectra (step 1234). From the comparison with the spectra library, the corresponding index index for each area is determined (step 1238).

상기 영역들에 대한 인덱스들이 하나 또는 두 개 이상의 종료점 기준들(criteria)에 맞는 경우에 폴리싱이 중단된다. 예를 들어, 미리 선택된 영역에 대해서 원하는 인덱스에 도달되었을 때, 또는 상기 영역들 중 임의의 영역이 원하는 인덱스에 먼저 도달하였을 때, 또는 원하는 인덱스들이 모든 영역에 대해 달성되었을 때, 폴리싱은 중단될 수 있다(단계 1244). 기판에 대한 최종의 원하는 프로파일에 의해 각 영역에 대한 원하는 인덱스가 결정된다. 만약, 폴리싱이 완료되었을 때 기판이 평평한 프로파일을 가져야 하거나 또는 균일한 산화물 층을 가져야 한다면, 각 영역에서 획득되는 스펙트럼들은 동일하거나 거의 동일하여야 하며 각 영역은 동일하거나 또는 유사한 원하는 인덱스 지수를 가질 것이다. Polishing is aborted if the indices for the regions meet one or more endpoint criteria. For example, when a desired index is reached for a preselected area, or when any of the areas first reaches a desired index, or when desired indices are achieved for all of the areas, (Step 1244). The desired index for each area is determined by the final desired profile for the substrate. If the substrate should have a flat profile or have a uniform oxide layer when polishing is completed, the spectra obtained in each area should be the same or nearly the same and each area will have the same or similar desired index index.

각 영역 내의 최종 인덱스 지수가 원하는 최종 인덱스 지수와 동일하도록, 피드백 루프를 사용하여 상기 영역들 내의 폴리싱 속도는 조정될 수 있다. 도 15는 예상 종료점 시간에서 원하는 기판 프로파일을 달성하기 위해 폴리싱 프로세스를 조정하기 위한 하나의 방법(1400)을 도시한다. 예상 종료점 시간에서의 원하는 인덱스 지수가 기판 상의 각 영역에 대해서 결정된다(단계 1402). 폴리싱이 시작되고(단계 1404), 인덱스 트레이스가 기판 상의 각 영역에 대해 결정되도록 상술된 바와 같이 기판이 광학적으로 모니터링될 수 있다(단계 1406). 폴리싱 프로세스가 안정화되도록 허용하는, 초기 지연 시간 후에, 시간에 따른 인덱스의 변화 속도가 계산된다(플래튼의 회전수가 시간을 대표하는 것으로 사용될 수 있다)(단계 1408). 인덱스 변화 속도는, 상이한 시간들에서 인덱스들을 생성했던 스펙트럼 측정들 사이의 경과된 플래튼 회전수에 의해 나뉘어진 두 개의 상이한 시간들에서 인덱스들에의 편차로서 단순하게 계산될 수 있을 것이다. 인덱스 지수의 변화 속도는 폴리싱 속도를 나타낸다. 통상적으로, 폴리싱 파라미터들 중 어느 것도 변화되지 않았다면, 폴리싱 속도가 일정한(steady) 것으로 가정될 수 있을 것이다. The polishing rate in the areas may be adjusted using a feedback loop such that the final index index in each area is equal to the desired final index index. FIG. 15 illustrates one method 1400 for adjusting the polishing process to achieve the desired substrate profile at the expected endpoint time. The desired index index at the expected endpoint time is determined for each area on the substrate (step 1402). Polishing may begin (step 1404) and the substrate may be optically monitored (step 1406) as described above so that index traces are determined for each area on the substrate. After the initial delay time, which allows the polishing process to stabilize, the rate of change of the index over time is calculated (the number of rotations of the platen can be used to represent time) (step 1408). The index variation rate may simply be calculated as a deviation from the indexes at two different times divided by the elapsed platen rotation rate between the spectral measurements that generated the indexes at different times. The rate of change of the index index represents the polishing rate. Typically, if none of the polishing parameters have been changed, it may be assumed that the polishing rate is steady.

연관 영역에 대한 예상 종료점 시간에서 달성될 인덱스 지수를 결정하기 위해, 각 영역에 대한 인덱스의 변화 속도를 사용하여 인덱스 트레이스를 외삽법에 의해 추정한다(extrapolate)(단계 1412). 만약, 예상 종료점 시간에서, 원하는 인덱스 지수가 지났거나 또는 아직 도달하지 않았다면, 필요에 따라 폴리싱 속도는 높게 또는 낮게 조정될 수 있다(단계 1420). 만약, 예상 종료점 시간에서 원하는 인덱스 지수에 도달하였다면, 조정은 필요치 않을 것이다. 하나보다 많은 수의 외삽법에 의한 추정 및 조정이 행해져야 하는지의 여부에 대한 결정이 폴리싱 시퀀스에 걸쳐서 발생할 수 있다. 폴리싱 속도의 조정이 행해질 필요가 있는지의 여부를 결정하는 것은 폴리싱 종료점이 발생할 때 원하는 인덱스 지수가 달성될 것인지 여부를 결정하는 것 또는 최종 인덱스가 원하는 최종 인덱스 지수로부터의 허용가능한 범위 내에 속하는지를 결정하는 것을 포함할 수 있다. Extrapolate (step 1412) the index traces extrapolated using the rate of change of the index for each region to determine the index exponent to be achieved at the expected endpoint time for the associated region. If, at the expected end point time, the desired index index has passed or has not yet reached, the polishing rate may be adjusted high or low as desired (step 1420). If the desired index index is reached at the expected endpoint time, no adjustment is required. A determination as to whether more than one extrapolated estimation and adjustment should be made may occur across the polishing sequence. Determining whether or not an adjustment of the polishing rate needs to be performed may include determining whether a desired index index is to be achieved when a polishing endpoint occurs or determining whether the last index falls within an acceptable range from a desired final index index ≪ / RTI >

일부 구현들에서, 예상 종료점 시간은 중심 영역과 같은 하나의 영역에 대해서 결정된다. 필요한다면, 예를 들어 중심 영역과 같은 선택된 영역에 대한 예상 종료점 시간과 동일한 시간에 나머지 영역들의 원하는 종료점이 달성되도록, 나머지 영역들 내에서의 폴리싱 속도가 그 후 조정될 수 있다. 폴리싱 속도는, 예를 들어, 캐리어 헤드 내의 대응 영역에서의 압력을 증대 또는 감소시킴으로써 조정될 수 있다. 미국 공개 특허 제 2005-0211377 호에 설명된 캐리어 헤드와 같은 일부 캐리어 헤드에서, 캐리어 헤드는 조정가능한 압력 영역을 갖는다. 폴리싱 속도의 변화는 압력 변화에 직접적으로 비례하는 것으로 가정될 수 있다. (예를 들어 단순한 프레스토니안(Prestonian) 모델) 부가적으로, 플래튼 또는 헤드 회전 속도, 상이한 헤드 압력 조합들의 2차적 효과, 폴리싱 온도, 슬러리 유동, 또는 폴리싱 속도에 영향을 미치는 다른 파라미터들의 영향을 고려하는, 기판들을 폴리싱하기 위한 제어 모델이 개발될 수 있다. In some implementations, the expected endpoint time is determined for one region, such as the central region. If necessary, the polishing rate in the remaining areas can then be adjusted such that the desired end point of the remaining areas is achieved, for example at the same time as the expected end point time for the selected area, such as the center area. The polishing rate can be adjusted, for example, by increasing or decreasing the pressure in the corresponding area in the carrier head. In some carrier heads, such as the carrier head described in US-A-2005-0211377, the carrier head has an adjustable pressure area. The variation in the polishing rate can be assumed to be directly proportional to the pressure change. (E.g., a simple Prestonian model). Additionally, the influence of other parameters affecting the platen or head rotational speed, the secondary effect of different head pressure combinations, the polishing temperature, the slurry flow, A control model for polishing the substrates may be developed.

방법(800)에서 상술된 스펙트럼 기반의 종료점 결정 로직은 또한 폴리싱 종료점을 결정하는데 사용될 수 있고, 원하는 기판 프로파일을 달성하기 위해 폴리싱 프로세스를 조정하는 것과 함께 사용될 수 있다. 단계(806)와 관련하여 상기 제공된 방정식으로부터, 영역들 사이의 편차를 사용하여 각 영역에 대한 상대적인 두께가 결정된다. 기판이 폴리싱됨에 따라, 스펙트럼들이 획득되고 영역들로 비닝(binned)된다. 선택적으로, 단일 프로세싱 및 필터링이 스펙트럼들에 적용된다. 편차의 제곱 합(sum-of-squared-difference) 계산이 미리 결정된 기준 스펙트럼 및 각 영역에 대한 수집된 스펙트럼들에 적용된다. 미리 결정된 기준 스펙트럼은 폴리싱 종료점에 도달하였을 때 획득되는 스펙트럼이다. The spectral-based endpoint determination logic described above in method 800 can also be used to determine a polishing endpoint and can be used in conjunction with adjusting the polishing process to achieve a desired substrate profile. From the provided equations in relation to step 806, the relative thickness for each area is determined using the deviation between the areas. As the substrate is polished, the spectra are acquired and binned into regions. Optionally, a single processing and filtering is applied to the spectra. A sum-of-squared-difference calculation is applied to the predetermined reference spectrum and the collected spectra for each region. The predetermined reference spectrum is the spectrum obtained when the polishing end point is reached.

기준 스펙트럼에 대한 편차의 제곱 합이 하나의 영역에서 최소값에 접근할 때, 상기 영역들 중 임의의 영역에서 폴리싱 속도가 바뀌어야 하는지를 결정하기 위해 나머지 영역들에 대한 폴리싱 압력이 검사된다. 편차의 제곱 합이 최소값에 접근하는 영역에서의 폴리싱 속도는 감소될 수 있고, 나머지 영역들에서의 폴리싱 속도는 증가될 수 있다. 또한, 폴리싱 속도에 대한 조정이 폴리싱 시퀀스에서 더 일찍 바뀔 수 있도록, 편차의 제곱 합이 폴리싱 동안 내내 분석될 수 있다. 방법(1400)에서 설명된 방법과 달리, 본 방법은 스펙트럼들 라이브러리로부터의 인덱스 지수들과 폴리싱 스펙트럼들 사이의 상관을 요구하지 않는다. When the square sum of the deviations for the reference spectrum approaches a minimum value in one area, the polishing pressure for the remaining areas is checked to determine whether the polishing rate should be changed in any one of the areas. The polishing rate in the region where the square sum of the deviations approaches the minimum value can be reduced and the polishing rate in the remaining regions can be increased. Further, the square sum of the deviations can be analyzed throughout the polishing, so that the adjustment to the polishing rate can be changed earlier in the polishing sequence. Unlike the method described in method 1400, the method does not require correlation between index exponents from the spectral libraries and polishing spectra.

도 16을 참조하면, 만약 기판의 표면에 걸쳐 균일한 두께와 같은 특정 프로파일이 요구된다면, 시간에 따른 인덱스 지수의 변화에 의해 표시되는 바와 같은, 폴리싱 속도의 기울기는 모니터링될 수 있고 폴리싱 속도는 조정될 수 있다. 폴리싱 안정화 구간(1505) 이후에, 스펙트럼이 중심 영역(1510)에서, 엣지 영역(1515)에서, 그리고 그 사이의 중간 영역(1520)에서 획득된다. 여기서, 상기 영역들은 원형 또는 환형 영역들이다. 각 스펙트럼은 그것 각각의 인덱스에 상관된다. 이러한 프로세스는 플래튼 회전 수에 걸쳐, 또는 시간에 걸쳐 반복되고, 중심 영역(1510), 중간 영역(1520) 및 엣지 영역(1515) 각각에서 폴리싱 속도가 결정된다. 폴리싱 속도는 회전수(1535)(x-축)에 따라 인덱스(1530)(y-축)를 플로팅(plotting)함으로써 획득되는 라인의 기울기에 의해 표시된다. 만약, 상기 속도들 중 임의의 속도가 나머지 속도들보다 더 빠르거나 느린 것으로 나타나면, 그 영역에서의 속도가 조정될 수 있다. 여기서, 조정은 중심 영역(1510)의 종료점(CE)을 기초로 한다. 현재 기판에 대해 충분한 플래튼 회전들 또는 데이터 포인트들이 수집된 후에, 중앙(central) 영역에 대해 근사치 폴리싱 종료점(approximate polish end point; "EDP"), 또는 추정된(estimated) 종료점 시간("EET")이 결정된다. EET는 각 플래튼 회전 후에 재계산된다. 폴리싱 프로세스 중의 제 1 폴리싱 시간(T1)에서, 중간 영역(1520)에서의 폴리싱 속도는 감소되고, 엣지 영역에서의 폴리싱 속도는 증가된다. 중간 영역(1520)에서의 폴리싱 속도를 조정하지 않은 상태에서, 중간 영역은 기판의 나머지 부분보다 더 빨리 폴리싱될 것이고, 과다 폴리싱 속도(MA)로 폴리싱될 것이다. 엣지 영역(1515)에 대한 제1 폴리싱 시간(T1)에서의 폴리싱 속도를 조정하지 않은 상태에서, 엣지 영역(1515)은 속도(Eu)로 과소-폴리싱될 것이다(underpolished).16, if a specific profile, such as a uniform thickness, is required across the surface of the substrate, the slope of the polishing rate, as indicated by the change in index index over time, can be monitored and the polishing rate adjusted . After the polishing stabilization period 1505, a spectrum is obtained in the central region 1510, in the edge region 1515, and in the middle region 1520 therebetween. Here, the regions are circular or annular regions. Each spectrum is correlated to its respective index. This process is repeated over the number of platen revolutions, or over time, and the polishing rate is determined in each of the central region 1510, the middle region 1520, and the edge region 1515. [ The polishing rate is indicated by the slope of the line obtained by plotting the index 1530 (y-axis) according to the number of revolutions 1535 (x-axis). If any of the velocities appear to be faster or slower than the rest velocities, the velocity in that region can be adjusted. Here, the adjustment is based on the end point (C E ) of the central region 1510. An approximate polish end point ("EDP") or an estimated end point time ("EET") is calculated for the central region after sufficient platen rotations or data points have been collected for the current substrate. ) Is determined. The EET is recalculated after each platen revolution. At the first polishing time (T 1 ) during the polishing process, the polishing rate in the middle region 1520 is reduced and the polishing rate in the edge region is increased. Without adjusting the polishing rate in the middle area 1520, the middle area will be polished faster than the rest of the substrate and polished with excess polishing rate M A. The edge region 1515 will be underpolished at the speed E u with no adjustment of the polishing rate at the first polishing time T 1 to the edge region 1515. [

폴리싱 프로세스 중의 후속 시간(T2)에서, 필요하다면, 상기 속도는 다시 조정될 수 있다. 이러한 폴리싱 프로세스에서의 목적은 기판이 평평한 표면 또는 표면에 걸쳐 비교적 평평한 산화물 층을 가질 때, 폴리싱을 종료하는 것이다. 폴리싱의 속도를 조정하기 위한 양을 결정하는 하나의 방법은, 중심, 중간 및 엣지 영역들 각각의 인덱스가 근사치 폴리싱 종료점(EDP)에서 같아지도록 상기 속도를 조정하는 것이다. 따라서, 엣지 영역에서의 폴리싱 속도는 조정을 필요로 하는 반면, 중심 영역 및 중간 영역들은 T2 이전과 동일한 속도로 폴리싱된다. 중심 영역에 대한 피팅된 라인(fitted line)이 원하는 ASL 레벨에 도달(hit)할 때 EDP가 결정된다. 모든 다른 영역들의 피팅된 라인들이 가능한 한 근접하여 동시에 ASL 레벨을 교차하도록 모든 다른 영역들이 제어된다. At a subsequent time (T 2 ) during the polishing process, if necessary, the speed can be adjusted again. The purpose in such a polishing process is to terminate polishing when the substrate has a relatively flat oxide layer over a flat surface or surface. One way to determine the amount to adjust the speed of polishing is to adjust the speed so that the index of each of the center, middle, and edge areas is equal at the approximate polishing end point (EDP). Thus, the polishing rate in the edge area requires adjustment, while the center area and middle areas are polished at the same rate as before T 2 . The EDP is determined when the fitted line to the center region hits the desired ASL level. All other areas are controlled so that the fitted lines of all other areas are as close as possible and cross the ASL level at the same time.

특정 프로파일 달성을 위해 폴리싱 속도의 스펙트럼-기반 관찰을 사용하는 다른 방법은, 제 1 기판을 폴리싱하고 폴리싱 속도를 모니터링하고, 후속하여 폴리싱되는 기판으로 그 폴리싱 속도 정보를 피드-포워드하는 것이다. 도 17을 참조하면, 제 1 셋-업 기판이 폴리싱되고 스펙트럼이 획득되어, 중심 영역(1610), 중간 영역(1620) 및 엣지 영역(1630)에서의 폴리싱 속도와 상대적인 산화물 두께가 결정된다. 중간 영역(1620), 중심 영역(1610) 및 엣지 영역(1630)에 대한 시작 인덱스는 각각 MO, CO 및 EO이다. 중심 영역(1610)은 목표 스펙트럼이 되도록 선택되는 종료점(CE) 스펙트럼을 갖는다. 만약, 현재 웨이퍼의 폴리싱의 끝무렵에 다른 두 영역이 중심 종료점(CE)의 인덱스로부터의 임계치 거리(1640) 내에 있는 인덱스 지수를 가진다면, 후속 웨이퍼의 엣지 영역(1630) 또는 중간 영역(1620)의 폴리싱 속도에 대한 조정은 행해지지 않는다. 유사하게, 폴리싱 중에 폴리싱 속도 및 인덱스 지수들이 허용가능한 여유값(margin; 1650) 내에 있다면, 엣지 영역(1630) 또는 중간 영역(1620)에 대한 조정은 행해질 필요가 없을 것이다. 여기서, 폴리싱 끝무렵에, 중간 영역에 대한 종료점(ME)은 중간 영역이 과다-폴리싱되었다는 것을 보여주고, 엣지 영역에 대한 종료점(EE)은 엣지 영역이 과소-폴리싱(under-polished)되었다는 것을 보여준다. 결과적으로, 후속 웨이퍼에 대해, 모든 영역들(E, M 및 C)에 대한 종료점에서의 두께가 허용가능한 범위(1640) 내에 속하도록, 폴리싱 속도 파라미터들이 조정될 것이다. 도 18은 다음 웨이퍼에 대한 E, M 및 C 영역들에 대한 예상되는 신호들의 전개를 도시한다. Another way to use the spectral-based observation of the polishing rate to achieve a particular profile is to polish the first substrate, monitor the polishing rate, and subsequently feed-forward the polishing rate information to the substrate being polished. Referring to FIG. 17, the first set-up substrate is polished and the spectrum is acquired to determine the oxide thickness relative to the polishing rate in the central region 1610, the middle region 1620 and the edge region 1630. The starting indices for the middle area 1620, the center area 1610 and the edge area 1630 are M O , C O, and E O, respectively. The center region 1610 has an endpoint (C E ) spectrum that is selected to be the target spectrum. If at the end of the current wafer polishing, the other two regions have index indices within the threshold distance 1640 from the index of the center end CE, the edge region 1630 or the middle region 1620 of the subsequent wafer, No adjustment is made to the polishing rate of the polishing pad. Similarly, if polishing rates and index indices during polishing are within an allowable margin 1650, adjustments to edge area 1630 or intermediate area 1620 may not need to be made. At the end of polishing, the end point M E for the middle area shows that the middle area is over-polished, and the end point E E for the edge area indicates that the edge area is under-polished . As a result, for subsequent wafers, the polishing rate parameters will be adjusted such that the thickness at the end point for all the areas E, M, and C falls within an acceptable range 1640. Figure 18 shows the evolution of the expected signals for the E, M and C regions for the next wafer.

도 18을 참조하면, 폴리싱 프로세스 중에, 인 시츄 조정이 사용될 때, 폴리싱 속도를 몇 차례만, 예를 들어, 4번, 3번, 2번 또는 단 1번만 변경하는 것이 바람직하다. 조정은 폴리싱 프로세스의 초반(beginning)에 인접하여, 폴리싱 프로세스의 중간에 또는 끝무렵에 행해질 수 있다. 스펙트럼들을 인덱스 지수와 연관시키는 것은 각 영역에서의 폴리싱에 대한 선형 비교를 생성하고, 어떻게 폴리싱 프로세스를 제어하고, 복잡한 소프트웨어나 프로세싱 단계들을 배제할 수 있는지를 결정하도록 요구되는 계산들을 단순화시킬 수 있다. Referring to FIG. 18, it is desirable to change the polishing rate only a few times, for example, 4, 3, 2 or 1 times, when in situ adjustment is used during the polishing process. The adjustment may be made in the middle or at the end of the polishing process, adjacent to the beginning of the polishing process. Associating the spectra with the index index can create a linear comparison for polishing in each area, and can simplify the calculations required to control the polishing process and determine whether complex software or processing steps can be ruled out.

기판의 여러 영역들로부터 획득된 스펙트럼들은 기판의 프로파일을 나타낼 수 있으나, 산화물 층의 절대 두께를 필수적으로 제공하지는 않는다. 따라서, 본 명세서에 설명된 스펙트럼-기반 폴리싱 속도 조정 방법들의 일부는 기판에 걸친 산화물의 상대적인 두께를 모니터링하는데 사용될 수 있다. 스펙트럼-기반 방법들이 기판의 영역들 내에서 폴리싱 속도를 결정하고 조정하는데에 사용될 수 있기 때문에, 스펙트럼-기반 방법들은 또한 웨이퍼 내 폴리싱 유도 불균일성 뿐만 아니라 기판의 유입(incoming) 두께 변화에 대해서도 보상할 수 있다. Spectra obtained from various regions of the substrate may represent the profile of the substrate, but do not necessarily provide an absolute thickness of the oxide layer. Thus, some of the spectral-based polishing rate adjustment methods described herein can be used to monitor the relative thickness of the oxide over the substrate. Because the spectral-based methods can be used to determine and adjust the polishing rate in regions of the substrate, the spectrum-based methods can also compensate for wafer induced thickness variation as well as substrate in- have.

본 명세서에 설명된 바와 같이, 상대적인 두께는 원하는 기판 프로파일을 달성하는데 사용될 수 있다. 상기 예들 중 일부에서, 폴리싱 후의 원하는 기판 프로파일은 평평한 프로파일이다. 그러나, 평평하지 않은 프로파일 또한 달성될 수 있다. 종종, 기판은 하나보다 많은 수의 플래튼 상에서 폴리싱된다. 일부 폴리싱 프로세스들은 본질적으로 하나의 영역을 다른 영역보다 빨리 폴리싱하는 것으로 알려져 있다. 이러한 불-균일 폴리싱을 보상하기 위해, 제 1 플래튼에서의 폴리싱은 예를 들어 후속 플래튼 상에서 더 빨리 폴리싱될 영역과 같이, 다른 영역보다 더 두꺼운 영역을 남기도록 제어될 수 있다. 이러한 두께 차이는, 하나의 영역 대 다른 영역에 대한 종료 인덱스 지수 사이의 비율 또는 목표 인덱스 지수들에서의 편차를 선택함으로써, 달성될 수 있다. As described herein, the relative thickness can be used to achieve the desired substrate profile. In some of the above examples, the desired substrate profile after polishing is a flat profile. However, a non-flat profile can also be achieved. Often, the substrate is polished on more than one platen. Some polishing processes are known to essentially polish one region faster than other regions. To compensate for this non-uniform polishing, polishing in the first platen can be controlled to leave a thicker region than other regions, such as, for example, a region to be polished faster on a subsequent platen. This thickness difference can be achieved by selecting a ratio between the ending index indexes for one area versus another, or a deviation in the target index indices.

본 명세서에 설명된 기능적인 동작들 모두와 본 발명의 실시예들은, 본 명세서에 개시된 구조적 수단(structural means) 및 이의 구조적 균등물들을 포함하는, 디지털 전자 회로, 또는 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어, 또는 하드웨어에서 또는 그들의 조합에서 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예들은, 예를 들어 프로그램가능한 프로세서, 컴퓨터, 또는 다수의 프로세서들 또는 컴퓨터들과 같은 데이터 프로세싱 장치의 동작을 제어하기 위해서 또는 데이터 프로세싱 장치에 의한 실행을 위해, 예를 들어, 기계 판독가능한 저장 장치 또는 전파되는 신호와 같은, 정보 캐리어 내에 유형적으로 내장된 하나 또는 두 개 이상의 컴퓨터 프로그램들인, 하나 또는 두 개 이상의 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램(또한 프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 어플리케이션, 또는 코드로 알려진)은, 컴파일 언어 또는 인터프리티드 언어를 포함하는 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 작성될 수 있고, 그것은 단독(stand alone) 프로그램으로서 또는 모듈로서, 컴포넌트(component), 서브루틴, 또는 컴퓨팅 환경에서의 사용에 적합한 유닛을 포함하는, 임의의 형태로 배치될(deploy) 수 있다. 컴퓨터 프로그램이 반드시 파일에 대응하는 것은 아니다. 프로그램은 다른 프로그램 또는 데이터를 가지고 있는 파일의 일부에 저장될 수 있거나, 당해(in question) 프로그램에 전용된 단일 파일에 저장될 수 있거나, 또는 다수의 통합된(coordinated) 파일(예를 들어, 하나 또는 두 개 이상의 모듈들, 서브 프로그램들, 또는 코드의 부분들을 저장하는 파일들)에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은, 하나의 사이트(site)에서의 하나의 컴퓨터 또는 다수의 컴퓨터들 상에서 실행되도록 배치되거나, 또는 다수의 사이트들에 걸쳐 분산되어 통신 네트워크에 의해 상호 연결될 수 있다. All of the functional operations described herein as well as embodiments of the present invention may be implemented in digital electronic circuitry, or computer software, firmware, or hardware, including structural means disclosed herein and structural equivalents thereof Or a combination thereof. Embodiments of the present invention may be practiced with other computer system configurations, for example, for controlling the operation of a data processing apparatus, such as a programmable processor, a computer or a plurality of processors or computers, Such as one or more computer program products tangentially embodied in an information carrier, such as a readable storage device or a signal to be propagated. A computer program (also known as a program, software, software application, or code) may be written in any form of programming language, including a compiled or interpreted language, Which may be deployed in any form, including as a component, subroutine, or unit suitable for use in a computing environment. A computer program does not necessarily correspond to a file. A program may be stored in a portion of a file that has other programs or data, may be stored in a single file dedicated to the program in question, or may be stored in a plurality of coordinated files (e.g., one Or files that store portions of two or more modules, subprograms, or portions of code). A computer program may be deployed to run on one computer or a plurality of computers at a site, or may be distributed across a plurality of sites and interconnected by a communications network.

본 명세서에 설명된 프로세스들 및 논리 흐름들은 입력 데이터에 대한 동작 및 출력의 생성에 의해 기능을 수행하도록 하나 또는 두 개 이상의 컴퓨터 프로그램을 실행하는 하나 또는 두 개 이상의 프로그램가능한 프로세서들에 의해서 수행될 수 있다. 또한, 프로세스 및 논리 흐름들은 예를 들어, 현장 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA; field programmable gate array) 또는 주문형 반도체(ASIC)와 같은 특별한 목적의 로직 회로에 의해서 수행될 수 있고, 장치는 또한 예를 들어, 현장 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA; field programmable gate array) 또는 주문형 반도체(ASIC)와 같은 특별한 목적의 로직 회로로서 구현될 수 있다.The processes and logic flows described herein may be performed by one or more programmable processors executing one or more computer programs to perform functions by generating operations and outputs to input data. have. Process and logic flows may also be performed by special purpose logic circuitry, such as, for example, a field programmable gate array (FPGA) or an application specific integrated circuit (ASIC) Purpose logic circuit such as a field programmable gate array (FPGA) or an application specific integrated circuit (ASIC).

상술된 폴리싱 장치 및 방법들은 다양한 폴리싱 시스템들에 적용될 수 있다. 폴리싱 패드 또는 캐리어 헤드 중 하나, 또는 양자 모두는 폴리싱 표면과 기판 사이의 상대 운동을 제공하기 위해 이동할 수 있다. 예를 들어, 플래튼이 회전하는 대신에 궤도운동(orbit)할 수 있다. 폴리싱 패드는 플래튼에 고정된 원형(또는 소정의 다른 형상) 패드일 수 있다. 종료점 탐지 시스템의 일부 양상들이 선형 폴리싱 시스템에 (예를 들어, 폴리싱 패드가 연속적이거나 또는 선형으로 이동하는 릴-대-릴 벨트인 경우에) 적용될 수 있다. 폴리싱 층은 표준형(예를 들어, 필러가 있는 또는 필러가 없는 폴리우레탄) 폴리싱 물질, 연성 물질, 또는 연마재-고정형(fixed-abrasive) 물질일 수 있다. 상대적인 위치설정(relative positioning)의 용어들이 사용되며; 폴리싱 표면 및 기판이 수직 배향 상태로 또는 소정의 다른 배향 상태로 유지될 수 있다는 것임이 이해하여야 한다. The above-described polishing apparatuses and methods can be applied to various polishing systems. One or both of the polishing pad and the carrier head may move to provide relative motion between the polishing surface and the substrate. For example, instead of rotating the platen, it may orbit. The polishing pad may be a circular (or any other shape) pad fixed to the platen. Some aspects of the endpoint detection system can be applied to linear polishing systems (e.g., in the case where the polishing pad is a continuous or linearly moving reel-to-reel belt). The polishing layer may be a standard (e.g., polyurethane with or without fillers) polishing material, a soft material, or a fixed-abrasive material. Terms of relative positioning are used; It should be understood that the polishing surface and substrate can be maintained in a vertically oriented state or in any other oriented state.

본 발명의 특정 실시예들이 설명되었다. 다른 실시예들도 다음의 청구항들의 범주 내에 포함된다. 예를 들어, 청구범위에 기재된 작동들은 다른 순서로 실행될 수 있고, 여전히 바람직한 결과들을 달성할 수 있다.Specific embodiments of the invention have been described. Other embodiments are within the scope of the following claims. For example, the operations described in the claims may be performed in a different order and still achieve desirable results.

Claims (15)

화학적 기계적 폴리싱의 스펙트럼 기반 모니터링 방법으로서,
폴리싱 중인 기판으로부터 현재 스펙트럼들의 시퀀스를 획득하는 단계;
상기 시퀀스 내의 각각의 현재 스펙트럼에 대해서, 상기 현재 스펙트럼이 상기 기판의 제 1 영역에 대응하는지의 여부를 상기 현재 스펙트럼을 기초로 하여 결정하는 단계; 및
상기 제 1 영역에 대응하는 것으로 결정되지 않은 현재 스펙트럼들을 사용하여 폴리싱 종료점을 결정하는 단계
를 포함하는
화학적 기계적 폴리싱의 스펙트럼 기반 모니터링 방법.
A method of spectral-based monitoring of chemical mechanical polishing,
Obtaining a sequence of current spectra from a substrate being polished;
Determining, for each current spectrum in the sequence, whether the current spectrum corresponds to a first region of the substrate based on the current spectrum; And
Determining a polishing end point using current spectra that are not determined to correspond to the first region
Containing
Spectral - based monitoring method of chemical mechanical polishing.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 영역은, 스크라이브 라인인
화학적 기계적 폴리싱의 스펙트럼 기반 모니터링 방법.
The method according to claim 1,
The first area is a scribe line
Spectral - based monitoring method of chemical mechanical polishing.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 현재 스펙트럼을 기초로 하여 결정하는 단계는 현재 스펙트럼의 형상을 기초로 현재 스펙트럼을 복수의 그룹 중 하나로 분류하는 단계를 포함하는
화학적 기계적 폴리싱의 스펙트럼 기반 모니터링 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein determining based on the current spectrum comprises classifying the current spectrum into one of a plurality of groups based on the shape of the current spectrum
Spectral - based monitoring method of chemical mechanical polishing.
제 3 항에 있어서,
상기 복수의 그룹 중 제 1 그룹은 상기 기판의 스크라이브 라인으로부터의 현재 스펙트럼들을 포함하고, 상기 복수의 그룹 중 제 2 그룹은 기판의 어레이로부터의 현재 스펙트럼을 포함하는
화학적 기계적 폴리싱의 스펙트럼 기반 모니터링 방법.
The method of claim 3,
Wherein a first one of the plurality of groups comprises current spectra from a scribe line of the substrate and a second one of the plurality of groups comprises a current spectrum from an array of substrates
Spectral - based monitoring method of chemical mechanical polishing.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 영역에 대응하는 것으로 결정되지 않은 현재 스펙트럼들을 평균화하는 단계를 더 포함하는
화학적 기계적 폴리싱의 스펙트럼 기반 모니터링 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising averaging current spectra that are not determined to correspond to the first region
Spectral - based monitoring method of chemical mechanical polishing.
화학적 기계적 폴리싱의 스펙트럼 기반 모니터링 방법으로서,,
하나 이상의 정규화된 미리 결정된 스펙트럼을 저장하는 단계;
폴리싱 중인 기판으로부터 현재 스펙트럼들의 시퀀스를 획득하는 단계;
정규화된 현재 스펙트럼들의 시퀀스를 생성하기 위해 상기 시퀀스 내의 각각의 현재 스펙트럼을 정규화하는 단계; 및
상기 하나 이상의 정규화된 미리 결정된 스펙트럼 및 상기 정규화된 현재 스펙트럼들을 사용하여 폴리싱 종료점을 결정하는 단계로서, 상기 정규화된 현재 스펙트럼들 및 상기 하나 이상의 정규화된 미리 결정된 스펙트럼의 차이를 결정하는 단계를 포함하는 폴리싱 종료점을 결정하는 단계;
를 포함하는
화학적 기계적 폴리싱의 스펙트럼 기반 모니터링 방법.
As a spectral-based monitoring method of chemical mechanical polishing,
Storing one or more normalized predetermined spectra;
Obtaining a sequence of current spectra from a substrate being polished;
Normalizing each current spectrum in the sequence to produce a sequence of normalized current spectra; And
Determining a policing endpoint using the at least one normalized predetermined spectrum and the normalized current spectra, and determining a difference between the normalized current spectra and the at least one normalized predetermined spectrum, Determining an end point;
Containing
Spectral - based monitoring method of chemical mechanical polishing.
제 6 항에 있어서,
상기 기판의 가장 외측의 층은 폴리싱되고,
정규화하는 단계는 상기 가장 외측의 층 아래의 하부층의 스펙트럼으로 나누는 단계
를 포함하는
화학적 기계적 폴리싱의 스펙트럼 기반 모니터링 방법.
The method according to claim 6,
The outermost layer of the substrate is polished,
The normalizing step includes dividing the spectrum of the lower layer below the outermost layer
Containing
Spectral - based monitoring method of chemical mechanical polishing.
제 7 항에 있어서,
상기 하부층은 실리콘 층인
화학적 기계적 폴리싱의 스펙트럼 기반 모니터링 방법.
8. The method of claim 7,
The lower layer is a silicon layer
Spectral - based monitoring method of chemical mechanical polishing.
제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
정규화하는 단계는 상기 기판이 인-시츄(in-situ) 광학 모니터링 시스템의 센서 위에 위치되지 아니한 것을 나타내는 스펙트럼을 빼는(subtracting) 단계
를 포함하는
화학적 기계적 폴리싱의 스펙트럼 기반 모니터링 방법.
9. The method according to any one of claims 6 to 8,
The normalizing step includes subtracting a spectrum indicating that the substrate is not positioned on a sensor of an in-situ optical monitoring system
Containing
Spectral - based monitoring method of chemical mechanical polishing.
제 9 항에 있어서,
정규화하는 단계는, A가 현재의 스펙트럼이고, Dark가 인-시츄 광학 모니터링 시스템의 위에 위치된 기판이 없을 때 획득되는 스펙트럼이고, Si가 베어(bare) 실리콘 기판으로부터 획득되는 스펙트럼일 때, (A-Dark)/(Si-Dark)를 계산하는 단계
를 포함하는
화학적 기계적 폴리싱의 스펙트럼 기반 모니터링 방법.
10. The method of claim 9,
The normalizing step is a spectrum obtained when A is the current spectrum and Dark is no substrate located on top of the in-situ optical monitoring system, and Si is the spectrum obtained from the bare silicon substrate, -Dark) / (Si-Dark)
Containing
Spectral - based monitoring method of chemical mechanical polishing.
화학적 기계적 폴리싱의 스펙트럼 기반 모니터링의 구현 방법으로서,
하나 이상의 기준 스펙트럼을 저장하는 단계;
폴리싱 중인 기판으로부터 현재 스펙트럼들의 시퀀스를 획득하는 단계;
각각의 현재 스펙트럼의 진폭이 상기 기준 스펙트럼의 진폭과 같거나 또는 유사하도록 같은 정규화된 현재 스펙트럼들의 시퀀스를 생성하기 위해 상기 시퀀스 내의 각각의 현재 스펙트럼을 정규화하는 단계; 및
상기 하나 이상의 기준 스펙트럼 및 상기 정규화된 현재 스펙트럼들을 사용하여 폴리싱 종료점을 결정하는 단계로서, 상기 정규화된 현재 스펙트럼들 및 상기 하나 이상의 기준 스펙트럼의 차이를 결정하는 단계를 포함하는 폴리싱 종료점을 결정하는 단계;
를 포함하는
화학적 기계적 폴리싱의 스펙트럼 기반 모니터링의 구현 방법.
A method of implementing spectral-based monitoring of chemical mechanical polishing,
Storing one or more reference spectra;
Obtaining a sequence of current spectra from a substrate being polished;
Normalizing each current spectrum in the sequence to produce a sequence of the same normalized current spectra such that the amplitude of each current spectrum is equal to or similar to the amplitude of the reference spectrum; And
Determining a policing endpoint using the one or more reference spectra and the normalized current spectra, the method comprising: determining a polishing endpoint comprising determining a difference between the normalized current spectra and the one or more reference spectra;
Containing
Method of implementing spectral based monitoring of chemical mechanical polishing.
제 11 항에 있어서,
상기 진폭은 스펙트럼의 정점-대-저점 세기 편차
를 포함하는
화학적 기계적 폴리싱의 스펙트럼 기반 모니터링의 구현 방법.
12. The method of claim 11,
The amplitude is the peak-to-low point intensity deviation
Containing
Method of implementing spectral based monitoring of chemical mechanical polishing.
제 11 항에 있어서,
스펙트럼의 일 부분을 표시하는 범위를 수신하는 단계를 더 포함하고,
정규화된 현재 스펙트럼들의 시퀀스는, 상기 범위 내의 각각의 현재 스펙트럼의 진폭이 상기 범위 내의 기준 스펙트럼의 진폭과 같거나 또는 유사하도록 하는
화학적 기계적 폴리싱의 스펙트럼 기반 모니터링의 구현 방법.
12. The method of claim 11,
Further comprising receiving a range indicative of a portion of the spectrum,
The sequence of normalized current spectra is such that the amplitude of each current spectrum within the range is equal to or similar to the amplitude of the reference spectrum within the range
Method of implementing spectral based monitoring of chemical mechanical polishing.
제 13 항에 있어서,
정규화하는 단계는 각각의 정규화된 스펙트럼으로부터의 범위 내의 고점 및 저점이 1 및 0으로 정규화되게 하는
화학적 기계적 폴리싱의 스펙트럼 기반 모니터링의 구현 방법.
14. The method of claim 13,
The normalizing step allows the high and low points in the range from each normalized spectrum to be normalized to 1 and 0
Method of implementing spectral based monitoring of chemical mechanical polishing.
제 14 항에 있어서,
정규화하는 단계는, g는 이득이고 h는 오프셋이고 rmax는 상기 현재의 스펙트럼의 상기 범위 내의 최고값이고 rmin은 상기 현재 스펙트럼의 상기 범위의 최저값이고 R은 현재 스펙트럼이고 N은 정규화된 스펙트럼일 때,
g=(1-0)/(rmax-rmin)을 계산하는 단계;
h=1-rmaxg를 계산하는 단계; 및
N=Rg+h를 계산하는 단계
를 포함하는
화학적 기계적 폴리싱의 스펙트럼 기반 모니터링의 구현 방법.
15. The method of claim 14,
The normalizing step comprises the steps of: g is a gain, h is an offset, r max is a highest value within the range of the current spectrum, r min is a minimum value of the range of the current spectrum, R is a current spectrum and N is a normalized spectrum time,
calculating g = (1-0) / (r max -r min );
calculating h = 1 - r max g; And
Calculating N = Rg + h
Containing
Method of implementing spectral based monitoring of chemical mechanical polishing.
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