KR101530950B1 - 반-정량적 두께 결정 - Google Patents
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Abstract
기판이 연마되는 중에, 또한 기판은 광원으로부터의 광으로 조사(irradiate)된다. 기판의 표면으로부터 반사되는 광의 현재 스펙트럼은 측정된다. 제1 파라미터 값을 갖는, 선택된 피크는 현재 스펙트럼 내에서 식별된다. 제1 파라미터와 연관된 제2 파라미터의 값은 프로세서를 사용하여 룩업 테이블로부터 결정된다. 제2 파라미터의 값에 의존하여, 기판의 연마는 변경된다. 기판의 연마 전에 기판으로부터 반사되는 광의 초기 스펙트럼은 측정될 수 있고 초기 스펙트럼의 선택된 피크에 대응하는 파장은 결정될 수 있다.
Description
본 발명은 일반적으로 기판들의 화학적 기계적 연마(polishing)에 관한 것이다.
집적 회로는 실리콘 웨이퍼 상의 전도층, 반전도층, 또는 절연층의 순차적 증착에 의해 기판 상에서 전형적으로 형성된다. 하나의 제조 단계는 비-평면형(non-planar) 표면 위에서 충진층(filler layer)을 증착하는 단계 및 충진층을 평탄화하는 단계를 포함한다. 특정 애플리케이션들에 있어서, 패터닝된 층의 최상부 표면이 노출될 때까지 충진층은 평탄화된다. 전도성 충진층은, 예를 들어, 절연층 내의 트렌치들 또는 구멍(hole)들을 충진하기 위해 패터닝된 절연층 상에 증착될 수 있다. 평탄화 후에, 절연층의 돌출된 패턴(raised pattern) 사이에 남아있는 전도층의 부분들은 기판 상의 박막 회로들 사이에 전도성 경로들을 제공하는 라인들, 비아(via)들 및 플러그들을 형성한다. 산화물 연마와 같은 다른 애플리케이션들에 있어서, 충진층은 미리 결정된 두께가 비평면형 표면 위에 남을 때까지 평탄화된다. 게다가, 기판 표면의 평탄화는 보통 포토리소그래피를 위하여 요구된다.
화학적 기계적 연마(CMP)는 하나의 인정된 평탄화 방법이다. 이러한 평탄화 방법은 전형적으로 기판이 캐리어 또는 연마 헤드 상에 장착되는 것을 요구한다. 기판의 노출된 표면은 전형적으로 회전하는 연마 디스크 패드 또는 벨트 패드에 대항하여 위치된다. 연마 패드는 표준형 패드 또는 고정형 연삭(abrasive) 패드 중 하나 일 수 있다. 표준형 패드가 내구성(durable) 있는 거친 표면을 갖는 반면, 고정형-연삭 패드는 격납 매체들 내에 보유된 연삭 입자들을 가진다. 캐리어 헤드는 기판 상의 제어가능한 부하(load)를 제공하여 이를 연마 패드에 대항하여 가압한다. 연마 슬러리는 연마 패드의 표면에 전형적으로 공급된다. 연마 슬러리는 적어도 하나의 화학적 반응제(reactive agent) 및, 표준형 연마 패드와 함께 사용되는 경우 연삭 입자들을 포함한다.
CMP의 한 가지 문제점은 연마 프로세스가 완료되었는지 여부, 즉, 요구된 편평함(flatness) 또는 두께로 기판층이 평탄화되었는지 여부, 또는 언제 재료(material)의 요구된 양이 제거되었는지를 결정하는 것이다. 전도성 층 또는 막의 과연마(너무 많이 제거하는 것)는 증가된 회로 저항을 유도한다. 반면에, 전도성 층의 과소연마(너무 적게 제거하는 것)는 전기적 단락을 유도한다. 기판층의 초기 두께, 슬러리 조성물, 연마 패드 상태, 연마 패드와 기판 간의 상대 속도, 및 기판 상의 부하에서의 변화들은 재료 제거율에서의 변화들을 야기할 수 있다. 이러한 변화들은 연마 종료점에 도달하기 위해 필요한 시간에서의 변화들을 야기한다. 그러므로, 연마 종료점은 단지 연마 시간의 함수로서 결정될 수 없다.
기판이 연마되는 동안, 기판은 또한 광원으로부터의 광(light)으로 조사된다. 기판의 표면으로부터 반사되는 광의 현재 스펙트럼은 측정된다.
일 실시예에서, 제1 파라미터 값을 갖는 선택된 피크는 현재 스펙트럼에서 식별된다. 제1 파라미터와 연관된 제2 파라미터의 값은 프로세서를 사용하여 룩업 테이블로부터 결정된다. 제2 파라미터의 값에 의존하여, 기판의 연마는 변경된다. 기판의 연마 전에 기판으로부터 반사되는 광의 초기 스펙트럼이 측정될 수 있고 초기 스펙트럼의 선택된 피크에 대응하는 파장이 결정될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 프로세서를 사용하여, 룩업 테이블로부터 연마 종료점이 결정되고, 여기서 룩업 테이블은 제1 파라미터 및 제2 파라미터에 대한 값들을 포함하고, 연마 종료점은 제2 파라미터의 타깃 값을 정의하는 단계 및 제2 파라미터의 타깃 값과 연관된 제1 파라미터의 값을 결정하는 단계에 의해 결정된다. 기판은 연마되고 기판은 광의 제2 빔으로 조사된다. 기판이 연마되는 동안 기판의 표면으로부터 반사되는 광의 제2 빔의 현재 스펙트럼은 측정된다. 현재 스펙트럼 내의 선택된 피크 및 선택된 피크에 대응하는 파장은 식별된다. 선택된 피크와 연관된 제1 파라미터의 값은 결정된다. 선택된 피크와 연관된 제1 파라미터의 값이 제2 파라미터의 타깃 값과 연관된 제1 파라미터의 값의 미리 결정된 범위 내에 있는 경우, 연마는 중지된다.
기판을 연마하는 것은 기판의 표면으로부터 다량의(a quantity of) 평탄화 물질(substance)을 제거하는 것을 포함하고, 제2 파라미터는 평탄화 물질의 두께이다.
제1 파라미터는 초기 스펙트럼의 선택된 피크에 대응하는 파장에 관한 파장 이동일 수 있다. 제1 파라미터는 게다가 초기 스펙트럼의 선택된 피크의 폭에 관한 선택된 피크의 폭의 변화일 수 있다.
연마와 연관된 프로세스는 얕은 트렌치 격리 프로세스일 수 있다. 연마와 연관된 프로세스는 게다가 층간 유전체 프로세스일 수 있다.
본 발명의 다양한 양상들은, 이런 프로세스를 수행하기 위해 컴퓨터에 명령하는 컴퓨터 프로그램 명령들로 인코딩된 유형의(tangible) 컴퓨터 판독가능 매체와 같은, 또는 이런 프로세스들을 수행하는 데이터 프로세싱 장비와 같은, 데이터 프로세싱 장비에 의해 수행되는 프로세스들에서 구현될 수 있다.
도 1은 화학적 기계적 연마 장치를 도시한다.
도 2a 내지 도 2h는 연마 패드 윈도우의 구현들을 도시한다.
도 3은 플러싱 시스템의 구현을 도시한다.
도 4는 플러싱 시스템의 대안적 구현을 도시한다.
도 5는 연마 패드의 부감도(overhead view)이고, 인-시튜(in-situ) 측정들이 취해진 위치들을 도시한다.
도 6a 내지 도6d는 인-시튜 측정들로부터 얻어진 스펙트럼의 플롯(plot)을 도시한다.
도 7은 산화물 두께 대 스펙트럼의 선택된 피크의 위치의 플롯을 도시한다.
도 8은 룩업 테이블을 도시한다.
도 9는 선택된 피크와 연관된 제2 파라미터의 값을 사용함으로써 기판의 연마를 변경시키는 룩업 테이블의 사용을 도시하는 플로우 차트를 도시한다.
도 10은 종료점의 결정에서의 룩업 테이블의 사용을 도시하는 플로우 차트를 도시한다.
다양한 도면들 내의 같은 참조 심볼들은 같은 엘리먼트들을 가리킨다.
도 2a 내지 도 2h는 연마 패드 윈도우의 구현들을 도시한다.
도 3은 플러싱 시스템의 구현을 도시한다.
도 4는 플러싱 시스템의 대안적 구현을 도시한다.
도 5는 연마 패드의 부감도(overhead view)이고, 인-시튜(in-situ) 측정들이 취해진 위치들을 도시한다.
도 6a 내지 도6d는 인-시튜 측정들로부터 얻어진 스펙트럼의 플롯(plot)을 도시한다.
도 7은 산화물 두께 대 스펙트럼의 선택된 피크의 위치의 플롯을 도시한다.
도 8은 룩업 테이블을 도시한다.
도 9는 선택된 피크와 연관된 제2 파라미터의 값을 사용함으로써 기판의 연마를 변경시키는 룩업 테이블의 사용을 도시하는 플로우 차트를 도시한다.
도 10은 종료점의 결정에서의 룩업 테이블의 사용을 도시하는 플로우 차트를 도시한다.
다양한 도면들 내의 같은 참조 심볼들은 같은 엘리먼트들을 가리킨다.
도 1은 기판(10)을 연마하기 위해 동작가능한 연마 장치(20)를 도시한다. 연마 장치(20)는 회전가능한 디스크-형상의 플래튼(platen; 24)을 포함하고, 상기 회전가능한 디스크-형상의 플래튼(24) 상에 연마 패드(30)가 놓여진다. 플래튼은 축(25)에 관해 회전하도록 동작가능하다. 예를 들어, 모터는 플래튼(24)을 회전시키기 위해 구동축(22)을 돌릴(turn) 수 있다. 연마 패드(30)는 예를 들어, 접착성의 층에 의해 플래튼(24)에 착탈 가능하게 고정(secured)될 수 있다. 마모된 때, 연마 패드(30)는 분리될 수 있고 교체될 수 있다. 연마 패드(30)는 외부 연마층(32) 및 보다 부드러운 배킹층(backing layer; 34)을 갖는 2 층 연마 패드일 수 있다.
연마 패드를 통한 광학 액세스(36)는 고체 윈도우 또는 개구(즉, 패드를 관통하는 구멍)를 포함함으로써 제공된다. 몇몇 구현들에서 고체 윈도우는 플래튼(24) 상에서 지지될 수 있고 연마 패드 내의 개구로 투영될 수 있지만, 고체 윈도우는 연마 패드에 고정될 수 있다. 개구 또는 윈도우가 플래튼(24)의 리세스(26) 내에 위치된 광학 헤드(53) 위에 놓이도록, 연마 패드(30)는 보통 플래튼(24) 상에 위치된다. 광학 헤드(53)는 결과적으로 연마되는 중인 기판으로 개구 또는 윈도우를 통한 광학 액세스를 갖는다. 광학 헤드는 아래에서 추가로 설명된다.
윈도우는, 예를 들어, 경성 결정질 또는 유리질 재료, 예를 들면, 석영 또는 유리, 또는 보다 부드러운 플라스틱 재료, 예를 들면, 실리콘, 폴리우레탄 또는 할로겐화 폴리머(예를 들면, 플루오로 폴리머), 또는 언급된 재료들의 조합일 수 있다. 윈도우는 백색광에 투명할 수 있다. 만약 고체 윈도우의 최상부 표면이 경성 결정질 또는 유리질 재료라면, 최상부 표면은 스크래치를 방지하기 위해 연마 표면으로부터 충분히 리세스되어야 한다. 최상부 표면이 연마 표면에 가까이 있고 연마 표면과 접촉할 수 있다면, 윈도우의 최상부 표면은 보다 부드러운 플라스틱 재료여야 한다. 몇몇 구현들에서, 고체 윈도우는 연마 패드에 고정되고, 폴리우레탄 윈도우 또는 석영 및 폴리우레탄의 조합을 갖는 윈도우이다. 윈도우는, 특정한 색의 단색 광, 예를 들어, 청색광 또는 적색광에 대하여, 높은 투과율, 예를 들어, 약 80% 투과율을 가질 수 있다. 액체가 연마 패드(30)와 윈도우의 경계면(interface)을 통해 새지 않도록 윈도우는 연마 패드(30)에 봉인될 수 있다.
일 구현에서, 윈도우는 보다 부드러운 플라스틱 재료의 외층(outer layer)으로 덮인 유리질 재료 또는 경성 결정질을 포함한다. 보다 부드러운 재료의 최상부 표면은 연마 표면과 공면(coplanar)일 수 있다. 경성 재료의 하부 표면은 연마 패드의 하부 표면에 관하여 리세스될 수 있거나 또는 이와 공면일 수 있다. 특히, 연마 패드가 두 개의 층들을 포함한다면, 고체 윈도우는 연마층으로 통합될 수 있고, 하부층은 고체 윈도우에 맞춰 정렬된 개구를 포함할 수 있다.
윈도우는 경성 결정질 또는 유리질 재료 및 보다 부드러운 플라스틱 재료의 조합을 포함하고, 두 부분들을 고정시키기 위해 접착제(adhesive)가 사용될 필요는 없다고 가정한다. 예를 들어, 일 구현에서, 폴리우레탄 부분을 윈도우의 석영 부분에 커플링(couple)시키기 위해 접착제가 사용되지 않는다. 대안적으로, 백색광에 투명한 접착제가 사용될 수 있거나, 윈도우를 통해 지나가는 광이 접착제를 통해 지나가지 못하도록 접착제가 적용될 수 있다. 예로서, 접착제는 폴리우레탄 및 석영 부분 사이의 경계면의 주변에만 적용될 수 있다. 굴절률 젤(refractive index gel)이 윈도우의 하부 표면에 적용될 수 있다.
윈도우의 하부 표면은 임의적으로 하나 이상의 리세스들을 포함할 수 있다. 리세스는, 예를 들어, 광 섬유 케이블의 끝 또는 와전류(eddy current) 센서의 끝을 수용하기 위한 형태가 될 수 있다. 리세스는 광 섬유 케이블의 끝 또는 와전류 센서의 끝이 연마되는 중인 기판 표면으로부터 윈도우의 두께보다 작은 거리에 위치되는 것을 가능하게 한다. 윈도우가 경성 결정질 부분 또는 유리와 같은 부분을 포함하고 리세스가 머시닝에 의한 이러한 부분으로 형성되는 구현에서, 머시닝에 의해 야기된 스크래치들을 제거하도록 리세스는 연마된다. 대안적으로, 솔벤트 및/또는 액체 폴리머는 머시닝에 의해 야기된 스크래치들을 제거하기 위해 리세스들의 표면들에 적용될 수 있다. 보통 머시닝에 의해 야기된 스크래치들의 제거는 산란(scattering)을 감소시키고 윈도우를 통한 광의 투과도를 개선할 수 있다.
도 2a 내지 도 2h는 윈도우의 다양한 구현들을 도시한다. 도 2a에 도시된 것처럼, 윈도우는 2개의 부분들, 폴레우레탄 부분(202) 및 석영 부분(204)을 포함할 수 있다. 부분들은, 석영 부분(204)의 최상부에 위치되는 폴리우레탄 부분(202)을 갖는 층들이다. 폴리우레탄층의 최상부 표면(206)이 연마 패드의 연마 표면(208)과 공면이 되도록, 윈도우는 연마 패드 내에 위치될 수 있다.
도 2b에 도시된 것처럼, 폴리우레탄 부분(202)은 석영 부분이 위치되는 리세스를 포함할 수 있다. 석영 부분의 하부 표면(210)은 노출된다.
도 2c에 도시된 것처럼, 폴리우레탄 부분(202)은 프로젝션들, 예를 들어, 석영 부분(204) 내로 투영하는 프로젝션(212)을 포함할 수 있다. 기판 또는 리테이닝 링(retaining ring)으로부터의 마찰로 인해 폴리우레탄 부분(202)이 석영 부분(204)으로부터 떼어내질 가능성을 감소시키도록 프로젝션들은 동작할 수 있다.
도 2d에 도시된 것처럼, 폴리우레탄 부분(202)과 석영 부분(204) 사이의 경계면은 거친 표면일 수 있다. 이러한 표면은 윈도우의 두 개의 부분들의 커플링의 강도를 개선할 수 있고, 또한 기판 또는 리테이닝 링으로부터의 마찰로 인해 폴리우레탄 부분(202)이 석영 부분(204)으로부터 떼어내질 가능성을 감소시킨다.
도 2e에 도시된 것처럼, 폴리우레탄 부분(202)은 비-균일한 두께를 가질 수 있다. 광 빔(light beam)의 경로(214)에 있을 위치에서의 두께는 광 빔의 경로(214)에 있지 않을 위치에서의 두께보다 얇다. 예로서, 두께(t1)는 두께(t2)보다 얇다. 대안적으로, 두께는 윈도우의 가장자리들에서 보다 얇을 수 있다.
도 2f에 도시된 것처럼, 폴리우레탄 부분(202)은 접착제(216)의 사용에 의해 석영 부분(204)에 부착될 수 있다. 접착제는 접착제가 광 빔의 경로(214) 내에 있지 않도록 적용될 수 있다.
도 2g에 도시된 것처럼, 연마 패드는 연마층 및 배킹층을 포함할 수 있다. 폴리우레탄 부분(202)은 연마층을 통해 연장하고 배킹층 내로 적어도 부분적으로 연장한다. 배킹층 내의 구멍은 연마층 내의 구멍보다 크기가 클 수 있고, 배킹층 내의 폴리우레탄의 영역은 연마층 내의 폴리우레탄의 영역보다 더 넓을 수 있다. 연마층은 그러므로 윈도우 위에 걸린 립(218)을 제공하고 이는 석영 부분(204)으로부터 떨어져 있는 폴리우레탄 부분(202)의 풀링에 저항하도록 동작할 수 있다. 폴리우레탄 부분(202)은 연마 패드의 층들의 구멍들과 동형이 된다(conform).
도 2h에 도시된 것처럼, 섬유 케이블(222)로부터 윈도우로 광이 진행하기 위한 매체를 제공하도록, 굴절율 젤(220)이 석영 부분(204)의 하부 표면(210)에 적용될 수 있다. 굴절율 젤(220)은 섬유 케이블(222) 및 석영 부분(204) 사이의 용적을 충진할 수 있고, 섬유 케이블(222) 및 석영 부분(204)의 굴절률들 사이의 굴절율 또는 이와 매칭되는 굴절율을 가질 수 있다.
윈도우가 석영 및 폴리우레탄 부분들 모두를 포함하는 구현들에서, 폴리우레탄 부분은, 연마 패드의 수명 중에 폴리우레탄 부분은 석영 부분이 노출되도록 마모되지 않도록 두께를 가져야 한다. 석영은 연마 패드의 하부 표면으로부터 리세스될 수 있고, 섬유 케이블(222)은 연마 패드 내로 부분적으로 연장할 수 있다.
위에서 설명된 윈도우 및 연마 패드는 다양한 기술(technique)들을 사용하여 제조될 수 있다. 연마 패드의 배킹층(34)은, 예를 들어, 접착제에 의해 그것의 외측 연마층(32)에 부착될 수 있다. 광학 액세스(36)를 제공하는 개구는 예를 들어, 개구를 포함하기 위해 패드(30)를 몰딩함으로써 또는 커팅함으로써 패드(30) 내에서 형성될 수 있고, 윈도우는 개구 내부로 삽입될 수 있고, 예를 들어, 접착제에 의해 패드(30)에 고정될 수 있다. 대안적으로, 윈도우의 액체 전구체는 패드(30) 내의 개구 내로 분배될 수 있고 윈도우를 형성하도록 경화될 수 있다. 대안적으로, 고체의 투명한 엘리먼트, 예를 들어, 상기 설명된 결정질 또는 유리와 같은 부분은 액체 패드 재료 내에 위치될 수 있고, 액체 패드 재료는 투명한 엘리먼트 주위에 패드(30)를 형성하도록 경화될 수 있다. 뒤의 두 경우들 중 하나에서, 패드 재료의 블록이 형성될 수 있고, 몰딩된 윈도우를 갖는 연마 패드의 층이 블록으로부터 베어질(scythe) 수 있다.
윈도우가 결정질 또는 유리와 같은 제1 부분과 부드러운 플라스틱 재료로 이루어진 제2 부분을 포함하는 구현에서, 제2 부분은 설명된 액체 전구체 기술을 적용함으로써 의해 패드(30)의 개구 내에서 형성될 수 있다. 제1 부분은 그 다음에 삽입될 수 있다. 제2 부분의 액체 전구체가 경화되기 전에 제1 부분이 삽입되면, 경화는 제1 부분 및 제2 부분 모두를 접착시킬 수 있다. 제1 부분이 액체 전구체가 경화된 후에 삽입된다면, 제1 부분 및 제2 부분은 접착제를 사용함으로써 고정될 수 있다.
연마 장치(20)는 광학 액세스(36)를 통한 광 투과율을 개선하기 위해 플러싱 시스템을 포함할 수 있다. 플러싱 시스템의 상이한 구현들이 있다. 연마 패드(30)가 고체 윈도우 대신에 개구를 포함하는 연마 장치(20)의 구현들에 있어서, 플러싱 시스템은 광학 헤드(53)의 최상부 표면을 가로질러, 유체, 예를 들어, 가스 또는 액체의 층류(laminar flow)를 제공하도록 구현된다. (최상부 표면은 광학 헤드(53) 내에 포함된 렌즈들의 최상부 표면일 수 있다.) 광학 헤드(53)의 최상부 표면을 가로지르는 유체의 층류는 광학 액세스 밖의 불투명한 슬러리를 스윕(sweep)할 수 있고 그리고/또는 슬러리가 최상부 표면 상에서 건조되는 것을 방지하고, 결과적으로, 광학 액세스를 통한 전달을 개선한다. 연마 패드(30)가 개구 대신에 고체 윈도우를 포함하는 구현들에 있어서, 플러싱 시스템은 가스의 유동(flow)을 윈도우의 하부 표면으로 향하게(direct) 구현될 수 있다. 가스의 유동은 그렇지 않으면 응축이 광학 액세스를 방해하는 고체 윈도우의 하부 표면에서 형성되는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 층류 플러싱 시스템의 구현을 도시한다. 플러싱 시스템은 가스원(302), 공급 라인(304), 공급 노즐(306), 흡입 노즐(308), 진공 라인(310), 및 진공원(312)를 포함한다. 가스원(302) 및 진공원은 그들이 동일하거나 유사한 용적의 가스를 유입하고 흡입하도록 구성될 수 있다. 가스의 층류가 인-시튜 모니터링 모듈의 투명한 최상부 표면(314)을 가로질러 향하게 되도록 그리고 연마되는 중인 기판 표면을 향하지 않도록 공급 노즐(306)이 위치된다. 결과적으로, 가스의 층류는 연마되는 중인 기판 표면 상의 슬러리를 건조시키지 않으며, 상기 건조는 연마에 바람직하지 않은 영향을 미칠 수 있다.
도 4는 고체 윈도우의 하부 표면 상의 응축의 형성을 방지하기 위한 플러싱 시스템의 구현을 도시한다. 시스템은 연마 패드 윈도우의 하부 표면에서 응축의 형성을 방지하거나 감소시킨다. 시스템은 가스원(402), 공급 라인(404), 공급 노즐(406), 흡입 노즐(408), 진공 라인(410) 및 진공원(412)을 포함한다. 가스원(402) 및 진공원은 그들이 동일하거나 유사한 용적의 가스를 유입하고 흡입하도록 구성될 수 있다. 가스의 유동이 연마 패드(30) 내의 하부 표면 윈도우로 향하도록 공급 노즐(406)이 위치된다.
도 4의 구현에 대안적인 일 구현에서, 플러싱 시스템은 진공원 또는 진공 라인을 포함하지 않는다. 이들 컴포넌트들 대신에, 플러싱 시스템은, 고체 윈도우 밑(underneath) 공간으로 유입된 가스가 플래튼의 측면으로 또는 대안적으로, 습기를 견딜 수 있는 연마 장치 내의 임의의 다른 위치로 배출될 수 있도록 플래튼 내에서 형성된 벤트(vent)를 포함한다.
상기-설명된 가스원 및 진공원은, 그들이 플래튼과 함께 회전하지 않도록, 플래튼으로부터 떨어져 위치될 수 있다. 이 경우에, 가스를 전달하기 위한 회전(rotational) 커플러는 각각의 공급 라인 및 진공 라인에 대해 포함될 수 있다.
도 1로 돌아오면, 연마 장치(20)는 결합된 슬러리/세정 암(39)을 포함한다. 연마 중에, 암(39)은 액체 및 pH 조절제를 포함하는 슬러리(38)를 분배하도록 동작 가능하다. 대안적으로, 연마 장치는 연마 패드(30) 상으로 슬러리를 분배하도록 동작 가능한 슬러리 포트를 포함한다.
연마 장치(20)는, 연마 패드(30)에 대해 기판(10)을 유지하도록 동작 가능한 캐리어 헤드(70)을 포함한다. 캐리어 헤드(70)는 지지 구조(72), 예를 들어, 캐러셀(carousel)에 매달려 있고, 캐리어 헤드가 축(71)에 대해 회전할 수 있도록 캐리어 구동축(74)에 의해 캐리어 헤드 회전 모터(76)에 연결된다. 부가하여, 캐리어 헤드(70)는 지지 구조(72) 내에서 형성되는 방사상 슬롯에서 좌우로 진동할 수 있다. 동작에서, 플래튼은 그것의 중심축(25)에 대해 회전되고, 캐리어 헤드는 그것의 중심축(71)에 대해 회전되고 연마 패드의 최상부 표면을 가로질러 좌우로 병진(translate)된다.
연마 장치는 또한 광학 모니터링 시스템을 포함하고, 이는 아래 논의되는 것처럼 연마 종료점을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 광학 모니터링 시스템은 광원(51) 및 광 검출기(52)를 포함한다. 광은 광원(51)으로부터 연마 패드(30) 내의 광학 액세스(36)를 통해 지나가고, 부딪치고, 그리고 광학 액세스(36)를 통해 다시 기판(10)으로부터 반사되고, 광 검출기(52)로 이동한다.
두 갈래로 나뉘는 광학 케이블(54)은 광원(51)으로부터 광학 액세스(36)로 그리고 다시 광학 액세스(36)로부터 광 검출기(52)로 광을 전달하기 위해 사용될 수 있다. 두 갈래로 나뉘는 광학 케이블(54)은 "트렁크"(55) 및 두 개의 "가지(branch)들"(56 및 58)을 포함할 수 있다.
상기 언급된 것처럼, 플래튼(24)은, 광학 헤드(53)가 위치되는 리세스(26)를 포함한다. 광학 헤드(53)는 두 갈래로 나뉘는 섬유 케이블(54)의 트렁크(55)의 일 단부를 보유하고, 이는 연마중인 기판 표면으로 그리고 기판 표면으로부터 광을 전달하도록 구성된다. 광학 헤드(53)는 두 갈래로 나뉘는 광학 케이블(54)의 단부 위에 놓이는 윈도우 또는 하나 이상의 렌즈들을 포함할 수 있다(예를 들면, 도 3에 도시된 것처럼). 대안적으로, 광학 헤드(53)는 단지 연마 패드 내의 고체 윈도우와 인접한 트렁크(55)의 단부를 보유한다. 광학 헤드(53)는 플러싱 시스템의 상기-설명된 노즐들을 보유할 수 있다. 광학 헤드(53)는 필요할 때, 예를 들어, 예방적 또는 교정적 보수를 달성하기 위해, 리세스(26)로부터 제거될 수 있다.
플래튼은 제거 가능한 인-시튜 모니터링 모듈(50)을 포함한다. 인-시튜 모니터링 모듈(50)은 다음의 것: 광원(51), 광 검출기(52), 광원(51) 및 광 검출기(52)로부터 그리고 광 검출기(52)로 신호들을 송신 및 수신하기 위한 회로 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 검출기(52)의 출력은 광학 모니터링 시스템을 위한 제어기로 구동축(22) 내의 회전식(rotary) 커플러, 예를 들면, 슬립 링을 통해 지나가는 디지털 전자 신호일 수 있다. 유사하게, 제어기로부터 회전식 커플러를 통해 모듈(50)로 지나가는 디지털 전자 신호들에서의 제어 명령들에 대응하여 광원은 켜지거나 꺼질 수 있다.
인-시튜 모니터링 모듈은 두 갈래로 나뉘는 광학 섬유(54)의 가지 부분들(56 및 58)의 각각의 단부들을 또한 보유할 수 있다. 광원은 광을 전송하도록 동작 가능하고, 광은 가지(56)를 통해 그리고 광학 헤드(53) 내에 위치되는 트렁크(55)의 단부 밖으로 전달되고, 이는 연마 중인 기판에 부딪친다. 기판으로부터 반사되는 광은 광학 헤드(53) 내에 위치되는 트렁크(55)의 단부에서 수신되고 브랜치(58)를 통해 광 검출기(52)로 전달된다.
일 구현에서, 두 갈래로 나뉘는 섬유 케이블(54)은 광학 섬유들의 다발(bundle)이다. 다발은 광학 섬유들의 제1 그룹 및 광학 섬유들의 제2 그룹을 포함한다. 제1 그룹 내의 광학 섬유는 광원(51)으로부터 연마 중인 기판 표면에 광을 전달하도록 연결된다. 제2 그룹 내의 광학 섬유는 연마 중인 기판 표면으로부터 반사되는 광을 수신하도록 연결되고 그리고 광 검출기로 수신된 광을 전달한다. 제2 그룹 내의 광학 섬유들이 두 갈래로 나뉘는 광학 섬유(54)의 세로 축 상에 중심이 있는 X-와 같은 형태를 형성하도록(두 갈래로 나뉘는 섬유 케이블(54)의 크로스 영역에서 보여질 때) 광학 섬유들이 배열될 수 있다. 대안적으로, 다른 배열들이 구현될 수 있다. 예를 들어, 제2 그룹 내의 광학 섬유들은 서로 미러 이미지(mirror image)들인 V-와 같은 형태들을 형성할 수 있다. 적절한 두 갈래로 나뉘는 광학 섬유는 Texas, Carrollton의 베리티 인스트루먼츠, 주식회사(Verity Instruments, Inc.)로부터 사용 가능하다.
보통 연마 패드 윈도우에 근접한 두 갈래로 나뉘는 섬유 케이블(54)의 트렁크(55) 단부와 연마 패드 윈도우 사이에 최적의 거리가 있다. 상기 거리는, 예를 들어, 윈도우의 반사도(reflectivity), 두 갈래로 나뉘는 섬유 케이블로부터 방출되는 광 빔의 형태 및 모니터링되는 중인 기판으로의 거리에 의해 경험적으로 결정될 수 있고 영향을 받는다. 일 구현에서, 윈도우에 근접한 단부가 윈도우와 실제로 접촉하지 않고 윈도우의 하부에 가능한 가까이 있도록 두 갈래로 나뉘는 섬유 케이블이 위치된다. 이 구현에 있어서, 연마 장치(20)는, 예를 들어, 광학 헤드(53)의 부분으로서 메커니즘을 포함할 수 있고, 상기 메커니즘은 두 갈래로 나뉘는 섬유 케이블(54)의 단부와 연마 패드 윈도우의 하부 표면 사이의 거리를 조정하도록 동작 가능하다. 대안적으로, 두 갈래로 나뉘는 섬유 케이블의 근접 단부는 윈도우에 내장된다.
광원(51)은 백색광을 방출하도록 동작 가능하다. 일 구현에서, 방출되는 백색광은 200 - 800 나노미터의 파장들을 갖는 광을 포함한다. 적절한 광원은 크세논 램프 또는 제논-수은 램프이다.
광 검출기(52)는 분광기일 수 있다. 분광기는 기본적으로 전기자기적 스펙트럼의 부분에 걸쳐서, 광의 속성들, 예를 들어, 강도를 측정하기 위한 광학 기구이다. 적절한 분광기는 격자 분광기이다. 분광기에 대한 전형적인 출력은 파장의 함수로서의 광의 강도이다.
임의적으로, 인-시튜 모니터링 모듈(50)은 다른 센서 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 인-시튜 모니터링 모듈(50)은, 예를 들어, 와전류 센서들, 레이저들, 광 방출 다이오드들 및 광검출기들을 포함할 수 있다. 인-시튜 모니터링 모듈(50)이 와전류 센서들을 포함하는 구현들에 있어서, 모듈(50)은 보통 연마 중인 기판이 와전류 센서들의 작동 범위 내에 있도록 위치된다.
광원(51) 및 광 검출기(52)는 그들의 동작을 제어하도록 그리고 그들의 신호들을 수신하도록 동작 가능한 컴퓨팅 디바이스로 연결된다. 컴퓨팅 디바이스는, 연마 장치, 예를 들어, 개인용 컴퓨터의 근처에 위치되는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 제어에 관하여, 컴퓨팅 디바이스는 예를 들어, 플래튼(24)의 회전을 이용하여 광원(51)의 활성화를 동조화할 수 있다. 도 5에 도시된 것처럼, 컴퓨터는, 광원(51)으로 하여금 기판(10)이 인-시튜 모니터링 모듈 너머로 지나가기 바로 직전에 시작하고 지나간 바로 직후에 종료하는 일련의 섬광들의 방출을 하게 할 수 있다. 각 포인트들(501 내지 511)은 인-시튜 모니터링 모듈로부터의 광이 부딪치고 반사된 기판(10)의 위치를 나타낸다. 대안적으로, 컴퓨터는, 광원(51)으로 하여금 기판(10)이 인-시튜 모니터링 모듈 너머로 지나가기 바로 직전에 시작하고 지나간 바로 직후에 종료하는 지속적인 광의 방출을 하게 할 수 있다.
수신 신호들에 관하여, 컴퓨팅 디바이스는, 예를 들어, 광 검출기(52)에 의해 수신되는 광의 스펙트럼을 설명하는 정보를 전달하는 신호를 수신할 수 있다. 도 6a는 광원의 단일 섬광으로부터 방출되고 기판으로부터 반사된 광으로부터 측정되는 스펙트럼의 예들을 도시한다. 스펙트럼(602)은 제품 기판으로부터 반사되는 광으로부터 측정된다. 스펙트럼(604)은 베이스 실리콘 기판(이는 오직 실리콘층만 갖는 웨이퍼임)으로부터 반사되는 광으로부터 측정된다. 스펙트럼(606)은 광학 헤드(53) 위에 위치되는 기판이 없을 때 광학 헤드(53)에 의해 수신되는 광에서 나온다. 이러한 조건 하에서, 다크 컨디션(dark condition)으로 본 명세서에서 지칭되는, 수신된 광은 전형적으로 주변 광이다.
컴퓨팅 디바이스는, 연마 단계의 종료점을 결정하기 위해, 상기 설명된 신호 또는 이의 부분을 프로세싱할 수 있다. 임의의 특정 이론에 제한됨이 없이, 기판(10)으로부터 반사되는 광의 스펙트럼은 연마 과정들로서 전개한다. 도 6b, 도 6c 및 도 6d는 상이한 얕은 트렌치 격리(STI) 프로세스들을 위한 관심있는 과정들의 막의 연마로서의 스펙트럼의 전개의 예들을 제공한다. 보다 구체적으로, 특정한 피크의 위치 및 특정한 피크와 연관된 폭 모두는 연마 과정에 따라 변한다.
연마 과정들에 따른 피크 위치의 결과들은 도 7의 플롯에서 요약된다. 본 명세서에 예시된 모든 프로세스들을 대하여, 반사율(reflectance) 피크의 위치는, 이 경우, 활성 산화물 두께에 관하여 대략 선형으로 움직이는 것에 주목하라. 임의의 특정 이론에 제한됨이 없이, 연마 중인 기판 상의 막의 두께는 활성 산화물 두께에서의 변화에 비례하여 변화하는 것이 관찰되어 왔다. 일반적으로, 피크 위치가 연마 중인 기판 상의 막의 두께에 선형으로 움직여야만 하는 것은 아니지만, 단지, 예를 들어, 다항식과 같은 또는 베지어(Bezier) 함수들의 세트와 같은 비교적 간단하고 공지된 방식으로 움직일 필요가 있다.
이러한 간단한 움직임은, 동시 계류중인 출원 USSN 제11/555,171호에서 수행된 것과 같은, 참고 도서에서 이론적 또는 실험적 중 어느 하나로 생성된 것을 현재 스펙트럼의 피크 움직임을 비교하도록 요구될 수 있는 가능한 최대의 노력들이 거짓임을 나타낸다. 오히려, 주어진 프로세스에서의 반사율 피크들과 연관된 파라미터들의 움직임이 간단하기 때문에, 이런 노력의 대부분은, 룩업 테이블 내의 제2 파라미터와, 피크와 연관된 파라미터들 사이의 관계를 포착(capture)함으로써 건너뛸 수 있다. 제2 파라미터는 예를 들어, 연마 중인 기판 상의 막의 두께를 나타낼 수 있다.
이러한 룩업 테이블은 도 8에 제시된다. 룩업 테이블은 파라미터 값들의 리스트이다. 예를 들어, 제1 파라미터는 초기 스펙트럼에 관한 피크 위치의 변화일 것이다. 그러면 대응하는 제2 파라미터는 제거된 연마막의 양일 수 있다. 룩업 테이블은 다음과 같이 사용될 것이다: 만약 현재 스펙트럼의 선택된 피크가 -247.00 Å만큼 이동한다면, 대응하는 제거된 연마막의 양은 300.00 Å 일 것이다. 대안적으로, 현재 스펙트럼의 선택된 피크가 -265.00 Å만큼 이동한다면, 대응하는 제거된 연마막의 양은 320.00 Å일 것이다.
그러나, 제1 파라미터의 측정된 값이 룩업 테이블에서의 제1 파라미터의 값과 정확히 동일하지 않다면 더 가능성이 있는 시나리오이다. 제1 파라미터의 값이 룩업 테이블 내의 제1 파라미터의 최대값과 최소값 사이에 있다고 가정하면, 제2 대응하는 파라미터의 값은 보간법 방식을 통해 발견될 수 있다. 보간법 방식은 제1 파라미터에 관한 제2 파라미터의 가정된 움직임에 의존한다. 예를 들어, 움직임이 선형이라면, 선형 보간법이 수행될 것이다. 이 점과 관련하여, 현재 스펙트럼의 선택된 피크가 -256.00 Å 만큼 이동한다면, 선형 움직임의 가정은 310.00 Å의 대응하는 제거된 연마막의 양의 값을 산출할 것이다. 상이한 가정된 움직임은 대응하는 제거된 연마막의 양의 상이한 값을 산출할 수 있는 상이한 보간법 방식을 요구할 것이다.
그러므로 임의의 주어진 시간에서, 룩업 테이블은 측정된 현재 반사율 스펙트럼으로부터 제거된 연마막의 양을 결정하는데 사용될 수 있다. 이 결정을 수행하기 위한 이러한 방법(900)은 도 9에 제시된다. 방법(900)은 기판을 연마하는 단계(902)를 포함한다. 연마 단계가 기판을 연마하도록 동작 가능한 연마 장치를 이용하여 이루어진다. 연마 장치는 회전가능한 디스크-형상의 플래튼을 포함하고, 연마 패드는 상기 회전가능한 디스크-형상의 플래튼 상에 위치된다.
기판이 연마 중일 때, 광원으로부터의 광이 생성된다(904). 광원은 백색광을 방출하도록 동작가능하다. 일 구현에서, 방출된 백색광은 200 내지 800 나노미터의 파장을 갖는 광을 포함한다. 적절한 광원은 제논 램프 또는 제논 수은 램프이다.
광은 보통 기판에서 검출기 상으로 반사된다(906). 광은 파장들의 범위에 걸쳐 있기 때문에, 반사율 스펙트럼은 검출기에서 형성된다. 즉, 광의 반사율은, 예를 들어, 도 6a의 플롯에 표시된 것처럼 파장에 의존한다. 그러면 반사율 스펙트럼은 검출기에 의해 전기적 신호로 변환될 수 있다.
신호는 분석되고 반사율 피크는 선택된다(908). 그 다음에 파장 범위에 걸친 다수의 피크들을 포함할 수 있는 스펙트럼으로부터의 피크는 선택된다. 피크의 폭(예를 들면, 피크 아래의 고정된 거리에서 측정되거나 또는 피크와 가장 가까운 골 사이의 중간 지점 높이에서 측정된 폭) 및/또는 파장 내의 상대적 변화의 형태의 제1 파라미터, 피크의 절대 파장 및/또는 폭, 또는 이들 모두는 실험식에 따른 연마를 위한 종료점을 결정하는데 사용될 수 있다. 종료점을 결정할 때 사용할 최선의 피크(또는 피크들)는 어떤 재료들이 연마 중인지 그리고 이들 재료들의 패턴에 의존하여 변화한다.
연마 프로세스를 위한 종료점을 결정할 때 사용할 스펙트럼 피크를 선택하기 위한 방법(908)이 도 9에 도시된다. 제품 기판과 동일한 패턴을 갖는 기판의 속성들이 측정된다(단계 922). 측정되는 기판은 인스턴트(instant) 명세서에서 "셋-업" 기판으로 지칭된다. 셋-업 기판은 단순히 제품 기판과 동일하거나 유사한 기판일 수 있거나, 또는 셋-업 기판은 한 묶음의 제품 기판들로부터의 하나의 기판일 수 있다. 측정되는 속성들은 기판 상의 관심 있는 특정한 위치에서 관심 있는 막의 연마되기 전 두께를 포함할 수 있다. 전형적으로, 다수의 위치들에서의 두께들이 측정된다. 동일한 타입의 다이(die) 피쳐가 각 위치에서 측정되도록 위치들이 보통 선택된다. 측정은 메트롤로지 스테이션에서 수행될 수 있다.
관심 있는 연마 단계에 따라 셋-업 기판이 연마되고, 연마 중에 얻어진 스펙트럼들이 수집된다(단계 924). 연마 및 스펙트럼 수집은 상기 설명된 연마 장치에서 수행될 수 있다. 스펙트럼은 연마 중에 인 시튜 모니터링 시스템에 의해 수집된다. 타깃 두께가 달성된 때 기판으로부터 반사되는 광의 스펙트럼이 얻어질 수 있도록, 기판은 과연마, 즉, 추정된 종료점을 지나 연마된다.
과연마된 기판의 속성들이 측정된다(단계 926). 속성들은 연마되기 전 측정을 위하여 사용되는 특정 위치 또는 위치들에서 관심 있는 막의 연마된 후의 두께들을 포함한다.
수집된 스펙트럼을 검사함으로써, 연마 중에 모니터링하기 하도록 특정한 피크를 선택하기 위해, 측정된 두께들 및 수집된 스펙트럼이 사용된다(단계 928). 피크는 연마 장치의 작동자에 의해 선택될 수 있거나 또는 피크의 선택은 자동화될 수 있다(예를 들면, 종래의 피크 발견 알고리즘들 및 피크 선택 실험식에 기초하여). 스펙트럼의 특정 영역이 연마 중에 모니터링하기 위해 바람직한 피크를 보유하는 것으로 예상되는 경우(예를 들면, 이론에 기초한 피크 움직임의 계산들 또는 과거 경험에 의해), 오직 그 영역 내의 피크들만이 고려될 필요가 있다. 특히 타깃 막 두께가 달성된 시점 부근에서, 프로세싱 중의 폭 또는 위치의 상당한 변화를 보여주는 피크가 전형적으로 선택된다. 예를 들어, 산화물층이 연마되어버리고 아래에 놓인 질화물층이 노출된 때, 스펙트럼의 피크들은 전형적으로 폭 및 위치에서 상당히 변화한다.
피크가 선택되면, 제2 파라미터가 위에서 설명된 바와 같이 룩업 테이블 및 제1 파라미터의 값으로부터 결정된다(910). 제1 파라미터는 연마 전의 초기 파장으로부터의 피크의 파장에서의 변화일 수 있고, 제2 파라미터는 제거되는 연마막의 양일 수 있다.
룩업 테이블로부터 결정되는 제2 파라미터의 값에 대응하여, 연마는 변경될 수 있다(912). 예를 들어, 느려지거나 중단될 필요가 있을 수 있는 연마에서의 임계 두께가 있을 수 있다.
룩업 테이블은 연마 중의 종료점 결정을 위하여 보다 구체적으로 사용될 수 있다. 이러한 결정을 달성하기 위한 방법은 도 10에 도시된다. 방법은 스펙트럼의 피크를 선택하는 단계(1008), 선택된 피크와 연관된 제1 파라미터의 값을 생성하는 단계(1040), 스펙트럼의 선택된 피크와 연관된 제1 파라미터의 값이 연마 종료점과 연관된 임계값과 교차하는지 여부를 체크하는 단계(1060) 및 그렇다면, 연마를 중지하는 단계(1080)를 포함한다.
스펙트럼의 피크를 선택하는 단계(1008)는 셋업 기판의 속성들을 측정하는 단계(1022)(상기 922에서 설명됨), 제2 파라미터의 타깃 값과 연관된 연마 종료점을 결정하는 단계(1024), 셋업 기판으로부터 스펙트럼을 수집하는 단계(1026)(상기 924에서 설명됨), 연마된 셋업 기판을 측정하는 단계(1028)(상기 926에서 설명됨), 모니터링을 위해 피크를 선택하는 단계(상기 928에서 설명됨)를 포함한다.
연마 종료점 ― 즉, 제2 파라미터의 타깃 값과 연관된 제1 파라미터의 값 ― 을 결정하는 단계(1024)는 상기 설명된 것처럼 룩업 테이블을 사용하여 수행된다.
선택된 피크와 연관되는 제1 파라미터의 값을 생성하는 단계(1040)는 기판을 연마하는 단계(1042)(상기 902에서 설명됨), 기판을 광으로 조사하는 단계(1044)(상기 904에서 설명됨), 검출기에서, 반사된 광으로부터 현재 스펙트럼을 생성하는 단계(1046)(상기 906에서 설명됨), 선택된 피크와 연관된 제2 파라미터의 값을 결정하는 단계(1048)(상기 908에서 설명됨)를 포함한다.
제1 파라미터의 값이 생성된 후에, 그 다음에 이 값이 연마 종료점과 연관된 임계치와 교차하는지 여부가 결정된다(1060). 이 결정은 프로세서를 사용하여 이루어질 수 있다. 프로세서는 제어기 내에 위치될 수 있으며, 제어기는 검출기를 포함한다. 예를 들어, 제2 파라미터가 연마 중에 제거된 연마막의 양이고, 초기에, 즉, 300 Å의 연마막이 있다면, 연마 종료점은 -247.00 Å이다. 즉, 현재 스펙트럼의 선택된 피크와 연관되는 제1 파라미터의 값이 -247.00 Å와 교차할 때, 그러면 연마는 중지된다(1080). 그렇지 않으면, 연마는 계속되고 추가로 현재 스펙트럼이 생성된다(1040).
본 명세서에서 기술된 모든 기능 동작들 및 본 발명의 실시예들은, 본 명세서에서 개시된 구조적 수단 및 이의 구조적 등가물들을 포함하는, 디지털 전자 회로, 또는 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어, 또는 하드웨어, 또는 이들의 조합들로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 물건(product)들로써 구현될 수 있다, 즉, 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들은, 데이터 프로세싱 장치, 예를 들어, 프로그램가능 프로세서, 컴퓨터, 또는 다수의 프로세서들 또는 컴퓨터들의 동작을 제어하기 위해 또는 이에 의한 실행을 위하여, 정보 캐리어 내, 예를 들어, 전달된 신호 내 또는 기계 판독가능 저장 디바이스 내에서 유형적으로 구현된다. 컴퓨터 프로그램(또한 프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 애플리케이션 또는 코드로서 알려짐)은 컴파일된 또는 기계번역된(interpreted) 언어들을 포함하는 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 기록될 수 있으며, 이는 독립형(stand-alone) 프로그램으로서 또는 모듈, 컴포넌트, 서브루틴 또는 컴퓨팅 환경에서 사용하기에 적절한 다른 유닛으로서 포함하는 임의의 형태로 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 반드시 파일에 대응할 필요는 없다. 프로그램은 다른 프로그램들 또는 데이터를 보유하는 파일의 부분 내에, 문제의 프로그램에 전용된 단일 파일 내에, 또는 다수의 조정된 파일들(예를 들어, 하나 이상의 모듈들, 서브 프로그램들, 또는 코드의 부분들을 저장하는 파일들) 내에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 지점(site)에서 하나의 컴퓨터 또는 다수의 컴퓨터들 상에서 실행되도록 또는 다수의 지점들에 걸쳐서 분산되도록 전개될 수 있고, 그리고 통신 네트워크에 의해 상호연결될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 프로세스들 및 로직 플로우들은 입력 데이터 상에서 동작하여 출력을 생성함으로써 기능들을 수행하기 위해 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들을 실행하는 하나 이상의 프로그램가능 프로세서들에 의해 수행될 수 있다. 프로세스들 및 로직 플로우들은 또한 특수 목적 로직 회로, 예를 들어 FPGA(필드 프로그래밍가능 게이트 어레이) 또는 ASIC(주문형 집적회로)에 의해 수행될 수 있으며, 장치는 특수용 로직 회로, 예를 들어 FPGA(필드 프로그램가능 게이트 어레이) 또는 ASIC(주문형 집적회로)으로서 구현될 수 있다.
상기 설명된 연마 장치 및 방법들은 다양한 연마 시스템들에 적용될 수 있다. 연마 패드 또는 캐리어 헤드 중 하나, 또는 이들 모두는 연마 표면 및 기판 사이의 상대적인 움직임을 제공하기 위해 이동할 수 있다. 예를 들어, 플래튼은 회전하기보다 오히려 선회(orbit)할 수 있다. 연마 패드는 플래튼에 고정되는 원형 (또는 몇몇 다른 형상) 패드일 수 있다. 종료점 검출 시스템의 몇몇 양상들은, 예를 들어, 연마 패드가 연속적이거나 선형적으로 이동하는 릴-투-릴(reel-to-reel) 벨트인 선형 연마 시스템들에 적용가능할 수 있다. 연마층은 표준(예를 들어, 충진재들이 있는 또는 충진재들이 없는 폴리우레탄) 연마 재료, 부드러운 재료, 또는 고정-연삭 재료일 수 있다. 상대적 위치설정의 용어들이 사용된다; 연마 표면 및 기판은 수직 배향 또는 몇몇 다른 배향에서 유지될 수 있음이 이해되어야 한다.
본 발명의 특정 실시예들이 설명되었다. 다른 실시예들은 하기 청구범위의 범위 내에 있다. 예를 들어, 청구범위 내에서 인용된 액션들은 상이한 순서로 수행될 수 있고 여전히 바람직한 결과들을 달성할 수 있다.
Claims (15)
- 연마를 수행하는 방법으로서,
기판으로부터 반사되는 광(light)의 초기 스펙트럼을 측정하는 단계;
상기 초기 스펙트럼에서 선택된 극값(extrema)을 식별하고, 상기 초기 스펙트럼에서 선택된 극값의 초기 파장 또는 초기 폭을 결정하는 단계;
상기 기판을 연마 패드로 연마하는 단계;
상기 초기 스펙트럼이 측정된 이후에 그리고 상기 기판이 연마되는 동안,
상기 기판으로부터 반사되는 광을 생성하기 위해 광원으로부터의 광으로 상기 기판을 조사하는 단계,
프로세서를 사용하여, 상기 기판으로부터 반사되는 상기 광의 현재 스펙트럼을 측정하는 단계,
상기 프로세서를 사용하여, 상기 현재 스펙트럼에서 선택된 극값을 식별하고, 상기 현재 스펙트럼에서 선택된 극값의 현재 파장 또는 현재 폭을 결정하는 단계,
상기 프로세서를 사용하여, 상기 초기 파장 또는 초기 폭과 상기 현재 파장 또는 상기 현재 폭의 차이를 각각 결정하는 단계,
상기 프로세서를 사용하여, 룩업 테이블로부터 상기 차이와 연관된 파라미터의 값을 결정하는 단계; 및
제어기를 사용하여, 상기 파라미터 값에 의존하여 상기 기판을 연마하는 단계를 변경하는 단계
를 포함하는,
연마를 수행하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 초기 스펙트럼은 연마를 시작할 때의 스펙트럼인,
연마를 수행하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 차이는 상기 초기 파장에 대한 파장 이동(shift)인,
연마를 수행하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 차이는 상기 초기 폭에 대한 폭의 변화인,
연마를 수행하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판을 연마하는 단계는 상기 기판의 표면으로부터 다량의 물질을 제거하는 단계를 포함하고, 상기 파라미터는 상기 물질의 두께인,
연마를 수행하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 연마하는 단계를 변경하는 단계는 상기 파라미터 값이 제 1 값의 미리결정된 범위 내에 속하면 연마하는 단계를 멈추는 단계를 더 포함하는,
연마를 수행하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 연마하는 단계를 변경하는 단계는 연마를 멈추는 단계를 포함하는,
연마를 수행하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판을 연마하는 단계는 얕은 트렌치 격리 프로세스 내의 단계인,
연마를 수행하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판을 연마하는 단계는 층간 유전체 프로세스 내의 단계인,
연마를 수행하는 방법. - 비-일시적인(non-transitory) 기계 판독가능 저장 장치로서,
상기 비-일시적인 기계 판독가능 저장 장치는 연마 시스템으로 하여금:
기판으로부터 반사되는 광의 초기 스펙트럼을 측정하는 동작;
상기 초기 스펙트럼에서 선택된 극값을 식별하고, 상기 초기 스펙트럼에서 선택된 극값의 초기 파장 또는 초기 폭을 결정하는 동작;
상기 기판을 연마 패드로 연마하는 동작;
상기 초기 스펙트럼이 측정된 이후에 그리고 상기 기판이 연마되는 동안,
상기 기판으로부터 반사되는 광을 생성하기 위해 광원으로부터의 광으로 상기 기판을 조사하는 동작,
프로세서를 사용하여, 상기 기판으로부터 반사되는 상기 광의 현재 스펙트럼을 측정하는 동작,
상기 프로세서를 사용하여, 상기 현재 스펙트럼에서 선택된 극값을 식별하고, 상기 현재 스펙트럼에서 선택된 극값의 현재 파장 또는 현재 폭을 결정하는 동작,
상기 프로세서를 사용하여, 상기 초기 파장 또는 초기 폭과 상기 현재 파장 또는 상기 현재 폭의 차이를 각각 결정하는 동작,
상기 프로세서를 사용하여, 룩업 테이블로부터 상기 차이와 연관된 파라미터의 값을 결정하는 동작; 및
제어기를 사용하여, 상기 파라미터 값에 의존하여 상기 기판을 연마하는 것을 변경하는 동작
을 수행하도록 야기하는 명령들을 포함하는,
비-일시적인 기계 판독가능 저장 장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 초기 스펙트럼은 연마를 시작할 때의 스펙트럼인,
비-일시적인 기계 판독가능 저장 장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 차이는 상기 초기 파장에 대한 파장 이동인,
비-일시적인 기계 판독가능 저장 장치. - 화학 기계적 연마용 장치로서,
기판을 연마하도록 구성된 연마 패드;
광으로 상기 기판을 조사하도록 구성된 광원;
상기 기판으로부터 반사되는 광의 스펙트럼을 획득하도록 구성된 인-시튜(in-situ) 광학 모니터링 시스템;
차이 및 파라미터 값들을 포함하는 룩업 테이블을 저장하도록 구성된 컴퓨터-판독가능 저장 매체;
상기 광학 모니터링 시스템으로부터 초기 스펙트럼을 수신하고, 상기 초기 스펙트럼에서 선택된 극값을 식별하고 상기 초기 스펙트럼에서 선택된 극값의 초기 파장 또는 초기 폭을 결정하고, 상기 기판의 연마 도중에 그리고 상기 초기 스펙트럼을 수신한 이후에 상기 광학 모니터링 시스템으로부터 현재 스펙트럼을 수신하고, 상기 현재 스펙트럼에서 선택된 극값을 식별하고 상기 현재 스펙트럼에서 선택된 극값의 현재 파장 또는 현재 폭을 결정하고, 상기 초기 파장 또는 초기 폭과 상기 현재 파장 또는 현재 폭 사이의 차이를 각각 결정하고, 그리고 룩업 테이블로부터 상기 차이와 연관된 파라미터의 값을 결정하도록 구성된 프로세서; 및
상기 파라미터에 기초하여 상기 기판의 연마를 변경하도록 구성된 제어기
를 포함하는,
화학 기계적 연마용 장치. - 제 13 항에 있어서,
상기 프로세서는, 연마를 시작할 때의 초기 스펙트럼을 수신하도록 구성되는,
화학 기계적 연마용 장치. - 제 13 항에 있어서,
상기 차이는 상기 초기 파장에 대한 파장 이동인,
화학 기계적 연마용 장치.
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