KR102108709B1

KR102108709B1 - 폴리싱 엔드포인트 검출에서의 데이터 시퀀스들을 위한 사용자 입력 함수들

Info

Publication number: KR102108709B1
Application number: KR1020147032740A
Authority: KR
Inventors: 하리 큐. 리; 제프리 드류 데이비드; 도미니크 제이. 벤벵누; 보구스로 에이. 스위덱
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2012-04-23
Filing date: 2013-04-01
Publication date: 2020-05-07
Also published as: KR20150005642A; WO2013162832A1; TW201403275A; US9168630B2; TWI563357B; US20130280989A1

Abstract

폴리싱을 제어하는 방법은, 그래픽(graphical) 사용자 인터페이스를 통해 함수(function)를 선택하는 사용자 입력을 수신하는 단계 ― 함수는 변화될 수 있는 적어도 하나의 파라미터를 포함함 ―; 기판을 폴리싱하는 단계; 인-시튜(in-situ) 모니터링 시스템으로 폴리싱 동안에 기판을 모니터링하는 단계; 인-시튜 모니터링 시스템으로부터의 측정치들(measurements)로부터 값들의 시퀀스를 생성하는 단계; 값들의 시퀀스에 대해 함수를 피팅(fitting)하는 단계 ― 피팅하는 단계는, 값들의 시퀀스에 대한 함수의 최상의 피팅(fit)을 제공하는, 적어도 하나의 파라미터의 값을 결정하는 단계를 포함함 ―; 함수가 타겟 값과 동등하게 되는 예상되는 시간을 결정하는 단계; 및 예상되는 시간에 기초하여, 폴리싱 레이트에 대한 조정 또는 폴리싱 엔드포인트 중 적어도 하나를 결정하는 단계를 포함한다.

Description

폴리싱 엔드포인트 검출에서의 데이터 시퀀스들을 위한 사용자 입력 함수들{USER-INPUT FUNCTIONS FOR DATA SEQUENCES IN POLISHING ENDPOINT DETECTION}

본 개시는 기판들의 화학적 기계적 폴리싱 동안의 모니터링에 관한 것이다.

집적 회로는 전형적으로, 실리콘 웨이퍼 상의 전도성, 반전도성, 또는 절연성 층들의 순차적인 증착에 의해 기판 상에 형성된다. 다양한 제조 프로세스들은 기판 상의 층의 평탄화(planarization)를 요구한다. 예컨대, 예를 들어 패터닝된 층의 트렌치들에 비아들, 플러그들, 및 라인들을 형성하기 위한 금속 층의 폴리싱(polishing)과 같은 특정 애플리케이션들에 대해, 패터닝된 층의 상단 표면이 노출될 때까지, 위에놓인(overlying) 층이 평탄화된다. 예컨대 포토리소그래피를 위한 유전체 층의 평탄화와 같은 다른 애플리케이션들에서, 위에놓인 층은, 아래놓인 층 위에 원하는 두께가 남을 때까지 폴리싱된다.

화학적 기계적 폴리싱(CMP)은 평탄화의 하나의 용인된 방법이다. 이러한 평탄화 방법은 전형적으로, 기판이 캐리어 또는 폴리싱 헤드 상에 탑재되는 것을 요구한다. 기판의 노출된 표면은 전형적으로, 회전 폴리싱 패드에 대하여(against) 배치된다. 캐리어 헤드는, 기판을 폴리싱 패드에 대하여 푸시(push)하기 위해 기판 상에 제어가능한 부하(load)를 제공한다. 연마(abrasive) 폴리싱 슬러리가 전형적으로, 폴리싱 패드의 표면에 공급된다.

CMP에서의 하나의 문제는, 폴리싱 프로세스가 완료되었는지, 즉, 기판 층이 원하는 편평도 또는 두께로 평탄화되었는지, 또는 원하는 양의 재료가 제거된 때를 결정하는 것이다. 슬러리 분배, 폴리싱 패드 조건, 폴리싱 패드와 기판 사이의 상대 속도, 및 기판 상의 부하의 변화들(variations)은 재료 제거 레이트의 변화들을 야기할 수 있다. 이들 변화들, 뿐만 아니라, 기판 층의 초기 두께의 변화들은, 폴리싱 엔드포인트에 도달하기 위해 필요한 시간의 변화들을 야기한다. 따라서, 단지 폴리싱 시간에 따라 폴리싱 엔드포인트를 결정하는 것은, 웨이퍼-내 불균일성(within-wafer non-uniformity; WIWNU) 및 웨이퍼-대-웨이퍼 불균일성(wafer-to-wafer non-uniformity; WTWNU)을 초래할 수 있다.

몇몇 시스템들에서, 예컨대 폴리싱 패드에서의 윈도우를 통하여, 폴리싱 동안에 인-시튜(in-situ)로 기판이 광학적으로 모니터링된다. 그러나, 기존의 광학 모니터링 기법들은 반도체 디바이스 제조자들의 증가하는 요구들을 만족시키지 못할 수 있다.

몇몇 모니터링 프로세스들에서, 예컨대 폴리싱 프로세스들 동안에 인-시튜 모니터링 시스템에 의해 생성된 값들의 시퀀스에 대해 선형 함수가 피팅된다. 예컨대, 스펙트럼들의 시퀀스는 인-시튜로 측정될 수 있고, 시퀀스로부터의 각각의 스펙트럼에 대해 특성화(characterizing) 값이 생성될 수 있다. 불행하게도, 폴리싱이 진행됨에 따라 폴리싱 레이트가 점진적으로 변화되는 경우에, 선형 함수는 원하는 폴리싱 엔드포인트를 정확하게 예측하지 않을 수 있다. 부가하여, 폴리싱 레이트가 안정적인 경우에도, 값들의 시퀀스는 선형이 아닐 수 있다. 하나의 접근법은, 사용자로 하여금 함수를 입력하게 허용하고, 사용자-입력 함수를 값들의 시퀀스에 대해 피팅하는 것이다. 타겟 값에 대한 사용자-입력 함수의 예상은, 기판이 원하는 폴리싱 엔드포인트에 도달하게 될 시간의 더 정확한 계산을 제공할 수 있다.

일 양태에서, 폴리싱을 제어하는 방법은, 그래픽(graphical) 사용자 인터페이스를 통해 함수를 선택하는 사용자 입력을 수신하는 단계 ― 함수는 변화될 수 있는 적어도 하나의 파라미터를 포함함 ―; 기판을 폴리싱하는 단계; 인-시튜 모니터링 시스템으로 폴리싱 동안에 기판을 모니터링하는 단계; 인-시튜 모니터링 시스템으로부터의 측정치들(measurements)로부터 값들의 시퀀스를 생성하는 단계; 값들의 시퀀스에 대해 함수를 피팅하는 단계 ― 피팅하는 단계는, 값들의 시퀀스에 대한 함수의 최상의 피팅(fit)을 제공하는, 적어도 하나의 파라미터의 값을 결정하는 단계를 포함함 ―; 함수가 타겟 값과 동등하게 되는 예상되는 시간을 결정하는 단계; 및 예상되는 시간에 기초하여, 폴리싱 레이트에 대한 조정 또는 폴리싱 엔드포인트 중 적어도 하나를 결정하는 단계를 포함한다.

구현들은 다음의 피쳐(feature)들 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다. 사용자 입력을 수신하는 것은, 함수에서의 적어도 하나의 상수를 선택하는 사용자 입력을 수신하는 것을 포함한다. 텍스트(textual) 입력은 수학적인(mathematical) 함수로 변환될 수 있다. 사용자 입력을 수신하는 것은, 별개의(discrete) 수학적인 함수들의 미리 결정된 세트로부터의 사용자 선택을 수신하는 것을 포함할 수 있다. 별개의 수학적인 함수들의 미리 결정된 세트로부터의 복수의 사용자 선택들이 함수를 제공하기 위해 수신될 수 있다. 별개의 수학적인 함수들의 미리 결정된 세트는, 다항식(polynomial), 지수(exponential), 합산(summation), 또는 삼각(trigonometric) 함수들 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다. 인-시튜 모니터링 시스템은 광학 모니터링 시스템, 예컨대 스펙트로그래픽(spectrographic) 모니터링 시스템일 수 있다. 측정치들은 측정된 스펙트럼들의 시퀀스일 수 있다. 값들의 시퀀스를 생성하는 것은, 레퍼런스(reference) 스펙트럼들의 라이브러리로부터 매칭(matching) 레퍼런스 스펙트럼을 식별하는 것, 및 매칭 레퍼런스 스펙트럼과 연관된 값을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 값들의 시퀀스를 생성하는 것은, 측정된 스펙트럼들의 시퀀스의 각각의 스펙트럼에서 피크(peak) 또는 밸리(valley)를 식별하는 것, 및 측정된 스펙트럼들의 시퀀스의 각각의 스펙트럼에 대한 피크 또는 밸리의 폭 또는 파장의 값을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 값들의 시퀀스를 생성하는 것은, 측정된 스펙트럼들의 시퀀스로부터의 각각의 측정된 스펙트럼에 대해 광학 모델을 피팅하는 것을 포함하며, 광학 모델을 피팅하는 것은, 측정된 스펙트럼에 대한 모델의 출력 스펙트럼의 최상의 피팅을 제공하기 위해 광학 모델의 파라미터의 값을 결정하는 것을 포함한다.

다른 양태에서, 머신 판독가능 저장 디바이스에 유형으로(tangibly) 구현된 비-일시적인(non-transitory) 컴퓨터 프로그램 물건(product)은 방법을 수행하기 위한 명령들을 포함한다.

구현들은 선택적으로, 다음의 이점들 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다. 사용자는, 모니터링 시스템으로부터의 값들의 시퀀스에 대해 피팅될 함수를 입력할 수 있다. 이는, 엔드포인트 검출 시스템으로 하여금, 더 폭넓게 다양한 폴리싱 레시피들 및 애플리케이션들에 대해 적응가능하게 허용한다. 기판이 원하는 폴리싱 엔드포인트에 도달하게 될 시간이 더 정확하게 계산될 수 있다. 원하는 폴리싱 엔드포인트를 검출하기 위한 엔드포인트 시스템의 신뢰성이 개선될 수 있으며, 웨이퍼-내 그리고 웨이퍼-대-웨이퍼 두께 불균일성(WIWNU 그리고 WTWNU)이 감소될 수 있다.

하나 또는 그 초과의 구현들의 세부사항들은 첨부 도면들 및 아래의 설명에서 제시된다. 다른 양태들, 피쳐들, 및 이점들은 설명 및 도면들로부터 그리고 청구항들로부터 명백할 것이다.

도 1은 폴리싱 장치의 예의 개략적인 단면도를 예시한다.
도 2는 인-시튜 광학 모니터링 시스템으로부터의 측정된 스펙트럼을 예시한다.
도 3은 인-시튜 광학 모니터링 시스템에 의해 생성된 값들의 시퀀스를 예시한다.
도 4는 사용자-입력 함수가 값들의 시퀀스에 대해 피팅된 값들의 시퀀스를 예시한다.
도 5는 폴리싱 동작을 제어하기 위한 예시적인 프로세스의 흐름도이다.
다양한 도면들에서의 동일한 참조 번호들 및 지시들은 동일한 엘리먼트들을 표시한다.

다양한 인-시튜 모니터링 기법들은 기판 상의 층의 두께에 의존하는 값들의 시퀀스를 생성할 수 있다. 위에서 기재된 바와 같이, 폴리싱이 진행됨에 따라 폴리싱 레이트가 점진적으로 변화되는 경우에, 선형 함수는 원하는 폴리싱 엔드포인트를 정확하게 예측하지 않을 수 있다. 부가하여, 폴리싱 레이트가 안정적인 경우에도, 값들의 시퀀스는 선형이 아닐 수 있다.

폴리싱 시스템은 사용자로 하여금 함수를 입력하게 허용하도록 구성될 수 있다. 엔드포인트는 사용자-입력 함수가 타겟 값에 도달하는 예상되는 시간에서 호출될 수 있거나, 또는 타겟 양에 의해 변화될 수 있다.

기판은 반도체 층 상에 증착된 단일 유전체 층과 같이 단순할 수 있거나 또는 상당히 더 복잡한 층 스택을 가질 수 있다.

도 1은 폴리싱 장치(100)의 예를 예시한다. 폴리싱 장치(100)는, 폴리싱 패드(110)가 위에 위치된 회전가능한 디스크-형상 플래튼(platen)(120)을 포함한다. 플래튼은 축(125)을 중심으로 회전하도록 동작가능하다. 예컨대, 모터(121)는 플래튼(120)을 회전시키도록 드라이브 샤프트(124)를 터닝(turn)할 수 있다. 폴리싱 패드(110)는, 외측 폴리싱 층(112) 및 더 연성인 백킹 층(114)을 갖는 2-층 폴리싱 패드일 수 있다.

폴리싱 장치(100)는, 폴리싱 패드(110) 상에 슬러리와 같은 폴리싱 액(132)을 디스펜스(dispense)하기 위해 포트(130)를 포함할 수 있다. 폴리싱 장치는 또한, 폴리싱 패드(110)를 일관된 연마 상태로 유지하도록 폴리싱 패드(110)를 마멸(abrade)시키기 위해 폴리싱 패드 컨디셔너(conditioner)를 포함할 수 있다.

폴리싱 장치(100)는 적어도 하나의 캐리어 헤드(140)를 포함한다. 캐리어 헤드(140)는, 폴리싱 패드(110)에 대하여 기판(10)을 홀딩(hold)하도록 동작가능하다. 캐리어 헤드(140)는, 각각의 개별적인 기판과 연관된, 예컨대 압력과 같은 폴리싱 파라미터들의 독립적인 제어를 가질 수 있다.

특히, 캐리어 헤드(140)는, 가요성 멤브레인(144) 아래에 기판(10)을 리테이닝(retain)하기 위해 리테이닝 링(142)을 포함할 수 있다. 캐리어 헤드(140)는 또한, 가요성 멤브레인(144) 상의 그리고 따라서 기판(10) 상의 연관된 구역들로 제어가능한 압력들을 독립적으로 가할 수 있는, 예컨대 3개의 챔버들(146a 내지 146c)과 같은, 멤브레인에 의해 정의된 복수의 독립적으로 제어가능한 가압가능 챔버들을 포함한다. 예시의 용이성을 위해 도 1에서 3개의 챔버들만이 예시되지만, 하나 또는 2개의 챔버들, 또는 4개 또는 그 초과의 챔버들, 예컨대 5개의 챔버들이 존재할 수 있다.

캐리어 헤드(140)는, 예컨대 캐러셀(carousel)과 같은 지지 구조물(150)로부터 현수되며, 캐리어 헤드가 축(155)을 중심으로 회전할 수 있도록 캐리어 헤드 회전 모터(154)에 드라이브 샤프트(152)에 의해 연결된다. 선택적으로, 캐리어 헤드(140)는 측방향으로, 예컨대 캐러셀(150) 상의 슬라이더들 상에서, 또는 캐러셀 그 자체의 회전 진동에 의해 진동할 수 있다. 동작 시에, 플래튼은 그 플래튼의 중심 축(125)을 중심으로 회전되며, 캐리어 헤드는 그 캐리어 헤드의 중심 축(155)을 중심으로 회전되고 폴리싱 패드의 상단 표면에 걸쳐 측방향으로 병진운동된다.

하나의 캐리어 헤드(140)만이 도시되어 있지만, 폴리싱 패드(110)의 표면 영역이 효율적으로 사용될 수 있도록 부가적인 기판들을 홀딩하기 위해 더 많은 캐리어 헤드들이 제공될 수 있다.

폴리싱 장치는 또한 인-시튜 모니터링 시스템(160)을 포함한다. 인-시튜 모니터링 시스템은, 기판 상의 층의 두께에 의존하는 값들의 시변(time-varying) 시퀀스를 생성한다.

예컨대, 인-시튜 모니터링 시스템(160)은 광학 모니터링 시스템일 수 있다. 특히, 인-시튜 모니터링 시스템(160)은, 폴리싱 동안에 기판으로부터 반사된 광의 스펙트럼들의 시퀀스를 측정한다. 하나의 모니터링 기법은, 각각의 측정된 스펙트럼에 대해, 레퍼런스 스펙트럼들의 라이브러리로부터 매칭 레퍼런스 스펙트럼을 식별하는 것이다. 라이브러리에서의 각각의 레퍼런스 스펙트럼은, 예컨대 레퍼런스 스펙트럼이 발생할 것으로 기대되는 플래튼 회전들의 수 또는 시간을 표시하는 인덱스 값 또는 두께 값과 같은 연관된 특성화 값을 가질 수 있다. 각각의 매칭 레퍼런스 스펙트럼에 대한 연관된 특성화 값을 결정함으로써, 특성화 값들의 시변 시퀀스가 생성될 수 있다. 이러한 기법은 미국 특허 공개 번호 제 2010-0217430 호에서 설명되며, 그 미국 특허 공개는 인용에 의해 포함된다. 다른 모니터링 기법은, 예컨대 측정된 스펙트럼들에서의 피크 또는 밸리의 폭 또는 파장과 같은, 측정된 스펙트럼들로부터의 스펙트럼 피쳐의 특성을 트래킹(track)하는 것이다. 측정된 스펙트럼들로부터의 피쳐의 파장 또는 폭 값들은 값들의 시변 시퀀스를 제공한다. 이러한 기법은 미국 특허 공개 번호 제 2011-0256805 호에서 설명되며, 그 미국 특허 공개는 인용에 의해 포함된다. 다른 모니터링 기법은, 측정된 스펙트럼들의 시퀀스로부터의 각각의 측정된 스펙트럼에 대해 광학 모델을 피팅하는 것이다. 특히, 광학 모델의 파라미터는, 측정된 스펙트럼에 대한 모델의 최상의 피팅을 제공하기 위해 최적화된다. 각각의 측정된 스펙트럼에 대해 생성된 파라미터 값은 파라미터 값들의 시변 시퀀스를 생성한다. 이러한 기법은, 2012년 3월 8일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 제 61/608,284 호에서 설명되며, 그 미국 특허 출원은 인용에 의해 포함된다. 다른 모니터링 기법은, 변환된 스펙트럼들의 시퀀스를 생성하기 위해, 각각의 측정된 스펙트럼의 푸리에 변환을 수행하는 것이다. 변환된 스펙트럼으로부터의 피크들 중 하나의 위치가 측정된다. 각각의 측정된 스펙트럼에 대해 생성된 위치 값은 시변 시퀀스 위치 값들을 생성한다. 이러한 기법은, 2012년 4월 23일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 제 13/454,002 호에서 설명되며, 그 미국 특허 출원은 인용에 의해 포함된다.

인-시튜 모니터링 시스템(160)의 다른 예들은, 와전류(eddy current) 모니터링 시스템들, 용량성 측정 시스템들, 및 슬러리 케미스트리(chemistry) 모니터링 시스템들을 포함한다.

인-시튜 모니터링 시스템(160)이 광학 모니터링 시스템이라고 가정하면, 폴리싱 패드를 통하는 광학 액세스는, 애퍼쳐(aperture)(즉, 패드를 관통하는 홀) 또는 솔리드(solid) 윈도우(118)를 포함함으로써 제공될 수 있다. 솔리드 윈도우(118)는, 몇몇 구현들에서는 솔리드 윈도우가 플래튼(120) 상에 지지될 수 있고 폴리싱 패드에서의 애퍼쳐 내로 돌출될 수 있지만, 예컨대 폴리싱 패드에서의 애퍼쳐를 채우는 플러그로서 폴리싱 패드(110)에 고정될 수 있고, 예컨대 폴리싱 패드에 몰딩되거나 또는 접착적으로 고정된다.

광학 모니터링 시스템(160)은, 광 소스(162), 광 검출기(164), 그리고 광 검출기(164) 및 광 소스(162)와 예컨대 컴퓨터와 같은 원격 제어기(190) 사이에서 신호들을 전송 및 수신하기 위한 회로(166)를 포함할 수 있다. 광 소스(162)로부터 폴리싱 패드에서의 광학 액세스로 광을 전달하기 위해, 그리고 기판(10)으로부터 반사된 광을 검출기(164)로 전달하기 위해, 하나 또는 그 초과의 광 섬유들이 사용될 수 있다. 예컨대, 광을 광 소스(162)로부터 기판(10)으로 전달하고, 그리고 검출기(164)로 되돌려 전달하기 위해, 이분된(bifurcated) 광 섬유(170)가 사용될 수 있다. 이분된 광 섬유는, 광학 액세스 근처에 위치된 트렁크(172), 및 광 소스(162) 및 검출기(164)에 각각 연결된 2개의 브랜치들(174 및 176)을 포함할 수 있다.

몇몇 구현들에서, 플래튼의 상단 표면은 리세스(128)를 포함할 수 있으며, 그 리세스(128) 내로, 이분된 섬유의 트렁크(172)의 일 단부를 홀딩하는 광학 헤드(168)가 피팅된다. 광학 헤드(168)는, 솔리드 윈도우(118)와 트렁크(172)의 상단 사이의 수직 거리를 조정하기 위한 메커니즘을 포함할 수 있다.

회로(166)의 출력은, 드라이브 샤프트(124)에서의, 예컨대 슬립 링과 같은 로터리 커플러(129)를 통해 광학 모니터링 시스템을 위한 제어기(190)로 통과하는 디지털 전자 신호일 수 있다. 유사하게, 광 소스는, 제어기(190)로부터 로터리 커플러(129)를 통해 광학 모니터링 시스템(160)으로 통과하는 디지털 전자 신호들에서의 제어 커맨드들에 응답하여, 턴 온 또는 오프될 수 있다. 대안적으로, 회로(166)는 무선 신호에 의해 제어기(190)와 통신할 수 있다.

광 소스(162)는, 자외선(UV), 가시 또는 근-적외선(NIR) 광을 방출하도록 동작가능할 수 있다. 광 검출기(164)는 분광계일 수 있다. 분광계는, 전자기 스펙트럼의 일부에 걸친 광의 세기를 측정하기 위한 광학 기구이다. 적합한 분광계는 그레이팅 분광계이다. 분광계에 대한 전형적인 출력은 파장(또는 주파수)에 따른 광의 세기이다. 도 2는 파장에 따른 세기를 갖는 측정된 스펙트럼(300)의 예를 예시한다.

위에서 기재된 바와 같이, 광 소스(162) 및 광 검출기(164)는, 이들의 동작을 제어하고 이들의 신호들을 수신하도록 동작가능한, 예컨대 제어기(190)와 같은 컴퓨팅 디바이스에 연결될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스는 폴리싱 장치 근방에 위치된 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 예컨대, 컴퓨팅 디바이스는 프로그래머블 컴퓨터일 수 있다. 제어에 대하여, 컴퓨팅 디바이스는, 예컨대, 플래튼(120)의 회전과 광 소스의 활성화를 동기화시킬 수 있다.

광학 모니터링 시스템(160)은, 측정 주파수에서 측정된 스펙트럼들의 시퀀스를 생성하도록 구성된다. 몇몇 구현들에서, 인-시튜 모니터링 시스템(160)의 광 소스(162) 및 검출기(164)가 플래튼(120)에 설치되고, 플래튼(120)과 함께 회전한다. 이러한 경우에, 측정 주파수는 플래튼의 회전 당 1회일 수 있다. 광학 액세스가 기판(10) 아래로 통과할 때 다수의 스펙트럼들이 획득되는 것이 가능하며, 이러한 경우에, 측정된 스펙트럼들을 제공하기 위해, 획득된 스펙트럼들 중 하나가 선택될 수 있거나, 또는 다수의 획득된 스펙트럼들이 조합될 수 있다.

동작 시에, 제어기(190)는, 예컨대, 검출기의 시간 프레임 또는 광 소스의 특정한 플래시(flash) 동안에 광 검출기에 의해 수신된 광의 스펙트럼을 나타내는 정보를 반송하는 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 이러한 스펙트럼은 폴리싱 동안에 인-시튜로 측정된 스펙트럼이다.

임의의 특정한 이론에 제한되지 않으면서, 최외측 층의 두께의 변화들로 인해, (예컨대, 기판에 걸친 단일 스윕(sweep) 동안이 아니라, 플래튼의 다수의 회전들에 걸쳐) 폴리싱이 진행됨에 따라, 기판(10)으로부터 반사되는 광의 스펙트럼이 전개(evolve)되고, 따라서, 시변 스펙트럼들의 시퀀스가 산출된다. 더욱이, 층 스택의 특정한 두께들에 의해, 특정한 스펙트럼들이 나타난다.

예컨대 컴퓨팅 디바이스와 같은 제어기(190)는, 값들의 시변 시퀀스를 생성하기 위해 위에서 설명된 하나의 모니터링 기법들을 수행하도록 프로그래밍될 수 있다. 예컨대 LED 스크린과 같은 디스플레이(192), 및 예컨대 키보드 및/또는 마우스와 같은 사용자 입력 디바이스(194)가 제어기(190)에 연결될 수 있다.

기판의 단일 구역에 대해서만의 결과들을 예시하는 도 3을 참조하면, 값들(212)의 시변 시퀀스가 예시된다. 값들의 이러한 시퀀스는 트레이스(210)라고 호칭될 수 있다. 일반적으로, 회전 플래튼을 갖는 폴리싱 시스템에 대해, 트레이스(210)는, 기판 아래의 광학 모니터링 시스템의 센서의 스윕 당 하나의, 예컨대 정확히 하나의 값을 포함할 수 있다. 기판 상의 다수의 구역들이 모니터링되는 경우에, 구역 당 스윕 당 하나의 값이 존재할 수 있다. 엔드포인트 및/또는 압력의 제어를 위해 사용되는 단일 값을 생성하기 위해, 구역 내의 다수의 측정치들이 조합될 수 있다. 그러나, 센서의 스윕 당 하나보다 더 많은 값이 생성되는 것이 또한 가능하다.

도 1로 돌아가면, 폴리싱 동작의 개시 전에, 사용자는, 값들(212)의 시변 시퀀스에 대해 피팅될 함수(214)를 정의할 수 있다. 특히, 제어기(190)는 디스플레이(192) 상에 그래픽 사용자 인터페이스를 디스플레이할 수 있고, 사용자는 사용자 입력 디바이스(194)로 사용자-입력 함수(214)를 입력할 수 있다.

몇몇 구현들에서, 제어기는, 텍스트 입력을 동등한 수학적인 함수로 변환시키는 방정식 파싱 소프트웨어(equation parsing software)를 포함할 수 있다. 몇몇 구현들에서, 방정식 파싱 소프트웨어의 그랙픽 사용자 인터페이스는, 함수를 어셈블링(assemble)하기 위해, 사용자가 다수의 별개의 수학적인 함수들로부터 선택하게 허용한다. 함수들은, 임의의 차수의 다항식들, 지수, 합산, 삼각 함수들 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다. 사용자는, 함수의 어떤 부분들이, 값들의 시퀀스에 대해 함수가 피팅되는 경우에 변화될 수 없는 상수들인지, 그리고 함수의 어떤 부분들이, 값들의 시퀀스에 대해 함수를 피팅하기 위해 변화될 수 있는 파라미터들인지를 식별할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 사용자-정의된 함수(214)가 값들(212)의 시퀀스에 대해 피팅된다. 일반화된 함수들을 데이터에 대해 피팅하기 위한 다수의 기법들이 존재한다. 다항식들과 같은 선형 함수들에 대해, 예컨대 "Numerical Recipes in C"의 챕터 15.4에서 설명된 바와 같은 일반적인 선형 최소 자승(general linear least squares) 접근법이 채용될 수 있다. 비-선형 함수들에 대해, 예컨대 "Numerical Recipes in C"의 챕터 15.5에서 설명된 바와 같은 레벤버그-미쿼트(Levenberg-Marquardt) 방법이 빈번하게 사용된다. 더 로버스트한(robust) 방법들은, 예컨대 "Numerical Recipes in C"의 챕터 10.9에서 설명된 바와 같은 시뮬레이티드 어닐링(Simulated Annealing) 방법들을 포함한다. 예컨대, 사용자-정의된 함수는 다항식 함수로 변환될 수 있고, 그 후에, 함수는 일반적인 최소 자승 절차로 피팅된다.

선택적으로, 사용자-정의된 함수는, 시간 TC 후에 수집된 값들에 대해 피팅될 수 있다. 시간 TC 전에 수집된 값들은, 값들의 시퀀스에 대해 함수를 피팅하는 경우에 무시될 수 있다. 예컨대, 이는, 폴리싱 프로세스에서 조기에 발생할 수 있는 측정된 스펙트럼들에서의 노이즈의 제거를 보조할 수 있거나, 또는 이는 다른 층의 폴리싱 동안에 측정된 스펙트럼들을 제거할 수 있다. 폴리싱은, 함수(214)가 타겟 값 TT와 동등하게 되는 엔드포인트 시간 TE에서 중단될 수 있다.

도 5는 제품 기판을 폴리싱하는 방법(700)의 흐름도를 도시한다. 제어기는 사용자로부터 함수를 정의하는 입력을 수신한다(단계(701)). 제품 기판이 폴리싱되고(단계(702)), 인-시튜 모니터링 시스템에 의해 값들의 시퀀스가 생성된다(단계(704)). 예컨대, 인-시튜 모니터링 시스템은 스펙트럼들의 시퀀스를 수집할 수 있고(단계(706a)), 예컨대 위에서 설명된 기법들 중 임의의 것을 사용하여, 스펙트럼들의 시퀀스로부터 값들의 시퀀스가 추출될 수 있다(단계(706b)). 사용자-정의된 함수가 값들의 시퀀스에 대해 피팅된다(단계(708)).

사용자-정의된 함수가 타겟 값과 동등하게 될 시간이 계산될 수 있다. 폴리싱은, 사용자-정의된 함수가 타겟 값과 동등하게 되는 시간에서 중단될 수 있다(단계(710)). 예컨대, 엔드포인트 파라미터로서의 두께의 맥락에서, 사용자-정의된 함수가 타겟 두께와 동등하게 될 시간이 계산될 수 있다. 타겟 두께 TT는, 폴리싱 동작 전에 사용자에 의해 설정될 수 있고 저장될 수 있다. 대안적으로, 제거할 타겟 양이 사용자에 의해 설정될 수 있고, 제거할 타겟 양으로부터 타겟 두께 TT가 계산될 수 있다(도 4 참조).

예컨대, 본원에 인용에 의해 포함되는 미국 출원 일련 번호 제 13/096,777 호에서 설명된 기법들을 사용하여, 더 균일한 폴리싱을 제공하도록 캐리어 헤드의 챔버들에 가해지는 압력을 조정하기 위해, 기판의 상이한 구역들에 대해 값들의 시퀀스를 생성하고, 상이한 구역들로부터의 시퀀스들을 사용하는 것이 가능하다(일반적으로 유사한 기법들을 사용하기 위해 위치 값이 인덱스 값에 대해 대체될 수 있다). 몇몇 구현들에서, 기판의 하나 또는 그 초과의 구역들의 폴리싱 레이트를 조정하기 위해 값들의 시퀀스가 사용되지만, 다른 인-시튜 모니터링 시스템 또는 기법이 폴리싱 엔드포인트를 검출하기 위해 사용된다.

부가하여, 위의 논의는, 인-시튜 모니터링 시스템의 센서가 플래튼에 설치된 회전 플래튼을 가정하지만, 시스템은 기판과 모니터링 시스템의 센서 사이의 다른 타입들의 상대 운동에 대해 적용가능할 수 있다. 예컨대, 예를 들어 궤도 운동과 같은 몇몇 구현들에서, 센서는 기판 상의 상이한 위치들을 횡단하지만, 기판의 에지를 가로지르지는 않는다. 그러한 경우들에서, 예컨대, 1 Hz 또는 그 초과와 같은 특정 주파수로 측정치들이 수집될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 기판이라는 용어는, 예컨대, (예를 들어 다수의 메모리 또는 프로세서 다이들을 포함하는) 제품 기판, 테스트 기판, 베어(bare) 기판, 및 게이팅(gating) 기판을 포함할 수 있다. 기판은 집적 회로 제조의 다양한 스테이지들에 있을 수 있고, 예컨대, 기판은 베어 웨이퍼일 수 있거나, 또는 기판은 하나 또는 그 초과의 증착된 그리고/또는 패터닝된 층들을 포함할 수 있다. 기판이라는 용어는 원형 디스크들 및 직사각형 시트들을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들 및 본 명세서에서 설명된 기능적인 동작들 모두는, 디지털 전자 회로로, 또는 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어 또는 본 명세서에서 개시된 구조 수단 및 그 구조 수단의 구조적인 등가물들을 포함하는 하드웨어로, 또는 이들의 조합들로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예들은, 예컨대 프로그래머블 프로세서, 컴퓨터, 또는 다수의 프로세서들 또는 컴퓨터들과 같은 데이터 프로세싱 장치의 동작을 제어하기 위한, 또는 그 데이터 프로세싱 장치에 의한 실행을 위한, 하나 또는 그 초과의 컴퓨터 프로그램 물건들, 즉, 비-일시적인 머신 판독가능 저장 매체들에 유형으로 구현된 하나 또는 그 초과의 컴퓨터 프로그램들로서 구현될 수 있다.

위에서 설명된 폴리싱 장치 및 방법들은 다양한 폴리싱 시스템들에 적용될 수 있다. 폴리싱 패드 또는 캐리어 헤드들 중 어느 하나 또는 둘 모두는 기판과 폴리싱 표면 사이의 상대 운동을 제공하도록 이동할 수 있다. 예컨대, 플래튼은 회전하기보다는 궤도를 그리며 돌 수 있다. 폴리싱 패드는 플래튼에 고정된 원형(또는 어떤 다른 형상) 패드일 수 있다. 엔드포인트 검출 시스템의 몇몇 양태들은, 예컨대 폴리싱 패드가 선형으로 이동하는 연속적인 또는 릴-투-릴(reel-to-reel) 벨트인 선형 폴리싱 시스템들에 대해 적용가능할 수 있다. 폴리싱 층은, 표준(예컨대, 충전재들을 갖는 또는 갖지 않는 폴리우레탄) 폴리싱 재료, 연성 재료, 또는 고정된 연마 재료일 수 있다. 상대적인 위치의 용어들이 사용되며, 폴리싱 표면 및 기판은 수직 배향 또는 어떤 다른 배향으로 홀딩될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

본 발명의 특정한 실시예들이 설명되었다. 다른 실시예들이 다음의 청구항들의 범위 내에 존재한다.

Claims

폴리싱을 제어하는 방법으로서,
폴리싱 시스템에 커플링되고, 그리고 상기 폴리싱 시스템을 제어하도록 구성된 컴퓨터 시스템에서, 그래픽(graphical) 사용자 인터페이스를 통해 상기 폴리싱 시스템의 사용자로부터 함수(function)를 선택하는 입력을 수신하는 단계 ― 상기 함수는 변화될 수 있는 적어도 하나의 파라미터를 포함함 ―;
기판을 폴리싱하는 단계;
인-시튜(in-situ) 모니터링 시스템으로 폴리싱 동안에 기판을 모니터링하는 단계;
상기 인-시튜 모니터링 시스템으로부터의 측정치들(measurements)로부터 값들의 시퀀스를 생성하는 단계;
상기 값들의 시퀀스에 대해 상기 함수를 피팅(fitting)하는 단계 ― 상기 피팅하는 단계는, 상기 값들의 시퀀스에 대한 상기 함수의 최상의 피팅(fit)을 제공하는, 상기 적어도 하나의 파라미터의 값을 결정하는 단계를 포함함 ―;
상기 함수가 타겟 값과 동등하게 되는 예상되는 시간을 결정하는 단계; 및
상기 예상되는 시간에 기초하여, 폴리싱 레이트에 대한 조정 또는 폴리싱 엔드포인트 중 적어도 하나를 결정하는 단계
를 포함하는,
폴리싱을 제어하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 사용자로부터 입력을 수신하는 단계는, 상기 사용자로부터 상기 함수에서의 적어도 하나의 상수를 선택하는 입력을 수신하는 단계를 포함하는,
폴리싱을 제어하는 방법.
제 1 항에 있어서,
텍스트(textual) 입력을 수학적인(mathematical) 함수로 변환시키는 단계를 포함하는,
폴리싱을 제어하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 사용자로부터 입력을 수신하는 단계는, 별개의(discrete) 수학적인 함수들의 미리 결정된 세트로부터의 사용자 선택을 수신하는 단계를 포함하는,
폴리싱을 제어하는 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 사용자로부터 입력을 수신하는 단계는, 상기 함수를 제공하기 위해 상기 별개의 수학적인 함수들의 미리 결정된 세트로부터의 복수의 사용자 선택들을 수신하는 단계를 포함하는,
폴리싱을 제어하는 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 별개의 수학적인 함수들의 미리 결정된 세트는, 다항식(polynomial), 지수(exponential), 합산(summation), 또는 삼각(trigonometric) 함수들 중 하나 이상을 포함하는,
폴리싱을 제어하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 인-시튜 모니터링 시스템은, 광학 모니터링 시스템을 포함하는,
폴리싱을 제어하는 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 인-시튜 모니터링 시스템은, 스펙트로그래픽(spectrographic) 모니터링 시스템을 포함하는,
폴리싱을 제어하는 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 측정치들은 측정된 스펙트럼들의 시퀀스를 포함하는,
폴리싱을 제어하는 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 값들의 시퀀스를 생성하는 단계는, 레퍼런스(reference) 스펙트럼들의 라이브러리로부터 매칭(matching) 레퍼런스 스펙트럼을 식별하는 단계, 및 상기 매칭 레퍼런스 스펙트럼과 연관된 값을 결정하는 단계를 포함하는,
폴리싱을 제어하는 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 값들의 시퀀스를 생성하는 단계는, 상기 측정된 스펙트럼들의 시퀀스의 각각의 스펙트럼에서 피크(peak) 또는 밸리(valley)를 식별하는 단계, 및 상기 측정된 스펙트럼들의 시퀀스의 각각의 스펙트럼에 대한 피크 또는 밸리의 폭 또는 파장의 값을 결정하는 단계를 포함하는,
폴리싱을 제어하는 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 값들의 시퀀스를 생성하는 단계는, 상기 측정된 스펙트럼들의 시퀀스로부터의 각각의 측정된 스펙트럼에 대해 광학 모델을 피팅하는 단계를 포함하며, 상기 광학 모델을 피팅하는 단계는, 상기 측정된 스펙트럼에 대한 상기 모델의 출력 스펙트럼의 최상의 피팅을 제공하기 위해 상기 광학 모델의 파라미터의 값을 결정하는 단계를 포함하는,
폴리싱을 제어하는 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 값들의 시퀀스를 생성하는 단계는,
i) 레퍼런스 스펙트럼들의 라이브러리로부터 매칭 레퍼런스 스펙트럼을 식별하고, 상기 매칭 레퍼런스 스펙트럼과 연관된 값을 결정하는 단계;
ii) 상기 측정된 스펙트럼들의 시퀀스의 각각의 스펙트럼에서 피크(peak) 또는 밸리(valley)를 식별하고, 상기 측정된 스펙트럼들의 시퀀스의 각각의 스펙트럼에 대한 상기 피크 또는 밸리의 폭 또는 파장의 값을 결정하는 단계; 또는
iii) 상기 측정된 스펙트럼들의 시퀀스로부터의 각각의 측정된 스펙트럼에 대해 광학 모델을 피팅하는 단계 ― 상기 피팅하는 단계는, 상기 측정된 스펙트럼에 대한 상기 모델의 출력 스펙트럼의 최상의 피팅을 제공하기 위해, 상기 광학 모델의 파라미터의 값을 결정하는 단계를 포함함 ―
중 하나 이상을 포함하는,
폴리싱을 제어하는 방법.
명령들을 포함하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서,
상기 명령들은 프로세서가:
폴리싱 시스템에 커플링되고, 그리고 상기 폴리싱 시스템을 제어하도록 구성된 컴퓨터 시스템에서, 그래픽 사용자 인터페이스를 통해 상기 폴리싱 시스템의 사용자로부터 함수를 선택하는 입력을 수신하고 ― 상기 함수는 변화될 수 있는 적어도 하나의 파라미터를 포함함 ―;
인-시튜 모니터링 시스템으로부터 폴리싱 동안에 기판의 측정치들을 수신하고;
상기 인-시튜 모니터링 시스템으로부터의 상기 측정치들로부터 값들의 시퀀스를 생성하며;
상기 값들의 시퀀스에 대해 상기 함수를 피팅하고 ― 상기 피팅하는 것은, 상기 값들의 시퀀스에 대한 상기 함수의 최상의 피팅을 제공하는, 상기 적어도 하나의 파라미터의 값을 결정하는 것을 포함함 ―;
상기 함수가 타겟 값과 동등하게 되는 예상되는 시간을 결정하고; 그리고
상기 예상되는 시간에 기초하여, 폴리싱 레이트에 대한 조정 또는 폴리싱 엔드포인트 중 적어도 하나를 결정하도록 하는,
컴퓨터 판독가능 저장 매체.
제 14 항에 있어서,
상기 사용자로부터 입력을 수신하도록 하는 명령은, 상기 사용자로부터 상기 함수에서의 적어도 하나의 상수를 선택하는 입력을 수신하도록 하는 명령을 포함하는,
컴퓨터 판독가능 저장 매체.
제 14 항에 있어서,
상기 사용자로부터 입력을 수신하도록 하는 명령은, 별개의 수학적인 함수들의 미리 결정된 세트로부터 사용자 선택을 수신하도록 하는 명령을 포함하는,
컴퓨터 판독가능 저장 매체.
제 16 항에 있어서,
상기 사용자로부터 입력을 수신하도록 하는 명령은, 상기 함수를 제공하기 위해 상기 별개의 수학적인 함수들의 미리 결정된 세트로부터 복수의 사용자 선택들을 수신하도록 하는 명령을 포함하는,
컴퓨터 판독가능 저장 매체.
제 17 항에 있어서,
상기 별개의 수학적인 함수들의 미리 결정된 세트는, 다항식, 지수, 합산, 또는 삼각 함수들 중 하나 이상을 포함하는,
컴퓨터 판독가능 저장 매체.
화학적 기계적 폴리싱 시스템으로서,
폴리싱 패드를 지지하기 위한 플래튼(platen);
상기 폴리싱 패드와 접촉하는 기판을 홀딩(hold)하기 위한 캐리어 헤드;
상기 플래튼과 상기 캐리어 헤드 사이에 움직임을 생성하기 위한 모터;
폴리싱 동안에 상기 기판의 측정치들을 생성하기 위한 인-시튜 모니터링 시스템; 및
제어기
를 포함하고,
상기 제어기는:
그래픽 사용자 인터페이스를 통해 상기 폴리싱 시스템의 사용자로부터 함수를 선택하는 입력을 수신하고 ― 상기 함수는 변화될 수 있는 적어도 하나의 파라미터를 포함함 ―;
상기 인-시튜 모니터링 시스템으로부터 상기 측정치들을 수신하고;
상기 인-시튜 모니터링 시스템으로부터의 상기 측정치들로부터 값들의 시퀀스를 생성하고;
상기 값들의 시퀀스에 대해 상기 함수를 피팅하며 ― 상기 피팅하는 것은, 상기 값들의 시퀀스에 대한 상기 함수의 최상의 피팅을 제공하는, 상기 적어도 하나의 파라미터의 값을 결정하는 것을 포함함 ―;
상기 함수가 타겟 값과 동등하게 되는 예상되는 시간을 결정하고; 그리고
상기 예상되는 시간에 기초하여, 폴리싱 레이트에 대한 조정 또는 폴리싱 엔드포인트 중 적어도 하나를 결정하도록 구성되는,
화학적 기계적 폴리싱 시스템.