KR20020073386A - 기판의 연마종점 검출 - Google Patents

기판의 연마종점 검출 Download PDF

Info

Publication number
KR20020073386A
KR20020073386A KR1020020013016A KR20020013016A KR20020073386A KR 20020073386 A KR20020073386 A KR 20020073386A KR 1020020013016 A KR1020020013016 A KR 1020020013016A KR 20020013016 A KR20020013016 A KR 20020013016A KR 20020073386 A KR20020073386 A KR 20020073386A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polishing
feature amount
end point
image
dimensional image
Prior art date
Application number
KR1020020013016A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100701517B1 (ko
Inventor
시오미준이치
후지모토히로키
니시하라에이지
이마무라아츠시
Original Assignee
다이닛뽕스크린 세이조오 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 다이닛뽕스크린 세이조오 가부시키가이샤 filed Critical 다이닛뽕스크린 세이조오 가부시키가이샤
Publication of KR20020073386A publication Critical patent/KR20020073386A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100701517B1 publication Critical patent/KR100701517B1/ko

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/40Analysis of texture
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/0002Inspection of images, e.g. flaw detection
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/0002Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004Industrial image inspection
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/40Analysis of texture
    • G06T7/41Analysis of texture based on statistical description of texture
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108Industrial image inspection
    • G06T2207/30148Semiconductor; IC; Wafer
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S438/00Semiconductor device manufacturing: process
    • Y10S438/959Mechanical polishing of wafer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Probability & Statistics with Applications (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

본 발명은 마찰력이나 광의 반사율과는 다른 원리를 이용하여 연마종점을 검출할 수 있는 기술을 제공한다.
기판의 연마대상표면의 2차원 화상을 취득하고, 그 2차원 화상을 해석함으로써, 2차원 화상의 엔트로피(H1, H2)를 산출한다. 그리고, 이 엔트로피(H1, H2)를 이용하여 기판의 연마종점을 판정하거나, 또는 이 엔트로피(H1, H2)의 대신에 화상의 차분 통계량과 같은 다른 화상 특징량을 이용할 수도 있다.

Description

기판의 연마종점 검출{DETECTION OF AN END POINT OF POLISHING A SUBSTRATE}
본 발명은, 반도체 웨이퍼나 액정표시장치용의 유리기판 등의 각종 기판의 위에 형성된 박막의 연마공정에서, 그 연마공정의 적절한 종점을 검출하기 위한 기술에 관한 것이다.
반도체장치나 액정패널의 제조에 있어서는, 기판의 위에 박막을 형성하는 막형성공정과, 그 박막을 연마하여 적정한 박막을 얻기 위한 연마공정이 빈번하게 이용된다. 연마공정에서는, 연마에 의해 적절한 박막이 얻어진 시점에서 연마를 정지하는 것이 요구된다. 이 때문에, 종래부터 연마의 종점을 검출하기 위한 여러 가지의 기술이 제안되고 있다. 또, 이 명세서에서는, 박막이 형성된 기판전체를 가리켜 단순히 '기판'으로 표현하는 경우가 있다.
예컨대, 일본 특개평9-131663호 공보에는, 마찰력에 기초한 연마종점의 검출기술이 개시되어 있다. 이 기술에서는, 연마가 진행하여 박막의 하지층이 출현하면, 기판과 연마패드의 마찰력이 변화하여 기판의 회전에 요구되는 토크가 변화하므로, 이것을 회전모터의 전류변화로서 검지하여 연마종점을 검지한다.
또, 일본 특허 제3001051호에는, 광의 반사율에 기초한 연마종점의 검출기술이개시되어 있다. 이 기술에서는, 기판표면에 레이저광을 조사하여 반사율의 변화를 측정함으로써, 연마종점을 검지한다.
그러나, 마찰력에 기초한 연마종점의 검출기술에서는, 기판의 표면전체에 의한 마찰력을 평균적으로 평가하므로, 기판표면의 여러 가지 장소에서의 연마의 불균일성을 검지할 수는 없다고 하는 문제가 있었다. 또, 광의 반사율에 기초한 종점 검출기술에서는, 광 조명이 미치는 미소한 위치의 상태를 검출하고 있기 때문에, 넓은 면적에서의 연마상태를 검출하는 것이 곤란하다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 종래의 과제를 해결하기위해 이루어진 것으로서, 마찰력이나 광의 반사율과는 다른 원리를 이용하여 연마종점을 검출할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예로서의 연마장치의 구성도,
도 2는 본 발명에서의 2단계의 연마공정을 나타내는 설명도,
도 3은 실시예에서의 처리절차를 나타내는 흐름도,
도 4는 연마공정에서의 웨이퍼 단면과 웨이퍼 표면의 그레이 화상의 변화 모습을 나타내는 설명도,
도 5는 연마실험으로부터 얻어진 엔트로피(H1, H2)의 시간변화를 나타내는 그래프,
도 6은 그레이 화상의 차분 통계량을 계산하는 데에 사용되는 히스토그램(G(i), P(i))의 계산방법을 나타내는 설명도,
도 7은 도 5에서와 같은 연마실험에서 차분 통계량 콘트라스트(F1)의 시간변화를 나타내는 그래프이다.
<도면부호의 간단한 설명>
10 ... 연마패드12 ... 제1 모터
20 ... 웨이퍼 유지부22 ... 제2 모터
30 ... 촬상부32 ... 단색광원
40 ... 컴퓨터42 ... 화상 특징량 산출부
44 ... 연마종점 판정부50 ... 외부기억장치
100 ... 연마장치
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 장치는, 기판의 연마종점을 검출하는 장치로서, 상기 기판의 연마대상표면의 2차원 화상을 취득하는 촬상부와, 상기 2차원 화상을 해석함으로써, 상기 2차원 화상에 관한 소정의 특징량을 산출하는 화상 특징량 산출부와, 상기 화상 특징량을 이용하여 상기 기판의 연마종점을 판정하는 연마종점 판정부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 장치에서는, 기판표면에서 촬상한 2차원 화상은, 연마상태에 따라 변화한다. 따라서, 그 화상 특징량을 이용하면, 적절한 연마종점을 검출할 수 있다.
또, 상기 화상 특징량으로서는, 상기 2차원 화상의 정보량을 나타내는 엔트로피를 실질적으로 나타내는 엔트로피 지표값을 이용할 수 있고, 혹은 상기 2차원 화상의 화소값 끼리의 차분에 관한 통계량을 실질적으로 나타내는 차분 통계량 지표값을 이용할 수 있다.
이들 특징량을 이용하면, 연마종점을 상당히 정확하게 검출할 수 있다.
또, 상기 연마종점 판정부는, 상기 화상 특징량이 소정의 문턱치에 도달한 시점을 상기 연마종점으로 판정하여도 좋다. 혹은, 상기 화상 특징량이 소정의 문턱치에 도달한 제1 시점을 판정함과 동시에, 상기 제1 시점으로부터 소정의 시간만큼 연마를 계속한 후의 제2 시점을 상기 연마종점으로 판정하도록 하여도 좋다.
이와 같은 판정방법을 이용함으로써, 기판의 연마방법에 의한 적절한 연마종점을 검출할 수 있다.
또, 본 발명은, 여러 가지 형태으로 실현할 수 있는데, 예컨대, 기판의 연마종점의 검출방법 및 장치, 이것을 이용한 연마방법 및 장치, 이들 각종 방법 또는 장치의 기능을 실현하기 위한 컴퓨터 프로그램, 그 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록매체, 그 컴퓨터 프로그램을 포함하는 반송파내에 구현된 데이터신호 등의 형태로 실현할 수 있다.
본 발명의 이와 같은 목적과 그 외의 목적, 특징, 태양 및 장점은 다음의 첨부된 도면과 함께 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 명백해 질 것이다.
다음으로, 본 발명의 실시형태를 실시예에 기초하여 이하의 순서로 설명한다.
A. 장치의 구성
B. 실시예의 처리절차
C. 변형예
A. 장치의 구성
도 1은 본 발명의 일실시예로서의 연마장치(100)의 구성을 나타내는 설명도이다. 이 연마장치(100)는, 연마패드(10)와, 연마패드(10)를 회전시키기 위한 제1 모터(12)와, 반도체 웨이퍼(WF)를 유지하여 연마패드(10) 상에 눌러주기 위한 웨이퍼 유지부(20)와, 웨이퍼 유지부(20)를 회전시키기 위한 제2 모터(22)를 구비하고 있다. 또, 연마장치(100)는, 웨이퍼 표면의 화상을 촬영하기 위한 촬상부(30)와, 웨이퍼 표면을 조명하기 위한 단색광원(32)과, 장치전체의 제어를 행하기 위한 컴퓨터(40)를 구비하고 있다. 컴퓨터(40)에는, 화상 데이터나 컴퓨터 프로그램을 저장하기 위한 외부기억장치(50)가 접속되어 있다.
컴퓨터(40)는, 화상 특징량 산출부(42)와, 연마종점 판정부(44)의 기능을 가지고 있다. 이들 각부의 기능은, 외부기억장치(50)에 저장된 컴퓨터 프로그램을 컴퓨터(40)가 실행함으로써 실현된다. 또, 촬상부(30)와 컴퓨터(40)는 연마종점 검출장치를 구성하고 있다.
웨이퍼 표면의 화상을 촬상하는 경우에는, 웨이퍼 유지부(20)에 유지된 웨이퍼(WF)가, 도시되지 않은 이동기구에 의해 소정의 촬상위치에 이동되다. 또, 연마를 행하는 경우에는, 같은 이동기구에 의해 웨이퍼(WF)가 연마위치까지 이동한다.
도 2는, 본 실시에에서의 2단계의 연마공정을 나타내는 설명도이다. 도 2의 (a)에서는, 반도체 웨이퍼의 산화물층 위에 비교적 얇은 TaN층이 형성되어 있다.또, 이 TaN층의 위에 비교적 두꺼운 Cu층(배선층)이 형성되어 있다. 또, 산화물층에는 배선홈이 형성되어 있다. TaN층은, Cu(배선금속)가 산화물층에 확산하는 것을 방지하는 스토퍼막으로서의 기능을 가지고 있다.
제1 연마공정에서는, 소정의 제1 화학연마제를 이용하여 Cu층을 연마한다. 이 제1 연마공정은 TaN층의 표면이 나타날 때까지 행해진다. 제2 연마공정에서는 제1 연마공정과는 다른 제2 화학연마제를 이용하여 TaN층을 연마한다. 이 제2 연마공정은 산화물층의 표면이 나타날 때까지 행해진다. 이 결과, 산화물층에 형성된 배선홈 안에만 Cu층이 존재하는 배선패턴이 얻어진다.
이와 같은 2개의 연마공정은, 모두 화학연마제를 이용하므로, CMP(Chemical Mechanical Polishing)로 불리어 진다. 2개의 연마공정에는 다른 연마제가 이용되므로, 통상은 별개의 연마장치가 사용된다. 이하에 설명하는 본 실시에의 연마종점의 검출처리는, 이들 2개의 연마공정의 각각에서 실행된다. 단지, 이들 2개의 연마공정의 한쪽에서만 본 실시예를 적용하여도 좋다.
B. 실시예의 처리절차
도 3은, 실시예의 처리절차를 나타내는 흐름도이다. 단계(S1)에서는, 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이 박막(TaN층, Cu층)을 형성한다. 단계(S2)에서는, 연마장치(100)(도 1), 촬상부(30)에 의해 2차원의 다계조 모노크롬 영상(monochromatic multi-level image)(이하, 간단히 '그레이 영상'이라 한다)을 독취한다. 그레이 영상을 독취하는 때에는, 웨이퍼(WF)의 표면이 단색광원(32)으로 조명된다. 단색광원(32)으로서는, 연마공정이 진행함에 따라 그레이 영상의 콘트라스트가 명료하게 변화하도록 하는 파장의 광원이 이용된다. 이 단색광원(32)의 광의 파장은, 웨이퍼 표면의 박막의 광학정수나 두께를 고려하여 실험적으로 결정된다.
또, 그레이 화상은, 반도체 웨이퍼(WF)의 적어도 1개소에서 독취된다. 단지, 박막의 형성상태(두께나 배선패턴 등)의 다른 복수개소에서 그레이 화상을 각각 독취하는 것이 바람직하다.
단계(S4, S5)에서는, 화상 특징량 산출부(42)(도 1)가 웨이퍼 표면의 그레이 화상을 해석함으로써 소정의 화상 특징량을 산출한다. 이 처리내용에 대해서는 후술한다. 단계(S5)에서는, 연마종점 판정부(44)가 화상 특징량을 이용하여, 원하는 연마종점에 도달하고 있는지 아닌지를 판정한다. 이런 식으로 연마종점에 도달할 때까지 단계(S2~S5)를 반복한다.
도 4는, 연마공정에서의 웨이퍼 단면과, 웨이퍼 표면의 그레이 화상의 변화의 모습을 나타내는 설명도이다. 도 4의 (a)의 상부에 나타낸 바와 같이, 연마 전에는 Cu층이 비교적 두껍게 형성되어 있지만, Cu층의 표면에는 TaN층의 배선홈의 흔적인 작은 홈이 남아 있다. 이 때문에, 도 4의 (a)의 하부에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 표면의 그레이 화상은 이 홈의 화상부분을 포함하고 있다.
연마를 행하여 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이 Cu층이 평탄화되면, 농담(濃淡)이 적은 거의 같은 모양의 그레이 영상이 촬상된다. 연마가 더 진행하여 Cu층의 두께가 충분히 얇게 되면, 하지에 있는 배선홈의 형상(배선패턴)이 투과되어 보이게 된다. 이 때문에, 도 4의 (c)의 하부에 나타낸 바와 같이, 그레이 화상의 배선패턴부분의 명도와 그 외의 부분의 명도의 차이가 나타난다. TaN층의 위에 있는 Cu층이 모두 연마된 적정한 연마상태에서는, 도 4의 (d)에 나타낸 바와 같이, 그레이 화상의 배선패턴부분이 상당히 명료하게 나타난다. 단지, 연마가 과잉으로 되면, 도 4의 (e)에 나타낸 바와 같이, 그레이 화상의 콘트라스트가 과잉으로 되는 경향이 있다.
화상 특징량 산출부(42)는, 이와 같은 연마상태와 그레이 화상과의 관계를 전제로 하여, 적정한 연마종점을 검출하기 위한 소정의 화상 특징량을 산출한다. 화상 특징량으로서는, 예컨대 다음의 (1)식으로 주어지는 그레이 화상의 엔트로피(H1)를 사용할 수 있다.
여기서, i는 그레이 화상의 각 화소의 화소값(0~255)이고, h(i)는 화소값이 I인 화소수의 빈도를 나타내는 히스토그램이다. 또, 연산자 ln[]은 자연대수를 취하는 연산을 의미하고 있다. 또 히스토그램 h(i)는 그 적산치가 1로 되도록 규격화한 값(즉 화소값 i의 출현확률)이다. 이 엔트로피(H1)는 그레이 화상을 정보원으로 생각한 때에, 그 정보량을 나타내는 지표값이다. 따라서, 엔트로피(H1)는 그레이 화상내의 화소값의 변화가 클수록 큰 값으로 되는 경향이 있다. 적정한 연마상태(도 4의 (d))에서는, 그레이 화상내의 화소값의 변화도 크므로, 이 엔트로피(H1)를 이용하여 적정한 연마종점을 검출할 수 있다. 또, 상기 (1)식에서, 자연대수 ln[]의 대신에, 밑수가 2인 대수 log2[]를 이용하여도 좋다.
또, 상기 엔트로피(H1)의 대신에, 다음의 (2a), (2b)식으로 주어지는 퍼지엔트로피(H2)를 이용할 수도 있다.
여기서,
또, M×N은, 그레이 화상의 사이즈(화소수)이다. Te(i)는 퍼지집합을 정의하는 퍼지멤버 관수이고, 그 형상은 (2b)식으로 주어진다. 본 실시예에서는, 퍼지멤버 관수(Te(i))의 형태를 규정하는 계수 a, b, c로서, a=0, b=127, c=255를 이용한다. 이 퍼지엔트로피(H2)도, 그레이 화상의 정보량을 나타내는 지표값으로서의 의미를 가지고 있다.
도 5는, 연마실험을 행하여 얻어진 2종류의 엔트로피(H1, H2)의 시간변화를나타내는 그래프이다. 엔트로피(H1)는 시각(t0)에서 최대값(H1max)에 도달했다. 또, 퍼지엔트로피(H2)도 시각(t0)에서 최대값(H2max)에 도달했다. 적정한 연마상태는 그것으로부터 시간(Δt1)만큼 경과한 후의 시각(t1)이었다.
이와 같은 실험결과로부터, 이하와 같은 몇가지의 방법에 따라 적정한 연마상태를 판정할 수 있다.
(C1) 엔트로피(H1)(또는 H2)가 그 최대값에 도달한 시점(t0)에서부터 소정의 시간(Δt1)만큼 경과한 후에, 적정한 연마상태에 도달한 것으로 판정한다.
(C2) 엔트로피(H1)(또는 H2)가 그 최대값에 도달한 시점에서 거의 적정한 연마상태에 도달한 것으로 판정한다.
그런데, 최대값(H1max)에 도달하였는지 여부는 엔트로피(H1)의 값이 최대값보다도 작게 된 때에 비로소 알게 된다. 여기서, 상기 판정기준 (C1), (C2)의 판정방법의 대신에, 다음의 판정기준 (C3), (C4)를 채용할 수 있다.
(C3) 엔트로피(H1)(또는 H2)가 소정의 문턱치에 도달한 시점으로부터 소정의 시간(Δt1)만큼 경과한 후에, 적정한 연마상태에 도달한 것으로 판정한다.
(C4) 엔트로피(H1)(또는 H2)가 소정의 문턱치에 도달한 시점에서 거의 적정한 연마상태에 도달한 것으로 판정한다.
또, 엔트로피(H1, H2)에 관한 소정의 문턱치나 경과시간(Δt1)은, 실제의 판정대상으로 되는 웨이퍼와 같은 박막패턴을 가지는 테스트용 웨이퍼를 이용한 연마실험을 행함으로써 결정할 수 있다.
상술한 바와 같은 판정기준에 의하면, 그레이 화상의 해석으로 얻어진 엔트로피(H1 또는 H2)를 이용하여 적정한 연마종점을 정밀도 좋고 용이하게 검출할 수 있다.
또, 엔트로피(H1, H2)의 대신에, 다음의 (3a)~(3d)식 중 어느 하나로 주어지는 차분 통계량(F1~F4)을 이용하는 것도 가능하다.
도 6은, 그레이 화상의 차분 통계량의 계산에 사용되는 히스토그램(G(i), P(i))의 계산방법을 나타내는 설명도이다. 히스토그램 (G(i))은, 소정의 변위량(NX,NY)만큼 이탈된 2개의 화소의 화소값(D)의 차의 절대값이 i인 확률을 의미하고 있다. 또, 상기 (3a)~(3d)식에서 이용되고 있는 변수(P(i))는, P(i)=G(i+1)로 주어지는 히스토그램이다. 변위량(NX,NY)으로서는 임의의 값을 사용 가능하지만, 본 실시예에서는 (1,1), (1,0), (1,-1), (0,-1), (-1,-1), (-1,0), (-1,1), (0,1)의 8방향에 대해 계산하고, 그들의 평균값을 이용하고 있다.
상기 (3a)식으로 주어지는 제1 차분 통계량(F1)은, 화소값의 차분(i)의 제곱에 그 히스토그램(P(i))을 곱한 값의 합이고, 화소값의 차분(i)의 분산에 상당한다. 이 제1 차분 통계량(F1)을, 이하에서는 '차분 통계량 콘트라스트'로도 칭한다.
상기 (3b)식으로 주어지는 제2 차분 통계량(F2)은, 화소값의 차분(i)의 히스토그램(P(i))의 제곱의 합이다. 이 제2 차분 통계량(F2)을, 이하에서는 '차분 통계량 각도별 2차모멘트'로도 칭한다.
상기 (3c)식으로 주어지는 제3 차분 통계량(F3)은, 히스토그램(P(i))의 엔트로피에 상당하는 값이다. 이 제3 차분 통계량(F3)을, '차분 통계량 엔트로피'로도 칭한다.
상기 (3d)식으로 주어지는 제4 차분 통계량(F4)은, 화소값의 차분(i)의 평균값에 상당하는 것이다. 이 제4 차분 통계량(F4)을, '차분 통계량 평균'으로도 칭한다.
도 7은, 도 5와 같은 연마실험에서의 차분 통계량 콘트라스트(F1)의 시간변화를 나타내는 그래프이다. 차분 통계량 콘트라스트(F1)는, 시각(t0')에서 최소값(F1min)에 도달하고 있다. 적정한 연마종점은, 그것으로부터 시간(Δt2)만큼 경과한 후의 시각(t1)이다.
차분 통계량 콘트라스트(F1)를 이용한 경우에는, 상기 판정기준 (C1)~(C4)과 마찬가지인 이하의 판정기준 (C1')~(C4')에 따라 적정한 연마상태를 판정할 수 있다.
(C1') 차분 통계량 콘트라스트(F1)가 최소값에 도달한 시점(t0')으로부터 소정의 시간(Δt2)만큼 경과한 후에, 적정한 연마상태에 도달한 것으로 판정한다.
(C2') 차분 통계량 콘트라스트(F1)가 최소값에 도달한 시점(t0')에서 거의적정한 연마상태에 도달한 것으로 판정한다.
(C3') 차분 통계량 콘트라스트(F1)가 소정의 문턱치에 도달한 시점으로부터 소정의 시간(Δt1)만큼 경과한 후에, 적정한 연마상태에 도달한 것으로 판정한다.
(C4') 차분 통계량 콘트라스트(F1)가 소정의 문턱치에 도달한 시점에서 거의 적정한 연마상태에 도달한 것으로 판정한다.
또, 차분 통계량 콘트라스트(F1)의 대신에, 상술한 다른 차분 통계량(F2~F4)을 이용한 경우도 마찬가지이다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 그레이 화상을 해석함으로써 엔트로피(H1, H2)나 차분 통계량(F1~F4) 등의 소정의 화상 특징량을 산출하고, 그 값을 이용하여 연마종점을 검출하므로, 비교적 간단한 구성에 의해 적정한 연마종점을 정확하게 검출할 수 있다.
또, 상기 실시예를 이용하여, 웨이퍼의 복수의 검사대상개소에서 그레이 화상을 촬상하고, 복수의 검사대상개소에서의 화상 특징량을 이용하여 연마종점을 검출하도록 하는 것도 가능하다. 이와 같이 하면, 예컨대, 복수의 검사대상개소에서의 연마상태로부터 연마가 불균일한지 여부를 판정할 수 있다. 또, 연마가 불균일한 경우에도, 특히 중요한 검사대상개소에 대해 충분한 연마가 행해질 때까지 연마를 계속할 수 있다.
또, 촬상부(30)에 관하여는, 웨이퍼 회전에 동기하여 화상을 취입하기 위해, 스트롭 조명(strobscopic light)을 이용하든지, 혹은 셔터 카메라로 촬상하는 것이 바람직하다.
C. 변형예
또, 이 발명은 상기의 실시예나 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 형태로 실시할 수 있고, 예컨대 다음과 같은 변형도 가능하다.
C1. 변형예 1
상기 실시예는, 반도체 웨이퍼의 연마공정에 적용하고 있지만, 본 발명은, 반도체 웨이퍼에 한하지 않고, 액정표시장치용 유리기판이나, 포토마스크용 유리기판, 광디스크용 기판 등의 여러 가지 기판의 연마공정에 적용할 수 있다. 또, 본 발명은, CMP 이외의 임의의 각종 연마공정에 적용할 수 있다.
C2. 변형예 2
상기 실시예에서는, 2차원 화상으로서 다계조 모노크롬 화상을 촬상하고 있지만, 이 대신에 다계조 컬러 화상을 촬상하도록 하여도 된다. 이 경우에는, 컬러 화상으로부터 그레이 계조값을 구하여 화상 특징량을 산출할 수 있다. 또는, 컬러 화상의 각 색성분마다에 화상 특징량을 산출하고, 그들의 화상 특징량을 이용하여 연마종점을 검출하도록 하여도 된다.
C3. 변형예 3
상기 실시에에서는 엔트로피(H1, H2)나 차분 통계량(F1~F4)을 이용하고 있지만, 화소 특징량으로서 2차원 화상의 특징을 나타내는 다른 값을 사용하는 것도 가능하다. 단지, 도 5, 도 7의 결과로부터도 이해할 수 있듯이, 화상의 엔트로피를 실질적으로 나타내는 엔트로피 지수값이나 화상의 화소값 끼리의 차분에 관한 통계량을 실질적으로 나타내는 차분 통계량 지표값을 이용하도록 하면, 연마종점을 상당히 정확하게 검출할 수 있다고 하는 이점이 있다.
C4, 변형예 4
상기 실시예에서는, 1개의 화상 특징량을 이용하여 연마종점을 검출하는 것으로 하였지만, 복수 종류의 다른 화상 특징량을 이용하여 연마종점을 검출하도록 하여도 된다. 복수 종류의 화상 특징량을 이용하면, 보다 정확하게 연마종점을 검출할 수 있다.
본 발명을 이용함으로써, 종래의 마찰력이나 광의 반사율을 이용한 방법보다 개선된 연마종점의 검출방법을 얻을 수 있다.

Claims (15)

  1. 기판의 연마종점을 검출하는 장치로서,
    상기 기판의 연마대상표면의 2차원 화상을 취득하는 촬상부와,
    상기 2차원 화상을 해석함으로써, 상기 2차원 화상에 관한 소정의 특징량을 산출하는 화상 특징량 산출부와,
    상기 화상 특징량을 이용하여 상기 기판의 연마종점을 판정하는 연마종점 판정부를 구비하는, 연마종점 검출장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화상 특징량은, 상기 2차원 화상의 정보량을 나타내는 엔트로피를 실질적으로 나타내는 엔트로피 지표값인, 연마종점 검출장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 화상 특징량은, 상기 2차원 화상의 화소값 끼리의 차분(差分)에 관한 통계량을 실질적으로 나타내는 차분 통계량 지표값인, 연마종점 검출장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 연마종점 판정부는, 상기 화상 특징량이 소정의 문턱치에 도달한 시점을 상기 연마종점으로 판정하는, 연마종점 검출장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 연마종점 판정부는, 상기 화상 특징량이 소정의 문턱치에 도달한 제1 시점을 판정함과 동시에, 상기 제1 시점에서 소정의 시간만큼 연마를 계속한 후의 제2 시점을 상기 연마종점으로 판정하는, 연마종점 검출장치.
  6. 기판의 연마종점을 검출하는 방법으로서,
    (a) 상기 기판의 연마대상표면의 2차원 화상을 취득하는 공정과,
    (b) 상기 2차원 화상을 해석함으로써, 상기 2차원 화상에 관한 소정의 특징량을 산출하는 공정과,
    (c) 상기 화상 특징량을 이용하여 상기 기판의 연마종점을 판정하는 공정과,
    를 구비하는, 연마종점 검출방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 화상 특징량은, 상기 2차원 화상의 정보량을 나타내는 엔트로피를 실질적으로 나타내는 엔트로피 지표값인, 연마종점 검출방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 화상 특징량은, 상기 2차원 화상의 화소값 끼리의 차분(差分)에 관한 통계량을 실질적으로 나타내는 차분 통계량 지표값인, 연마종점 검출방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 공정 (c)는, 상기 화상 특징량이 소정의 문턱치에 도달한 시점을 상기 연마종점으로 판정하는 공정을 포함하는, 연마종점 검출방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 공정 (c)는,
    상기 화상 특징량이 소정의 문턱치에 도달한 제1 시점을 판정하는 공정과,
    상기 제1 시점에서 소정의 시간만큼 연마를 계속한 후의 제2 시점을 상기 연마종점으로 판정하는 공정
    을 포함하는, 연마종점 검출방법.
  11. 기판의 연마종점을 검출하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
    컴퓨터로 읽어들일 수 있는 매체와,
    상기 컴퓨터로 읽어들일 수 있는 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램
    을 구비하고,
    상기 컴퓨터 프로그램은,
    컴퓨터에, 상기 기판의 연마대상표면의 2차원 화상을 취득시키는 제1 프로그램과,
    상기 컴퓨터에, 상기 2차원 화상을 해석함으로써, 상기 2차원 화상에 관한소정의 특징량을 산출시키는 제2 프로그램과,
    상기 컴퓨터에, 상기 화상 특징량을 이용하여 상기 기판의 연마종점을 판정시키는 제3 프로그램과,
    를 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 화상 특징량은, 상기 2차원 화상의 정보량을 나타내는 엔트로피를 실질적으로 나타내는 엔트로피 지표값인, 컴퓨터 프로그램 제품.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 화상 특징량은, 상기 2차원 화상의 화소값 끼리의 차분에 관한 통계량을 실질적으로 나타내는 차분 통계량 지표값인, 컴퓨터 프로그램 제품.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제3 프로그램은, 상기 컴퓨터에, 상기 화상 특징량이 소정의 문턱치에 도달한 시점을 상기 연마종점으로 판정시키는 프로그램을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제3 프로그램은,
    상기 컴퓨터에, 상기 화상 특징량이 소정의 문턱치에 도달한 제1 시점을 판정시키는 프로그램과,
    상기 컴퓨터에, 상기 제1 시점에서 소정의 시간만큼 연마를 계속한 후의 제2 시점을 상기 연마종점으로 판정시키는 프로그램과,
    를 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
KR1020020013016A 2001-03-16 2002-03-11 기판의 연마종점 검출장치 및 검출방법 KR100701517B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2001-00076055 2001-03-16
JP2001076055A JP3844973B2 (ja) 2001-03-16 2001-03-16 基板の研磨終点検出

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020073386A true KR20020073386A (ko) 2002-09-26
KR100701517B1 KR100701517B1 (ko) 2007-03-29

Family

ID=18933052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020020013016A KR100701517B1 (ko) 2001-03-16 2002-03-11 기판의 연마종점 검출장치 및 검출방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7003148B2 (ko)
JP (1) JP3844973B2 (ko)
KR (1) KR100701517B1 (ko)
TW (1) TW552635B (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7042564B2 (en) * 2002-08-08 2006-05-09 Applied Materials, Israel, Ltd. Wafer inspection methods and an optical inspection tool
JP4464642B2 (ja) * 2003-09-10 2010-05-19 株式会社荏原製作所 研磨状態監視装置、研磨状態監視方法、研磨装置及び研磨方法
US20050244047A1 (en) * 2004-04-28 2005-11-03 International Business Machines Corporation Stop motion imaging detection system and method
US7355711B2 (en) * 2005-07-01 2008-04-08 Kla-Tencor Technologies Corporation Method for detecting an end-point for polishing a material
KR100716935B1 (ko) * 2005-11-25 2007-05-14 두산디앤디 주식회사 반도체 웨이퍼의 화학기계적 연마장치용 로딩디바이스
TWI429900B (zh) * 2011-02-22 2014-03-11 Benq Materials Corp 偏光片的亮點瑕疵檢測方法與門檻值產生方法及其裝置
US9011202B2 (en) * 2012-04-25 2015-04-21 Applied Materials, Inc. Fitting of optical model with diffraction effects to measured spectrum
TWI743176B (zh) 2016-08-26 2021-10-21 美商應用材料股份有限公司 獲得代表在基板上的層的厚度的測量的方法,及量測系統和電腦程式產品
JP6707291B2 (ja) * 2016-10-14 2020-06-10 株式会社ディスコ ウェーハの加工方法
CN112257788B (zh) * 2020-10-23 2023-08-04 广东博智林机器人有限公司 拼缝作业点的确定方法及装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5433651A (en) * 1993-12-22 1995-07-18 International Business Machines Corporation In-situ endpoint detection and process monitoring method and apparatus for chemical-mechanical polishing
JP3649493B2 (ja) 1995-11-02 2005-05-18 株式会社荏原製作所 ポリッシングの終点決定方法及び装置
KR100386793B1 (ko) * 1998-04-21 2003-06-09 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 박막의 막두께 계측 방법 및 그 장치 및 이를 이용한 박막디바이스의 제조 방법 및 그 제조 장치
US6271047B1 (en) * 1998-05-21 2001-08-07 Nikon Corporation Layer-thickness detection methods and apparatus for wafers and the like, and polishing apparatus comprising same
WO2000060650A1 (fr) * 1999-03-31 2000-10-12 Nikon Corporation Corps de polissage, dispositif de polissage, procede de reglage du dispositif de polissage, dispositif de mesure de l'epaisseur du film poli ou du point terminal de polissage, procede de fabrication d'un dispositif a semi-conducteur
US6399501B2 (en) * 1999-12-13 2002-06-04 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for detecting polishing endpoint with optical monitoring

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002273653A (ja) 2002-09-25
TW552635B (en) 2003-09-11
KR100701517B1 (ko) 2007-03-29
US20020159626A1 (en) 2002-10-31
US7003148B2 (en) 2006-02-21
JP3844973B2 (ja) 2006-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4351522B2 (ja) パターン欠陥検査装置およびパターン欠陥検査方法
KR101236472B1 (ko) 웨이퍼 베벨 영역 폴리싱 장치 및 그 장치에서의 연마종말점 검출 방법
KR100701517B1 (ko) 기판의 연마종점 검출장치 및 검출방법
EP2570793B1 (en) Hardness tester and hardness test method
CN116452598B (zh) 基于计算机视觉的车桥生产质量快速检测方法及系统
US6681037B1 (en) Apparatus for locating features of an object using varied illumination
US20030107736A1 (en) Apparatus for inspecting pattern on semiconductor substrate
US20070127807A1 (en) Defect inspection method, defect inspection system, defect inspection program, and memory medium with that program memorized in it
KR101677070B1 (ko) 형태학적 영상 처리와 레이블링을 이용한 얼룩 결함 자동 검출 시스템 및 방법
KR20160087197A (ko) 결함 검출 장치 및 그 방법
JP4842376B2 (ja) 表面検査装置及び方法
SE511985C2 (sv) Topografisk bestämning av en av infallande ljus belyst yta
JP2006242719A (ja) 半田材劣化度判断装置、半田印刷機、半田材劣化度判断方法、半田印刷方法、半田材劣化度判断プログラム、半田印刷プログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体
TWI839399B (zh) 決定基板是否已經適當拋光的方法、電腦程式產品以及用於獲得代表基板上的層之厚度的量測值的系統
JP2002175520A (ja) 基板面の不良検出装置、不良検出方法、及び不良検出のためのプログラムを記録した記録媒体
JP2009294123A (ja) パターン識別装置、パターン識別方法及び試料検査装置
KR20030024920A (ko) 폴리싱 상태를 측정하기 위한 방법 및 장치
US6768812B1 (en) Method for locating features on an object using varied illumination
CN114746214B (zh) 研磨装置及研磨方法
JP4496149B2 (ja) 寸法測定装置
JP2009264822A (ja) 線幅測定装置および線幅測定装置の照明レベル設定方法
JP2005009877A (ja) 高さ測定装置
JP2004361329A (ja) パターン検査方法および装置
JP2003148918A (ja) 変位測定システム、相関関数ピーク位置決定方法、記録媒体、および搬送波
JP2002236002A (ja) 高さ測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20100310

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee