KR20120109495A - 시간에 대한 스펙트럼들 등고선 플롯들의 피크 위치를 이용한 종료점 방법 - Google Patents

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Abstract

일 양상에서, 연마하는 방법은 기판을 연마하는 단계, 및 연마하는 동안 모니터링하기 위해 선택된 스펙트럼 피쳐 및 상기 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성의 식별을 수신하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 기판이 연마되고 있는 동안 상기 기판으로부터 반사되는 광의 스펙트럼들의 시퀀스를 측정하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 시퀀스의 상기 스펙트럼들의 적어도 일부는 상기 연마 동안 제거되고 있는 재료로 인해 상이하다. 상기 연마하는 방법은 상기 스펙트럼의 시퀀스에서 상기 스펙트럼들의 각각에 대한 상기 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성의 값을 결정하여 상기 특성에 대한 값들의 시퀀스를 생성하는 단계, 상기 값들의 시퀀스에 함수를 적합시키는 단계, 및 상기 함수에 기반하여 연마 종료점 또는 연마율에 대한 조정 중 어느 하나를 결정하는 단계를 포함한다.

Description

시간에 대한 스펙트럼들 등고선 플롯들의 피크 위치를 이용한 종료점 방법{ENDPOINT METHOD USING PEAK LOCATION OF SPECTRA CONTOUR PLOTS VERSUS TIME}
본 개시물은 기판들을 화학적 기계적 연마하는 동안의 광학 모니터링에 관한 것이다.
일반적으로 실리콘 웨이퍼 상의 전도성 층, 반도체 층, 또는 절연성 층들의 순차적 증착(deposition)에 의해 기판상에 집적 회로가 형성된다. 하나의 제조 단계는 충진층(filler layer)을 비-평면 표면 위에 증착하는 단계 및 충진층을 평탄화하는 단계를 포함한다. 어떤 애플리케이션들에 대해, 충진층은 패터닝된 층의 최상부면이 노출될 때까지 평탄화된다. 예를 들면, 도전성 충진층이 절연층 내의 트랜치들 또는 홀들을 충진하기 위해 패터닝된 절연층 상에 증착될 수 있다. 평탄화 후, 절연층의 융기된(raised) 패턴 사이에 잔존하는 전도성 층의 일부분들은 기판상의 막 회로들 사이에 도전성 경로들을 제공하는 비아들, 플러그들 및 라인들을 형성한다. 산화물 연마와 같은 다른 애플리케이션들에 대해, 충진층은 미리 결정된 두께가 비평면 표면 위에 남겨질 때까지 평탄화된다. 게다가, 포토리소그래피를 위해 기판 표면의 평탄화가 일반적으로 요구된다.
화학적 기계적 연마(CMP)는 평탄화의 하나의 용인된 방법이다. 이러한 평탄화 방법은 일반적으로 기판이 캐리어 또는 연마 헤드 상에 장착되는 것을 필요로 한다. 기판의 노출된 표면은 일반적으로 회전하는 연마 패드에 대향하여 배치된다. 캐리어 헤드는 기판상에 제어가능한 부하를 제공하여 기판을 연마 패드에 대해 압박한다. 일반적으로 연마 패드의 표면에 연마재의 연마 슬러리(abrasive polishing slurry)가 공급된다.
CMP에서의 한가지 문제는 연마 공정이 완료되는지 여부, 즉 기판 층이 원하는 평탄함 또는 두께로 평탄화되었는지 여부, 또는 언제 원하는 양의 재료가 제거되었는지를 결정하는 것이다. 슬러리 분포, 연마 패드 상태, 연마 패드와 기판 사이의 상대적인 속도, 및 기판상의 부하의 편차들은 재료 제거율의 편차를 초래할 수 있다. 이러한 편차들뿐만 아니라 기판 층의 초기 두께의 편차들은 연마 종료점에 도달하는데 필요한 시간의 편차들을 초래한다. 따라서, 연마 종료점은 단지 연마 시간에 따라서만 결정될 수 없다.
일 양상에서, 컴퓨터 프로그램 제품은 연마하는 동안 모니터링하기 위해 선택된 스펙트럼 피쳐(feature) 및 상기 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성의 식별을 수신하기 위한 명령들을 포함한다. 상기 컴퓨터 프로그램은 기판이 연마되고 있는 동안 상기 기판으로부터 반사되는 광의 스펙트럼들의 시퀀스를 측정하기 위한 명령들을 포함하고, 여기서 상기 시퀀스의 스펙트럼들의 적어도 일부는 상기 연마 동안 제거되고 있는 재료로 인해 상이하다. 상기 컴퓨터 프로그램은 상기 스펙트럼들의 시퀀스에서 상기 스펙트럼들의 각각에 대해 상기 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성의 값을 결정하여, 상기 특성에 대한 값들의 시퀀스를 생성하기 위한 명령들을 포함한다. 상기 컴퓨터 프로그램은 상기 값들의 시퀀스에 함수를 적합시키기(fit) 위한 명령들을 포함한다. 상기 컴퓨터 프로그램은 상기 함수에 기반하여 연마 종료점 또는 연마율에 대한 조정 중 어느 하나를 결정하기 위한 명령들을 포함한다.
구현예들은 다음의 특징들 중 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 상기 선택된 스펙트럼 피쳐는 스펙트럼 피크, 스펙트럼 골(valley), 또는 스펙트럼 제로-교차점(zero-crossing)을 포함할 수 있다. 상기 특성은 파장, 폭 또는 세기를 포함할 수 있다. 상기 선택된 스펙트럼 피쳐는 스펙트럼 피크일 수 있고, 상기 특성은 피크 폭일 수 있다. 상기 컴퓨터 프로그램 제품은 상기 함수로부터 상기 특성의 초기값을 계산하는 것, 상기 함수로부터 상기 특성의 현재값을 계산하는 것, 및 상기 초기값과 상기 현재값 사이의 차이를 계산하는 것, 및 상기 차이가 목표 차이에 도달하면 연마를 중지하는 것에 의해 연마 종료점을 결정하기 위한 명령들을 포함할 수 있다.
일부 구현예들에서, 광의 스펙트럼들의 시퀀스는 상기 기판의 제 1 부분으로부터의 시퀀스일 수 있고, 상기 컴퓨터 프로그램 제품은 상기 기판이 연마되고 있는 동안 상기 기판의 제 2 부분으로부터 반사되는 광의 스펙트럼들의 제 2 시퀀스를 측정하기 위한 명령들을 더 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 프로그램 제품은 상기 스펙트럼들의 제 2 시퀀스에서 상기 스펙트럼들의 각각에 대해 상기 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성의 값을 결정하여 상기 특성에 대한 값들의 제 2 시퀀스를 생성하기 위한 명령들, 및 상기 값들의 시퀀스에 제 2 함수를 적합시키기 위한 명령들을 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 프로그램 제품은 상기 기판의 제 1 부분에 대한 제 1 추정된 연마 종료점 시간을 상기 제 1 함수의 기울기를 이용하여 계산하는 것, 상기 기판의 제 2 부분에 대한 제 2 추정된 연마 종료점 시간을 상기 제 2 함수의 기울기를 이용하여 계산하는 것, 및 상기 제 1 및 제 2 부분들이 동일 시간에 근접하여 연마를 완료하도록 상기 제 1 부분 또는 제 2 부분의 연마율을 조정하는 것에 의해 연마율에 대한 조정을 결정하기 위한 명령들을 포함할 수 있다.
상기 함수는 시간의 선형 함수일 수 있다. 식별을 수신하는 경우, 상기 컴퓨터 프로그램 제품은 사용자 입력을 수신할 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 고역 필터(high-pass filter)를 상기 스펙트럼들에 적용하기 위한 명령들을 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 프로그램 제품은 상기 함수로부터 상기 특성의 초기값을 계산하는 것, 상기 함수로부터 상기 특성의 현재값을 계산하는 것, 상기 초기값과 상기 현재값 사이의 제 1 차이를 계산하는 것, 및 상기 초기값과 목표값 사이의 제 2 차이를 계산하는 것에 의해 연마 종료점을 결정하기 위한 명령들을 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 프로그램 제품은 상기 제 1 차이와 상기 제 2 차이의 가중 조합(weighted combination)을 생성하고, 상기 가중 조합이 목표값에 도달하면 연마를 중지하기 위한 명령들을 포함할 수 있다.
일 양상에서, 연마하는 방법은 기판을 연마하는 단계, 및 연마하는 동안 모니터링하기 위해 선택된 스펙트럼 피쳐 및 상기 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성의 식별을 수신하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 기판이 연마되고 있는 동안 상기 기판으로부터 반사되는 광의 스펙트럼들의 시퀀스를 측정하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 시퀀스의 상기 스펙트럼들의 적어도 일부는 상기 연마되고 있는 동안 제거되고 있는 재료로 인해 상이하다. 상기 연마하는 방법은 상기 스펙트럼들의 시퀀스에서 상기 스펙트럼들의 각각에 대한 상기 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성의 값을 결정하여 상기 특성에 대한 값들의 시퀀스를 생성하는 단계, 상기 값들의 시퀀스에 함수를 적합시키는 단계, 및 상기 함수에 기반하여 연마 종료점 또는 연마율에 대한 조정 중 어느 하나를 결정하는 단계를 포함한다.
이러한 및 다른 실시예들은 다음의 특징들 중 하나 또는 둘 이상을 선택적으로 포함할 수 있다. 상기 선택된 스펙트럼 피쳐는 스펙트럼 피크, 스펙트럼 골, 또는 스펙트럼 제로-교차점을 포함할 수 있다. 상기 특성은 파장, 폭 또는 세기를 포함할 수 있다. 상기 선택된 스펙트럼 피쳐는 스펙트럼 피크일 수 있고, 상기 특성은 피크 폭일 수 있다. 상기 연마 종료점을 결정하는 단계는 상기 함수로부터 상기 특성의 초기값을 계산하는 단계, 상기 함수로부터 상기 특성의 현재값을 계산하는 단계, 및 상기 초기값과 상기 현재값 사이의 차이를 계산하는 단계, 및 상기 차이가 목표 차이에 도달하면 연마를 중지하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 광의 스펙트럼들의 시퀀스는 상기 기판의 제 1 부분으로부터의 시퀀스일 수 있고, 상기 연마하는 방법은 상기 기판이 연마되고 있는 동안 상기 기판의 제 2 부분으로부터 반사되는 광의 스펙트럼들의 제 2 시퀀스를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 연마하는 방법은 상기 스펙트럼들의 제 2 시퀀스에서 상기 스펙트럼들의 각각에 대한 상기 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성의 값을 결정하여 상기 특성에 대한 값들의 제 2 시퀀스를 생성하는 단계, 및 상기 값들의 시퀀스에 제 2 함수를 적합시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 연마율에 대한 조정을 결정하는 단계는 상기 기판의 제 1 부분에 대한 제 1 추정된 연마 종료점 시간을 상기 제 1 함수의 기울기를 이용하여 계산하는 단계, 상기 기판의 제 2 부분에 대한 제 2 추정된 연마 종료점 시간을 상기 제 2 함수의 기울기를 이용하여 계산하는 단계, 및 상기 제 1 부분 및 제 2 부분들이 동일 시간에 근접하여 연마를 완료하도록 상기 제 1 부분 또는 제 2 부분의 연마율을 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 함수는 시간의 선형 함수일 수 있다. 상기 식별을 수신하는 단계는 사용자 입력을 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 연마하는 방법은 상기 스펙트럼들에 고역 필터를 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 연마 종료점을 결정하는 단계는 상기 함수로부터 상기 특성의 초기값을 계산하는 단계, 상기 함수로부터 상기 특성의 현재값을 계산하는 단계, 및 상기 초기값과 상기 현재값 사이의 제 1 차이를 계산하는 단계, 상기 초기값과 목표값 사이의 제 2 차이를 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 연마 종료점을 결정하는 단계는 상기 제 1 차이와 상기 제 2 차이의 가중 조합을 생성하는 단계, 및 상기 가중 조합이 목표값에 도달하면 연마를 중지하는 단계를 포함할 수 있다.
일 양상에서, 연마하는 동안 모니터링하기 위해 스펙트럼 피쳐 및 선택된 상기 스펙트럼 피쳐의 특성을 식별하는 것을 돕기 위한 방법은 테스트 기판을 연마하는 단계를 포함한다. 상기 돕기 위한 방법은 기판이 연마되고 있는 동안 상기 기판으로부터 반사되는 광의 스펙트럼들의 시퀀스를 측정하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 시퀀스의 상기 스펙트럼들의 적어도 일부는 상기 연마 동안 제거되고 있는 재료로 인해 상이하다. 상기 돕기 위한 방법은 등고선 플롯(contour plot)으로서 상기 스펙트럼들의 시퀀스를 시각적으로 디스플레이하는 단계를 포함한다.
이러한 및 다른 실시예들은 다음의 특징들 중 하나 또는 둘 이상을 선택적으로 포함할 수 있다. 상기 등고선 플롯은 세기값들의 색 코딩(color-coding)을 포함할 수 있다. 상기 등고선 플롯은 세기값들의 3-D 플롯을 포함할 수 있다.
스펙트럼의 피쳐의 특성, 예를 들면, 스펙트럼 피크의 파장의 변화들을 추적하는 것(tacking)은 배치(batch) 내의 기판들 사이에 보다 큰 연마에 대한 균일성을 허용할 수 있다. 등고선 플롯, 예를 들면, 색-코딩된 등고선 플롯 또는 3-D 등고선 플롯을 디스플레이하는 것은, 피쳐들이 보다 용이하게 시각적으로 구별될 수 있기 때문에, 사용자에 의한 적절한 피쳐의 선택을 보다 쉽게 할 수 있다.
첨부의 도면들 및 아래의 상세한 설명에서 하나 또는 둘 이상의 구현예들의 세부사항들이 설명된다. 다른 양상들, 특징들, 및 장점들은 상세한 설명 및 도면들로부터, 및 청구범위로부터 명백할 것이다.
도 1은 화학적 기계적 연마 장치를 도시한다.
도 2는 연마 패드의 부감도(overhead view)이고, 인-시튜(in-situ) 측정들이 취해지는 위치들을 도시한다.
도 3a는 인-시튜 측정들로부터 획득된 스펙트럼을 도시한다.
도 3b는 연마가 진행됨에 따라 인-시튜 측정들로부터 획득된 스펙트럼들의 전개(evolution)를 도시한다.
도 4a는 기판으로부터 반사된 광의 스펙트럼의 예시 그래프를 도시한다.
도 4b는 고역 필터를 통과한 도 4a의 그래프를 도시한다.
도 5a는 기판으로부터 반사된 광의 스펙트럼을 도시한다.
도 5b는 기판으로부터 반사된 광의 인-시튜 측정들로부터 획득된 스펙트럼들의 등고선 플롯을 도시한다.
도 6a는 시간에 대한 특성 차이로 측정된 연마 진행의 예시 그래프를 도시한다.
도 6b는 기판의 연마율을 조정하기 위해 두 개의 상이한 피쳐들의 특성들이 측정되는 시간에 대한 특성 차이로 측정된 연마 진행의 예시 그래프를 도시한다.
도 7은 모니터링 하기 위해 피크(peak)를 선택하는 방법을 도시한다.
도 8은 선택된 피크에 대한 목표 파라미터들을 획득하기 위한 방법을 도시한다.
도 9는 종료점 결정을 위한 방법을 도시한다.
다양한 도면들에서 동일 참조 번호들 및 명칭들은 동일 부재(element)를 나타낸다.
하나의 광학 모니터링 기술은 연마하는 동안, 기판으로부터 반사된 광의 스펙트럼들을 측정하고, 라이브러리(library)로부터 매칭하는(matching) 기준 스펙트럼들을 식별하는 것이다. 스펙트럼 매칭 접근법에 대한 하나의 잠재적인 문제는 기판들의 일부 유형들에 대해, 기본(underlying) 다이 피쳐들에 현저한 기판간의(substrate-to-substrate) 차이들이 있고, 그 결과 표면상 동일한 외부층 두께를 갖는 기판들로부터 반사된 스펙트럼들에 대한 편차들을 초래하는 것이다. 이러한 편차들은 적절한 스펙트럼 매칭의 어려움을 증가시키고, 광학 모니터링의 신뢰성을 감소시킨다.
이러한 문제에 대응하기 위한 하나의 기술은 연마되고 있는 기판들로부터 반사된 광의 스펙트럼들을 측정하고 스펙트럼 피쳐 특성들에서의 변화를 식별하는 것이다. 스펙트럼의 피쳐의 특성, 예를 들면, 스펙트럼 피크의 파장의 변화들을 추적하는 것은 배치 내의 기판들 사이에 보다 큰 연마에 대한 균일성을 허용할 수 있다. 스펙트럼 피쳐 특성에서의 목표 차이를 결정함으로써, 특성의 값이 목표량만큼 변화된 때에 종료점이 호출될(called) 수 있다.
스펙트럼 피쳐들은 스펙트럼 피크들, 스펙트럼 골들, 스펙트럼 변곡점(inflection point)들, 또는 스펙트럼 제로-교차점들을 포함할 수 있다. 피쳐들의 특성들은 파장, 폭, 또는 세기를 포함할 수 있다.
도 1은 기판(10)을 연마하도록 동작가능한 연마 장치(20)를 도시한다. 연마 장치(20)는 연마 패드(30)가 위치되는 회전가능한 디스크-형상 플래튼(24)을 포함한다. 플래튼은 축(25)을 중심으로 회전하도록 동작가능하다. 예를 들면, 모터는 플래튼(24)을 회전시키도록 드라이브 샤프트(22)를 회전시킬 수 있다. 연마 패드(30)는 예를 들면, 접착제의 층에 의해 플래튼(24)에 분리가능하게 고정될 수 있다. 마모되면, 연마 패드(30)는 분리되어 교체될 수 있다. 연마 패드(30)는 외부 연마 층(32) 및 보다 연성인(softer) 후면층(34)을 갖는 이-층 연마 패드일 수 있다.
구멍(즉, 패드를 통해 연장되는 홀) 또는 솔리드 윈도우(solid window)를 포함함으로써 연마 패드를 통한 광학 액세스(36)가 제공된다. 일부 구현예들에서는, 솔리드 윈도우가 플래튼(24) 상에 지지될 수 있고, 연마 패드의 구멍으로 투영될 수 있을지라도, 솔리드 윈도우는 연마 패드에 고정될 수 있다. 연마 패드(30)는 일반적으로 구멍 또는 윈도우가 플래튼(24)의 리세스(26)에 위치된 광학 헤드(53) 위에 놓이도록 플래튼(24) 상에 위치된다. 광학 헤드(53)는 그 결과 구멍 또는 윈도우를 통해 연마되고 있는 기판에 대한 광학 액세스를 갖는다.
윈도우는, 예를 들면, 단단한 결정질 또는 유리질 재료, 예를 들면, 석영 또는 유리, 또는 보다 연성인 플라스틱 재료, 예를 들면, 실리콘(silicone; 규소수지), 폴리우레탄 또는 활로겐화된 폴리머(예를 들면, 불소 중합체), 또는 언급한 재료들의 조합일 수 있다. 윈도우는 백색광에 대해 투명할 수 있다. 솔리드 윈도우의 최상부면이 단단한 결정질 또는 유리질 재료이면, 최상부면은 스크래칭을 방지하기 위해 연마 표면으로부터 충분하게 리세스되어야 한다. 최상부면이 연마 표면에 근접하여 연마 표면과 접촉할 수 있으면, 윈도우의 최상부면은 보다 연성인 플라스틱 재료이어야 한다. 일부 구현예들에서, 솔리드 윈도우는 연마 패드에 고정되고 폴리우레탄 윈도우, 또는 석영과 폴리우레탄의 조합을 갖는 윈도우이다. 윈도우는 특정 색의 단색광, 예를 들면, 청색광 또는 적색광에 대하여 높은 투과율, 예를 들면, 대략 80%의 투과율을 가질 수 있다. 윈도우는 액체가 윈도우와 연마 패드(30)의 인터페이스를 통해 누설되지 않도록 연마 패드(30)에 대해 밀봉될 수 있다.
일 구현예에서, 윈도우는 보다 연성인 플라스틱 재료의 외부 층으로 보호되는(covered) 단단한 결정질 또는 유리질 재료를 포함한다. 보다 연성인 재료의 최상부면은 연마 표면과 동일 평면일 수 있다. 단단한 재료의 최하부면은 연마 패드의 최하부면과 동일 평면일 수 있거나 연마 패드의 최하부면에 대해 리세스될 수 있다. 특히, 연마 패드가 두 개의 층들을 포함하는 경우, 솔리드 윈도우는 연마 층에 통합될 수 있고, 최하부층은 솔리드 윈도우와 정렬된 구멍을 가질 수 있다.
윈도우의 최하부면은 하나 또는 둘 이상의 리세스들을 선택적으로 포함할 수 있다. 리세스는 예를 들면, 광섬유 케이블의 단부 또는 와전류 센서의 단부를 수용하도록 형성될 수 있다. 리세스는 광섬유 케이블의 단부 또는 와전류 센서의 단부가 연마되고 있는 기판 표면으로부터 윈도우의 두께보다 작은 거리로 떨어져 위치될 수 있게 한다. 윈도우가 단단한 결정질 부분 또는 유리 같은 부분을 포함하고, 리세스가 이러한 부분에 기계 가공함으로써 형성되는 구현예에 대하여, 리세스는 기계 가공에 의해 초래되는 스크래치들을 제거하도록 연마된다. 대안적으로, 기계 가공함으로써 초래되는 스크래치들을 제거하기 위해 리세스의 표면들에 용제 및/또는 액체 폴리머가 도포될 수 있다. 기계 가공함으로써 일반적으로 초래되는 스크래치들의 제거는 분산(scattering)을 감소시키고 윈도우를 통한 광의 투과율을 개선할 수 있다.
연마 패드의 후면층(34)은 그의 외부 연마 층(32)에, 예를 들면, 접착제에 의해 부착될 수 있다. 광학 액세스(36)를 제공하는 구멍은 예를 들면, 구멍을 포함하도록 패드(30)를 절단 또는 몰딩함으로써 패드(30)에 형성될 수 있고, 윈도우는 구멍 안으로 삽입되어 예를 들면, 접착제에 의해 패드(30)에 고정될 수 있다. 대안적으로, 윈도우의 액체 전구체는 패드(30)의 구멍 안으로 분배(dispense)될 수 있고, 윈도우를 형성하도록 경화될 수 있다. 대안적으로, 솔리드 투명 부재, 예를 들면, 상술한 결정체 또는 유리 같은 부분은 액체 패드 재료에 위치될 수 있고, 액체 패드 재료는 투명 부재 주위에 패드(30)를 형성하도록 경화될 수 있다. 후자의 두 경우들 중 어느 하나에서, 패드 재료의 블록이 형성될 수 있고, 몰딩된 윈도우를 갖는 연마 패드의 층은 블록으로부터 베어질(scythed) 수 있다.
연마 장치(20)는 결합된 슬러리/세정 암(39)을 포함한다. 연마하는 동안, 암(39)은 액체 및 pH 조정자를 함유하는 슬러리(38)를 분배하도록 동작가능하다. 대안적으로, 연마 장치는 연마 패드(30) 상에 슬러리를 분배하도록 동작가능한 슬러리 포트를 포함한다.
연마 장치(20)는 연마 패드(30)에 대하여 기판(10)을 유지(hold)하도록 동작가능한 캐리어 헤드(70)를 포함한다. 캐리어 헤드(70)는 지지 구조(72), 예를 들면, 캐러셀(carousel)로부터 현수되고, 캐리어 헤드가 축(71)을 중심으로 회전할 수 있도록 캐리어 드라이브 샤프트(74)에 의해 캐리어 헤드 회전 모터(76)에 연결된다. 게다가, 캐리어 헤드(70)는 지지 구조(72)에 형성된 방사상 슬롯에서 측면으로 진동할 수 있다. 동작시, 플래튼은 당해 플래튼의 중심 축(25)을 중심으로 회전되고, 캐리어 헤드는 당해 캐리어 헤드의 중심 축(71)을 중심으로 회전되며 연마 패드의 최상부면에 걸쳐 측면으로 병진운동된다(translated).
연마 장치는 또한 후술하는 바와 같이 연마 종료점을 결정하기 위해 사용될 수 있는 광학 모니터링 시스템을 포함한다. 광학 모니터링 시스템은 광원(51) 및 광 검출기(52)를 포함한다. 광은 광원(51)으로부터 연마 패드(30) 내의 광학 액세스(36)를 통해 나아가고, 기판(10)과 충돌하며 기판(10)으로부터 다시 광학 액세스(36)를 통하여 반사되며, 그리고 광 검출기(52)로 이동한다.
광원(51)으로부터 광학 액세스(36)로 및 다시 광학 액세스(36)로부터 광 검출기(52)로 광을 전송하기 위해 분기된 광섬유 케이블 케이블(54)이 사용될 수 있다. 분기된 광섬유 케이블 케이블(54)은 "트렁크"(55) 및 두 개의 "브랜치들"(56 및 58)을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 플래튼(24)은 광학 헤드(53)가 위치되는 리세스(26)를 포함한다. 광학 헤드(53)는 분기된 광섬유 케이블(54)의 트렁크(55)의 일단을 유지하는데, 이는 연마되고 있는 기판 표면으로 및 기판 표면으로부터 광을 전달하도록 구성된다. 광학 헤드(53)는 분기된 광섬유 케이블(54)의 단부 위에 놓인 하나 또는 둘 이상의 렌즈들 또는 윈도우를 포함할 수 있다. 대안적으로, 광학 헤드(53)는 연마 패드에서의 솔리드 윈도우에 인접한 트렁크(55)의 단부를 단지 유지할 수 있다. 광학 헤드(53)는 예를 들면, 예방 정비(preventive maintenance) 또는 고장 수리를 실행하기 위해 요구되는 바에 따라 리세스(26)로부터 제거될 수 있다.
플래튼은 제거가능한 인-시튜 모니터링 모듈(50)을 포함한다. 인-시튜 모니터링 모듈(50)은 다음 중 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다: 광원(51), 광 검출기(52), 및 신호들을 광원(51) 및 광 검출기(52)로 송신하고 이들로부터 수신하기 위한 회로망. 예를 들면, 광 검출기(52)의 출력은 드라이브 샤프트(22)에서 회전식 커플러, 예를 들면, 슬립 링을 통하여 광학 모니터링 시스템을 위한 제어기로 나아가는 디지털 전자 신호일 수 있다. 유사하게, 광원은 제어기로부터 회전식 커플러를 통하여 모듈(50)로 나아가는 디지털 전자 신호들에서의 제어 명령들에 대응하여 턴 온 또는 턴 오프될 수 있다.
인-시튜 모니터링 모듈(50)은 또한 분기된 광섬유 케이블(54)의 브랜치 부분(56 및 58)들의 각 단부들을 유지할 수 있다. 광원은 광을 전송하도록 동작가능하고, 이러한 광은 브랜치(56)를 통해, 광학 헤드(53)에 위치된 트렁크(55)의 단부 밖으로 전달되며, 연마되고 있는 기판에 충돌한다. 기판으로부터 반사된 광은 광학 헤드(53)에 위치된 트렁크(55)의 단부에서 수신되고 브랜치(58)를 통해 광 검출기(52)로 전달된다.
일 구현예에서, 분기된 광섬유 케이블(54)은 광섬유들의 다발이다. 이 다발은 제 1 그룹의 광섬유들 및 제 2 그룹의 광섬유들을 포함한다. 제 1 그룹에서의 광섬유는 광원(51)으로부터의 광을 연마되고 있는 기판 표면으로 전달하도록 연결된다. 제 2 그룹에서의 광섬유는 연마되고 있는 기판 표면으로부터 반사하는 광을 수신하고 수신된 광을 광 검출기(52)로 전달하도록 연결된다. 제 2 그룹에서의 광섬유들이(분기된 광섬유 케이블(54)의 단면에서 바라본 바와 같이) 분기된 광섬유 케이블(54)의 세로축에 중심을 두는 X-같은 모양을 형성하도록 광섬유들이 정렬될 수 있다. 대안적으로, 다른 배열들이 구현될 수 있다. 예를 들면, 제 2 그룹에서의 광섬유들은 서로 거울 상(mirror images)들인 V-같은 모양을 형성할 수 있다. 적합한 분기된 광섬유 케이블은 텍사스의 캐롤튼에 소재한 버리티 인스트루먼츠사(Verity Instruments, Inc. of Carrollton, Texas)로부터 입수할 수 있다.
일반적으로 연마 패드 윈도우와 연마 패드 윈도우에 근접한 분기된 광섬유 케이블(54)의 트렁크(55)의 단부 사이에 최적 거리가 있다. 이 거리는 경험적으로 결정될 수 있고, 예를 들면, 윈도우의 반사율, 분기된 광섬유 케이블로부터 방사된 광속(light beam)의 모양, 및 모니터링되고 있는 기판에 대한 거리에 의해 영향을 받는다. 일 구현예에서, 분기된 광섬유 케이블은 윈도우에 근접한 단부가 실제로 윈도우에 접촉되지 않고 윈도우의 최하부에 가능한 가깝게 되도록 위치된다. 이러한 구현예에서, 연마 장치(20)는 예를 들면, 광학 헤드(53)의 일부분으로서, 분기된 광섬유 케이블(54)의 단부와 연마 패드 윈도우의 최하부면 사이의 거리를 조정하도록 동작가능한 메커니즘을 포함할 수 있다. 대안적으로, 분기된 광섬유 케이블(54)의 근접한 단부는 윈도우에 매립된다.
광원(51)은 백색광을 방사하도록 동작가능하다. 일 구현예에서, 방사된 백색광은 200 - 800 나노미터의 파장들을 갖는 광을 포함한다. 적합한 광원은 크세논 램프 또는 크세논-수은 램프이다.
광 검출기(52)는 분광계일 수 있다. 분광계는 기본적으로 전자기 스펙트럼의 일부분에 걸쳐서 광의 속성들, 예를 들면, 세기를 측정하기 위한 광학 계기이다. 적합한 분광계는 격자 분광계(grating spectrometer)이다. 분광계에 대한 일반적인 출력은 파장에 따른 광의 세기이다.
광원(51) 및 광 검출기(52)는 그들의 동작을 제어하고 그들의 신호들을 수신하도록 동작가능한 컴퓨팅 장치에 연결된다. 컴퓨팅 장치는 연마 장치 부근에 위치되는 마이크로프로세서, 예를 들면, 개인용 컴퓨터를 포함할 수 있다. 제어에 대하여, 컴퓨팅 장치는, 예를 들면, 광원(51)의 활성화를 플래튼(24)의 회전과 동기화시킬 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 컴퓨터는 기판(10)이 인-시튜 모니터링 모듈(50)을 가로지르기(pass over) 직전에 개시하고 그 직후에 종료하는 일련의 플래시들(flashes)을 광원(51)이 방사하게 할 수 있다. 점(201-211)들의 각각은 인-시튜 모니터링 모듈(50)로부터의 광이 기판(10)에 충돌되고 기판(10)으로부터 반사된 위치를 나타낸다. 대안적으로, 컴퓨터는 기판(10)이 인-시튜 모니터링 모듈(50)을 가로지르기 직전에 개시하고 그 직후에 종료하는 광을 광원(51)이 연속적으로 방사하게 할 수 있다.
연마가 진행됨에 따라 예를 들면, 플래튼에서의 센서의 연속한 스위프(sweep)들로부터 기판에 걸쳐 획득되는 스펙트럼들은 스펙트럼들의 시퀀스를 제공한다. 일부 구현예들에서, 광원(51)은 광의 일련의 플래시들을 기판(10)의 복수의 부분들로 방사한다. 예를 들면, 광원은 광의 플래시들을 기판(10)의 중심 부분 및 기판(10)의 외부 부분으로 방사할 수 있다. 기판(10)의 복수의 부분들로부터의 스펙트럼들의 복수의 시퀀스들을 결정하기 위해 기판(10)으로부터 반사된 광이 광 검출기(52)에 의해 수신될 수 있다. 피쳐들은 각 피쳐가 기판(10)의 한 부분과 관련되는 스펙트럼들에서 식별될 수 있다. 피쳐들은, 예를 들면, 기판(10)의 연마를 위한 종료점 조건을 결정하는데 사용될 수 있다. 일부 구현예들에서, 기판(10)의 복수의 부분들의 모니터링은 기판(10)의 일부분들 중 하나 또는 둘 이상에 대한 연마율을 변경하는 것을 허용한다.
수신 신호들에 대하여, 컴퓨팅 장치는, 예를 들면, 광 검출기(52)에 의해 수신된 광의 스펙트럼을 나타내는 정보를 가지고 있는 신호를 수신할 수 있다. 도 3a는 광원의 단일 플래시로부터 방사되고 기판으로부터 반사되는 광으로부터 측정된 스펙트럼의 예시들을 도시한다. 스펙트럼(302)은 제품 기판으로부터 반사된 광으로부터 측정된다. 스펙트럼(304)은 기초(base) 실리콘 기판(단지 실리콘 층만을 갖는 웨이퍼임)으로부터 반사된 광으로부터 측정된다. 스펙트럼(306)은 광학 헤드(53) 위에 위치된 기판이 없는 경우 광학 헤드(53)에 의해 수신되는 광으로부터의 스펙트럼이다. 본 상세한 설명에서 어두운 조건(dark condition)으로 지칭되는 이러한 조건하에서, 수신된 광은 일반적으로 환경광(ambient light)이다.
컴퓨팅 장치는 연마 단계의 종료점을 결정하기 위해 상술한 신호 또는 그의 일부를 처리할 수 있다. 임의의 특정 이론에 제한되지 않고, 연마가 진행됨에 따라 기판(10)으로부터 반사된 광의 스펙트럼이 전개된다(evolve). 도 3b는 관심 대상(interest)의 막의 연마가 진행됨에 따른 스펙트럼의 전개의 예시를 제공한다. 스펙트럼의 상이한 라인들은 연마에서 상이한 시간들을 나타낸다. 알 수 있는 바와 같이, 반사된 광의 스펙트럼의 속성들은 막의 두께가 변화함에 따라 변화하고, 그리고 특정 스펙트럼들은 막의 특정 두께에 의해 표시된다. 막의 연마가 진행됨에 따라 반사된 광의 스펙트럼에서의 피크(즉, 국소 최대치(local maximum))가 관측되는 경우, 피크의 높이는 일반적으로 변화하고, 그리고 피크는 재료가 제거됨에 따라 폭이 더 넓어지게 되는 경향이 있다. 넓어지는 것에 더하여, 특정 피크가 위치되는 곳에서의 파장은 일반적으로 연마가 진행됨에 따라 증가한다. 예를 들면, 피크(310(1))는 연마하는 동안 특정 시간에서 스펙트럼에서의 피크를 도시하고, 피크(310(2))는 연마하는 동안 동일한 피크를 나중에 도시한다. 피크(310(2))는 더 긴 파장에서 위치되고, 피크(310(1))보다 폭이 더 넓다. 피크의 파장 및/또는 폭(예를 들면, 피크 아래의 일정한(fixed) 거리에서 측정되거나 또는 가장 가까운 골과 피크 사이의 중간 높이에서 측정된 폭)에서의 상대적 변화, 피크의 절대 파장 및/또는 폭, 또는 양자는 경험적 공식에 따라 연마에 대한 종료점을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 종료점을 결정하는 경우 사용하기 위한 최적 피크(또는 피크들)는 어떤 재료들이 연마되고 있는지 및 이들 재료들의 패턴에 따라 변화한다. 일부 구현예들에서, 피크 파장에서의 변화는 종료점을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 피크의 개시 파장과 피크의 현재 파장 사이의 차이가 목표 차이에 도달하는 경우, 연마 장치(20)는 기판(10)의 연마를 정지할 수 있다. 대안적으로, 기판(10)으로부터 반사된 광의 파장에서의 차이를 결정하기 위해 피크 이외의 피쳐들이 사용될 수 있다. 예를 들면, 골의 파장, 변곡점, 또는 x- 또는 y-축 절편은 광 검출기(52)에 의해 모니터링될 수 있고, 파장이 미리 결정된 양만큼 변화된 경우, 연마 장치(20)는 기판(10)의 연마를 정지할 수 있다. 일부 구현예들에서, 모니터링되는 특성은 파장에 더하여 또는 파장 대신에 피쳐의 폭 또는 세기이다. 다른 시프트(shift)들이 가능하지만, 피쳐들은 대략 40 ㎚ 내지 120 ㎚ 시프트할 수 있다. 예를 들면, 상한은 특히, 유전체 연마의 경우 훨씬 클 수 있다.
도 4a는 기판(10)으로부터 반사된 광의 측정된 스펙트럼(400a)의 예를 제공한다. 광학 모니터링 시스템은 스펙트럼의 전체 기울기를 감소시키기 위해 고역 필터를 통하여 스펙트럼(400a)을 나아가게 할 수 있고, 그에 따라 도 4b에 도시된 스펙트럼(400b)을 초래할 수 있다. 배치 내의 복수의 기판들을 처리하는 동안, 예를 들면, 웨이퍼들 사이에 큰 스펙트럼들 차이들이 존재할 수 있다. 동일 배치 내의 기판들에 걸쳐 스펙트럼들 편차들을 감소시키기 위해 스펙트럼들을 정규화(normalize)하기 위해 고역 필터가 사용될 수 있다. 예시적인 고역 필터는 0.005 ㎐의 컷오프(cut off) 및 4의 필터 차수(filter order)를 가질 수 있다. 고역 필터는 기본 편차에 대한 민감성을 필터로 걸러내는 것을 돕기 위해 사용될 뿐만 아니라, 피쳐 추적을 더 용이하게 하도록 정규(legitimate) 신호를 "평탄화(flatten)"하기 위해 사용된다.
사용자가 종료점을 결정하기 위해 어느 종료점의 피쳐를 추적하는 지를 선택하도록 하기 위해, 등고선 플롯이 생성되어 사용자에게 디스플레이될 수 있다. 도 5b는 연마하는 동안, 기판(10)으로부터 반사된 광의 복수의 스펙트럼들 측정들로부터 생성된 등고선 플롯(500b)의 예를 제공하고, 도 5a는 상기 등고선 플롯에서 특정 모멘트로부터 측정된 스펙트럼(500a)의 예를 제공한다. 등고선 플롯(500b)은 스펙트럼(500a) 상에서 관련된 피크(502)들 및 골(504)들을 초래하는 피크 영역(502) 및 골 영역(504)과 같은 피쳐들을 포함한다. 시간이 경과함에 따라, 등고선 플롯(500b)에서 스펙트럼 피쳐들에 대한 변화들에 의해 도시된 바와 같이, 기판(10)은 연마되고, 기판으로부터 반사된 광은 변화한다.
등고선 플롯을 생성하기 위해, 테스트 기판이 연마될 수 있고, 테스트 기판으로부터 반사된 광은 연마하는 동안 광 검출기(52)에 의해 측정되어 기판(10)으로부터 반사된 광의 스펙트럼들의 시퀀스를 생성할 수 있다. 스펙트럼들의 시퀀스는 예를 들면, 선택적으로 광학 모니터링 시스템의 일부분일 수 있는 컴퓨터 시스템에 저장될 수 있다. 셋업 기판(set up substrate)의 연마는 시간 T0에서 개시되고 추정된 종료점 시간을 지나 계속될 수 있다.
테스트 기판의 연마가 완료되면, 컴퓨터는 연마 장치(20)의 운전자에게 표현하기 위해, 예를 들면, 컴퓨터 모니터상에 등고선 플롯(500b)을 제공한다. 일부 구현예들에서, 컴퓨터는 예를 들면, 스펙트럼들에서 더 높은 세기값들에 적색을, 스펙트럼들에서 더 낮은 세기값들에 청색을, 및 스펙트럼들에서 중간 세기값들에 중간 색들(오렌지부터 그린까지)을 할당함으로써, 등고선 플롯을 색-코딩(color-code)한다. 다른 구현예들에서, 컴퓨터는 가장 짙은 색조의 회색을 스펙트럼들에서 더 낮은 세기값들에, 가장 밝은 색조의 회색을 스펙트럼들에서 더 높은 세기값들에 할당함으로써, 스펙트럼들에서 중간 세기값들에 대해 중간 색조들을 갖는 그레이 스케일 등고선 플롯을 생성한다. 대안적으로, 컴퓨터는 스펙트럼들에서 더 높은 세기값들에 대해 최대 z 값을, 및 스펙트럼들에서 더 낮은 세기값들에 대해 최소 z 값을, 및 스펙트럼들의 중간값들에 대해 중간 z 값들 갖는 3-D 등고선 플롯을 생성할 수 있다. 3-D 등고선 플롯은, 예를 들면, 컬러, 그레이 스케일, 또는 흑백으로 디스플레이될 수 있다. 일부 구현예들에서, 연마 장치(20)의 운전자는 스펙트럼들의 상이한 피쳐들을 관찰하기 위해 3-D 등고선 플롯과 상호 작용할 수 있다.
연마하는 동안 테스트 기판의 모니터링으로부터 생성되는 반사된 광의 등고선 플롯(500b)은 예를 들면, 피크들, 골들, 스펙트럼 제로-교차점들, 및 변곡점들과 같은 스펙트럼 피쳐들을 포함할 수 있다. 피쳐들은 파장들, 폭들, 및/또는 세기들과 같은 특성들을 가질 수 있다. 등고선 플롯에 의해 도시된 바와 같이, 연마 패드(30)가 셋업 기판의 최상부면으로부터 재료를 제거함에 따라, 셋업 기판으로부터 반사된 광은 시간이 흐르면서 변화할 수 있고, 따라서 피쳐 특성들은 시간이 흐르면서 변화할 수 있다.
장치 기판들의 연마 이전에, 연마 장치(20)의 운전자는 등고선 플롯을 관찰할 수 있고, 셋업 기판과 유사한 다이 피쳐들을 갖는 기판들의 배치의 처리 동안 추적하기 위한 피쳐 특성을 선택할 수 있다. 예를 들면, 연마 장치(20)의 운전자에 의해 추적하기 위해 피크(506)의 파장이 선택될 수 있다. 등고선 플롯, 특히, 색-코딩된 등고선 플롯 또는 3D 등고선 플롯의 잠재적인 장점은 피쳐들, 예를 들면, 시간에 대해 선형적으로 변화하는 특성들을 갖는 피쳐들이 쉽게 시각적으로 구별가능하기 때문에, 이러한 그래픽 디스플레이가 사용자에 의한 적절한 피쳐의 선택을 더 용이하게 한다는 것이다.
종료점 기준을 선택하기 위해, 선택된 피쳐의 특성은 테스트 기판의 연마-전(pre-polish) 두께 및 연마-후(post-polish)에 기반한 선형 보간법에 의해 계산될 수 있다. 예를 들면, 테스트 기판상의 층의 두께 D1 및 D2는 연마-전 및 연마-후 측정될 수 있으며, 특성의 값들은 목표 두께 D'가 달성되는 시간 T'에서 측정될 수 있고, T' = T1+(T2-T1)*(D2-D')/(D2-D1)로부터 계산될 수 있으며, 특성들의 값 V'는 시간 T'에서 측정된 스펙트럼으로부터 결정될 수 있다. 피크(506)의 파장에서의 특정 변화와 같이 선택된 피쳐의 특성에 대하여 목표 차이 δV는 V'-V1로부터 결정될 수 있는데, 여기서, V1은 (시간 T1에서의) 초기값이다. 따라서, 목표 차이는 시간 T1에서의 연마 이전의 특성의 초기값으로부터 연마가 완료될 것으로 예상되는 시간 T'에서의 특성의 값으로의 변화일 수 있다. 연마 장치(20)의 운전자는 변경하기 위한 피쳐 특성에 대한 목표 차이(604)를 연마 장치(20)와 연관된 컴퓨터로 입력할 수 있다.
점(602)들의 값을 차례로(in turn) 결정하는 V'의 값을 결정하기 위해, 견고한 라인 적합(line fitting)이 사용되어 측정된 데이터에 라인(508)을 적합시킬 수 있다. 포인트(602)들을 결정하기 위해 시간 T'에서의 라인(508)의 값 빼기 T0에서의 라인(508)의 값이 사용될 수 있다.
스펙트럼 피크(506)와 같은 피쳐는 피쳐 특성의 목표 차이와 연마하는 동안 셋업 기판으로부터 제거된 재료의 양 사이의 상관관계에 기반하여 선택될 수 있다. 연마 장치(20)의 운전자는 특성의 목표 차이와 셋업 기판으로부터 제거된 재료의 양 사이의 우수한 상관관계를 갖는 피쳐 특성을 알기 위해, 상이한 피쳐 및/또는 피쳐 특성을 선택할 수 있다.
다른 구현예들에서, 종료점 선택 로직은 추적할 스펙트럼 피쳐 및 종료점 기준을 결정한다.
이제 장치 기판의 연마로 돌아와서, 도 6a는 장치 기판(10)의 연마 동안 추적된 피쳐 특성의 차이 값(602a-d)들의 예시 그래프(600a)이다. 기판(10)은 연마되고 있는 기판들의 배치의 일부일 수 있으며, 여기서, 연마 장치(20)의 운전자는 셋업 기판의 등고선 플롯(500b)으로부터 추적하기 위해 피크 또는 골의 파장과 같은 피쳐 특성을 선택했다.
기판(10)이 연마될 때, 광 검출기(52)는 기판(10)으로부터 반사된 광의 스펙트럼을 측정한다. 종료점 결정 로직은 피쳐 특성에 대한 값들의 시퀀스를 결정하기 위해 광의 스펙트럼을 사용한다. 선택된 피쳐 특성의 값들은 재료가 기판(10)의 표면으로부터 제거됨에 따라 변화할 수 있다. 피쳐 특성의 값들의 시퀀스와 피쳐 특성의 초기값 사이의 차이는 차이 값(602a-d)들을 결정하기 위해 사용될 수 있다.
기판(10)이 연마될 때, 종료점 결정 로직은 추적되고 있는 피쳐 특성의 현재값을 결정할 수 있다. 일부 구현예들에서, 피쳐의 현재값이 초기값으로부터 목표 차이만큼 변화된 경우, 종료점이 호출될 수 있다. 일부 구현예들에서, 라인(606)은 예를 들면, 견고한 라인 적합을 사용하여 차이 값(602a-d)들에 대해 적합될 수 있다. 라인(606)의 함수는 연마 종료점 시간을 예측하기 위해 차이 값(602a-d)들에 기반하여 결정될 수 있다. 일부 구현예들에서, 함수는 특성 차이에 대한 시간의 선형 함수이다. 라인(606)의 함수, 예를 들면, 기울기 및 교점들은 기판(10)의 연마 동안 새로운 차이 값이 계산됨에 따라 변화할 수 있다. 일부 구현예들에서, 라인(606)이 목표 차이(604)에 도달하는 시간은 추정된 종료점 시간(608)을 제공한다. 라인(606)의 함수가 새로운 차이 값들에 부응하도록 변화함에 따라 추정된 종료점 시간(608)이 변화할 수 있다.
일부 구현예들에서, 라인(606)의 함수는 기판(10)의 제거된 재료의 양을 결정하기 위해 사용되고, 함수에 의해 결정되는 현재값에서의 변화는 목표 차이가 도달되었고 종료점이 호출될 필요가 있는 때를 결정하기 위해 사용된다. 라인(606)은 제거된 재료의 양을 추적한다. 대안적으로, 기판(10)으로부터 특정 두께의 재료를 제거하는 경우, 함수에 의해 결정된 현재값에서의 변화는 기판(10)의 최상부면으로부터 제거된 재료의 양 및 종료점을 호출할 때를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 운전자는 목표 차이를 선택된 피쳐의 파장에서의 변화가 되도록 50 나노미터로 설정할 수 있다. 예를 들면, 선택된 피크의 파장에서의 변화는 얼마나 많은 재료가 기판(10)의 최상부층으로부터 제거되었는지 및 종료점을 호출할 때를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
시간 T0에서 기판(10)의 연마 이전에 선택된 피쳐의 특성값 차이는 0이다. 연마 패드(30)가 기판(10)을 연마하기 시작할 때, 식별된 피쳐의 특성값들은 재료가 기판(10)의 최상부면으로부터 연마됨에 따라 변화할 수 있다. 예를 들면, 연마 동안, 선택된 피쳐 특성의 파장은 더 높은 또는 더 낮은 파장으로 이동할 수 있다. 잡음 영향들을 제외하면, 피쳐의 파장, 및 그에 따라 피쳐의 파장의 차이는 단조롭게 및 종종 선형적으로 변화하는 경향이 있다. 시간 T'에서, 식별된 피쳐 특성이 목표 차이 δV 만큼 변화되었음을 종료점 결정 로직이 결정하며, 종료점이 호출될 수 있다. 예를 들면, 피쳐의 파장이 50 나노미터의 목표 차이만큼 변화되었으면, 종료점이 호출되고 연마 패드(30)는 기판(10)의 연마를 정지한다.
기판들의 배치를 처리하는 경우, 광학 모니터링 시스템은, 예를 들면, 모든 기판들에 걸쳐 동일한 스펙트럼 피쳐를 추적할 수 있다. 스펙트럼 피쳐는 기판들 상의 동일한 다이 피쳐와 관련될 수 있다. 스펙트럼 피쳐의 개시 파장은 기판들의 기본 편차들에 기반하여 배치에 걸쳐 기판들 사이에서 변화할 수 있다. 일부 구현예들에서, 복수의 기판들에 걸친 변동성을 최소화하기 위해, 종료점 결정 로직은 선택된 피쳐 특성값 또는 피쳐 특성의 값들에 대한 함수 적합(function fit)이 목표 차이 대신에 종료점 메트릭(endpoint metric; EM) 만큼 변화하는 때에 종료점을 호출할 수 있다. 종료점 결정 로직은 셋업 기판으로부터 결정되는 기대 초기값 EIV를 사용할 수 있다. 시간 T0에서, 기판(10) 상에서 추적되고 있는 피쳐 특성이 식별되면, 종료점 결정 로직은 처리되고 있는 기판에 대한 실제 초기값 AIV를 결정한다. 종료점 결정 로직은 배치에 걸쳐 기판들에서의 편차들을 고려하면서, 종료점 결정에 관한 실제 초기값의 영향을 감소시키기 위해, 초기값 가중치 IVW를 사용할 수 있다. 기판 편차는, 예를 들면, 기판 두께 또는 기본 구조들의 두께를 포함할 수 있다. 초기값 가중치는 기판 대 기판 처리 사이의 균일성을 증가시키기 위해 기판 편차들에 상호 관련이 있을 수 있다. 종료점 메트릭은, 예를 들면, 초기값 가중치를 실제 초기값과 기대 초기값 사이의 차이로 곱하고 목표 차이를 더함으로써, 예를 들면, EM = IVW * (AIV - EIV) + δV로 결정될 수 있다. 일부 구현예들에서, 종료점을 결정하기 위해 가중 조합이 사용된다. 예를 들면, 종료점 결정 로직은 함수로부터 특성의 초기값, 함수로부터 특성의 현재값, 및 초기값과 현재값 사이의 제 1 차이를 계산할 수 있다. 종료점 결정 로직은 초기값과 목표값 사이의 제 2 차이를 계산하고 제 1 차이와 제 2 차이의 가중 조합을 생성할 수 있다.
도 6b는 기판(10)의 두 부분들에서 취해진 시간에 대한 특성 측정 차이들의 예시 그래프(600b)이다. 예를 들면, 광학 모니터링 시스템은 얼마나 많은 재료가 기판(10)으로부터 제거되었는지를 결정하기 위해, 기판(10)의 에지부분으로 향하여 위치된 하나의 피쳐 및 기판(10)의 중심 부분을 향하여 위치된 다른 피쳐를 추적할 수 있다. 셋업 기판을 테스트할 때, 연마 장치(20)의 운전자는, 예를 들면 셋업 기판의 상이한 부분들에 대응하는 추적할 두 개의 피쳐들을 식별할 수 있다. 일부 구현예들에서, 스펙트럼 피쳐들은 셋업 기판상의 동일한 유형의 다이 피쳐들과 대응한다. 다른 구현예들에서, 스펙트럼 피쳐는 셋업 기판상의 상이한 유형들의 다이 피쳐들과 관련된다. 기판(10)이 연마되고 있을 때, 광 검출기(52)는 셋업 기판의 선택된 피쳐들과 대응하는 기판(10)의 두 부분들로부터 반사된 광의 스펙트럼들의 시퀀스를 측정할 수 있다. 두 개의 피쳐들의 특성들과 관련된 값들의 시퀀스는 종료점 결정 로직에 의해 결정될 수 있다. 제 1 차이 값(610a-b)들의 시퀀스는 연마 시간이 경과함에 따라 현재 특성값으로부터 초기 특성값을 감산함으로써 기판(10)의 제 1 부분에서의 피쳐 특성에 대해 계산될 수 있다. 제 2 차이 값(612a-b)들의 시퀀스는 기판(10)의 제 2 부분에서의 피쳐 특성에 대해 유사하게 계산될 수 있다.
제 1 라인(614)은 제 1 차이 값(610a-b)에 대해 적합될 수 있고, 제 2 라인(616)은 제 2 차이 값(612a-b)에 대해 적합될 수 있다. 제 1 라인(614) 및 제 2 라인(616)은 추정된 연마 종료 시간(618) 또는 기판(10)의 연마율(620)에 대한 조정을 결정하기 위해, 제 1 함수 및 제 2 함수에 의해 각각 결정될 수 있다. 연마 동안, 목표 차이(622)에 기반한 종료점 계산은 기판(10)의 제 1 부분에 대한 제 1 함수 및 기판의 제 2 부분에 대한 제 2 함수로 시간 TC에서 이루어진다. 기판의 제 1 부분 및 기판의 제 2 부분에 대해 추정된 종료점 시간이 다르면(예를 들면, 제 1 부분이 제 2 부분 이전에 목표 두께에 도달할 것이다), 제 1 함수 및 제 2 함수가 동일한 종료점 시간(618)을 가질 수 있도록 연마율(620)에 대한 조정이 이루어질 수 있다. 일부 구현예들에서, 기판의 제 1 부분 및 제 2 부분 모두의 연마율은 두 부분들에서 동시에 종료점에 도달하도록 조정된다. 대안적으로, 제 1 부분 또는 제 2 부분 중 어느 하나의 연마율이 조정될 수 있다.
연마율은, 예를 들면, 캐리어 헤드(70)의 대응하는 영역에서 압력을 증가 또는 감소시킴으로써 조정될 수 있다. 연마율에서의 변화는 압력에서의 변화에 직접적으로 비례하도록, 예를 들면, 단순 프레스토니언(Prestonian) 모델이 되도록 가정될 수 있다. 예를 들면, 기판(10)의 제 1 부분이 시간 TA에서의 목표 두께에 도달하도록 계획되고, 시스템이 목표 시간 TT를 설정한 경우, 시간 T2 이전의 대응하는 영역에서의 캐리어 헤드 압력은 시간 T2 이후의 캐리어 헤드 압력을 제공하기 위해 TT/TA 만큼 곱해질 수 있다. 부가적으로, 플래튼 또는 헤드 회전 속도의 영향들, 상이한 헤드 압력 조합들의 2차 효과들, 연마 온도, 슬러리 유동, 또는 연마율에 영향을 미치는 다른 파라미터들을 고려하는, 기판을 연마하기 위한 제어 모델이 개발될 수 있다. 그 후 연마 프로세스 동안, 해당되는 경우 연마율들이 다시 조정될 수 있다.
도 7은 연마 프로세스에 대한 종료점을 결정하는 경우 사용하기 위해 목표 차이 δV를 선택하기 위한 방법(700)을 도시한다. 제품 기판과 동일한 패턴을 갖는 기판의 속성들이 측정된다(단계 702). 측정되는 기판은 본 명세서에서 "셋업" 기판으로서 지칭된다. 셋업 기판은 단순히 제품 기판과 유사하거나 동일한 기판일 수 있거나, 또는 셋업 기판은 제품 기판들의 배치로부터의 하나의 기판일 수 있다. 측정되는 속성들은 기판상의 관심 대상의 특정 위치에 있는 관심 대상의 막의 연마-전 두께를 포함할 수 있다. 일반적으로, 복수의 위치들에서의 두께가 측정된다. 일반적으로 위치들은 동일 유형의 다이 피쳐가 각 위치에 대해 측정되도록 선택된다. 측정은 계측 스테이션(metrology station)에서 수행될 수 있다. 인-시튜 광학 모니터링 시스템은 연마 이전에 기판으로부터 반사된 광의 스펙트럼을 측정할 수 있다.
셋업 기판은 관심 대상의 연마 단계에 따라 연마되고, 연마하는 동안 획득된 스펙트럼들은 수집된다(단계 704). 연마 및 스펙트럼 수집은 상술한 연마 장치에서 수행될 수 있다. 스펙트럼들은 연마하는 동안 인-시튜 모니터링 시스템에 의해 수집된다. 기판은 목표 두께가 달성되는 경우 기판으로부터 반사되는 광의 스펙트럼이 획득될 수 있도록, 과잉 연마(overpolish), 즉 추정된 종료점을 지나서 연마된다.
과잉 연마된 기판의 속성들이 측정된다(단계 706). 속성들은 특정 위치 또는 연마-전 측정을 위해 사용된 위치들에서 관심 대상의 막의 연마-후 두께를 포함한다.
측정된 두께 및 수집된 스펙트럼들은 연마하는 동안 모니터링하기 위해, 수집된 스펙트럼들을 조사함으로써, 피크 또는 골과 같은 특정 피쳐를 선택하기 위해 사용된다(단계708). 피쳐는 연마 장치의 운전자에 의해 선택될 수 있거나, 또는 피쳐의 선택은 (예를 들면, 종래의 피크-탐색 알고리즘들 및 경험적인 피크-선택 공식에 기반하여) 자동화될 수 있다. 예를 들면, 연마 장치(20)의 운전자에게 등고선 플롯(500b)이 제공될 수 있고, 이 운전자는 도 5b를 참조하여 상술한 바와 같이, 등고선 플롯(500b)으로부터 추적할 피쳐를 선택할 수 있다. (예를 들면, 이론에 기반한 피쳐 거동의 계산들 또는 과거 경험으로 인해) 스펙트럼의 특정 영역이 연마하는 동안 모니터링하기에 바람직한 피쳐를 포함하는 것이 예상되는 경우, 그 영역에서의 피쳐들만이 고려될 필요가 있다. 기판이 연마됨에 따라 셋업 기판의 상부로부터 제거되는 재료의 양 사이의 상관 관계를 나타내는 피쳐가 일반적으로 선택된다.
선형 보간법은 목표 막 두께가 달성되었던 근사한(approximate) 시간을 결정하기 위해 측정된 연마-전 막 두께 및 연마-후 기판 두께를 사용하여 수행될 수 있다. 근사한 시간은 선택된 피쳐 특성의 종료점 값을 결정하기 위해 스펙트럼들의 등고선 플롯과 비교될 수 있다. 피쳐 특성의 종료점 값과 초기값 사이의 차이는 목표 차이로서 사용될 수 있다. 일부 구현예들에서, 피쳐 특성의 값들을 정규화하기 위해 피쳐 특성의 값들에 함수가 적합된다. 함수의 종료점 값과 함수의 초기값 사이의 차이는 목표 차이로서 사용될 수 있다. 기판들의 배치의 나머지의 연마 동안 동일 피쳐가 모니터링된다.
선택적으로, 스펙트럼들은 정확도 및/또는 정밀도를 향상시키도록 처리된다. 스펙트럼들은, 예를 들면 : 그들을 공통 기준에 대해 정규화하도록, 그들을 평균하도록, 및/또는 그들로부터 잡음을 필터링하도록 처리될 수 있다. 하나의 구현예에서, 급격한 스파이크들을 감소시키거나 또는 제거하기 위해 스펙트럼들에 저역 필터(low-pass filter)가 적용된다.
특정 피쳐-기반 종료점 결정 로직을 적용함으로써 컴퓨터 장치가 종료점을 호출하는 경우, 목표 두께가 달성되도록, 모니터링할 스펙트럼 피쳐는 일반적으로 특정 종료점 결정 로직에 대해 경험적으로 선택된다. 종료점 결정 로직은 종료점이 호출되어야 하는 때를 결정하기 위해 피쳐 특성에서의 목표 차이를 사용한다. 특성에서의 변화는 연마가 시작되는 경우 피쳐의 초기 특성값에 대해 측정될 수 있다. 대안적으로, 종료점은 목표 차이 δV에 더하여, 기대 초기값 EIV 및 실제 초기값 AIV에 대해 요청될 수 있다. 종료점 로직은 기판들 사이의 기본 편차들을 보상하기 위해 실제 초기값과 기대 초기값 사이의 차이에 개시값 가중치 SVW를 곱할 수 있다. 예를 들면, 종료점 결정 로직은 종료점 메트릭이 EM = SVW * (AIV - EIV) + δV인 경우, 연마를 종료할 수 있다. 일부 구현예들에서, 종료점을 결정하기 위해 가중 조합이 사용된다. 예를 들면, 종료점 결정 로직은 함수로부터의 특성의 초기값 및 함수로부터의 특성의 현재값, 및 초기값과 현재값 사이의 제 1 차이를 계산할 수 있다. 종료점 결정 로직은 초기값과 목표값 사이의 제 2 차이를 계산하고, 제 1 차이와 제 2 차이의 가중 조합을 생성할 수 있다. 가중 값이 목표값에 도달하면 종료점이 호출될 수 있다. 종료점 결정 로직은 모니터링된 차이(또는 차이들)를 특성의 목표 차이와 비교함으로써 종료점이 호출되어야 하는 때를 결정할 수 있다. 모니터링된 차이가 목표 차이와 일치하거나 또는 이를 초과하면, 종료점이 호출된다. 일 구현예에서, 모니터링된 차이는 종료점이 호출되기 전에 일부 기간의 시간 동안(예를 들면, 플래튼의 2 회전들) 목표 차이와 일치하거나 이를 초과해야 한다.
도 8은 특정 목표 두께 및 특정 종료점 결정 로직에 대해 선택된 스펙트럼 피쳐와 관련된 특성들의 목표값들을 선택하기 위한 방법(801)을 도시한다. 단계 (702-706)들에서 상술한 바와 같이, 셋업 기판이 측정되고 연마된다(단계803). 특히, 스펙트럼들은 수집되고, 각 수집된 스펙트럼이 측정되는 시간이 저장된다.
특정 셋업 기판에 대한 연마 장치의 연마율이 계산된다(단계 805). 평균 연마율 PR은 연마-전 및 연마-후 두께(T1, T2)들, 및 실제 연마 시간 PT를 이용함으로써, 예를 들면, PR = (T2 - T1)/PT로 계산될 수 있다.
아래에 설명하는 바와 같이, 선택된 피쳐의 특성들의 목표값들을 결정하도록 보정점(calibration point)을 제공하기 위해 특정 셋업 기판에 대해 종료점 시간이 계산된다(단계807). 종료점 시간은 계산된 연마율 PR, 관심 대상의 막의 연마-전 개시 두께 ST, 및 관심 대상의 막의 목표 두께 TT에 기반하여 계산될 수 있다. 종료점 시간은 연마율이 연마 프로세스 동안 내내 일정함을 가정하여, 단순 선형 보간법, 예를 들면, ET = (ST - TT)/PR로서 계산될 수 있다.
선택적으로, 계산된 종료점 시간은 패터닝된 기판들의 배치의 다른 기판을 연마하고, 계산된 종료점 시간에 연마를 중지하며, 및 관심 대상의 막의 두께를 측정함으로써, 평가될 수 있다. 두께가 목표 두께의 만족스러운 범위 이내이면, 계산된 종료점 시간은 만족스럽다. 그렇지 않으면, 계산된 종료점 시간은 재계산될 수 있다.
선택된 피쳐에 대한 목표 특성값은 계산된 종료점 시간에 셋업 기판으로부터 수집되는 스펙트럼으로부터 기록된다(단계 809). 관심 대상의 파라미터들이 선택된 피쳐들의 위치 또는 폭에서의 변화를 포함하면, 그 정보는 계산된 종료점 시간에 선행하는 기간의 시간 동안 수집되는 스펙트럼들을 조사함으로써 결정될 수 있다. 특성들의 초기값들과 목표값들 사이의 차이는 피쳐에 대한 목표 차이들로서 기록된다. 일부 구현예들에서, 단일의 목표 차이가 기록된다.
도 9는 연마 단계의 종료점을 결정하기 위해 피크-기반 종료점 결정 로직을 사용하기 위한 방법(900)을 도시한다. 패터닝된 기판들의 배치의 다른 기판은 상술한 연마 장치를 사용하여 연마된다(단계902). 플래튼의 각 회전시, 다음 단계들이 수행된다.
연마되고 있는 기판 표면으로부터 반사하는 광의 하나 또는 둘 이상의 스펙트럼들은 현재 플래튼 회전에 대한 하나 또는 둘 이상의 현재 스펙트럼들을 획득하기 위해 측정된다(단계904). 현재 플래튼 회전에 대해 측정된 하나 또는 둘 이상의 스펙트럼들은 도 7을 참조하여 상술한 바와 같이 정확도 및/또는 정밀도를 향상시키도록 선택적으로 처리된다. 단지 하나의 스펙트럼이 측정되면, 하나의 스펙트럼이 현재의 스펙트럼으로서 사용된다. 하나보다 많은 현재 스펙트럼이 플래튼 회전에 대해 측정되면, 이들 현재 스펙트럼은 그룹핑되며, 각 그룹 내에서 평균되고, 그리고 평균들은 현재 스펙트럼들이 되도록 지정된다. 스펙트럼들은 기판의 중앙으로부터의 방사상 거리에 따라 그룹핑될 수 있다. 예로서, 제 1 현재 스펙트럼은 점(202 및 210)들(도 2)에서 측정된 스펙트럼들로부터 획득될 수 있고, 제 2 현재 스펙트럼은 점(203 및 209)들에서 측정된 스펙트럼들로부터 획득될 수 있으며, 제 3 현재 스펙트럼들은 점(204 및 208)에서 측정된 스펙트럼들로부터 획득될 수 있는 등등과 같다. 선택된 스펙트럼 피크의 특성값들은 각각의 현재 스펙트럼에 대해 결정될 수 있고, 연마는 기판의 각각의 영역에서 개별적으로 모니터링될 수 있다. 대안적으로, 선택된 스펙트럼 피크의 특성들에 대한 최악의 경우를 고려한(worst-case) 값들은 현재 스펙트럼들로부터 결정될 수 있고, 종료점 결정 로직에 의해 사용될 수 있다. 플래튼의 각 회전 동안, 추가적인 스펙트럼 또는 스펙트럼들은 현재 기판에 대한 스펙트럼들의 시퀀스에 추가된다. 연마가 진행됨에 따라 시퀀스에서의 스펙트럼들의 적어도 일부는 연마하는 동안 기판으로부터 제거되고 있는 재료로 인해 상이하다.
선택된 피크에 대한 현재 특성값들은 현재 스펙트럼들로부터 추출되고(단계 906), 현재 특성값들은 도 7에 관련해서 상술한 종료점 결정 로직을 사용하여 목표 특성값들과 비교된다(단계908). 예를 들면, 스펙트럼들의 시퀀스로부터 현재 피쳐 특성에 대한 값들의 시퀀스가 결정되고, 이 값들의 시퀀스에 함수가 적합된다. 함수는, 예를 들면, 연마하는 동안 기판으로부터 제거된 재료의 양을 현재 특성값과 초기 특성값 사이의 차이에 기반하여 근사화할 수 있는 선형 함수일 수 있다. 종료점 조건이 만족되지 않았음을 종료점 결정 로직이 결정하는 한(단계 910의 "아니오" 분기), 연마는 지속하도록 허용되고, 단계들 904, 906, 908 및 910은 적절하게 반복된다. 예를 들면, 종료점 결정 로직은, 함수에 기반하여, 피쳐 특성에 대한 목표 차이가 아직 도달되지 않았음을 결정한다. 일부 구현예들에서, 기판의 복수의 부분들로부터 반사된 광의 스펙트럼들이 측정되는 경우, 종료점 결정 로직은 복수의 부분들의 연마가 동일 시간에 또는 그에 근접하게 완료되도록 기판의 하나 또는 둘 이상의 일부분들의 연마율이 조정될 필요가 있음을 결정할 수 있다. 종료점 조건이 만족되었음을 종료점 결정 로직이 결정하면(단계 910의 "예" 분기), 종료점이 호출되고, 그리고 연마가 정지된다(단계 912).
스펙트럼들은 바람직하지 않은 광 반사들의 영향을 제거하거나 또는 감소시키도록 정규화될 수 있다. 관심 대상의 막 또는 막들 이외의 매체들에 의해 기여되는 광 반사들은 연마 패드 윈도우로부터 및 기판의 기초 실리콘 층으로부터의 광 반사들을 포함한다. 윈도우로부터의 기여들은 어두운 조건 하에서(즉, 기판들이 인-시튜 모니터링 시스템 위에 위치되지 않은 경우) 인-시튜 모니터링 시스템에 의해 수신된 광의 스펙트럼을 측정함으로써 추정될 수 있다. 실리콘 층으로부터의 기여들은 가려지지 않은(bare) 실리콘 기판의 광 반사의 스펙트럼을 측정함으로써 추정될 수 있다. 기여들은 일반적으로 연마 단계의 시작 이전에 획득된다. 측정된 거친(raw) 스펙트럼은 다음과 같이 정규화된다 :
정규화된 스펙트럼 = (A - Dark)/(Si - Dark)
여기서, A는 거친 스펙트럼, Dark는 어두운 조건 하에서 획득된 스펙트럼, 및 Si는 가려지지 않은 실리콘 기판으로부터 획득된 스펙트럼이다.
설명된 실시예에서, 스펙트럼들에서의 파장 피크의 변화는 종료점 검출을 수행하기 위해 사용된다. 스펙트럼에서의 파장 골(즉, 국소 최저치들)의 변화는 또한 피크 대신 또는 피크와 함께 사용될 수 있다. 복수의 피크들(또는 골들)의 변화는 또한 종료점을 검출하는 경우 사용될 수 있다. 예를 들면, 각 피크는 개별적으로 모니터링될 수 있고, 절반 이상(majority)의 피크들의 변화가 종료점 조건을 만족하는 경우에 종료점이 호출될 수 있다. 다른 구현예들에서, 변곡점, 또는 스펙트럼 제로-교차점의 변화가 종료점 검출을 결정하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예들 및 본 명세서에서 설명되는 모든 기능적 동작들은 디지털 전자 회로망으로, 또는 본 명세서에서 개시된 구조적 수단 및 그의 구조적 등가물들을 포함하는 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어, 또는 하드웨어로, 또는 그들의 조합들로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 데이터 처리 장치, 예를 들면, 프로그램 가능한 프로세서, 컴퓨터, 또는 복수의 프로세서들 또는 컴퓨터들에 의한 실행을 위해 또는 이의 동작을 제어하기 위해, 하나 또는 둘 이상의 컴퓨터 프로그램 제품들, 즉, 정보 캐리어(carrier)에서, 예를 들면, 머신-판독가능 저장 장치에서 또는 전파된 신호에서 유형으로(tangibly) 구현되는 하나 또는 둘 이상의 컴퓨터 프로그램들로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램(또한 프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 애플리케이션, 또는 코드로서 알려짐)은 컴파일러형(compiled) 또는 해석형 언어들을 포함하는 임의의 형식의 프로그래밍 언어로 기록될 수 있고, 이것은 독립형 프로그램으로서, 또는 모듈, 컴포넌트, 서브루틴, 또는 컴퓨팅 환경에서의 사용에 적합한 다른 유닛으로서 포함되는 임의의 형식으로 이용(deploy)될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 반드시 파일에 대응하지는 않는다. 프로그램은 다른 프로그램들 또는 데이터를 유지하는 파일의 일부분에, 당해 프로그램에 대해 전용화된 단일 파일에, 또는 복수의 통합된(coordinated) 파일들(예를 들면, 하나 또는 둘 이상의 모듈들, 서브-프로그램들, 또는 코드의 일부분들을 저장하는 파일들)에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트의 하나의 컴퓨터상에서 또는 복수의 컴퓨터상에서 실행되도록 이용될 수 있거나, 또는 복수의 사이트들에 걸쳐 분산되고 통신 네트워크에 의해 상호연결될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 프로세스들 및 논리 흐름들은 입력 데이터에 관해 동작하고 출력을 생성함으로써 기능들을 수행하기 위해 하나 또는 둘 이상의 컴퓨터 프로그램들을 실행하는 하나 또는 둘 이상의 프로그램가능 프로세서들에 의해 수행될 수 있다. 프로세스들 및 논리 흐름들은 또한 특정 목적 로직 회로망, 예를 들면 FPGA(필드 프로그램가능 게이트 어레이) 또는 ASIC(주문형 집적 회로)에 의해 수행될 수 있고, 장치 또한 이들로서 구현될 수 있다.
상술한 연마 장치 및 방법들은 다양한 연마 시스템들에서 적용될 수 있다. 연마 패드, 또는 캐리어 헤드 중 어느 하나, 또는 둘 모두는 연마 표면과 기판 사이에 상대적 움직임을 제공하도록 이동할 수 있다. 예를 들면, 플래튼은 회전하기보다는 궤도를 돌 수 있다. 연마 패드는 플래튼에 고정된 원형(또는 일부 다른 형상) 패드일 수 있다. 종료점 검출 시스템의 일부 양상들은 예를 들면, 연마 패드가 선형으로 이동하는 연속적인 벨트 또는 릴-대-릴(reel-to-reel) 벨트인 경우에, 선형 연마 시스템들에 적용가능할 수 있다. 연마 층은 표준(예를 들면, 필러들이 있거나 없는 폴리우레탄) 연마 재료, 소프트 재료, 또는 고정-마모 재료일 수 있다. 상대적 위치결정의 용어들이 사용된다; 연마 표면 및 기판이 수직 배향 또는 일부 다른 배향으로 유지될 수 있음이 이해되어야 한다.
본 발명의 특정 실시예들이 설명되었다. 다른 실시예들은 다음의 청구범위의 범위 내에 있다. 예를 들면, 청구범위에서 나열되는 작용들은 상이한 순서로 수행될 수 있고 여전히 바람직한 결과들을 달성할 수 있다.

Claims (16)

  1. 컴퓨터 판독가능한 매체 상에 유형으로 구현되는 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
    연마 동안 모니터링하기 위해 선택된 스펙트럼 피쳐 및 상기 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성의 식별을 수신하기 위한 명령들;
    기판이 연마되고 있는 동안 상기 기판으로부터 반사된 광의 스펙트럼들의 시퀀스를 측정하기 위한 명령들 - 상기 시퀀스의 상기 스펙트럼들의 적어도 일부는 상기 연마 동안 제거되고 있는 재료로 인해 상이함 -;
    상기 스펙트럼들의 시퀀스에서 상기 스펙트럼들의 각각에 대한 상기 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성의 값을 결정하여 상기 특성에 대한 값들의 시퀀스를 생성하기 위한 명령들;
    상기 값들의 시퀀스에 함수를 적합시키기 위한 명령들; 및
    상기 함수에 기반하여 연마 종료점 또는 연마율에 대한 조정 중 적어도 하나를 결정하기 위한 명령들을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택된 스펙트럼 피쳐는 스펙트럼 피크, 스펙트럼 골, 또는 스펙트럼 제로-교차점을 포함하고, 상기 특성은 파장, 폭 또는 세기를 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 선택된 스펙트럼 피쳐는 스펙트럼 피크를 포함하고, 상기 특성은 피크 폭을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  4. 제 1 항에 있어서,
    연마 종료점을 결정하는 것은 상기 함수로부터 상기 특성의 초기값을 계산하는 것, 상기 함수로부터 상기 특성의 현재값을 계산하는 것, 및 상기 초기값과 상기 현재값 사이의 차이를 계산하는 것, 및 상기 차이가 목표 차이에 도달하면 연마를 중지하는 것을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  5. 제 1 항에 있어서,
    연마 종료점을 결정하는 것은 상기 함수로부터 상기 특성의 초기값을 계산하는 것, 상기 함수로부터 상기 특성의 현재값을 계산하는 것, 상기 초기값과 상기 현재값 사이의 제 1 차이를 계산하는 것, 상기 초기값과 목표값 사이의 제 2 차이를 계산하는 것, 상기 제 1 차이와 상기 제 2 차이의 가중 조합을 생성하는 것, 및 상기 가중 조합이 목표값에 도달하면 연마를 중지하는 것을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광의 스펙트럼들의 시퀀스는 상기 기판의 제 1 부분으로부터의 시퀀스이고, 상기 기판이 연마되고 있는 동안 상기 기판의 제 2 부분으로부터 반사된 광의 스펙트럼들의 제 2 시퀀스를 측정하기 위한 명령들, 상기 스펙트럼들의 제 2 시퀀스에서 상기 스펙트럼들의 각각에 대한 상기 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성의 값을 결정하여 상기 특성에 대한 값들의 제 2 시퀀스를 생성하기 위한 명령들, 및 상기 값들의 시퀀스에 제 2 함수를 적합시키기 위한 명령들을 더 포함하며, 연마율에 대한 조정을 결정하는 것은 상기 기판의 제 1 부분에 대한 제 1 추정된 연마 종료점 시간을 상기 제 1 함수의 기울기를 이용하여 계산하는 것, 상기 기판의 제 2 부분에 대한 제 2 추정된 연마 종료점 시간을 상기 제 2 함수의 기울기를 이용하여 계산하는 것, 및 상기 제 1 및 제 2 부분들이 동일 시간에 근접하여 연마를 완료하도록 상기 제 1 또는 제 2 부분의 연마율을 조정하는 것을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 함수는 시간의 선형 함수인, 컴퓨터 프로그램 제품.
  8. 연마하는 방법으로서,
    기판을 연마하는 단계;
    연마하는 동안 모니터링하기 위해 선택된 스펙트럼 피쳐 및 상기 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성의 식별을 수신하는 단계;
    상기 기판이 연마되고 있는 동안 상기 기판으로부터 반사된 광의 스펙트럼들의 시퀀스를 측정하는 단계 - 상기 시퀀스의 상기 스펙트럼들의 적어도 일부는 상기 연마 동안 제거되고 있는 재료로 인해 상이함 -;
    상기 스펙트럼들의 시퀀스에서 상기 스펙트럼들의 각각에 대한 상기 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성의 값을 결정하여 상기 특성에 대한 값들의 시퀀스를 생성하는 단계;
    상기 값들의 시퀀스에 함수를 적합시키는 단계; 및
    상기 함수에 기반하여 연마 종료점 또는 연마율에 대한 조정 중 적어도 하나를 결정하는 단계를 포함하는, 연마하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 선택된 스펙트럼 피쳐는 스펙트럼 피크, 스펙트럼 골, 또는 스펙트럼 제로-교차점을 포함하고, 상기 특성은 파장, 폭 또는 세기를 포함하는, 연마하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 선택된 스펙트럼 피쳐는 스펙트럼 피크를 포함하고 상기 특성은 피크 폭을 포함하는, 연마하는 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    연마 종료점을 결정하는 단계는 상기 함수로부터 상기 특성의 초기값을 계산하는 단계, 상기 함수로부터 상기 특성의 현재값을 계산하는 단계, 및 상기 초기값과 상기 현재값 사이의 차이를 계산하는 단계, 및 상기 차이가 목표 차이에 도달하면 연마를 중지하는 단계를 포함하는, 연마하는 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    연마 종료점을 결정하는 단계는 상기 함수로부터 상기 특성의 초기값을 계산하는 단계, 상기 함수로부터 상기 특성의 현재값을 계산하는 단계, 상기 초기값과 상기 현재값 사이의 제 1 차이를 계산하는 단계, 상기 초기값과 목표값 사이의 제 2 차이를 계산하는 단계, 상기 제 1 차이와 상기 제 2 차이의 가중 조합을 생성하는 단계, 및 상기 가중 조합이 목표값에 도달하면 연마를 중지하는 단계를 포함하는, 연마하는 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 광의 스펙트럼들의 시퀀스는 상기 기판의 제 1 부분으로부터의 시퀀스이고, 상기 기판이 연마되고 있는 동안 상기 기판의 제 2 부분으로부터 반사된 광의 스펙트럼들의 제 2 시퀀스를 측정하는 단계, 상기 스펙트럼들의 제 2 시퀀스에서 상기 스펙트럼들의 각각에 대한 상기 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성의 값을 결정하여 상기 특성에 대한 값들의 제 2 시퀀스를 생성하는 단계, 및 상기 값들의 시퀀스에 제 2 함수를 적합시키는 단계를 더 포함하며, 연마율에 대한 조정을 결정하는 단계는 상기 기판의 제 1 부분에 대한 제 1 추정된 연마 종료점 시간을 상기 제 1 함수의 기울기를 이용하여 계산하는 단계, 상기 기판의 제 2 부분에 대한 제 2 추정된 연마 종료점 시간을 상기 제 2 함수의 기울기를 이용하여 계산하는 단계, 및 상기 제 1 및 제 2 부분들이 동일 시간에 근접하여 연마를 완료하도록 상기 제 1 또는 제 2 부분의 연마율을 조정하는 단계를 포함하는, 연마하는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 함수는 시간의 선형 함수인, 연마하는 방법.
  15. 연마하는 동안 모니터링하기 위해 스펙트럼 피쳐 및 선택된 상기 스펙트럼 피쳐의 특성을 식별하는 것을 돕기 위한 방법으로서,
    테스트 기판을 연마하는 단계;
    기판이 연마되는 동안 상기 기판으로부터 반사된 광의 스펙트럼들의 시퀀스를 측정하는 단계 - 상기 시퀀스의 상기 스펙트럼들의 적어도 일부는 상기 연마 동안 제거되고 있는 재료로 인해 상이함 -;
    등고선 플롯으로서 상기 스펙트럼들의 시퀀스를 시각적으로 디스플레이하는 단계를 포함하는, 식별하는 것을 돕기 위한 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 등고선 플롯은 세기값들의 색 코딩 또는 세기값들의 3-D 플롯을 포함하는, 식별하는 것을 돕기 위한 방법.
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