KR20130098172A - Dynamically or adaptively tracking spectrum features for endpoint detection - Google Patents

Dynamically or adaptively tracking spectrum features for endpoint detection Download PDF

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해리 큐. 리
티안 초이 림
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Abstract

폴리싱을 제어하는 방법은 기판을 폴리싱하는 단계, 그리고 폴리싱 동안에 모니터링하기 위해서, 선택된 스펙트럼 피쳐의 식별, 폭을 가지는 파장 범위, 및 상기 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성을 수신하는 단계를 포함한다. 기판이 폴리싱되는 동안에, 기판으로부터의 광의 일련의 스펙트럼이 측정된다. 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성의 일련의 값들이 일련의 스펙트럼으로부터 생성된다. 일련의 스펙트럼으로부터의 적어도 일부 스펙트럼에 대해서, 일련의 스펙트럼 내의 이전의 스펙트럼에 대해서 사용된 이전의 파장 범위 내의 스펙트럼 피쳐의 위치를 기초로 변경된 파장 범위가 생성되고, 상기 변경된 파장 범위가 상기 선택된 스펙트럼 피쳐에 대해서 탐색되고, 그리고 상기 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성의 값이 결정된다. The method of controlling polishing includes polishing a substrate and receiving an identification of a selected spectral feature, a wavelength range having a width, and a characteristic of the selected spectral feature for monitoring during polishing. While the substrate is polished, a series of spectra of light from the substrate are measured. A series of values of the characteristics of the selected spectral feature is generated from the series of spectra. For at least some spectra from the series of spectra, an altered wavelength range is generated based on the position of the spectral feature within the previous wavelength range used for the previous spectra in the series of spectra, wherein the altered wavelength range is the selected spectral feature. And the value of the characteristic of the selected spectral feature is determined.

Description

종료점 검출을 위한 스펙트럼 피쳐들의 동적 또는 적응 트랙킹{DYNAMICALLY OR ADAPTIVELY TRACKING SPECTRUM FEATURES FOR ENDPOINT DETECTION}DYNAMICALLY OR ADAPTIVELY TRACKING SPECTRUM FEATURES FOR ENDPOINT DETECTION

본원 발명의 개시내용은 기판들의 화학적 기계적 폴리싱 동안의 광학적 모니터링에 관한 것이다.The present disclosure relates to optical monitoring during chemical mechanical polishing of substrates.

집적 회로는 전형적으로 전도성, 반전도성, 또는 절연성 층들을 실리콘 웨이퍼 상에 순차적으로 증착(deposit; 이하, 편의상 '증착'이라 함)함으로써 기판 상에 형성된다. 하나의 제조 단계는 비-평면형 표면 위에 필러(filler) 층을 증착하고 그리고 상기 필러 층을 평탄화하는 것을 포함한다. 특정 용도들에서, 패터닝된 층의 상단부 표면이 노출될 때까지 필러 층이 평탄화된다. 예를 들어, 전도성 필러 층이 패터닝된 절연 층 상에 증착되어 절연 층 내의 트렌치들 또는 홀들을 충진할 수 있다. 평탄화 후에, 절연 층의 상승된 패턴 사이에 잔류하는 전도성 층의 부분들은 기판 상의 얇은 필름 회로들 사이의 전도성 경로들을 제공하는 비아들, 플러그들, 및 라인들을 형성한다. 산화물 폴리싱과 같은 다른 용도들의 경우에, 비-평면적 표면 위에 미리 결정된 두께가 남을 때까지 필러 층이 평탄화된다. 또한, 기판 표면의 평탄화는 일반적으로 포토리소그래피에서 요구된다. Integrated circuits are typically formed on a substrate by sequentially depositing conductive, semiconducting, or insulating layers on a silicon wafer (hereinafter referred to as 'deposition' for convenience). One manufacturing step includes depositing a filler layer over a non-planar surface and planarizing the filler layer. In certain applications, the filler layer is planarized until the top surface of the patterned layer is exposed. For example, a conductive filler layer may be deposited on the patterned insulating layer to fill trenches or holes in the insulating layer. After planarization, portions of the conductive layer remaining between the raised pattern of the insulating layer form vias, plugs, and lines that provide conductive paths between thin film circuits on the substrate. In other applications, such as oxide polishing, the filler layer is planarized until a predetermined thickness remains on the non-planar surface. In addition, planarization of the substrate surface is generally required in photolithography.

화학적 기계적 폴리싱(CMP)은 하나의 용인되는 평탄화 방법이다. 이러한 평탄화 방법은, 전형적으로, 기판이 캐리어 또는 폴리싱 헤드 상에 장착될 것을 요구한다. 전형적으로, 기판의 노출된 표면은 회전하는 폴리싱 패드에 대항하여(against) 위치된다. 캐리어 헤드는 기판 상으로 제어가능한 로드(load)를 제공하여, 그 기판을 폴리싱 패드에 대항하여 푸싱한다(push). 마모성(abrasive) 폴리싱 슬러리가 전형적으로 폴리싱 패드의 표면으로 공급된다. Chemical mechanical polishing (CMP) is one acceptable planarization method. This planarization method typically requires that the substrate be mounted on a carrier or polishing head. Typically, the exposed surface of the substrate is located against the rotating polishing pad. The carrier head provides a controllable load onto the substrate, pushing the substrate against the polishing pad. An abrasive polishing slurry is typically supplied to the surface of the polishing pad.

CMP에서의 하나의 문제는 폴리싱 프로세스가 완료되었는지의 여부를 즉, 기판 층이 원하는 편평도 또는 두께까지 평탄화되었는지의 여부를, 또는 원하는 양의 재료가 제거되었을 때를 결정하는 것이다. 슬러리 분배, 폴리싱 패드 컨디션, 폴리싱 패드와 기판 사이의 상대적인 속도, 및 기판 상의 로드에 있어서의 변동(variation; 편차)은 재료 제거 레이트(rate)에서의 변동을 초래할 수 있다. 기판 층의 초기 두께에서의 변동들뿐만 아니라 이러한 변동들은 폴리싱 종료점에 도달하는데 필요한 시간의 변동들을 유발한다. 그에 따라, 폴리싱 종료점은 단순히 폴리싱 시간을 함수로 하여 결정될 수 없다. One problem with CMP is to determine whether the polishing process is complete, that is, whether the substrate layer has been planarized to the desired flatness or thickness, or when the desired amount of material has been removed. Slurry distribution, polishing pad conditions, relative speed between the polishing pad and the substrate, and variations in the load on the substrate can result in variations in material removal rate. These variations, as well as variations in the initial thickness of the substrate layer, cause variations in the time required to reach the polishing endpoint. As such, the polishing endpoint cannot simply be determined as a function of polishing time.

일부 시스템들에서, 기판은 폴리싱 동안에 인-시츄(in-situ) 방식으로 광학적으로, 예를 들어 폴리싱 패드 내의 윈도우(window)를 통해서, 모니터링된다. 그러나, 기존 광학적 모니터링 기술들은 반도체 디바이스 제조자들의 증대되는 요구를 만족시키지 못할 수 있을 것이다. In some systems, the substrate is monitored optically in-situ during polishing, for example through a window in the polishing pad. However, existing optical monitoring techniques may not meet the increasing demands of semiconductor device manufacturers.

일부 광학적 종료점 검출 시스템들은, 종료점을 결정하기 위해서 또는 폴리싱 레이트를 변화시키기 위해서, 스펙트럼 측정들에서 선택된 스펙트럼 피쳐(features) 특성들을 트랙킹한다. 스펙트럼에서, 선택된 스펙트럼 피쳐와 유사한 스펙트럼 피쳐들이 선택된 스펙트럼 피쳐를 트랙킹하는 것을 어렵게 할 수 있다. 선택된 스펙트럼 피쳐를 탐색하기 위한 광학적 종료점 검출 시스템에 대한 파장 범위의 식별(identification)에 의해서, 광학적 종료점 검출 시스템은, 감소된 프로세싱 자원들로, 선택된 스펙트럼 피쳐를 정확하게 식별할 수 있게 된다.Some optical endpoint detection systems track spectral feature characteristics selected in spectral measurements to determine the endpoint or to change the polishing rate. In the spectrum, spectral features similar to the selected spectral feature may make it difficult to track the selected spectral feature. The identification of the wavelength range for the optical endpoint detection system for searching for the selected spectral feature enables the optical endpoint detection system to accurately identify the selected spectral feature with reduced processing resources.

일부 폴리싱 프로세스들에서, 제 2 재료의 제 2 층, 예를 들어 배리어 층, 예를 들어 질화물, 예를 들어, 탄탈륨 질화물 또는 티타늄 질화물이 기판으로부터 제거되어, 다른 제 1 재료, 예를 들어, 유전체 재료, 저(low)-k 재료 및/또는 저-k 캡 재료를 포함하는 제 1 층 또는 층 구조물을 노출시킨다. 종종, 목표 두께가 남을 때까지 제 1 재료를 제거하는 것이 요구된다. 종료점을 결정하기 위해서 또는 폴리싱 레이트를 변경하기 위해서 스펙트럼 특정들에서 선택된 스펙트럼 피쳐 특성들을 트랙킹하는 일부 광학적 종료점 검출 기술들은, 제 2 재료의 초기 두께를 잘 알 수 없기 때문에, 해당 폴리싱 프로세스에서 문제점들을 가질 수 있다. 그러나, 이러한 문제점들은, 제 2 재료의 제거 및 하부 층 또는 층 구조물의 노출을 신뢰가능하게 검출할 수 있는 다른 모니터링 기술에 의해서, 예를 들어, 모터 토크, 와전류, 또는 광학적 세기 모니터링에 의해서 스펙트럼 피쳐 트랙킹이 트리거링된다면, 회피될 수 있다. 또한, 층 또는 층 구조물의 두께에 있어서, 기판-대-기판 변동(기판 마다의 편차)이 있을 수 있을 것이다. 층 또는 층 구조물의 최종 두께의 기판-대-기판 균일성을 개선하기 위해서, 층 또는 층 구조물의 초기 두께가 폴리싱에 앞서서 측정될 수 있고 그리고 목표 피쳐 값이 이러한 초기 두께와 목표 두께로부터 계산될 수 있다. In some polishing processes, a second layer of a second material, such as a barrier layer, such as a nitride, such as tantalum nitride or titanium nitride, is removed from the substrate, such that another first material, such as a dielectric Exposing a first layer or layer structure comprising a material, a low-k material and / or a low-k cap material. Often, it is required to remove the first material until the target thickness remains. Some optical endpoint detection techniques that track selected spectral feature characteristics in spectral specifications to determine the endpoint or to change the polishing rate may have problems in the polishing process because the initial thickness of the second material is not well known. Can be. However, these problems are due to spectral features by other monitoring techniques that can reliably detect the removal of the second material and the exposure of the underlying layer or layer structure, for example by motor torque, eddy current, or optical intensity monitoring. If tracking is triggered, it can be avoided. In addition, there may be substrate-to-substrate variation (variation per substrate) in the thickness of the layer or layer structure. In order to improve the substrate-to-substrate uniformity of the final thickness of the layer or layer structure, the initial thickness of the layer or layer structure can be measured prior to polishing and the target feature values can be calculated from this initial thickness and the target thickness. have.

하나의 양태에서, 폴리싱을 제어하는 방법은 기판을 폴리싱하는 단계, 그리고 폴리싱 동안에 모니터링하기 위해서, 선택된 스펙트럼 피쳐의 식별, 폭을 가지는 파장 범위, 및 상기 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성을 수신하는 단계를 포함한다. 기판이 폴리싱되는 동안에, 기판으로부터의 광의 일련의(sequence of) 스펙트럼이 측정된다. 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성의 일련의 값들이 일련의 스펙트럼으로부터 생성된다. 그러한 생성 단계는, 일련의 스펙트럼으로부터의 적어도 일부 스펙트럼에 대해서, 일련의 스펙트럼 내의 이전의 스펙트럼에 대해서 사용된 이전의 파장 범위 내의 스펙트럼 피쳐의 위치를 기초로 변경된 파장 범위를 생성하는 단계, 선택된 스펙트럼 피쳐에 대한 변경된 파장 범위를 탐색하는 단계, 그리고 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성의 값을 결정하는 단계를 포함한다. 폴리싱 종료점 또는 폴리싱 레이트에 대한 조정 중 하나 이상이 일련의 값들을 기초로 결정된다. In one aspect, a method of controlling polishing includes polishing a substrate and receiving an identification of a selected spectral feature, a wavelength range having a width, and a characteristic of the selected spectral feature for monitoring during polishing. . While the substrate is polished, a sequence of spectra of light from the substrate is measured. A series of values of the characteristics of the selected spectral feature is generated from the series of spectra. Such generating comprises generating, for at least some of the spectra from the series of spectra, an altered wavelength range based on the position of the spectral features within the previous wavelength range used for the previous spectra in the series of spectra. Searching for the changed wavelength range for and determining a value of the characteristic of the selected spectral feature. One or more of the polishing endpoints or adjustments to the polishing rate are determined based on the series of values.

구현예는 하나 또는 둘 이상의 이하의 피쳐들을 포함할 수 있다. 파장 범위는 일정한(fixed) 폭을 가질 수 있다. 변경된 파장 범위를 생성하는 단계는 이전 파장 범위 내의 특성의 위치에 상기 일정한 폭을 센터링시키는 단계를 포함한다. 변경된 파장 범위를 생성하는 단계는 이전의 파장 범위 내의 특성의 위치를 결정하는 단계 및 변경된 파장 범위 내에서 특성이 변경된 파장 범위의 중심에 보다 가까이 위치되도록 파장 범위를 조정하는 단계를 포함한다. 변경된 파장 범위를 생성하는 단계는 일련의 파장 값들을 생성하기 위해서 일련의 스펙트럼 내의 스펙트럼의 적어도 일부에 대한 상기 선택된 스펙트럼 피쳐를 위한 파장 값을 결정하는 단계, 함수(function)를 일련의 파장 값들에 피팅시키는 단계(fitting), 그리고 상기 함수로부터 후속 스펙트럼 측정을 위한 상기 선택된 스펙트럼 피쳐에 대한 예상 파장 값을 계산하는 단계를 포함한다. 상기 함수는 선형 함수일 수 있다. 변경된 파장 범위를 생성하는 단계는 파장 범위의 폭을 예상된 파장 값에 센터링시키는 단계를 포함할 수 있다. 그러한 방법은 일련의 값들에 대해서 함수를 피팅하는 단계 및 상기 함수를 기초로 폴리싱 종료점 또는 폴리싱 레이트에 대한 조정 중 하나 이상을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 폴리싱 종료점을 결정하는 단계는 상기 함수로부터 특성의 초기 값을 계산하는 단계, 상기 함수로부터 특성의 현재 값을 계산하는 단계, 그리고 상기 초기 값과 상기 현재 값 사이의 차이를 계산하는 단계, 그리고 상기 차이가 목표 차이에 도달하였을 때 폴리싱을 중단하는 단계를 포함한다. 상기 함수는 선형 함수이다. 상기 선택된 스펙트럼 피쳐는 스펙트럼 피크, 스펙트럼 밸리, 또는 스펙트럼 제로-크로싱(zero-crossing)을 포함할 수 있다. 특성은 파장, 폭, 또는 세기를 포함할 수 있다. 선택된 스펙트럼 피쳐는 스펙트럼 피크를 포함할 수 있고, 그리고 상기 특성은 피크 폭을 포함할 수 있다. 스펙트럼은 가시광선에 대해서 측정될 수 있고, 그리고 파장 범위는 50 내지 200 나노미터의 폭을 가질 수 있다. Implementations may include one or more of the following features. The wavelength range can have a fixed width. Generating an altered wavelength range includes centering the constant width at a location of a feature within the previous wavelength range. Generating the altered wavelength range includes determining a position of the characteristic within the previous wavelength range and adjusting the wavelength range such that the characteristic is located closer to the center of the altered wavelength range within the altered wavelength range. Generating an altered wavelength range comprises determining a wavelength value for the selected spectral feature for at least a portion of the spectrum in the series of spectra to produce a series of wavelength values, fitting a function to the series of wavelength values. Fitting and calculating an expected wavelength value for the selected spectral feature for subsequent spectral measurements from the function. The function may be a linear function. Generating an altered wavelength range can include centering the width of the wavelength range at an expected wavelength value. Such a method may include fitting one or more functions to a series of values and determining one or more of a polishing endpoint or adjustment to a polishing rate based on the function. Determining the polishing endpoint comprises: calculating an initial value of the characteristic from the function, calculating a current value of the characteristic from the function, and calculating a difference between the initial value and the current value, and Stopping polishing when the difference reaches the target difference. The function is a linear function. The selected spectral features may include spectral peaks, spectral valleys, or spectral zero-crossing. The characteristic may include wavelength, width, or intensity. The selected spectral feature may comprise a spectral peak, and the characteristic may comprise a peak width. The spectrum can be measured for visible light, and the wavelength range can have a width of 50 to 200 nanometers.

다른 양태에서, 폴리싱을 제어하는 방법이: 인-시츄 모니터링 시스템에 의해서 측정된 파장들의 서브세트인 일정한 파장 범위를 선택하는 사용자 입력을 수신하는 단계; 폴리싱 하는 동안에 모니터링하기 위해서, 선택된 스펙트럼 피쳐의 식별 및 상기 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성을 수신하는 단계; 기판을 폴리싱하는 단계; 일련의 스펙트럼 내의 각각의 스펙트럼에 대해서, 상기 기판이 폴리싱되는 동안에, 상기 기판으로부터의 광의 일련의 스펙트럼을 측정하는 단계; 상기 선택된 스펙트럼 피쳐에 대한 각각의 스펙트럼의 일정 파장 범위를 탐색하고, 그리고 일련의 값들을 생성하기 위해서 상기 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성의 값을 결정하는 단계; 그리고 상기 일련의 값들을 기초로 폴리싱 종료점 또는 폴리싱 레이트에 대한 조정 중 하나 이상을 결정하는 단계를 포함한다. In another aspect, a method of controlling polishing includes: receiving user input to select a constant wavelength range that is a subset of wavelengths measured by an in-situ monitoring system; Receiving an identification of a selected spectral feature and a characteristic of the selected spectral feature for monitoring during polishing; Polishing the substrate; For each spectrum in the series of spectra, while the substrate is polished, measuring the series of spectra of light from the substrate; Searching for a wavelength range of each spectrum for the selected spectral feature, and determining a value of a characteristic of the selected spectral feature to generate a series of values; And determining one or more of a polishing endpoint or an adjustment to the polishing rate based on the series of values.

구현예들은 이하의 피쳐들 중 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 상기 인-시츄 모니터링 시스템이 적어도 가시광선을 포함하는 파장들의 세기를 측정하고, 그리고 상기 일정 파장 범위가 50 내지 200 나노미터의 폭을 가진다. 상기 선택된 스펙트럼 피쳐는 스펙트럼 피크, 스펙트럼 밸리, 또는 스펙트럼 제로-크로싱일 수 있다. 상기 특성은 파장, 폭 또는 세기일 수 있다. Implementations may include one or more of the following features. The in-situ monitoring system measures the intensity of wavelengths comprising at least visible light, and the predetermined wavelength range has a width of 50 to 200 nanometers. The selected spectral feature may be a spectral peak, spectral valley, or spectral zero-crossing. The property can be wavelength, width or intensity.

다른 양태에서, 폴리싱을 제어하는 방법은: 제 1 층을 가지는 기판을 폴리싱하는 단계; 폴리싱 동안에 모니터링하기 위해서, 선택된 스펙트럼 피쳐의 식별 및 상기 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성을 수신하는 단계; 상기 기판이 폴리싱되는 동안에 상기 기판으로부터의 광의 일련의 스펙트럼을 측정하는 단계; 상기 제 1 층이 노출되는 시간에 상기 피쳐의 특성에 대한 제 1 값을 결정하는 단계; 제 2 값을 생성하기 위해서 상기 제 1 값에 대해서 오프셋을 부가하는 단계; 그리고 상기 피쳐의 특성을 모니터링하고 그리고 상기 피쳐의 특성이 상기 제 2 값에 도달한 것으로 결정되었을 때 폴리싱을 중단하는 단계를 포함한다. In another aspect, a method of controlling polishing includes: polishing a substrate having a first layer; Receiving an identification of a selected spectral feature and a characteristic of the selected spectral feature for monitoring during polishing; Measuring a series of spectra of light from the substrate while the substrate is polished; Determining a first value for a property of the feature at the time that the first layer is exposed; Adding an offset with respect to the first value to produce a second value; Monitoring the characteristic of the feature and stopping polishing when it is determined that the characteristic of the feature has reached the second value.

구현예들은 이하의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 특성은 위치, 폭 또는 세기일 수 있다. 상기 선택된 피쳐가 일련의 스펙트럼을 통한 전개(evolving) 위치, 폭 또는 세기와 관련될 수 있을 것이다. 피쳐가 스펙트럼의 피크 또는 밸리일 수 있을 것이다. 상기 기판이 상기 제 1 층에 중첩되는 제 2 층을 포함하고, 상기 폴리싱이 제 2 층을 폴리싱하는 것을 포함하고, 그리고 상기 제 1 층의 노출이 인-시츄 모니터링 시스템으로 검출될 수 있을 것이다. 상기 제 1 값은 상기 제 1 인-시츄 모니터링 기술이 상기 제 1 층의 노출을 검출하는 시간에 결정될 수 있을 것이다. 상기 제 1 층의 노출을 검출하는 단계는 피쳐의 특성을 모니터링하는 것과 분리된 프로세스일 수 있을 것이다. 상기 제 1 층의 노출을 검출하는 단계는 상기 기판으로부터의 전체 반사 세기를 모니터링하는 단계를 포함할 수 있을 것이다. 상기 전체 반사 세기를 모니터링하는 단계는, 일련의 스펙트럼 내의 각각의 스펙트럼에 대해서, 전체 반사 세기를 생성하기 위해서 파장 범위에 걸쳐 스펙트럼을 적분하는 단계를 포함할 수 있을 것이다. 상기 인-시츄 모니터링 시스템은 모터 토크 또는 마찰 모니터링 시스템을 포함할 수 있을 것이다. 상기 제 1 값이 상기 제 1 층의 폴리싱 동안에, 예를 들어, 제 1 층의 폴리싱의 시작시에 즉각적으로 결정될 수 있을 것이다. 제 1 층은 기판의 폴리싱이 시작하기 전에 노출될 수 있다. 상기 피쳐의 특성을 모니터링하는 단계는, 일련의 스펙트럼으로부터의 각각의 스펙트럼에 대해서, 일련의 값들을 생성하기 위해서 특성의 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있을 것이다. 선형 함수를 일련의 값들에 대해서 피팅함으로써 그리고 상기 선형 함수가 제 2 값과 같아지는 종료점 시간을 결정함으로써, 상기 제 2 값에 도달하도록 상기 피쳐의 특성이 결정될 수 있을 것이다. 상기 제 1 층의 폴리싱-전 두께가 수신될 수 있을 것이고, 그리고 상기 오프셋 값이 상기 폴리싱-전 두께로부터 계산될 수 있을 것이다. 상기 오프셋 값(ΔV)을 계산하는 단계는 (D2 - dT)/(dD/dV)를 계산하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 dT 는 목표 두께이고, 상기 D1 은 셋-업 기판으로부터의 제 1 층의 폴리싱-전 두께이고, 상기 D2 는 셋-업 기판으로부터의 제 1 층의 폴리싱-후 두께이고, 그리고 dD/dV 는 특성을 함수로 하는 두께의 변화의 레이트이다. 상기 오프셋 값(ΔV)을 계산하는 단계는 ΔV = ΔVD + (d1 - D1)/(dD/dV) + (D2 - dT)/(dD/dV) 를 계산하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 d1 은 폴리싱-전 두께이고, 상기 D1 은 셋-업 기판으로부터의 제 1 층의 폴리싱-전 두께이고, 상기 ΔVD 는 셋-업 기판의 제 1 층의 폴리싱-전 두께와 폴리싱-후 두께 사이의 피쳐의 특성의 값의 차이이다. 상기 폴리싱-전 두께(d1)가 독립된 계측 스테이션에서 측정될 수 있을 것이다. 상기 특성을 함수로 하는 두께의 변화의 레이트(dD/dV)는 폴리싱 종료점 근처의 두께의 변화 레이트일 수 있을 것이다. 제 1 층은 폴리실리콘 및/또는 유전체 재료를 포함할 수 있고, 예를 들어, 실질적으로 순수한 폴리실리콘으로 이루어질 수 있고, 유전체 재료로 이루어질 수 있고, 또는 폴리실리콘과 유전체 재료의 조합일 수 있다. Implementations may include one or more of the following features. The characteristic can be position, width or intensity. The selected feature may be associated with an evolving position, width or intensity through a series of spectra. The feature may be a peak or valley of the spectrum. The substrate includes a second layer overlying the first layer, the polishing comprises polishing a second layer, and exposure of the first layer may be detected by an in-situ monitoring system. The first value may be determined at a time when the first in-situ monitoring technique detects exposure of the first layer. Detecting the exposure of the first layer may be a process separate from monitoring the characteristics of the feature. Detecting exposure of the first layer may include monitoring total reflection intensity from the substrate. Monitoring the total reflection intensity may include, for each spectrum in the series of spectra, integrating the spectrum over a wavelength range to produce an overall reflection intensity. The in-situ monitoring system may include a motor torque or friction monitoring system. The first value may be determined immediately during polishing of the first layer, for example at the start of polishing of the first layer. The first layer can be exposed before polishing of the substrate begins. Monitoring the characteristic of the feature may include, for each spectrum from the series of spectra, determining a value of the characteristic to produce a series of values. By fitting a linear function to a series of values and determining an endpoint time at which the linear function equals a second value, the characteristic of the feature may be determined to reach the second value. The pre-polish thickness of the first layer may be received and the offset value may be calculated from the pre-polish thickness. Calculating the offset value ΔV may include calculating (D 2 -d T ) / (dD / dV), where d T is a target thickness and D 1 is a set-up substrate and the thickness before the D 2 is a three-polishing of the first layer from the polishing of the first layer up from the substrate, and after the thickness, and dD / dV is the rate of change in thickness as a function of the characteristics. Calculating the offset value ΔV may include calculating ΔV = ΔV D + (d 1 -D 1 ) / (dD / dV) + (D 2 -d T ) / (dD / dV) Wherein d 1 is the pre-polish thickness, D 1 is the pre-polish thickness of the first layer from the set-up substrate, and ΔV D is the pre-polish thickness of the first layer of the set-up substrate Is the difference in the value of the characteristic of the feature between and the thickness after polishing. The pre-polish thickness d 1 may be measured in a separate metrology station. The rate of change of thickness (dD / dV) as a function of the above properties may be the rate of change of thickness near the polishing endpoint. The first layer may comprise polysilicon and / or dielectric material, for example, may be made of substantially pure polysilicon, may be made of dielectric material, or may be a combination of polysilicon and dielectric material.

구현예들은 이하의 장점들 중 하나 또는 둘 이상을 선택적으로 포함할 수 있을 것이다. 선택된 스펙트럼 피쳐 특성들에 대해서 탐색하기 위한 파장 범위의 식별에 의해서, 종료점 검출 또는 폴리싱 레이트 변화의 결정에 있어서의 정확도가 높아질 수 있을 것이며, 예를 들어, 시스템이 후속 스펙트럼 측정들 동안에 부정확한 스펙트럼 피쳐를 선택할 가능성이 낮아지기 쉽다. 전체 스펙트럼에 걸쳐 트랙킹하는 대신에 파장 범위 내의 스펙트럼 피쳐들을 트랙킹하는 것에 의해서, 스펙트럼 피쳐들이 보다 용이하게 그리고 보다 신속하게 식별될 수 있다. 선택된 스펙트럼 피쳐들을 식별하기 위해서 필요한 프로세싱 자원들이 감소될 수 있다. Implementations may optionally include one or more of the following advantages. By the identification of the wavelength range to search for the selected spectral feature characteristics, the accuracy in determining endpoint detection or polishing rate variation may be increased, for example the system may have incorrect spectral features during subsequent spectral measurements. It is easy to lower the possibility of selecting. By tracking spectral features in the wavelength range instead of tracking over the entire spectrum, the spectral features can be identified more easily and more quickly. The processing resources needed to identify the selected spectral features can be reduced.

반도체 제조자들이 특별한 제품 기판의 종료점을 검출하기 위한 알고리즘을 개발하기 위한 시간이 단축될 수 있다. 스펙트럼 피쳐 트랙킹은 반사 층의 폴리싱으로 시작되는 폴리싱 작업에 대해서 적용될 수 있을 것이며, 웨이퍼-대-웨이퍼 두께 균일성(WTWU)이 개선될 수 있다. 폴리싱에 앞서서 층의 초기 두께가 측정될 수 있고, 그리고 목표 피쳐가 초기 두께 및 목표 두께로부터 계산될 수 있어, 보다 정확한 종료점 결정을 제공한다. The time for semiconductor manufacturers to develop algorithms for detecting endpoints of particular product substrates can be shortened. Spectral feature tracking may be applied for polishing operations that begin with polishing of the reflective layer, and wafer-to-wafer thickness uniformity (WTWU) may be improved. The initial thickness of the layer can be measured prior to polishing, and the target feature can be calculated from the initial thickness and the target thickness, providing more accurate endpoint determination.

하나 또는 둘 이상의 구현예들에 대한 상세한 내용이 첨부 도면들 그리고 이하의 설명에 개시되어 있다. 다른 양태들, 피쳐들, 및 장점들이 상세한 설명, 도면들, 및 청구항들로부터 자명할 것이다.The details of one or more embodiments are set forth in the accompanying drawings and the description below. Other aspects, features, and advantages will be apparent from the description, the drawings, and the claims.

도 1은 화학적 기계적 폴리싱 장치를 도시한다.
도 2는 인-시츄 측정이 실시되는 위치들을 도시한 도면으로서, 폴리싱 패드를 도시한 평면도이다.
도 3a는 인-시츄 측정들로부터 획득된 스펙트럼을 도시한다.
도 3b는 폴리싱이 진행됨에 따라 인-시츄 측정들로부터 획득된 스펙트럼을 전개하여 도시한 그래프이다.
도 4a는 기판으로부터 반사된 광의 스펙트럼의 예시적인 그래프를 도시한다.
도 4b는 하이패스(high pass) 필터를 통과한 도 4a의 그래프를 도시한다.
도 5a는 기판으로부터 반사된 광의 스펙트럼을 도시한다.
도 5b는 기판으로부터 반사된 광의 인-시츄 측정들로부터 획득된 스펙트럼의 윤곽 플롯(contour plot)을 도시한다.
도 6a는 특성 차이에 대 시간으로 측정된, 폴리싱 진행의 예시적인 그래프를 도시한다.
도 6b는 기판의 폴리싱 레이트를 조정하기 위해서 2개의 상이한 피쳐들의 특성들이 측정된 것으로서, 특성 차이 대 시간으로 측정된, 폴리싱 진행의 예시적인 그래프를 도시한다.
도 7a는 인-시츄 측정들로부터 획득된 광의 다른 스펙트럼을 도시한다.
도 7b는 도 7a의 스펙트럼 후에 획득된 광의 스펙트럼을 도시한다.
도 7c는 도 7a의 스펙트럼 후에 획득된 광의 다른 스펙트럼을 도시한다.
도 8은 모니터링하기 위한 피크를 선택하기 위한 방법을 도시한다.
도 9는 선택된 피크에 대한 목표 파라미터들을 획득하기 위한 방법을 도시한다.
도 10은 종료점 결정을 위한 방법을 도시한다.
도 11은 종료점 검출을 위한 셋팅 방법을 도시한다.
도 12는 종료점 결정을 위한 다른 방법을 도시한다.
도 13은 폴리싱 동안의 시간의 함수로서 전체 반사된 세기를 나타낸 그래프를 도시한다.
도 14는 폴리싱 동안의 시간의 함수로서 스펙트럼 피크의 파장 위치를 나타낸 그래프를 도시한다.
여러 도면들에서 유사한 참조 번호들 및 표시들은 유사한 요소들을 나타낸다.
Figure 1 shows a chemical mechanical polishing apparatus.
FIG. 2 is a diagram illustrating positions at which in-situ measurement is performed, and is a plan view of a polishing pad.
3A shows the spectrum obtained from in-situ measurements.
3B is a graph showing an unfolded spectrum obtained from in-situ measurements as polishing progresses.
4A shows an exemplary graph of the spectrum of light reflected from the substrate.
4B shows the graph of FIG. 4A through a high pass filter.
5A shows the spectrum of light reflected from the substrate.
5B shows a contour plot of the spectrum obtained from in-situ measurements of light reflected from the substrate.
6A shows an exemplary graph of polishing progress, measured as time versus property difference.
6B shows an exemplary graph of polishing progress, measured as characteristic difference versus time, with the properties of two different features measured to adjust the polishing rate of the substrate.
7A shows another spectrum of light obtained from in-situ measurements.
FIG. 7B shows the spectrum of light obtained after the spectrum of FIG. 7A.
FIG. 7C shows another spectrum of light obtained after the spectrum of FIG. 7A.
8 shows a method for selecting a peak for monitoring.
9 shows a method for obtaining target parameters for a selected peak.
10 shows a method for endpoint determination.
11 shows a setting method for endpoint detection.
12 illustrates another method for endpoint determination.
13 shows a graph showing the total reflected intensity as a function of time during polishing.
14 shows a graph showing the wavelength location of spectral peaks as a function of time during polishing.
Like reference numbers and designations in the various drawings indicate like elements.

하나의 광학적 모니터링 기술은 폴리싱 동안에 기판으로부터 반사된 광의 스펙트럼을 측정하고, 그리고 라이브러리로부터 매칭되는 기준 스펙트럼(a matching reference spectra)을 식별하기 위한 것이다. 스펙트럼 매칭 접근방식에서의 하나의 문제점은, 일부 유형의 기판들의 경우에, 하부 다이 피쳐들에서 상당한 기판-대-기판 편차들이 존재한다는 것이고, 결과적으로 표면상으로(ostensibly) 동일한 외측 층 두께를 가지는 기판들로부터 반사된 스펙트럼들에서의 변동들을 초래한다. 이러한 변동들은 적절한 스펙트럼 매칭의 곤란성을 높이고 그리고 광학적 모니터링의 신뢰성을 저하시킨다. One optical monitoring technique is to measure the spectrum of light reflected from the substrate during polishing, and to identify a matching reference spectra from the library. One problem with the spectral matching approach is that, in the case of some types of substrates, there are significant substrate-to-substrate variations in the bottom die features, which consequently have the same outer layer thickness on the surface. This results in variations in the spectra reflected from the substrates. These fluctuations increase the difficulty of proper spectral matching and reduce the reliability of optical monitoring.

이러한 문제점을 상쇄시키기 위한 하나의 기술은 폴리싱되는 기판들로부터의 반사 광의 스펙트럼들을 측정하고 그리고 스펙트럼 피쳐 특성들의 변화를 식별하는 것이다. 스펙트럼의 피쳐의 특성의 변화의 변화, 예를 들어 스펙트럼 피크의 파장의 변화를 트랙킹하는 것은, 배치(batch)내의 기판들 사이의 폴리싱에서의 보다 큰 균일성을 허용한다. 스펙트럼 피쳐 특성에서의 목표 편차를 결정함으로써, 특성의 값이 목표량 만큼 변화되었을 때, 종료점이 호출(call)될 수 있다. One technique to counteract this problem is to measure spectra of reflected light from the substrates being polished and to identify changes in spectral feature characteristics. Tracking changes in changes in the properties of the spectral features, for example changes in the wavelength of the spectral peaks, allows for greater uniformity in polishing between substrates in the batch. By determining the target deviation in the spectral feature characteristic, the endpoint can be called when the value of the characteristic has changed by the target amount.

기판은 반도체 층 상에 배치된 단일 유전체 층과 같이 단순할 수 있고, 또는 상당히 더 복잡한 층 스택(stack)을 가질 수 있다. 예를 들어, 기판은 제 1 층 및 상기 제 1 층 위에 배치된 제 2 층을 포함할 수 있다. 제 1 층은 유전체, 예를 들어, 이산화실리콘과 같은 산화물, 또는 탄소 도핑된 이산화실리콘과 같은, 예를 들어, (Applied Materials, Inc.로부터의) Black DiamondTM 또는 (Novellus Systems, Inc.로부터의) CoralTM 과 같은 저-k 재료일 수 있다. 제 2 층은 제 1 층과 다른 조성의 배리어 층일 수 있다. 예를 들어, 배리어 층은 금속 또는 금속 질화물, 예를 들어, 탄탈륨 질화물 또는 티타늄 질화물일 수 있다. 하나 또는 둘 이상의 부가적인 층들, 예를 들어, 저-k 캡핑 재료, 예를 들어, 테트라에틸 오르소실리케이트(TEOS)로 형성된 재료가 제 1 층과 제 2 층 사이에 선택적으로 배치된다. 제 1 층 및 제 2 층 모두가 적어도 반(semi)-투명하다. 제 1 층 및 하나 또는 둘 이상의 부가적인 층들(존재하는 경우)이 함께 제 2 층 아래의 층 스택을 제공한다. 그러나, 일부 구현예들에서, (비록 폴리싱되는 층 아래에 부가적인 층들이 존재할 수 있지만) 예를 들어, 폴리실리콘 및/또는 유전체를 포함하는 단일 층 만이 폴리싱된다. The substrate may be as simple as a single dielectric layer disposed on the semiconductor layer, or may have a considerably more complicated layer stack. For example, the substrate can include a first layer and a second layer disposed over the first layer. The first layer may be a dielectric, for example oxides such as silicon dioxide, or carbon doped silicon dioxide, such as, for example, from Black Diamond (from Applied Materials, Inc.) or from Novellus Systems, Inc. ) May be a low-k material such as Coral . The second layer may be a barrier layer of a different composition than the first layer. For example, the barrier layer may be a metal or metal nitride, for example tantalum nitride or titanium nitride. One or two or more additional layers, for example, a material formed of a low-k capping material, such as tetraethyl orthosilicate (TEOS), is optionally disposed between the first and second layers. Both the first layer and the second layer are at least semi-transparent. The first layer and one or more additional layers, if present, together provide a layer stack below the second layer. However, in some embodiments, only a single layer comprising, for example, polysilicon and / or dielectric is polished (although there may be additional layers under the layer being polished).

화학적 기계적 폴리싱은 제 2 층이 노출될 때까지 기판을 평탄화하기 위해서 이용될 수 있다. 예를 들어, 만약 불투명한 전도성 재료가 존재한다면, 제 2 층, 예를 들어, 배리어 층이 노출될 때까지 전도성 재료가 폴리싱될 수 있다. 이어서, 제 1 층 위에 남아 있는 제 2 층의 부분이 제거되고 그리고 제 1 층, 예를 들어, 유전체 층이 노출될 때까지 기판이 폴리싱된다. 또한, 목표 두께가 남을 때까지 또는 목표량의 재료가 제거될 때까지, 제 1 층, 예를 들어, 유전체 층을 폴리싱할 것이 종종 요구된다. Chemical mechanical polishing can be used to planarize the substrate until the second layer is exposed. For example, if an opaque conductive material is present, the conductive material may be polished until the second layer, for example the barrier layer, is exposed. Subsequently, the portion of the second layer remaining above the first layer is removed and the substrate is polished until the first layer, eg, the dielectric layer, is exposed. In addition, it is often required to polish the first layer, for example the dielectric layer, until the target thickness remains or until the target amount of material is removed.

하나의 폴리싱 방법은 적어도 제 2 층, 예를 들어, 배리어 층이 노출될 때까지 제 1 폴리싱 패드 상에서 전도성 층을 폴리싱하는 것이다. 또한, 제 2 층의 두께의 일부가, 예를 들어, 제 1 폴리싱 패드에서의 과다폴리싱(overpolishing) 단계 동안에 제거될 수 있다. 이어서, 기판이 제 2 폴리싱 패드로 이송되고, 그곳에서 제 2 층, 예를 들어, 배리어 층이 완전히 제거되고, 그리고 하부의 제 1 층, 예를 들어, 저-k 유전체의 두께의 일부가 또한 제거된다. 또한, 제 1 층과 제 2 층 사이에 부가적인 층 또는 층들이 존재하는 경우에, 그러한 부가적인 층 또는 층들은 제 2 폴리싱 패드에서의 동일한 폴리싱 작업에서 제거될 수 있다. One polishing method is to polish the conductive layer on the first polishing pad until at least a second layer, for example a barrier layer, is exposed. In addition, part of the thickness of the second layer may be removed, for example, during an overpolishing step in the first polishing pad. Subsequently, the substrate is transferred to a second polishing pad, where the second layer, eg, barrier layer, is completely removed, and a portion of the thickness of the underlying first layer, eg, low-k dielectric, is also Removed. Also, if additional layers or layers are present between the first layer and the second layer, such additional layers or layers can be removed in the same polishing operation in the second polishing pad.

그러나, 기판이 제 2 폴리싱 패드로 이송될 때, 제 2 층의 초기 두께를 알 수 없을 것이다. 전술한 바와 같이, 초기 두께를 알지 못하는 것은, 목표 두께에서 종료점을 결정하기 위해서 스펙트럼 측정들에서의 선택된 스펙트럼 피쳐 특성들을 트랙킹하는 광학적 종료점 검출 기술들에 대한 문제를 초래할 수 있다. 그러나, 제 2 층의 제거 및 하부의 제 1 층 또는 층 구조물의 노출을 신뢰가능하게 검출할 수 있는 다른 모니터링 기술에 의해서 스펙트럼 피쳐 트랙킹이 트리거링된다면 이러한 문제가 감소될 수 있다. 또한, 제 1 층의 초기 두께를 측정함으로써 그리고 초기 두께 및 제 1 층에 대한 목표 두께로부터 목표 피쳐 값을 계산함으로써, 제 1 층의 두께의 기판-대-기판 균일성이 개선될 수 있다. However, when the substrate is transferred to the second polishing pad, the initial thickness of the second layer will not be known. As noted above, not knowing the initial thickness can lead to problems with optical endpoint detection techniques that track selected spectral feature characteristics in spectral measurements to determine the endpoint at the target thickness. However, this problem can be reduced if spectral feature tracking is triggered by removal of the second layer and other monitoring techniques that can reliably detect the exposure of the underlying first layer or layer structure. Further, by measuring the initial thickness of the first layer and by calculating the target feature values from the initial thickness and the target thickness for the first layer, the substrate-to-substrate uniformity of the thickness of the first layer can be improved.

스펙트럼 피쳐들이 스펙트럼 피크들, 스펙트럼 밸리들(valleys), 스펙트럼 굴절(inflection) 지점들, 또는 스펙트럼 제로-크로싱들(zero-crossings)을 포함할 수 있다. 피쳐들의 특징들은 파장, 폭, 또는 세기를 포함할 수 있다.Spectral features may include spectral peaks, spectral valleys, spectral inflection points, or spectral zero-crossings. Features of the features may include wavelength, width, or intensity.

도 1은 기판(10)을 폴리싱하도록 작동될 수 있는 폴리싱 장치(20)를 도시한다. 폴리싱 장치(20)는 회전가능한 디스크-형상의 플래튼(24)을 포함하고, 상기 플래튼 상에는 폴리싱 패드(30)가 배치된다. 플래튼은 축(25)을 중심으로 회전되도록 작동될 수 있다. 예를 들어, 플래튼(24)을 회전시키기 위해서 모터가 드라이브 샤프트(22)를 회전시킬 수 있다. 폴리싱 패드(30)는, 예를 들어, 접착제 층에 의해서 플래튼(24)에 탈착가능하게 고정될 수 있다. 마모되었을 때, 폴리싱 패드(30)가 분리될 수 있고 대체될 수 있다. 폴리싱 패드(30)는 외측 폴리싱 층(32) 및 보다 연성의(softer) 백킹(backing) 층(34)을 가지는 2-층 폴리싱 패드일 수 있다. Figure 1 shows a polishing apparatus 20 that can be operated to polish a substrate 10. The polishing apparatus 20 includes a rotatable disk-shaped platen 24 on which a polishing pad 30 is disposed. The platen may be operated to rotate about axis 25. For example, a motor may rotate drive shaft 22 to rotate platen 24. The polishing pad 30 may be detachably secured to the platen 24, for example by an adhesive layer. When worn, the polishing pad 30 can be detached and replaced. The polishing pad 30 may be a two-layer polishing pad having an outer polishing layer 32 and a softer backing layer 34.

개구(즉, 패드를 통해서 연장하는 홀) 또는 중실형(solid) 윈도우를 제공함으로써, 폴리싱 패드를 통한 광학적 접근로(access; 36)가 제공된다. 일부 구현예들에서 중실형 윈도우가 플래튼(24) 상에서 지지될 수 있고 그리고 폴리싱 패드 내의 개구 내로 돌출할 수도 있지만, 중실형 윈도우가 폴리싱 패드에 고정될 수 있다. 폴리싱 패드(30)가 일반적으로 플래튼(24) 상에 위치되고, 그에 따라 개구 또는 윈도우가 플래튼(24)의 리세스(26) 내에 위치된 과학적 헤드(53) 위에 놓이게 된다. 결과적으로, 광학적 헤드(53)는 폴리싱되는 기판까지 개구 또는 윈도우를 통한 광학적 접근로를 가진다. By providing an opening (ie, a hole extending through the pad) or a solid window, an optical access 36 through the polishing pad is provided. In some implementations the solid window may be supported on the platen 24 and may protrude into an opening in the polishing pad, but the solid window may be secured to the polishing pad. The polishing pad 30 is generally positioned on the platen 24 such that an opening or window is placed over the scientific head 53 located in the recess 26 of the platen 24. As a result, the optical head 53 has an optical path through an opening or window to the substrate to be polished.

윈도우는, 예를 들어, 강성(rigid) 결정질 또는 유리질 재료, 예를 들어, 석영 또는 유리, 또는 보다 더 연성인 플라스틱 재료, 예를 들어, 실리콘, 폴리우레탄 또는 할로겐화된 폴리머(예를 들어, 플루오로폴리머), 또는 전술한 재료들의 조합일 수 있다. 윈도우는 백색 광에 대해서 투명할 수 있다. 만약 중실형 윈도우의 상단부 표면이 강성 결정질 또는 유리질 재료라면, 스크래치 발생을 방지하기 위해서 상단부 표면이 폴리싱 표면으로부터 충분히 리세스되어야 한다. 만약 상단부 표면이 폴리싱 표면에 근접하고 그러한 폴리싱 표면과 접촉하게 된다면, 윈도우의 상단부 표면이 보다 더 연성인 플라스틱 재료이어야 한다. 일부 구현예들에서, 중실형 윈도우가 폴리싱 패드 내에 고정되고 그리고 폴리우레탄 윈도우이거나, 또는 석영과 폴리우레탄의 조합을 가지는 윈도우이다. 윈도우는 특별한 컬러의 단색광, 예를 들어, 청색광 또는 적색광에 대해서, 높은 투과도, 예를 들어, 약 80%의 투과도를 가질 수 있다. 윈도우가 폴리싱 패드(30)에 대해서 실링될 수 있고(sealed), 그에 따라 윈도우와 폴리싱 패드(30)의 경계를 통해서 액체가 누설되지 않는다. The window may be, for example, a rigid crystalline or glassy material, for example quartz or glass, or a softer plastic material, for example silicone, polyurethane or a halogenated polymer (e.g., fluorine Low polymer), or a combination of the foregoing materials. The window may be transparent to white light. If the top surface of the solid window is a rigid crystalline or glassy material, the top surface must be sufficiently recessed from the polishing surface to prevent scratching. If the top surface is close to and comes into contact with the polishing surface, the top surface of the window should be a softer plastic material. In some embodiments, the solid window is fixed within the polishing pad and is a polyurethane window or a window having a combination of quartz and polyurethane. The window may have a high transmission, for example about 80%, for monochromatic light of a particular color, for example blue light or red light. The window may be sealed against the polishing pad 30, so that no liquid leaks through the boundary between the window and the polishing pad 30.

하나의 구현예에서, 윈도우는 보다 연성인 플라스틱 물질의 외측 층으로 덮인 강성 결정질 또는 유리질 재료를 포함한다. 보다 더 연성인 재료의 상단부 표면은 폴리싱 표면과 동일 평면적일 수 있다. 강성 재료의 하단부 표면은 폴리싱 패드의 하단부 표면에 대해서 동일 평면적이 되거나 또는 리세스될 수 있다. 특히, 폴리싱 패드가 2개의 층들을 포함한다면, 중실형 윈도우가 폴리싱 층 내로 통합될 수 있고, 그리고 하단부 층이 중실형 윈도우와 정렬된 개구를 가질 수 있다. In one embodiment, the window comprises a rigid crystalline or glassy material covered with an outer layer of softer plastic material. The top surface of the softer material may be coplanar with the polishing surface. The bottom surface of the rigid material may be coplanar or recessed with respect to the bottom surface of the polishing pad. In particular, if the polishing pad comprises two layers, the solid window can be integrated into the polishing layer, and the bottom layer can have an opening aligned with the solid window.

윈도우의 하단부 표면이 하나 또는 둘 이상의 리세스들을 선택적으로 포함할 수 있다. 리세스는, 예를 들어, 광섬유 케이블의 단부 또는 와전류 센서의 단부를 수용하도록 성형될 수 있다. 리세스는, 광섬유 케이블의 단부 또는 와전류 센서의 단부가 폴리싱되는 기판 표면으로부터 거리를 두고 위치될 수 있게 허용하며, 상기 거리는 윈도우의 두께 미만이다. 윈도우가 강성 결정질 부분 또는 유리 유사 부분을 포함하고 그리고 리세스가 가공(machining)에 의해서 상기 부분 내에 형성되는 구현예에서, 가공에 의해서 초래된 스크래치들을 제거하기 위해서 리세스가 폴리싱된다. 그 대신에, 가공에 의해서 초래된 스크래치들을 제거하기 위해서 용매 및/또는 액체 폴리머가 리세스의 표면에 도포될 수 있다. 일반적으로 가공에 의해서 초래되는 스크래치들의 제거는 산란을 감소시키고 그리고 윈도우를 통한 광의 투과를 개선할 수 있다. The bottom surface of the window may optionally include one or more recesses. The recess can be shaped to receive, for example, the end of the optical fiber cable or the end of the eddy current sensor. The recess allows the end of the optical fiber cable or the end of the eddy current sensor to be positioned at a distance from the substrate surface to be polished, the distance being less than the thickness of the window. In an embodiment where the window comprises a rigid crystalline portion or a glass like portion and the recess is formed in the portion by machining, the recess is polished to remove scratches caused by the machining. Instead, a solvent and / or liquid polymer can be applied to the surface of the recess to remove scratches caused by the processing. In general, the removal of scratches caused by processing can reduce scattering and improve the transmission of light through the window.

폴리싱 패드의 백킹 층(34)이, 예를 들어, 접착제에 의해서 외측 폴리싱 층(32)에 부착될 수 있다. 광학적 접근로(36)를 제공하는 개구가, 예를 들어, 개구를 포함하도록 패드(30)를 컷팅 또는 몰딩함으로써 패드(30) 내에 형성될 수 있고, 그리고 윈도우가 개구 내로 삽입될 수 있고 그리고, 예를 들어, 접착제에 의해서 패드(30)에 고정될 수 있다. 그 대신에, 윈도우의 액체 전구체가 패드(30) 내의 개구 내로 분배될 수 있고 그리고 경화되어 윈도우를 형성할 수 있다. 그 대신에, 고체 투명 요소, 예를 들어, 전술한 결정질 또는 유리 유사 부분이 액체 패드 재료 내에 위치될 수 있고, 그리고 액체 패드 재료가 경화되어 투명 요소 주위에 패드(30)를 형성할 수 있다. 후자의 2가지 경우들 중 어느 하나에서, 패드 재료의 블록이 형성될 수 있고, 그리고 몰딩된 윈도우를 가지는 폴리싱 패드의 층이 블록으로부터 절단(scythe)될 수 있다. The backing layer 34 of the polishing pad can be attached to the outer polishing layer 32 by, for example, an adhesive. An opening providing the optical access path 36 may be formed in the pad 30 by, for example, cutting or molding the pad 30 to include the opening, and a window may be inserted into the opening, and For example, it may be fixed to the pad 30 by an adhesive. Instead, the liquid precursor of the window can be dispensed into an opening in the pad 30 and cured to form the window. Instead, a solid transparent element, such as the crystalline or glass like portion described above, may be located in the liquid pad material, and the liquid pad material may be cured to form the pad 30 around the transparent element. In either of the latter two cases, a block of pad material can be formed, and a layer of polishing pad having a molded window can be scythed from the block.

폴리싱 장치(20)는 조합된 슬러리/린스 아암(arm)(39)을 포함한다. 폴리싱 동안에, 아암(39)이 액체 및 pH 조정자(adjuster)를 포함하는 슬러리(38)를 분배하도록 작동될 수 있다. 그 대신에, 폴리싱 장치는 폴리싱 패드(30) 상으로 슬러리를 분배하도록 작동될 수 있는 슬러리 포트를 포함한다. The polishing apparatus 20 includes a combined slurry / rinse arm 39. During polishing, the arm 39 can be operated to dispense a slurry 38 comprising a liquid and a pH adjuster. Instead, the polishing apparatus includes a slurry port that can be operated to dispense the slurry onto the polishing pad 30.

폴리싱 장치(20)는 폴리싱 패드(30)에 대항하여 기판(10)을 홀딩하도록 작동될 수 있는 캐리어 헤드(70)를 포함한다. 캐리어 헤드(70)는 지지 구조물(72), 예를 들어, 회전대(carousel)로부터 현수되고(suspended), 그리고 캐리어 드라이브 샤프트(74)에 의해서 캐리어 헤드 회전 모터(76)에 연결되며, 그에 따라 캐리어 헤드가 축(71)을 중심으로 회전될 수 있다. 또한, 캐리어 헤드(70)가 지지 구조물(72) 내에 형성된 방사상 슬롯 내에서 측방향으로 진동(oscillate)할 수 있다. 작동 중에, 플래튼이 그 중심 축(25)을 중심으로 회전되고, 그리고 캐리어 헤드가 그 중심 축(71)을 중심으로 회전되고 그리고 폴리싱 패드의 상단부 표면을 가로질러 측방향으로 병진운동된다(translated).The polishing apparatus 20 includes a carrier head 70 that can be operated to hold the substrate 10 against the polishing pad 30. The carrier head 70 is suspended from a support structure 72, for example a carousel, and is connected to the carrier head rotating motor 76 by a carrier drive shaft 74, thus supporting the carrier. The head may be rotated about the axis 71. In addition, the carrier head 70 may oscillate laterally in a radial slot formed in the support structure 72. During operation, the platen is rotated about its central axis 25, and the carrier head is rotated about its central axis 71 and translated laterally across the top surface of the polishing pad. ).

폴리싱 장치는 이하에서 설명하는 바와 같이 폴리싱 종료점을 결정하기 위해서 이용될 수 있는 광학적 모니터링 시스템을 또한 포함한다. 광학적 모니터링 시스템은 광원(51) 및 광 검출기(52)를 포함한다. 광이, 광원(51)으로부터, 폴리싱 패드(30) 내의 광학적 접근로(36)를 통해서, 기판(10)에 충돌하고 그리고 기판(10)으로부터 다시 광학적 접근로(36)를 통해서 반사되고, 그리고 광 검출기(52)로 이동한다. The polishing apparatus also includes an optical monitoring system that can be used to determine the polishing endpoint as described below. The optical monitoring system includes a light source 51 and a light detector 52. Light impinges from the light source 51 through the optical access path 36 in the polishing pad 30, impinges on the substrate 10 and is reflected back from the substrate 10 through the optical access path 36, and Move to the photo detector 52.

광원(51)으로부터 광학적 접근로(36)로 그리고 다시 광학적 접근로(36)로부터 광 검출기(52)로 광을 전달하기 위해서 두 갈래형(bifurcated) 광학적 케이블(54)이 사용될 수 있다. 두 갈래형 광학적 케이블(54)이 "트렁크(trunk)"(55) 및 2개의 "분지(branches)"(56 및 58)을 포함할 수 있다. A bifurcated optical cable 54 can be used to transfer light from the light source 51 to the optical access 36 and back from the optical access 36 to the photo detector 52. Two-pronged optical cable 54 may include a "trunk" 55 and two "branches" 56 and 58.

전술한 바와 같이, 플래튼(24)은 리세스(26)를 포함하고, 상기 리세스 내에는 광학적 헤드(53)가 배치된다. 광학적 헤드(53)는 두 갈래형 섬유 케이블(54)의 트렁크(55)의 일 단부를 홀딩하고, 상기 케이블은 폴리싱되는 기판으로 그리고 그 기판으로부터 광을 운동하도록 구성된다. 광학적 헤드(53)는 두 갈래형 섬유 케이블(54)의 단부 위에 놓이는 하나 또는 둘 이상의 렌즈들 또는 윈도우를 포함할 수 있다. 그 대신에, 광학적 헤드(53)가 폴리싱 패드 내의 중실형 윈도우 근처에서 트렁크(55)의 단부를 단지 홀딩할 수 있다. 광학적 헤드(53)가 필요에 따라서, 예를 들어, 보호적인 또는 교정적인(corrective) 유지보수를 실시하기 위해서, 리세스(26)로부터 제거될 수 있다. As described above, the platen 24 includes a recess 26, in which an optical head 53 is disposed. The optical head 53 holds one end of the trunk 55 of the two-pronged fiber cable 54, which cable is configured to move light to and from the substrate to be polished. The optical head 53 may include one or more lenses or windows overlying the ends of the two-pronged fiber cable 54. Instead, the optical head 53 can only hold the end of the trunk 55 near the solid window in the polishing pad. The optical head 53 can be removed from the recess 26 as needed, for example, to perform protective or corrective maintenance.

플래튼은 제거가능한 인-시츄 모니터링 모듈(50)을 포함한다. 인-시츄 모니터링 모듈(50)은 이하의 것들 중에서 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다: 즉, 광원(51), 광 검출기(52), 및 광원(51) 및 광 검출기(52)로부터 그리고 광원(51) 및 광 검출기(52)로 신호들을 수신 및 송신하기 위한 회로망 중 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 검출기(52)의 출력은 드라이브 샤프트(22) 내의 회전 커플러, 예를 들어, 슬립 링을 통해서 광학적 모니터링 시스템을 위한 제어기로 전달되는 디지털 전자 신호일 수 있다. 유사하게, 광원은 제어기로부터 회전 커플러를 통해서 모듈(50)로 전달되는 디지털 전자 신호들 내의 제어 명령들에 응답하여 턴온 또는 턴오프될 수 있다. The platen includes a removable in-situ monitoring module 50. In-situ monitoring module 50 may include one or more of the following: light source 51, light detector 52, and light source 51 and light detector 52 and from light sources One or two or more of a network for receiving and transmitting signals to the 51 and the photo detector 52. For example, the output of the detector 52 may be a digital electronic signal that is delivered to a controller for an optical monitoring system via a rotary coupler in the drive shaft 22, eg, a slip ring. Similarly, the light source can be turned on or off in response to control commands in the digital electronic signals transmitted from the controller to the module 50 via the rotary coupler.

인-시츄 모니터링 모듈(50)은 또한 두 갈래형 광섬유(54)의 분지 부분들(56 및 58)의 각 단부들을 홀딩할 수 있다. 광원은 광을 전달하도록 작동될 수 있고, 그러한 광은 분지(56)를 통해서 이송되고 그리고 광학적 헤드(53) 내에 위치된 트렁크(55)의 단부를 빠져나오고, 그리고 폴리싱되는 기판에 충돌한다. 기판으로부터 반사된 광은 광학적 헤드(53) 내에 위치된 트렁크(55)의 단부에서 수신되고 그리고 분지(58)를 통해서 광 검출기(52)로 이송된다. The in-situ monitoring module 50 may also hold the respective ends of the branched portions 56 and 58 of the bifurcated optical fiber 54. The light source can be activated to transmit light, which light is transported through the branches 56 and exits the end of the trunk 55 located in the optical head 53 and impinges on the substrate being polished. The light reflected from the substrate is received at the end of the trunk 55 located in the optical head 53 and sent through the branch 58 to the photo detector 52.

하나의 구현예에서, 두 갈래형 섬유 케이블(54)은 광섬유들의 번들이다. 번들은 광섬유들의 제 1 그룹 및 광섬유들의 제 2 그룹을 포함한다. 제 1 그룹 내의 광섬유는 광원(51)으로부터 폴리싱되는 기판으로 광을 이송하기 위해서 연결된다. 제 2 그룹 내의 광섬유는 폴리싱되는 기판으로부터 반사되는 광을 수신하고 그리고 수신된 광을 광 검출기(52)로 이송하기 위해서 연결된다. 제 2 그룹 내의 광섬유들이 X-유사 형상을 형성하도록 광섬유들이 정렬될 수 있고, (두 갈래형 섬유 케이블(54)의 단면에서 볼 때) 상기 X-유사 형상은 두 갈래형 광섬유(54)의 길이방향 축 상에 센터링된다. 대안적으로, 다른 정렬들이 구현될 수 있다. 예를 들어, 제 2 그룹 내의 광섬유들이 서로 거울 이미지들인 V-유사 형상들을 형성할 수 있다. 적절한 두 갈래형 광섬유(54)가 미국 텍사스 캐롤톤에 소재하는 Verity Instruments Inc.로부터 입수 가능하다. In one embodiment, the two-pronged fiber cable 54 is a bundle of optical fibers. The bundle includes a first group of optical fibers and a second group of optical fibers. Optical fibers in the first group are connected to transfer light from the light source 51 to the substrate to be polished. The optical fibers in the second group are connected to receive the light reflected from the substrate to be polished and to transfer the received light to the photo detector 52. The optical fibers may be aligned such that the optical fibers in the second group form an X-like shape, and the X-like shape is the length of the two-pronged fiber 54 (as seen in cross section of the two-fiber fiber cable 54). Centered on the direction axis. Alternatively, other arrangements can be implemented. For example, the optical fibers in the second group may form V-like shapes that are mirror images of each other. Suitable two-pronged fiber 54 is available from Verity Instruments Inc. of Carrollton, Texas, USA.

일반적으로, 폴리싱 패드 윈도우와 상기 폴리싱 패드 윈도우 근처의 두 갈래형 섬유 케이블(54)의 트렁크(55)의 단부 사이에 최적의 거리가 있다. 거리는 경험적으로 결정될 수 있고 그리고, 예를 들어, 윈도우의 반사도, 두 갈래형 섬유 케이블로부터 방출된 광 비임의 형상, 그리고 모니터링되는 기판까지의 거리에 의해서 영향을 받는다. 하나의 구현예에서, 윈도우 근처의 단부가 윈도우와 실제로 터치하지 않고 윈도우의 하단부에 가능한 한 근접하도록, 두 갈래형 섬유 케이블이 배치된다. 이러한 구현예에서, 폴리싱 장치(20)는, 예를 들어, 광학적 헤드(53)의 일부로서, 두 갈래형 섬유 케이블(54)의 단부와 폴리싱 패드 윈도우의 하단부 표면 사이의 거리를 조정하도록 작동될 수 있는 메커니즘을 포함할 수 있다. 그 대신에, 두 갈래형 섬유 케이블(54)의 근처(proximate) 단부가 윈도우 내에 매립된다. In general, there is an optimum distance between the polishing pad window and the end of the trunk 55 of the two-pronged fiber cable 54 near the polishing pad window. The distance can be determined empirically and is influenced, for example, by the reflectivity of the window, the shape of the light beam emitted from the two-pronged fiber cable, and the distance to the monitored substrate. In one embodiment, a two-pronged fiber cable is arranged so that the end near the window is as close as possible to the bottom of the window without actually touching the window. In this embodiment, the polishing apparatus 20 is operable to adjust the distance between the end of the two-pronged fiber cable 54 and the bottom surface of the polishing pad window, for example as part of the optical head 53. It may include a mechanism that can. Instead, the proximate end of the two-pronged fiber cable 54 is embedded in the window.

광원(51)은 백색광을 방출하도록 작동될 수 있다. 하나의 구현예에서, 방출된 백색광은 200-800 나노미터의 파장들을 가지는 광을 포함한다. 적합한 광원은 크세논 램프 또는 크세논-수은 램프이다. The light source 51 can be operated to emit white light. In one embodiment, the emitted white light comprises light having wavelengths of 200-800 nanometers. Suitable light sources are xenon lamps or xenon-mercury lamps.

광 검출기(52)는 분광계일 수 있다. 분광계는 기본적으로 전자기 스펙트럼의 일부에 걸쳐 광의 성질들을, 예를 들어, 세기를 측정하기 위한 광학적 기구이다. 적합한 분광계는 그레이팅(grating) 분광계이다. 전형적인 분광계에 대한 출력은 파장을 함수로 하는 광의 세기이다. The photo detector 52 may be a spectrometer. A spectrometer is basically an optical instrument for measuring the properties of light, for example intensity, over a portion of the electromagnetic spectrum. Suitable spectrometers are grating spectrometers. The output for a typical spectrometer is the intensity of light as a function of wavelength.

광원(51) 및 광 검출기(52)는 광원(51) 및 광 검출기(52)의 작동을 제어하도록 그리고 광원(51) 및 광 검출기(52)의 신호를 수신하도록 작동될 수 있는 연산 디바이스에 연결된다. 연산 디바이스는 폴리싱 장치 근처에 배치된 마이크로프로세서, 예를 들어 개인용 컴퓨터를 포함할 수 있다. 제어와 관련하여, 연산 디바이스는, 예를 들어, 광원(51)의 활성화를 플래튼(24)의 회전과 동기화시킬 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 컴퓨터는, 기판(10)이 인-시츄 모니터링 모듈(50) 위로 지나가기 직전에 시작되고 그리고 지나간 직후에 종료되는 플래시들의 시리즈(series of flashes)를 광원(51)이 방출하게 할 수 있다. 지점들(201-211)의 각각은 인-시츄 모니터링 모듈(50)로부터의 광이 기판(10)에 충돌하고 그리고 반사되는 위치를 나타낸다. 그 대신에, 컴퓨터는, 기판(10)이 인-시츄 모니터링 모듈(50) 위로 지나가기 직전에 시작되고 그리고 지나간 직후에 종료되는 광을 연속적으로 광원(51)이 방출하게 할 수 있다.Light source 51 and photodetector 52 are connected to a computing device that can be operated to control the operation of light source 51 and photodetector 52 and to receive signals from light source 51 and photodetector 52. do. The computing device may include a microprocessor, for example a personal computer, disposed near the polishing apparatus. In connection with the control, the computing device may, for example, synchronize the activation of the light source 51 with the rotation of the platen 24. As shown in FIG. 2, the computer generates a series of flashes starting with just before the substrate 10 passes over the in-situ monitoring module 50 and ending immediately after the light source 51. You can let this release. Each of the points 201-211 represents a location where light from the in-situ monitoring module 50 impinges and reflects on the substrate 10. Instead, the computer may cause the light source 51 to continuously emit light starting just before the substrate 10 passes over the in-situ monitoring module 50 and ending immediately after it passes.

폴리싱이 진행됨에 따라 얻어지는, 예를 들어, 기판에 걸친 플래튼(24) 내의 센서의 연속적인 스위핑들(sweeps)로부터 얻어지는 스펙트럼은 일련의 스펙트럼을 제공한다. 일부 구현예들에서, 광원(51)은 기판(10)의 복수 부분들 상으로 광의 플래시들의 시리즈를 방출한다. 예를 들어, 광원은 기판(10)의 중심 부분 및 기판(10)의 외측 부분 상으로 광의 플래시들을 방출할 수 있다. 기판(10)의 복수 부분들로부터 복수의 일련의 스펙트럼을 결정하기 위해서, 기판(10)으로부터 반사된 광이 광 검출기(52)에 의해서 수신될 수 있다. 각각의 피쳐가 기판(10)의 한 부분과 연관되는 곳에서 피쳐들이 스펙트럼 내에서 식별될 수 있다. 예를 들어, 기판(10)의 폴리싱에 대한 종료점 조건을 결정하는데 있어서, 피쳐들이 이용될 수 있다. 일부 구현예들에서, 기판(10)의 복수 부분들의 모니터링에 의해서, 기판(10)의 하나 또는 둘 이상의 부분들에 대한 폴리싱 레이트를 변화시킬 수 있게 된다. The spectrum obtained as the polishing proceeds, for example from successive sweeps of the sensor in the platen 24 across the substrate, provides a series of spectra. In some implementations, the light source 51 emits a series of flashes of light onto the plurality of portions of the substrate 10. For example, the light source can emit flashes of light onto the central portion of the substrate 10 and the outer portion of the substrate 10. In order to determine a plurality of series of spectra from the plurality of portions of the substrate 10, light reflected from the substrate 10 may be received by the photo detector 52. Features may be identified in the spectrum where each feature is associated with a portion of the substrate 10. For example, features may be used in determining an endpoint condition for polishing of substrate 10. In some implementations, monitoring of the plurality of portions of the substrate 10 allows to change the polishing rate for one or more portions of the substrate 10.

신호들을 수신하는 것과 관련하여, 연산 디바이스가, 예를 들어, 광 검출기(52)에 의해서 수신된 광의 스펙트럼을 나타내는 정보를 운반하는 신호를 수신할 수 있다. 도 3a는 광원의 단일 플래시로부터 방출된 그리고 기판으로부터 반사된 광으로부터 측정된 스펙트럼의 예들을 도시한다. 스펙트럼(302)은 제품 기판으로부터 반사된 광으로부터 측정된다. 스펙트럼(304)은 (실리콘 층 만을 가지는 웨이퍼인) 베이스(base) 실리콘 기판으로부터 반사된 광으로부터 측정된다. 스펙트럼(306)은, 광학적 헤드(53) 위에 기판이 배치되지 않은 경우에 광학적 헤드(53)에 의해서 수신된 광으로부터 얻어진다. 본원 명세서에서 다크(dark) 조건으로 지칭되는, 이러한 조건하에서, 수신된 광은 전형적으로 주변 광(ambient light)이다. In connection with receiving the signals, the computing device may, for example, receive a signal carrying information indicative of the spectrum of light received by the photo detector 52. 3A shows examples of spectra measured from light emitted from a single flash of light source and reflected from a substrate. Spectrum 302 is measured from the light reflected from the product substrate. Spectrum 304 is measured from light reflected from a base silicon substrate (which is a wafer with only a silicon layer). The spectrum 306 is obtained from the light received by the optical head 53 when no substrate is placed above the optical head 53. Under these conditions, referred to herein as dark conditions, the received light is typically ambient light.

연산 디바이스는 전술한 신호를, 또는 그 신호의 일부를 프로세싱하여 폴리싱 단계의 종료점을 결정할 수 있다. 임의의 특별한 이론으로 한정됨이 없이, 폴리싱이 진행됨에 따라 기판(10)으로부터 반사된 광의 스펙트럼이 전개된다(evolve). 도 3b는 관심 대상 필름의 폴리싱이 진행됨에 따른 스펙트럼의 전개의 예를 제공한다. 스펙트럼의 다른 라인들은 폴리싱에서의 다른 회수(times)를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 반사된 광의 스펙트럼의 성질들은 필름 두께가 변화됨에 따라 변화되고, 그리고 특별한 스펙트럼들이 필름의 특별한 두께들에 의해서 나타나게 된다. 필름의 폴리싱이 진행됨에 따라 반사된 광의 스펙트럼 내의 피크(즉, 국소적인 최대치)가 관찰되고, 그러한 피크의 높이는 전형적으로 변화되고, 그리고 피크는 재료가 제거됨에 따라 점점 더 넓게 성장하는 경향이 있다. 넓어지는 것에 더하여, 특별한 피크가 위치되는 파장은 전형적으로 폴리싱이 진행됨에 따라서 증가된다. 일부 구현예들에서, 특별한 피크가 위치되는 파장은 전형적으로 폴리싱이 진행됨에 따라 감소된다. 예를 들어, 피크(310)(1)는 폴리싱 동안의 특정 시간에서의 스펙트럼 내의 피크를 나타내고, 그리고 피크(310)(2)는 폴리싱 중의 추후 시간에서의 동일 피크를 나타낸다. 피크(310)(2)는 피크(310)(1) 보다 더 넓고 그리고 보다 더 긴 파장에 위치된다. The computing device may process the aforementioned signal, or a portion of the signal, to determine the end point of the polishing step. Without being limited to any particular theory, the spectrum of light reflected from the substrate 10 evolves as polishing proceeds. 3B provides an example of development of the spectrum as polishing of the film of interest proceeds. Different lines of the spectrum represent different times in polishing. As shown, the properties of the spectrum of the reflected light change as the film thickness changes, and special spectra are exhibited by the particular thicknesses of the film. As polishing of the film proceeds, peaks (ie, local maximums) in the spectrum of reflected light are observed, the height of such peaks typically changes, and the peaks tend to grow wider and wider as the material is removed. In addition to broadening, the wavelength at which a particular peak is located is typically increased as polishing progresses. In some implementations, the wavelength at which a particular peak is located is typically reduced as polishing progresses. For example, peaks 310 and 1 represent peaks in the spectrum at specific times during polishing, and peaks 310 and 2 represent the same peaks at later times during polishing. Peaks 310 and 2 are located at a wider and longer wavelength than the peaks 310 and 1.

피크의 파장 및/또는 폭(예를 들어, 피크 아래로 일정 거리에서 측정된 또는 피크와 그에 가장 가까운 밸리 사이의 중간 높이에서 측정된 폭), 피크의 절대 파장 및/또는 폭, 또는 양자 모두의 상대적인 변화를 이용하여 경험식에 따라 폴리싱에 대한 종료점을 결정할 수 있다. 종료점을 결정할 때 이용하기 위한 최적의 피크(또는 피크들)는 어떠한 재료들이 폴리싱되는지에 따라서 그리고 그러한 재료들의 패턴에 따라서 달라진다. The wavelength and / or width of the peak (e.g., measured at a distance below the peak or at the intermediate height between the peak and the valley closest to), the absolute wavelength and / or width of the peak, or both Relative changes can be used to determine endpoints for polishing according to empirical formulas. The optimal peak (or peaks) to use in determining the endpoint depends on which materials are polished and on the pattern of those materials.

일부 구현예들에서, 피크 파장의 변화를 이용하여 종료점을 결정할 수 있다. 예를 들어, 피크의 시작 파장과 피크의 현재 파장 사이의 차이가 목표 차이에 도달할 때, 폴리싱 장치(20)가 기판(10)의 폴리싱을 중단시킬 수 있다. 그 대신에, 기판(10)으로부터 반사된 광의 파장의 차이를 결정하기 위해서 피크들 이외의 피쳐들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 밸리의 파장, 굴절 지점, 또는 x- 또는 y-축 차단(intercept)이 광 검출기(52)에 의해서 모니터링될 수 있고, 그리고 파장이 미리 결정된 양만큼 변화되었을 때, 폴리싱 장치(20)가 기판(10) 폴리싱을 정지시킬 수 있다. In some implementations, a change in peak wavelength can be used to determine the endpoint. For example, when the difference between the start wavelength of the peak and the current wavelength of the peak reaches the target difference, the polishing apparatus 20 may stop polishing the substrate 10. Instead, features other than peaks may be used to determine the difference in the wavelength of the light reflected from the substrate 10. For example, the wavelength of the valley, the point of refraction, or the x- or y-axis intercept can be monitored by the photo detector 52, and when the wavelength has changed by a predetermined amount, the polishing apparatus 20 ) Can stop polishing the substrate 10.

일부 구현예들에서, 파장에 더하여 또는 파장 대신에 피쳐의 세기 또는 폭이, 모니터링 대상 특성이 된다. 피쳐들이 40 nm 내지 120 nm 정도(on the order of)로 시프트(shift)될 수 있으나, 다른 시프트들도 가능하고, 예를 들어, 특히 유전체 폴리싱의 경우에, 상한선이 훨씬 더 클 수 있다. In some implementations, the intensity or width of the feature in addition to or instead of the wavelength becomes a monitored characteristic. The features may be shifted on the order of 40 nm to 120 nm, but other shifts are possible, for example, in particular in the case of dielectric polishing, the upper limit may be much larger.

도 4a는 기판(10)으로부터 반사된 광의 측정된 스펙트럼(400a)의 예를 제공한다. 스펙트럼의 전체 기울기(slope)를 줄이기 위해서 광학적 모니터링 시스템이 하이패스 필터를 통해서 스펙트럼(400a)을 통과시킬 수 있으며, 결과적으로 도 4b에 도시된 스펙트럼(400b)을 초래할 수 있다. 예를 들어, 배치(batch)내의 복수의 기판들을 프로세싱하는 동안, 큰 스펙트럼 차이들이 웨이퍼들 사이에 존재할 수 있다. 동일한 배치 내의 기판들에 걸친 스펙트럼 변동들을 줄이기 위해서, 하이패스 필터를 이용하여 스펙트럼을 정규화(normalize)할 수 있다. 예시적인 하이패스 필터가 0.005 Hz의 컷오프(cutoff) 및 4의 필터 오더(filter order)를 가질 수 있다. 하이패스 필터는 기본(underlying) 변동에 대한 민감도를 필터링 아웃하는 것을 돕기 위해서 뿐만 아니라, 정규의(legitimate) 신호를 "평탄화(flatten out)"하여 피쳐 트랙킹을 보다 더 용이하게 하기 위해서 사용된다. 4A provides an example of a measured spectrum 400a of light reflected from the substrate 10. In order to reduce the overall slope of the spectrum, the optical monitoring system can pass the spectrum 400a through the high pass filter, resulting in the spectrum 400b shown in FIG. 4B. For example, large spectral differences may exist between wafers while processing a plurality of substrates in a batch. In order to reduce spectral variations across substrates in the same batch, a highpass filter can be used to normalize the spectrum. An exemplary high pass filter may have a cutoff of 0.005 Hz and a filter order of four. High pass filters are used to help filter out sensitivity to underlying variations, as well as to "flatten out" the legitimate signal to make feature tracking easier.

종료점을 결정하기 위한 트랙킹을 위해서 종료점의 어떠한 피쳐를 사용할 지를 사용자가 선택할 수 있게 하기 위해서, 윤곽 플롯(contour plot) 이 생성될 수 있고 그리고 사용자에게 디스플레이될 수 있다. 도 5b는 폴리싱 동안에 기판(10)으로부터 반사된 광의 복수의 스펙트럼 측정들로부터 생성된 윤곽 플롯(500b)의 예를 제공하고, 그리고 도 5a는 윤곽 플롯(500b) 내의 특별한 순간으로부터의 측정된 스펙트럼(500a)의 예를 제공한다. 윤곽 플롯(500b)은, 스펙트럼(500a) 상의 연관된 피크들(502) 및 밸리들(504)로부터 초래된 피크 구역(502) 밸리 구역(504)과 같은 피쳐들을 포함한다. 시간이 경과함에 따라, 기판(10)이 폴리싱되고 그리고, 윤곽 플롯(500b) 내의 스펙트럼 피쳐들에 대한 변화에 의해서 도시된 바와 같이, 기판으로부터 반사된 광이 변화된다. In order to allow the user to select which features of the end point to use for tracking to determine the end point, a contour plot can be generated and displayed to the user. 5B provides an example of a contour plot 500b generated from a plurality of spectral measurements of light reflected from the substrate 10 during polishing, and FIG. 5A shows measured spectra from a particular instant in contour plot 500b. An example of 500a is provided. Contour plot 500b includes features such as peak region 502 and valley region 504 resulting from associated peaks 502 and valleys 504 on spectrum 500a. Over time, the substrate 10 is polished and the light reflected from the substrate changes as shown by the change to the spectral features in the contour plot 500b.

윤곽 플롯(500b)을 생성하기 위해서, 테스트 기판이 폴리싱될 수 있고, 그리고 테스트 기판으로부터 반사된 광이 폴리싱 동안에 광 검출기(52)에 의해서 측정될 수 있고 그에 따라 기판(10)으로부터 반사된 광의 일련의 스펙트럼을 생성할 수 있다. 일련의 스펙트럼이, 예를 들어, 컴퓨터 시스템 내에 저장될 수 있고, 상기 컴퓨터 시스템은 선택적으로 광학적 모니터링 시스템의 일부일 수 있다. 셋업 기판의 폴리싱이 시간(T1)에 시작할 수 있고 추정된 종료점 시간을 지나서 계속할 수 있다.To produce the contour plot 500b, the test substrate can be polished and the light reflected from the test substrate can be measured by the photo detector 52 during polishing and thus a series of light reflected from the substrate 10. It is possible to generate a spectrum of. A series of spectra can be stored, for example, in a computer system, which can optionally be part of an optical monitoring system. Polishing of the setup substrate may begin at time T1 and continue past the estimated endpoint time.

테스트 기판의 폴리싱이 완료되었을 때, 컴퓨터는, 예를 들어, 컴퓨터 모니터 상에서, 폴리싱 장치(20)의 운전자들에게 윤곽 플롯(500b)의 표상을 제공한다. 일부 구현예들에서, 예를 들어, 스펙트럼 내의 보다 높은 세기 값들에 대해서 적색을 할당하고, 스펙트럼 내의 보다 낮은 세기 값들에 대해서 청색을 할당하고, 그리고 스펙트럼 내의 중간 세기 값들에 대해서 중간 컬러들(오렌지색 내지 녹색)을 할당함으로써, 컴퓨터가 윤곽-플롯을 컬러-코딩한다. 다른 구현예들에서, 스펙트럼 내의 보다 낮은 세기 값들에 대해서 회색의 가장 어두운 음영(shade)을 할당하고, 그리고 스펙트럼 내의 보다 높은 세기 값들에 대해서 회색의 가장 밝은 음영을 할당하고, 그리고 스펙트럼 내의 중간 세기 값들에 대해서 중간의 음영을 할당함으로써, 컴퓨터가 그레이스케일 윤곽 플롯을 생성한다. 그 대신에, 컴퓨터는 스펙트럼 내의 보다 높은 세기 값들에 대해서 가장 큰 z 값들로, 그리고 스펙트럼 내의 보다 낮은 세기 값들에 대해서 가장 작은 z 값들로, 그리고 스펙트럼 내의 중간 값들에 대해서 중간 z 값들로 3-D 윤곽 플롯(500b)을 생성할 수 있다. 3-D 윤곽 플롯은, 예를 들어, 컬러, 그레이스케일, 또는 흑백으로 디스플레이될 수 있다. 일부 구현예들에서, 폴리싱 장치(20)의 운전자가 스펙트럼의 다른 피쳐들을 보기(view) 위해서 3-D 윤곽 플롯과 상호작용할 수 있다. When polishing of the test substrate is completed, the computer provides a representation of the contour plot 500b to the drivers of the polishing apparatus 20, for example, on a computer monitor. In some implementations, for example, assigning red for higher intensity values in the spectrum, blue for lower intensity values in the spectrum, and intermediate colors (orange to orange) for intermediate intensity values in the spectrum. Green color), the computer color-codes the contour-plot. In other implementations, assign the darkest shade of gray for lower intensity values in the spectrum, and assign the brightest shade of gray for higher intensity values in the spectrum, and the middle intensity values in the spectrum. By assigning an intermediate shade to, the computer generates a grayscale contour plot. Instead, the computer outlines the 3-D contour with the largest z values for higher intensity values in the spectrum, the smallest z values for lower intensity values in the spectrum, and the intermediate z values for intermediate values in the spectrum. Plot 500b may be generated. 3-D outline plots can be displayed, for example, in color, grayscale, or black and white. In some implementations, the driver of the polishing apparatus 20 can interact with the 3-D contour plot to view other features of the spectrum.

폴리싱 동안에 테스트 기판의 모니터링으로부터 생성된 반사된 광의 윤곽 플롯(500b)이, 예를 들어, 피크들, 밸리들, 스펙트럼 제로-크로싱 포인트들, 및 굴절 지점들과 같은 스펙트럼 피쳐들을 포함할 수 있다. 피쳐들은 파장들, 폭들, 및/또는 세기들과 같은 특성들을 가질 수 있다. 윤곽 플롯(500b)에 의해서 도시된 바와 같이, 폴리싱 패드(30)가 셋업 기판의 상단부 표면으로부터 재료를 제거함에 따라, 셋업 기판으로부터 반사된 광이 시간의 경과에 따라 변화될 수 있고, 그에 따라 피쳐 특성들이 시간 경과에 따라 변화된다. The contour plot 500b of the reflected light generated from the monitoring of the test substrate during polishing may include spectral features such as, for example, peaks, valleys, spectral zero-crossing points, and refraction points. The features may have characteristics such as wavelengths, widths, and / or intensities. As shown by the contour plot 500b, as the polishing pad 30 removes material from the top surface of the setup substrate, the light reflected from the setup substrate may change over time, thus feature The characteristics change over time.

디바이스 기판들의 폴리싱에 앞서서, 폴리싱 장치(20)의 운전자는 윤곽 플롯(500b)을 볼 수 있고 그리고 셋업 기판과 유사한 다이(die) 피쳐들을 가지는 기판들의 배치의 프로세싱 동안 트랙킹하기 위한 피쳐 특성들을 선택할 수 있다. 예를 들어, 폴리싱 장치(20)의 운전자에 의해서 피크(506)의 파장이 트랙킹을 위해 선택될 수 있다. 윤곽 플롯(500b)의, 특히 컬러-코딩된 윤곽 플롯의 또는 3-D 윤곽 플롯의 잠재적인 장점은, 그러한 도식적인 디스플레이로 인해서 사용자가 적절한 피쳐를 용이하게 선택할 수 있게 된다는 것인데, 이는 피쳐들, 예를 들어, 시간에 따라 선형적으로 변화되는 특성들을 가지는 피쳐들이 시각적으로 용이하게 분별가능하기 때문이다. Prior to polishing the device substrates, the operator of the polishing apparatus 20 can see the contour plot 500b and select feature characteristics for tracking during processing of the placement of the substrates having die features similar to the setup substrate. have. For example, the wavelength of peak 506 may be selected for tracking by the driver of polishing apparatus 20. A potential advantage of the contour plot 500b, in particular of the color-coded contour plot or of the 3-D contour plot, is that such a graphical display allows the user to easily select the appropriate feature, For example, features with properties that change linearly with time are visually discernible.

종료점 척도(criterion)를 선택하기 위해서, 선택된 피쳐의 특성이 테스트 기판의 폴리싱-전 두께 및 폴리싱-후 두께를 기초로 하는 선형 내삽(interpolation)에 의해서 계산될 수 있다. 예를 들어, 테스트 기판 상의 층의 두께(D1)와 두께(D2)가 폴리싱-전에(예를 들어, 폴리싱이 시작될 때의 시간(T1) 이전의 테스트 기판의 두께) 그리고 폴리싱-후에(예를 들어, 폴리싱이 종료될 때의 시간(T2) 이후의 테스트 기판의 두께) 각각 측정될 수 있고, 그리고 목표 두께(D')가 얻어질 때의 시간(T')에서 특성의 값들이 측정될 수 있다. T' 는 T' = T1+(T2-T1)*(D2-D')/(D2-D1)으로부터 계산될 수 있고, 그리고 값(V')은 시간(T')에서 측정된 스펙트럼으로부터 결정될 수 있다. 피크(506)의 파장의 특정 변화와 같은, 선택된 피쳐의 특성에 대한 목표 차이(δV)가 V'-Vl으로부터 결정될 수 있고, 이때 V1 은 (시간(T1)에서의) 초기 특성 값이다. 그에 따라, 목표 차이(δV)가 시간(T1)에서의 폴리싱 이전의 특성의 초기 값(V1)으로부터 폴리싱이 완료되는 것으로 예상되는 시간(T')에서의 특성의 값(V')으로 변화될 수 있다. 폴리싱 장치(20)의 운전자는, 폴리싱 장치(20)와 연관된 컴퓨터 내로, 변화되는 피쳐 특성에 대한 목표 차이(604)(예를 들어, δV)를 입력할 수 있다. In order to select an endpoint criterion, the properties of the selected feature can be calculated by linear interpolation based on the pre-polish and post-polish thicknesses of the test substrate. For example, the thicknesses D1 and D2 of the layers on the test substrate may be before-polishing (eg, the thickness of the test substrate before the time T1 when polishing is started) and after polishing (eg For example, the thickness of the test substrate after the time T2 at the end of the polishing) can be measured, respectively, and the values of the characteristic can be measured at the time T 'when the target thickness D' is obtained. have. T 'can be calculated from T' = T1 + (T2-T1) * (D2-D ') / (D2-D1), and the value V' can be determined from the spectrum measured at time T '. have. The target difference δV for the characteristic of the selected feature, such as a specific change in the wavelength of the peak 506, can be determined from V'-Vl, where V1 is the initial characteristic value (at time T1). Accordingly, the target difference δV is to be changed from the initial value V1 of the characteristic before polishing at time T1 to the value V 'of the characteristic at time T' at which the polishing is expected to be completed. Can be. The driver of the polishing apparatus 20 may input a target difference 604 (eg, δV) for the feature characteristics that are changed into the computer associated with the polishing apparatus 20.

추후에 지점들(602)의 값을 결정하는 값(V')을 결정하기 위해서, 확실한(robust) 라인 피팅(fitting)을 이용하여 라인(508)을 측정된 데이터로 피팅할 수 있다. 시간(T')에서의 라인(508)의 값으로부터 시간(T1)에서의 라인(508)의 값을 차감하는 것을 이용하여 지점들(602)을 결정할 수 있다. In order to determine the value V ', which later determines the value of the points 602, robust line fitting may be used to fit the line 508 into the measured data. Points 602 may be determined by subtracting the value of line 508 at time T1 from the value of line 508 at time T '.

폴리싱 동안에 셋업 기판으로부터 제거된 재료의 양과 피쳐 특성의 목표 차이 사이의 상호관계를 기초로, 스펙트럼 피크(506)와 같은 피쳐가 선택될 수 있다. 셋업 기판으로부터 제거된 재료의 양과 피쳐 특성의 목표 차이 사이에 양호한 상호관계를 가지는 피쳐 특성을 찾기 위해서, 폴리싱 장치(20)의 운전자가 다른 피쳐 및/또는 피쳐 특성을 선택할 수 있다. Based on the correlation between the amount of material removed from the setup substrate and the target difference in feature properties during polishing, a feature such as spectral peak 506 may be selected. In order to find feature properties that have a good correlation between the amount of material removed from the setup substrate and the target difference in feature properties, the operator of polishing apparatus 20 may select other features and / or feature properties.

다른 구현예들에서, 종료점 결정 로직은 트랙킹하기 위한 스펙트럼 피쳐 및 종료점 척도를 결정한다. In other implementations, the endpoint determination logic determines the spectral feature and endpoint measure for tracking.

이제 디바이스 기판의 폴리싱에 대해 살펴보면, 도 6a는 디바이스 기판(10)의 폴리싱 동안에 트랙킹되는 피쳐 특성의 다른 값들(602a-d)의 예시적인 그래프(600a)이다. 기판(10)은, 폴리싱 장치(20)의 운전자가 셋업 기판의 윤곽 플롯(500b)으로부터 트랙킹하기 위해서, 피크 또는 밸리의 파장과 같은, 피쳐 특성을 선택한 경우에, 폴리싱되는 기판들의 배치의 일부일 수 있다. Referring now to polishing of the device substrate, FIG. 6A is an exemplary graph 600a of other values 602a-d of feature characteristics tracked during polishing of the device substrate 10. Substrate 10 may be part of an arrangement of substrates to be polished if the driver of polishing apparatus 20 has selected a feature characteristic, such as the peak or valley wavelength, to track from the contour plot 500b of the setup substrate. have.

기판(10)이 폴리싱됨에 따라, 광 검출기(52)는 기판(10)으로부터 반사된 광의 스펙트럼을 측정한다. 종료점 결정 로직은 피쳐 측성에 대한 일련의 값들을 결정하기 위해서 광의 스펙트럼을 이용한다. 기판(10)의 표면으로부터 재료가 제거됨에 따라, 선택된 피쳐 특성의 값들이 변화될 수 있다. 피쳐 특성의 일련의 값들과 피쳐 특성의 초기 값(V1) 사이의 차이를 이용하여 다른 값들(602a-d)을 결정한다. As the substrate 10 is polished, the photo detector 52 measures the spectrum of light reflected from the substrate 10. The endpoint determination logic uses the spectrum of light to determine a series of values for feature side measurements. As the material is removed from the surface of the substrate 10, the values of the selected feature characteristic may change. The difference between the series of values of the feature characteristic and the initial value V1 of the feature characteristic is used to determine other values 602a-d.

기판(10)이 폴리싱됨에 따라, 종료점 결정 로직은 트랙킹되는 피쳐 특성의 현재 값을 결정할 수 있다. 일부 구현예들에서, 피쳐의 현재 값이 초기 값으로부터 목표 차이(604) 만큼 변화되었을 때, 종료점이 호출될 수 있다. 일부 구현예들에서, 예를 들어, 확실한 라인 피팅을 이용하여, 라인(606)이 다른 값들(602a-d)로 피팅된다. 폴리싱 종료 시간을 예측하기 위해서 라인(606)의 함수가 다른 값들(602a-d)을 기초로 결정될 수 있다. 일부 구현예들에서, 함수는 시간 대 특성 차이의 선형 함수이다. 새로운 차이 값들이 계산됨에 따라, 라인(606)의 함수, 예를 들어, 기울기 및 교차점들이 기판(10)의 폴리싱 동안에 변화될 수 있다. 일부 구현예들에서, 라인(606)이 목표 차이(604)에 도달하는 시간은 추정된(estimated) 종료점 시간(608)을 제공한다. 새로운 차이 값들을 수용하기 위해서 라인(606)의 함수가 변화됨에 따라, 추정된 종료점 시간(608)이 변화될 수 있다.As the substrate 10 is polished, endpoint determination logic can determine the current value of the feature characteristic being tracked. In some implementations, the endpoint can be called when the current value of the feature has changed from the initial value by the target difference 604. In some implementations, for example, line 606 is fitted with other values 602a-d using certain line fitting. The function of line 606 may be determined based on other values 602a-d to predict the polishing end time. In some implementations, the function is a linear function of time versus property difference. As new difference values are calculated, the function of line 606, eg, slope and intersections, may change during polishing of substrate 10. In some implementations, the time for line 606 to reach the target difference 604 provides an estimated endpoint time 608. As the function of line 606 changes to accommodate the new difference values, the estimated endpoint time 608 may change.

일부 구현예들에서, 라인(606)의 함수를 이용하여 기판(10)으로부터 제거되는 재료의 양을 결정할 수 있고, 그리고 그러한 함수에 의해서 결정되는 현재 값의 변화를 이용하여, 목표 차이에 도달하였을 때와 종료점이 호출될 필요가 있는 때를 결정한다. 라인(606)은 제거되는 재료의 양을 트랙킹한다. 그 대신에, 기판(10)으로부터 재료의 특정 두께를 제거할 때, 함수에 의해서 결정되는 현재 값의 변화를 이용하여 기판(10)의 상단부 표면으로부터 제거되는 재료의 양과 종료점이 요청되어야 할 때를 결정할 수 있다. 예를 들어, 운전자는, 목표 차이가 50 나노미터만큼의 선택된 피쳐의 파장 변화가 되도록 셋팅할 수 있다. 예를 들어, 선택된 피크의 파장의 변화를 이용하여, 기판(10)의 상단부 층으로부터 얼마나 많은 재료가 제거되었는지를 그리고 종료점이 호출되어야 할 때를 결정할 수 있다.In some implementations, a function of line 606 can be used to determine the amount of material removed from substrate 10 and a change in the current value determined by such a function can be used to reach a target difference. Determine when and when the endpoint needs to be called. Line 606 tracks the amount of material removed. Instead, when removing a particular thickness of material from the substrate 10, the amount and material of the material to be removed from the top surface of the substrate 10 should be requested using a change in the current value determined by the function. You can decide. For example, the driver may set the target difference to be the wavelength change of the selected feature by 50 nanometers. For example, a change in the wavelength of the selected peak can be used to determine how much material has been removed from the top layer of the substrate 10 and when the endpoint should be called.

시간(T1)에서, 기판(10)의 폴리싱에 앞서서, 선택된 피쳐의 특성 값 차이가 0이 된다. 폴리싱 패드(30)가 기판(10)을 폴리싱하기 시작될 때, 기판(10)의 상단부 표면으로부터 재료가 폴리싱됨에 따라, 식별된 피쳐의 특성 값들이 변화될 수 있다. 예를 들어, 폴리싱 동안에, 선택된 피쳐 특성의 파장이 보다 높은 또는 보다 낮은 파장으로 이동될 수 있다. 노이즈 영향들을 배제한 상태에서, 피쳐의 파장, 및 그에 따른 파장 차이가 단조롭게, 종종 선형적으로 변화되는 경향이 있다. 시간(T')에서, 종료점 결정 로직은, 식별된 피쳐 특성이 목표 차이(δV)만큼 변화되었다는 것, 그리고 종료점이 호출될 수 있다는 것을 결정한다. 예를 들어, 피쳐의 파장이 50 나노미터의 목표 차이만큼 변화되었을 때, 종료점이 호출되고 그리고 폴리싱 패드(30)가 기판(10)을 폴리싱하는 것을 중단한다. At time T1, prior to polishing the substrate 10, the difference in the characteristic values of the selected features is zero. When the polishing pad 30 begins to polish the substrate 10, as the material is polished from the top surface of the substrate 10, the characteristic values of the identified feature may change. For example, during polishing, the wavelength of the selected feature characteristic can be shifted to a higher or lower wavelength. With the noise effects excluded, the wavelength of the feature, and hence the wavelength difference, tends to change monotonously, often linearly. At time T ', the endpoint determination logic determines that the identified feature characteristic has changed by the target difference δV, and that the endpoint can be called. For example, when the wavelength of the feature has changed by a target difference of 50 nanometers, an endpoint is called and the polishing pad 30 stops polishing the substrate 10.

기판들의 배치를 프로세싱할 때, 광학적 모니터링 시스템(50)은, 예를 들어, 모든 기판들을 가로질러 동일한 스펙트럼 피쳐를 트랙킹할 수 있다. 스펙트럼 피쳐는 기판들 상의 동일한 다이 피쳐와 연관될 수 있다. 스펙트럼 피쳐의 시작 파장은, 기판들의 기본적인 변동을 기초로, 배치에 걸쳐 기판마다(기판-대-기판) 변화될 수 있다. 일부 구현예들에서, 복수 기판들에 걸친 변동성을 최소화하기 위해서, 피쳐 특성 변화들의 값에 대해 피팅된 함수 또는 선택된 피쳐 특성 값이, 목표 차이 대신에, 종료점 메트릭(endpoint metric; EM)만큼 변화될 때, 종료점 결정 로직이 종료점을 호출할 수 있다. 종료점 결정 로직이 셋업 기판으로부터 결정된 예상된 초기 값(EIV)을 이용할 수 있다. 시간(T1)에서, 기판(10) 상에서 트랙킹되는 피쳐 특성이 식별될 때, 종료점 결정 로직은 프로세싱되는 기판에 대한 실제 초기 값(AIV)을 결정한다. 배치에 걸친 기판들에서의 변동들을 고려하면서, 종료점 결정에 미치는 실제 초기 값의 영향을 줄이기 위해서, 종료점 결정 로직은 초기 값 가중치(initial value weight; IVW)를 이용할 수 있다. 기판 변동은, 예를 들어, 기판 두께 또는 하부 구조물들의 두께를 포함할 수 있다. 초기 값 가중치는 기판 대 기판 프로세싱 사이의 균일성을 높이기 위해서 기판 변동들과 상호관련될 수 있다. 종료점 메트릭은, 예를 들어, 실제 초기 값과 예상된 초기 값 사이의 차이에 의해서 초기 값 가중치를 곱하고 그리고 목표 차이를 더함으로써, 예를 들어, EM = IVW * (AIV - EIV) + (δV)로서 결정될 수 있다. When processing a batch of substrates, the optical monitoring system 50 can, for example, track the same spectral feature across all substrates. The spectral feature may be associated with the same die feature on the substrates. The starting wavelength of the spectral feature can vary from substrate to substrate (substrate-to-substrate) over a batch based on the fundamental variation of the substrates. In some implementations, to minimize variability across multiple substrates, a fitted function or selected feature characteristic value for the value of feature characteristic changes may be changed by an endpoint metric (EM), instead of a target difference. At this point, the endpoint determination logic may call the endpoint. The endpoint determination logic may use the expected initial value (EIV) determined from the setup board. At time T1, when the feature characteristic tracked on the substrate 10 is identified, the endpoint determination logic determines the actual initial value (AIV) for the substrate being processed. In order to reduce the impact of the actual initial value on the endpoint determination, taking into account variations in substrates across the batch, the endpoint determination logic may use an initial value weight (IVW). Substrate variation can include, for example, substrate thickness or the thickness of underlying structures. Initial value weights may be correlated with substrate variations to increase uniformity between substrate and substrate processing. The endpoint metric is for example EM = IVW * (AIV-EIV) + (δV), for example by multiplying the initial value weight by the difference between the actual initial value and the expected initial value and adding the target difference. Can be determined as

일부 구현예들에서, 가중된 조합을 이용하여 종료점을 결정한다. 예를 들어, 종료점 결정 로직은 함수로부터 특성의 초기 값을 그리고 함수로부터 특성의 현재 값을, 그리고 상기 초기 값과 현재 값 사이의 차이를 계산할 수 있다. 종료점 결정 로직은 초기 값과 목표 값 사이의 제 2 차이를 계산할 수 있고 그리고 제 1 차이와 제 2 차이의 가중 조합을 생성할 수 있다. In some implementations, the weighted combination is used to determine the endpoint. For example, endpoint determination logic may calculate the initial value of the characteristic from the function, the current value of the characteristic from the function, and the difference between the initial value and the current value. The endpoint determination logic may calculate a second difference between the initial value and the target value and generate a weighted combination of the first and second differences.

도 6b는 기판(10)의 두 부분들로부터 취한 특성 측정 차이들 대 시간의 예시적인 그래프(600b)이다. 예를 들어, 광학적 모니터링 시스템(50)은, 기판(10)으로부터 얼마나 많은 재료가 제거되었는지를 결정하기 위해서, 기판(10)의 엣지 부분을 향해서 위치되는 하나의 피쳐 및 기판(10)의 중심 부분을 향해서 위치된 다른 피쳐를 트랙킹할 수 있다. 셋업 기판을 테스팅할 때, 셋업 기판의 다른 부분들에 상응하는 것을 트랙킹하기 위해서, 폴리싱 장치(20)의 작업자는, 예를 들어, 2개의 피쳐들을 식별할 수 있다. 일부 구현예들에서, 스펙트럼 피쳐들은 셋업 기판 상의 동일한 유형의 다이 피쳐들에 상응한다. 다른 구현예들에서, 스펙트럼 피쳐들은 셋업 기판 상의 다른 유형의 다이 피쳐들과 연관된다. 기판(10)이 폴리싱됨에 따라, 광 검출기(52)는, 셋업 기판의 선택된 피쳐들에 상응하는 기판(10)의 두 부분들로부터의 반사된 광의 일련의 스펙트럼을 측정할 수 있다. 2개의 피쳐들의 특성들과 연관된 일련의 값들이 종료점 결정 로직에 의해서 결정될 수 있다. 폴리싱 시간이 경과함에 따라 현재 특성 값으로부터 초기 특성 값을 차감함으로써, 기판의 제 1 부분 내의 피쳐 특성에 대해서 일련의 제 1 차이 값들(610a-b)이 계산될 수 있다. 유사하게, 일련의 제 2 차이 값들(612a-b)이 기판(10)의 제 2 부분 내의 피쳐 특성에 대해서 계산될 수 있다. 6B is an exemplary graph 600b of characteristic measurement differences versus time taken from two portions of the substrate 10. For example, the optical monitoring system 50 may be a central feature of the substrate 10 and one feature positioned towards the edge portion of the substrate 10 to determine how much material has been removed from the substrate 10. You can track other features located toward. When testing the setup substrate, the operator of the polishing apparatus 20 may identify two features, for example, to track the corresponding portions of the setup substrate. In some implementations, the spectral features correspond to the same type of die features on the setup substrate. In other implementations, the spectral features are associated with other types of die features on the setup substrate. As the substrate 10 is polished, the photo detector 52 can measure a series of spectra of reflected light from the two portions of the substrate 10 corresponding to selected features of the setup substrate. A series of values associated with the characteristics of the two features can be determined by the endpoint determination logic. By subtracting the initial characteristic value from the current characteristic value as the polishing time elapses, a series of first difference values 610a-b can be calculated for the feature characteristic in the first portion of the substrate. Similarly, a series of second difference values 612a-b may be calculated for the feature characteristic in the second portion of the substrate 10.

제 1 라인(614)이 제 1 차이 값들(610a-b)에 대해서 피팅될 수 있고 그리고 제 2 라인(616)이 제 2 차이 값들(612a-b)에 대해서 피팅될 수 있다. 추정된 폴리싱 종료점 시간(618)을 또는 기판(10)의 폴리싱 레이트(620)에 대한 조정을 결정하기 위해서, 제 1 라인(614) 및 제 2 라인(616)이 제 1 함수 및 제 2 함수 각각에 의해서 결정될 수 있다. The first line 614 can be fitted with respect to the first difference values 610a-b and the second line 616 can be fitted with respect to the second difference values 612a-b. In order to determine an estimated polishing endpoint time 618 or an adjustment to the polishing rate 620 of the substrate 10, the first line 614 and the second line 616 are each a first function and a second function, respectively. Can be determined by

폴리싱 동안에, 기판(10)의 제 1 부분에 대한 제 1 함수를 이용하여 그리고 기판의 제 2 부분에 대한 제 2 함수를 이용하여, 목표 차이(622)를 기초로 하는 종료점 계산이 시간(TC)에 이루어진다. 만약 기판의 제 1 부분 및 기판의 제 2 부분에 대한 추정된 종료점 시간이 상이하다면(예를 들어, 제 1 부분이 제 2 부분에 앞서서 목표 두께에 도달할 것이라면), 제 1 함수와 제 2 함수가 동일한 종료점 시간(618)을 가질 수 있도록 폴리싱 레이트(620)를 조정할 수 있을 것이다. 일부 구현예들에서, 기판의 제 1 부분 및 제 2 부분 모두의 폴리싱 레이트들이 조정되며, 그에 따라 종료점이 양 부분들에서 동시에 도달된다. 그 대신에, 제 1 부분 또는 제 2 부분의 폴리싱 레이트가 조정될 수 있다. During polishing, using the first function for the first portion of the substrate 10 and using the second function for the second portion of the substrate, the endpoint calculation based on the target difference 622 is time TC. Is done on. If the estimated endpoint times for the first portion of the substrate and the second portion of the substrate are different (eg, if the first portion will reach the target thickness prior to the second portion), then the first function and the second function The polishing rate 620 may be adjusted such that Ds may have the same endpoint time 618. In some implementations, the polishing rates of both the first and second portions of the substrate are adjusted so that an endpoint is reached at both portions simultaneously. Instead, the polishing rate of the first portion or the second portion can be adjusted.

폴리싱 레이트들은, 예를 들어, 캐리어 헤드(70)의 상응 영역에서의 압력을 증가 또는 감소시킴으로써 조정될 수 있다. 폴리싱 레이트의 변화는 압력의 변화에 직접적으로 비례하는 것으로, 예를 들어, 단순한 Prestonian 모델인 것으로 가정될 수 있다. 예를 들어, 기판(10)의 제 1 영역이 시간(TA)에 목표 두께에 도달하도록 계획되었을 때, 그리고 시스템이 목표 시간(TT)을 설정하였을 때, 시간(T3)전의 상응 영역 내의 캐리어 헤드 압력에 TT/TA를 곱할 수 있고, 그에 따라 시간(T3) 후의 캐리어 헤드 압력을 제공할 수 있다. 추가적으로, 플래튼 또는 헤드 회전 속도의 영향, 다른 헤드 압력 조합들의 이차적인 영향, 폴리싱 온도, 슬러리 유동, 또는 폴리싱 레이트에 영향을 미치는 다른 파라미터들을 고려한, 기판들을 폴리싱하기 위한 제어 모델이 개발될 수 있다. 폴리싱 프로세스 중의 후속 시간에서, 적절한 경우에, 레이트들이 다시 조정될 수 있다. The polishing rates can be adjusted, for example, by increasing or decreasing the pressure in the corresponding region of the carrier head 70. The change in polishing rate is directly proportional to the change in pressure, for example it can be assumed to be a simple Prestonian model. For example, when the first area of the substrate 10 is planned to reach the target thickness at time TA, and when the system sets the target time TT, the carrier head in the corresponding area before time T3. The pressure may be multiplied by TT / TA, thus providing the carrier head pressure after time T3. In addition, a control model can be developed for polishing substrates, taking into account the influence of platen or head rotational speed, secondary effects of other head pressure combinations, polishing temperature, slurry flow, or other parameters affecting the polishing rate. . In subsequent times during the polishing process, the rates may be adjusted again, as appropriate.

일부 구현예들에서, 디바이스 기판(10)으로부터 반사된 광의 측정된 스펙트럼 내의 선택된 스펙트럼 피쳐를 용이하게 식별하기 위해서, 연산 디바이스가 파장 범위를 이용한다. 측정된 스펙트럼 내의 선택된 스펙트럼 피쳐와 유사한 다른 스펙트럼 피쳐들로부터, 예를 들어, 세기, 폭 또는 파장으로부터, 선택된 스펙트럼 피쳐를 구별하기 위해서, 연산 디바이스가 선택된 스펙트럼 피쳐에 대한 파장 범위를 탐색한다. In some implementations, the computing device uses a wavelength range to readily identify selected spectral features in the measured spectrum of light reflected from the device substrate 10. To distinguish the selected spectral feature from other spectral features similar to the selected spectral feature in the measured spectrum, for example from intensity, width or wavelength, the computing device searches for a wavelength range for the selected spectral feature.

도 7a는 광 검출기(52)에 의해서 수신된 광으로부터 측정된 스펙트럼(700a)의 예를 도시한다. 스펙트럼(700a)은 선택된 스펙트럼 피쳐(702), 예를 들어, 스펙트럼 피크를 포함한다. 이러한 선택된 스펙트럼 피쳐(702)는 기판(10)의 CMP 동안의 트랙킹을 위해서 종료점 결정 로직에 의해서 선택될 수 있다. 선택된 스펙트럼 피쳐(702)의 특성(704)(예를 들어, 파장)이 종료점 결정 로직에 의해서 식별될 수 있다. 특성(704)이 목표 차이만큼 변화되었을 때, 종료점 결정 로직이 종료점을 호출한다. 7A shows an example of the spectrum 700a measured from the light received by the photo detector 52. Spectrum 700a includes a selected spectral feature 702, for example a spectral peak. This selected spectral feature 702 may be selected by endpoint determination logic for tracking during CMP of the substrate 10. The characteristic 704 (eg, wavelength) of the selected spectral feature 702 may be identified by endpoint determination logic. When the characteristic 704 has changed by the target difference, the endpoint determination logic calls the endpoint.

일부 구현예들에서, 종료점 결정 로직은 선택된 스펙트럼 피쳐(702)에 대한 탐색이 이루어지는 파장 범위(706)를 결정한다. 파장 범위(706)는 약 50 내지 약 200 나노미터의 폭을 가질 수 있다. 일부 구현예들에서, 파장 범위(706)가 결정되고, 예를 들어, 사용자가 파장 범위를 선택하는 사용자 입력을 수신함으로써, 예를 들어, 운전자에 의해서 특정되고, 또는 파장 범위를 기판들의 배치와 연관시키는 메모리로부터 파장 범위를 가져오는 것에 의해서 기판들의 배치에 대한 프로세스 파라미터로서 특정된다. 일부 구현예들에서, 파장 범위(706)는 이력(historical) 데이터를, 예를 들어, 연속되는 스펙트럼 측정들 사이의 평균 또는 최대 거리를 기초로 한다. 일부 구현예들에서, 파장 범위(706)는 테스트 기판에 관한 정보를, 예를 들어, 목표 차이(δV)의 2배를 기초로 한다. In some implementations, the endpoint determination logic determines the wavelength range 706 in which the search for the selected spectral feature 702 is made. Wavelength range 706 may have a width of about 50 to about 200 nanometers. In some implementations, the wavelength range 706 is determined and, for example, specified by the driver, for example, by the user receiving a user input to select the wavelength range, or the wavelength range is determined with the placement of the substrates. It is specified as a process parameter for the placement of the substrates by bringing the wavelength range from the associating memory. In some implementations, the wavelength range 706 is based on historical data, eg, average or maximum distance between successive spectral measurements. In some implementations, the wavelength range 706 is based on information about the test substrate, eg, twice the target difference δV.

도 7b는 광 검출기(52)에 의해서 수신된 광으로부터 측정된 스펙트럼(700b)의 예이다. 예를 들어, 스펙트럼(700b)은 플래튼(24)의 회전 동안에 스펙트럼(700a)이 취해진 직후에 측정된다. 일부 구현예들에서, 종료점 결정 로직은 이전의 스펙트럼(700a)(예를 들어, 520 nm) 내의 특성(704)의 값을 결정하고 그리고 파장 범위(706)를 조정하여, 파장 범위(708)의 중심이 특성(704)에 보다 가까이에 위치되게 한다. 7B is an example of a spectrum 700b measured from the light received by the photo detector 52. For example, the spectrum 700b is measured immediately after the spectrum 700a is taken during the rotation of the platen 24. In some implementations, the endpoint determination logic determines the value of the characteristic 704 in the previous spectrum 700a (eg, 520 nm) and adjusts the wavelength range 706 to adjust the wavelength range 708. The center is located closer to the characteristic 704.

일부 구현예들에서, 종료점 결정 로직은 특성(704)의 예상된 현재 값을 결정하기 위해서 라인(606)의 함수를 이용한다. 예를 들어, 특성(704)의 초기 값(V1)에 예상 차이를 부가함으로써 특성(704)의 예상 현재 값을 결정하고 그리고 예상 차이를 결정하기 위해서, 종료점 결정 로직이 현재 폴리싱 시간을 이용할 수 있다. 종료점 결정 로직은 특성(704)의 예상된 현재 값 상에 파장 범위(708)를 센터링시킬 수 있다. In some implementations, the endpoint determination logic uses the function of line 606 to determine the expected current value of characteristic 704. For example, the endpoint determination logic may use the current polishing time to determine the expected present value of the feature 704 and determine the expected difference by adding the expected difference to the initial value V1 of the feature 704. . The endpoint determination logic may center the wavelength range 708 on the expected current value of the characteristic 704.

도 7c는 광 검출기(52)에 의해서 수신된 광으로부터 측정된 스펙트럼(700c)의 다른 예이다. 예를 들어, 스펙트럼(700c)은 플래튼(24)의 회전 동안에 스펙트럼(700a)이 취해진 직후에 측정된다. 일부 구현예들에서, 종료점 결정 로직은 파장 범위(710)의 중심에 대해서 특성(704)의 이전 값을 이용한다. 7C is another example of a spectrum 700c measured from light received by the photo detector 52. For example, the spectrum 700c is measured immediately after the spectrum 700a is taken during the rotation of the platen 24. In some implementations, the endpoint determination logic uses the previous value of the characteristic 704 relative to the center of the wavelength range 710.

예를 들어, 종료점 결정 로직은 기판(10) 아래에서의 광학적 헤드(53)의 2번의 연속적인 통과 동안에 결정된 특성(704)의 값들 사이의 평균 변동을 결정한다. 종료점 결정 로직은 파장 범위(710)의 폭을 평균 변동의 2배로 셋팅할 수 있다. 일부 구현예들에서, 종료점 결정 로직은 파장 범위(710)의 폭을 결정하는데 있어서 특성(704)의 값들 사이의 변동의 표준 편차를 이용한다. For example, endpoint determination logic determines the average variation between the values of the characteristic 704 determined during two consecutive passes of the optical head 53 under the substrate 10. The endpoint determination logic may set the width of the wavelength range 710 to twice the average variation. In some implementations, the endpoint determination logic uses the standard deviation of the variation between the values of the characteristic 704 in determining the width of the wavelength range 710.

일부 구현예들에서, 파장 범위(706)의 폭은 모든 스펙트럼 측정들에 대해서 동일하다. 예를 들어, 파장 범위(706), 파장 범위(708), 및 파장 범위(710)의 폭이 동일하다. 일부 구현예들에서, 파장 범위들의 폭들이 상이하다. 예를 들어, 특성(704)이 특성의 이전의 측정으로부터 2 나노미터 만큼 변화된 것으로 추정될 때, 파장 범위(708)의 폭은 60 나노미터이다. 특성(704)이 특성의 이전의 측정으로부터 5 나노미터 만큼 변화된 것으로 추정될 때, 파장 범위(708)의 폭은 80 나노미터이며, 이러한 80 나노미터의 파장 범위는 특성의 보다 작은 변화의 경우의 파장 범위 보다 더 큰 파장 범위이다. In some implementations, the width of the wavelength range 706 is the same for all spectral measurements. For example, the wavelength range 706, the wavelength range 708, and the width of the wavelength range 710 are the same. In some implementations, the widths of the wavelength ranges are different. For example, when the characteristic 704 is estimated to have changed by 2 nanometers from a previous measurement of the characteristic, the width of the wavelength range 708 is 60 nanometers. When the characteristic 704 is estimated to have changed by 5 nanometers from the previous measurement of the characteristic, the width of the wavelength range 708 is 80 nanometers, and this 80 nanometer wavelength range is in the case of smaller changes in the characteristic. It is a wavelength range larger than the wavelength range.

일부 구현예들에서, 파장 범위(706)는 기판(10)의 폴리싱 동안의 모든 스펙트럼 측정들에 대해서 동일하다. 예를 들어, 파장 범위(706)는 457 나노미터 내지 555 나노미터이고, 그리고 종료점 결정 로직은 기판(10)의 폴리싱 동안에 취해진 모든 스펙트럼 측정들에 대해서 457 나노미터 내지 555 나노미터의 파장들 내의 선택된 스펙트럼 피쳐(702)를 탐색하나, 다른 파장 범위들도 가능할 것이다. 파장 범위(706)는, 인-시츄 모니터링 시스템에 의해서 측정된 전체 스펙트럼 범위의 서브세트(subset)로서 사용자가 입력하는 것에 의해서 선택될 수 있다. In some implementations, the wavelength range 706 is the same for all spectral measurements during polishing of the substrate 10. For example, the wavelength range 706 is 457 nanometers to 555 nanometers, and the endpoint determination logic is selected within wavelengths of 457 nanometers to 555 nanometers for all spectral measurements taken during polishing of the substrate 10. While searching for spectral feature 702, other wavelength ranges are possible. The wavelength range 706 can be selected by user input as a subset of the full spectral range measured by the in-situ monitoring system.

일부 구현예들에서, 종료점 결정 로직은 스펙트럼 측정들의 일부의 변경된(modified) 파장 범위 내의 그리고 스펙트럼의 나머지 내의 이전의 스펙트럼에 대해서 사용된 파장 범위 내의 선택된 스펙트럼 피쳐(702)를 탐색한다. 예를 들어, 종료점 결정 로직은 플래튼(24)의 제 1 회전 동안에 측정된 스펙트럼에 대한 파장 범위(706) 그리고 플래튼(24)의 연속된(consecutive) 회전 동안에 측정된 스펙트럼에 대한 파장 범위(708) 내의 선택된 스펙트럼 피쳐(702)에 대해서 탐색하고, 이때 양 측정들은 기판(10)의 제 1 구역 내에서 취해진다. 그러한 예에서 계속적으로, 종료점 결정 로직은 동일한 플래튼 회전들 동안에 측정된 2개의 스펙트럼에 대해서 파장 범위(710) 내의 다른 선택된 스펙트럼 피쳐를 탐색하고, 이때 상기 양 측정들은 제 1 구역과 상이한 기판(10)의 제 2 구역 내에서 취해진다. In some implementations, the endpoint determination logic searches for the selected spectral feature 702 within the modified wavelength range of some of the spectral measurements and within the wavelength range used for the previous spectrum in the rest of the spectrum. For example, the endpoint determination logic may include the wavelength range 706 for the spectrum measured during the first rotation of the platen 24 and the wavelength range for the spectrum measured during the continuous rotation of the platen 24. Searching for the selected spectral feature 702 in 708, where both measurements are taken in the first region of the substrate 10. Continuing in such an example, the endpoint determination logic searches for another selected spectral feature in the wavelength range 710 for the two spectra measured during the same platen rotations, where both measurements are different from the first region 10. Is taken in the second zone.

일부 구현예들에서, 선택된 스펙트럼 피쳐(702)는 스펙트럼 밸리 또는 스펙트럼 제로-크로싱 지점이다. 일부 구현예들에서, 특성(704)은 피크 또는 밸리의 폭 또는 세기이다(예를 들어, 피크와 가장 가까운 밸리 사이의 중간 높이에서 측정된 또는 피크 아래의 일정 거리에서 측정된 폭이다). In some implementations, the selected spectral feature 702 is a spectral valley or spectral zero-crossing point. In some implementations, characteristic 704 is the width or intensity of the peak or valley (eg, the width measured at a distance below or below the peak, measured at an intermediate height between the peak and the nearest valley).

도 8은 폴리싱 프로세스에 대한 종료점을 결정할 때 이용하기 위해서 목표 차이(δV)를 선택하는 방법(800)을 도시한다. 제품 기판과 동일한 패턴을 가지는 기판의 성질들이 측정된다(단계(802)). 본 명세서에서, 측정되는 기판을 "셋-업" 기판이라 지칭한다. 셋-업 기판은 단순히 제품 기판과 동일한 또는 유사한 기판일 수 있고, 또는 셋-업 기판이 제품 기판들의 배치로부터의 하나의 기판일 수 있다. 측정되는 성질들에는, 기판의 특별한 관심 대상 위치에서 관심 대상 필름의 폴리싱-전 두께가 포함될 수 있다. 전형적으로, 복수 위치들에서 두께가 측정된다. 동일한 유형의 다이 피쳐가 각 위치에 대해서 측정되도록, 위치들이 일반적으로 선택된다. 측정이 계측 스테이션에서 실시될 수 있다. 인-시츄 광학적 모니터링 시스템은 폴리싱 이전에 기판으로부터 반사된 광의 스펙트럼을 측정할 수 있다. 8 shows a method 800 of selecting a target difference δV for use in determining an endpoint for a polishing process. Properties of the substrate having the same pattern as the product substrate are measured (step 802). In this specification, the substrate to be measured is referred to as a "set-up" substrate. The set-up substrate may simply be the same or similar substrate as the product substrate, or the set-up substrate may be one substrate from the batch of product substrates. Properties measured may include the pre-polish thickness of the film of interest at the particular location of interest of the substrate. Typically, the thickness is measured at multiple locations. The locations are generally selected so that the same type of die feature is measured for each location. The measurement can be performed at the metrology station. The in-situ optical monitoring system can measure the spectrum of light reflected from the substrate prior to polishing.

셋-업 기판은 관심 대상의 폴리싱 단계에 따라서 폴리싱되고, 그리고 폴리싱 동안에 얻어진 스펙트럼이 수집된다(단계(804)). 폴리싱 및 스펙트럼 수집은 전술한 폴리싱 장치에서 실시될 수 있다. 스펙트럼은 폴리싱 동안에 인-시츄 모니터링 시스템에 의해서 수집된다. 목표 두께가 달성될 때 기판으로부터 반사되는 광의 스펙트럼이 획득될 수 있도록, 기판이 과다 폴리싱되고, 즉 추정된 종료점을 지나서 폴리싱된다. The set-up substrate is polished according to the polishing step of interest, and the spectrum obtained during polishing is collected (step 804). Polishing and spectrum collection can be performed in the above-described polishing apparatus. Spectra are collected by an in-situ monitoring system during polishing. The substrate is overpolished, ie past the estimated end point, so that the spectrum of light reflected from the substrate can be obtained when the target thickness is achieved.

과다 폴리싱된 기판의 성질들이 측정된다(단계(806)). 성질들은 폴리싱-전 측정에 대해서 이용된 특별한 위치 또는 위치들에서 관심 대상 필름의 폴리싱-후 두께를 포함한다. Properties of the overpolished substrate are measured (step 806). Properties include the post-polish thickness of the film of interest at the particular location or locations used for the pre-polish measurement.

수집된 스펙트럼을 검사함으로써, 폴리싱 동안의 모니터링을 위해서 피크 또는 밸리와 같은 특별한 피쳐를 선택하기 위해서, 측정된 두께 및 수집된 스펙트럼이 이용된다(단계(808). 피쳐는 폴리싱 장치의 운전자에 의해서 선택될 수 있고, 또는 (예를 들어, 통상적인 피크-검색 알고리즘들 및 경험적 피크-선택 공식을 기초로) 피쳐의 선택이 자동화될 수 있다. 예를 들어, 폴리싱 장치(20)의 운전자에게 윤곽 플롯(500b)이 제시될 수 있고 그리고 운전자는 도 5b를 참조하여 전술한 바와 같이 윤곽 플롯(500b)으로부터 트랙킹을 위한 피쳐를 선택할 수 있다. (예를 들어, 이론에 기초한 피쳐 거동의 계산 또는 과거의 경험으로 인해서) 만약 스펙트럼의 특정 영역이 폴리싱 동안의 모니터링에 있어서 바람직한 피쳐를 포함하는 것으로 예상된다면, 해당 영역 내의 피쳐들 만이 고려될 필요가 있다. 전형적으로, 기판이 폴리싱될 때 셋-업 기판의 상단부로부터 제거된 재료의 양과의 사이의 상호 관계를 나타내는 피쳐가 선택된다. By examining the collected spectra, the measured thicknesses and the collected spectra are used to select particular features such as peaks or valleys for monitoring during polishing (step 808. Features are selected by the operator of the polishing apparatus). Or selection of the feature (eg, based on conventional peak-search algorithms and empirical peak-selection formulas) can be automated, for example, contour plots to the driver of the polishing apparatus 20. 500b may be presented and the driver may select a feature for tracking from the contour plot 500b as described above with reference to Figure 5b (eg, calculation of feature behavior based on theory or past). Experience has shown that if a particular area of the spectrum is expected to contain the desired features for monitoring during polishing, The feature that indicates a correlation between the amount of material removed from the upper end of the up substrate is selected - it is necessary to consider only the features typically, three as the substrate is polished.

목표 필름 두께가 달성되었던 대략적인 시간을 결정하기 위해서, 측정된 폴리싱-전 필름 두께 및 폴리싱-후 기판 두께를 이용하여 선형 내삽이 실시될 수 있다. 선택된 피쳐 특성의 종료점 값을 결정하기 위해서, 개략적인 시간이 스펙트럼 윤곽 플롯에 대해서 비교될 수 있다. 피쳐 특성의 초기 값과 종료점 값 사이의 차이가 목표 차이로서 이용될 수 있다. 일부 구현예들에서, 피쳐 특성의 값들을 정규화하기 위해서, 함수가 피쳐 특성의 값들에 대해서 피팅된다. 함수의 종료점 값과 함수의 초기 값 사이의 차이가 목표 차이로서 이용될 수 있다. 기판들의 배치 중의 나머지 기판들의 폴리싱 동안에 동일한 피쳐가 모니터링된다. In order to determine the approximate time that the target film thickness has been achieved, linear interpolation can be performed using the measured pre-polish film thickness and the post-polish substrate thickness. To determine the endpoint value of the selected feature characteristic, rough time can be compared against the spectral contour plot. The difference between the initial value and the endpoint value of the feature characteristic can be used as the target difference. In some implementations, a function is fitted to the values of the feature property to normalize the values of the feature property. The difference between the endpoint value of the function and the initial value of the function can be used as the target difference. The same feature is monitored during polishing of the remaining substrates during placement of the substrates.

선택적으로, 정확도 및/또는 정밀도를 높이기 위해서 스펙트럼이 프로세싱된다. 스펙트럼은: 예를 들어, 스펙트럼을 공통 기준으로 정규화하기 위해서, 스펙트럼을 평균화하기 위해서, 및/또는 스펙트럼으로부터 노이즈를 필터링하기 위해서, 프로세싱될 수 있다. 하나의 구현예에서, 로우패스 필터가 스펙트럼에 대해서 적용되어 급격한 스파이크들을 감소 또는 제거한다. Optionally, the spectrum is processed to increase accuracy and / or precision. The spectrum can be processed, for example, to normalize the spectrum to a common reference, to average the spectrum, and / or to filter noise from the spectrum. In one implementation, a lowpass filter is applied over the spectrum to reduce or eliminate abrupt spikes.

전형적으로, 모니터링하기 위한 스펙트럼 피쳐가 특별한 종료점 결정 로직에 대해서 경험적으로 선택되며, 그에 따라 특별한 피쳐-기반 종료점 로직을 적용함으로써 컴퓨터 디바이스가 종료점을 호출할 때 목표 두께가 달성된다. 종료점 결정 로직은 종료점이 호출되어야 하는 때를 결정하기 위해서 피쳐 특성 내의 목표 차이를 이용한다. 특성의 변화는 폴리싱이 시작될 때 피쳐의 초기 특성 값에 대해서 측정될 수 있다. 그 대신에, 종료점이, 목표 차이(δV) 외에도, 예상 초기 값(EIV) 및 실제 초기 값(AIV)에 대해서 호출될 수 있다. 기판 대 기판의 기본적인 변동들을 보상하기 위해서, 종료점 로직은 실제 초기 값과 예상 초기 값 사이의 차이를 시작 값 가중치(SVW)와 곱할 수 있다. 예를 들어, 종료점 메트릭이 EM = SVW * (AIV - EIV) + δV 일 때, 종료점 결정 로직이 폴리싱을 종료할 수 있다. Typically, spectral features for monitoring are empirically selected for particular endpoint determination logic, such that a target thickness is achieved when the computer device calls the endpoint by applying special feature-based endpoint logic. The endpoint determination logic uses the target difference in the feature properties to determine when the endpoint should be called. The change in property can be measured with respect to the initial property value of the feature when polishing begins. Instead, the endpoint may be called for the expected initial value EIV and the actual initial value AIV, in addition to the target difference δV. To compensate for the basic variations of substrate to substrate, the endpoint logic can multiply the difference between the actual initial value and the expected initial value by the starting value weight SVW. For example, when the endpoint metric is EM = SVW * (AIV-EIV) + δV, the endpoint determination logic can end the polishing.

일부 구현예들에서, 가중된 조합을 이용하여 종료점을 결정한다. 예를 들어, 종료점 결정 로직은 함수로부터 특성의 초기 값을 그리고 함수로부터 특성의 현재 값을, 그리고 상기 초기 값과 현재 값 사이의 차이를 계산할 수 있다. 종료점 결정 로직은 초기 값과 목표 값 사이의 제 2 차이를 계산할 수 있고 그리고 제 1 차이와 제 2 차이의 가중 조합을 생성할 수 있다. 가중된 값이 목표 값에 도달할 때 종료점이 호출될 수 있다. 종료점 결정 로직은, 모니터링된 차이(또는 차이들)를 특성의 목표 차이와 비교함으로써 종료점이 호출되어야 하는 때를 결정할 수 있다. 만약 모니터링된 차이가 목표 차이와 매칭되거나 또는 목표 차이를 초과한다면, 종료점이 호출된다. 하나의 구현예에서, 모니터링된 차이는 종료점이 호출되기 전에 일부 시간 기간(예를 들어, 플래튼의 2번의 회전들) 동안 목표 차이와 매칭되거나 목표 차이를 초과하여야 한다. In some implementations, the weighted combination is used to determine the endpoint. For example, endpoint determination logic may calculate the initial value of the characteristic from the function, the current value of the characteristic from the function, and the difference between the initial value and the current value. The endpoint determination logic may calculate a second difference between the initial value and the target value and generate a weighted combination of the first and second differences. The endpoint can be called when the weighted value reaches the target value. The endpoint determination logic can determine when the endpoint should be called by comparing the monitored difference (or differences) with the target difference of the characteristic. If the monitored difference matches or exceeds the target difference, the endpoint is called. In one implementation, the monitored difference must match or exceed the target difference for some time period (eg, two rotations of the platen) before the endpoint is called.

도 9는 특별한 목표 두께와 특별한 종료점 결정 로직에 대해서, 선택된 스펙트럼 피쳐와 연관된 특성들의 목표 값들을 선택하기 위한 방법(901)을 도시한다. 단계들(802-806)에서 전술한 바와 같이 셋-업 기판이 측정되고 그리고 폴리싱된다(단계(903)). 특히, 스펙트럼이 수집되고 그리고 각각의 수집된 스펙트럼이 측정되는 시간이 저장된다. 9 shows a method 901 for selecting target values of characteristics associated with a selected spectral feature, for a particular target thickness and special endpoint determination logic. The set-up substrate is measured and polished as described above in steps 802-806 (step 903). In particular, the time at which the spectra are collected and each collected spectrum is measured is stored.

특별한 셋-업 기판에 대한 폴리싱 장치의 폴리싱 레이트가 계산된다(단계(905)). 폴리싱-전 두께(D1)와 폴리싱-후 두께(D2), 그리고 실제 폴리싱 시간(PT)을 이용하여, 예를 들어 PR = (D2-D1)/PT 를 이용하여, 평균 폴리싱 레이트(RR)가 계산될 수 있다. The polishing rate of the polishing apparatus for the particular set-up substrate is calculated (step 905). Using pre-polish thickness (D1) and post-polish thickness (D2), and actual polishing time (PT), for example using PR = (D2-D1) / PT, the average polishing rate (RR) Can be calculated.

종료점 시간이 특별한 셋-업 기판에 대해서 계산되어(단계(907)), 이하에서 설명하는 바와 같이, 선택된 피쳐의 특성들의 목표 값들을 결정하기 위한 교정 지점을 제공한다. 종료점 시간은 계산된 폴리싱 레이트(PR), 관심 대상 필름의 폴리싱-전 시작 두께(ST), 및 관심 대상 필름의 목표 두께(TT)를 기초로 계산될 수 있다. 폴리싱 레이트가 폴리싱 프로세스를 통해서 일정하다고 가정하면, 예를 들어, ET = (ST-TT)/PR 라고 가정하면, 종료점 시간은 단순한 선형 내삽으로서 계산될 수 있다. The endpoint time is calculated for a particular set-up substrate (step 907), providing a calibration point for determining target values of the characteristics of the selected feature, as described below. The endpoint time can be calculated based on the calculated polishing rate (PR), the pre-polish starting thickness (ST) of the film of interest, and the target thickness (TT) of the film of interest. Assuming the polishing rate is constant throughout the polishing process, for example ET = (ST-TT) / PR, the endpoint time can be calculated as a simple linear interpolation.

선택적으로, 계산된 종료점 시간은, 패터닝된 기판들의 배치 중의 다른 기판을 폴리싱함으로써, 계산된 종료점 시간에 폴리싱을 정지시킴으로써, 그리고 관심 대상 필름의 두께를 측정함으로써, 평가될 수 있다. 만약 두께가 목표 두께의 만족 범위 내에 있다면, 계산된 종료점 시간이 만족적인 것이 된다. 이와 달리, 계산된 종료점 시간이 재-계산될 수 있다. Optionally, the calculated endpoint time can be evaluated by polishing another substrate in the batch of patterned substrates, by stopping polishing at the calculated endpoint time, and by measuring the thickness of the film of interest. If the thickness is within the satisfaction range of the target thickness, the calculated endpoint time is satisfied. Alternatively, the calculated endpoint time can be re-calculated.

선택된 피쳐들에 대한 목표 특성 값들이, 계산된 종료점 시간에 셋-업 기판으로부터 수집된 스펙트럼으로부터 기록된다(단계(909)). 만약 관심 대상의 파라미터들이 선택된 피쳐들의 위치 또는 폭의 변화를 포함한다면, 그러한 정보는, 계산된 종료점 시간에 선행하는 시간의 기간 동안에 수집된 스펙트럼을 검사함으로써 결정될 수 있다. 특성들의 초기 값들과 목표 값들 사이의 차이가 피쳐에 대한 목표 차이들로서 기록된다. 일부 구현예들에서, 단일 목표 차이가 기록된다. Target characteristic values for the selected features are recorded from the spectra collected from the set-up substrate at the calculated endpoint time (step 909). If the parameters of interest include a change in the position or width of the selected features, such information can be determined by examining the spectra collected during the period of time preceding the calculated endpoint time. The difference between the initial values of the characteristics and the target values is recorded as the target differences for the feature. In some implementations, a single target difference is recorded.

도 10은 폴리싱 단계의 종료점을 결정하기 위해서 피크-기반 종료점 결정 로직을 이용하는 방법(1000)을 도시한다. 전술한 폴리싱 장치를 이용하여, 패터닝된 기판들의 배치들 중 다른 기판을 폴리싱한다(단계(1002)). 10 illustrates a method 1000 of using peak-based endpoint determination logic to determine an endpoint of a polishing step. Using the polishing apparatus described above, the other of the batches of patterned substrates is polished (step 1002).

선택된 스펙트럼 피쳐, 파장 범위, 및 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성의 식별이 수신된다(단계(1004)). 예를 들어, 종료점 결정 로직은 기판에 대한 프로세싱 파라미터들을 가지는 컴퓨터로부터 식별(identification)을 수신한다. 일부 구현예들에서, 프로세싱 파라미터들은 셋-업 기판의 프로세싱 동안에 결정된 정보를 기초로 한다. An identification of the selected spectral feature, the wavelength range, and the properties of the selected spectral feature is received (step 1004). For example, endpoint determination logic receives an identification from a computer having processing parameters for the substrate. In some implementations, processing parameters are based on information determined during processing of the set-up substrate.

기판이 초기에 폴리싱되고, 기판으로부터 반사된 광이 측정되어 스펙트럼을 생성하며, 그리고 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성 값이 측정된 스펙트럼의 파장 범위 내에서 결정된다. 플래튼의 각각의 회전에서, 이하의 단계들이 실시된다. The substrate is initially polished, the light reflected from the substrate is measured to produce a spectrum, and the characteristic value of the selected spectral feature is determined within the wavelength range of the measured spectrum. In each rotation of the platen, the following steps are carried out.

폴리싱되는 기판의 표면으로부터 반사되는 광의 하나 또는 둘 이상의 스펙트럼을 측정하여 현재 플래튼 회전에 대한 하나 또는 둘 이상의 현재 스펙트럼을 획득한다(단계(1006)). 현재 플래튼 회전에 대해서 측정된 하나 또는 둘 이상의 스펙트럼이 선택적으로 프로세싱되어 도 8과 관련하여 전술한 바와 같이 정확도 및/또는 정밀도를 높인다. 만약 하나의 스펙트럼만이 측정된다면, 하나의 스펙트럼이 현재 스펙트럼으로서 이용된다. 만약 한 번의 플래튼 회전에 대해서 하나 초과의 현재 스펙트럼이 측정된다면, 그 측정된 스펙트럼들이 그룹화되고, 각 그룹 내에서 평균화되며, 그리고 평균이 현재 스펙트럼이 되도록 지정된다. 스펙트럼들은 기판의 중심으로부터의 방사상 거리에 의해서 그룹화될 수 있다. One or more spectra of light reflected from the surface of the substrate to be polished are measured to obtain one or more current spectra for the current platen rotation (step 1006). One or more spectra measured for the current platen rotation are optionally processed to increase accuracy and / or precision as described above with respect to FIG. 8. If only one spectrum is measured, one spectrum is used as the current spectrum. If more than one current spectrum is measured for one platen rotation, the measured spectra are grouped, averaged within each group, and the mean is designated to be the current spectrum. Spectra can be grouped by radial distance from the center of the substrate.

예로서, 제 1 현재 스펙트럼이 지점들(202 및 210)에서 측정된 스펙트럼으로부터 획득될 수 있고(도 2), 제 2 현재 스펙트럼이 지점들(203 및 209) 에서 측정된 스펙트럼으로부터 획득될 수 있으며, 제 3 현재 스펙트럼이 지점들(204 및 208) 에서 측정된 스펙트럼으로부터 획득될 수 있고, 등등이 이루어질 수 있다. 선택된 스펙트럼 피크의 특성 값들이 각각의 현재 스펙트럼에 대해서 결정될 수 있고, 그리고 폴리싱이 기판의 각 영역 내에서 독립적으로 모니터링될 수 있다. 그 대신에, 선택된 스펙트럼 피크의 특성들에 대한 최악의 경우의(worst-case) 값들이 현재 스펙트럼으로부터 결정될 수 있고 그리고 종료점 결정 로직에 의해서 이용될 수 있다. By way of example, a first current spectrum may be obtained from the spectra measured at points 202 and 210 (FIG. 2), and a second current spectrum may be obtained from the spectra measured at points 203 and 209. , A third current spectrum may be obtained from the spectrum measured at points 204 and 208, and so forth. The characteristic values of the selected spectral peak can be determined for each current spectrum, and polishing can be monitored independently within each region of the substrate. Instead, worst-case values for the characteristics of the selected spectral peak can be determined from the current spectrum and used by the endpoint determination logic.

플래튼의 각각의 회전 동안에, 부가적인 스펙트럼 또는 스펙트럼들이 현재 기판에 대한 일련의 스펙트럼에 부가된다. 폴리싱이 진행됨에 따라, 폴리싱 동안에 기판으로부터 제거되는 재료로 인해서, 일련의 스펙트럼 중의 적어도 일부의 스펙트럼이 달라진다. During each rotation of the platen, additional spectra or spectra are added to the series of spectra for the current substrate. As polishing proceeds, due to the material being removed from the substrate during polishing, the spectra of at least some of the series of spectra are varied.

도 7a-c를 참조하여 전술한 바와 같이, 현재 스펙트럼에 대한 변경된 파장 범위들이 생성된다(단계(1008)). 예를 들어, 종료점 로직은 이전의 특정 값들을 기초로 현재 스펙트럼에 대한 변경된 파장 범위들을 결정한다. 변경된 파장 범위는 이전의 특성 값들 상에 센터링될 수 있다. 일부 구현예들에서, 변경된 파장 범위들은 예상된 특성 값들을 기초로 결정되고, 예를 들어, 파장 범위들의 중심이 예상된 특성 값들과 일치된다. As described above with reference to FIGS. 7A-C, altered wavelength ranges for the current spectrum are generated (step 1008). For example, the endpoint logic determines changed wavelength ranges for the current spectrum based on previous specific values. The altered wavelength range can be centered on the previous characteristic values. In some implementations, the altered wavelength ranges are determined based on the expected characteristic values, eg, the center of the wavelength ranges coincide with the expected characteristic values.

일부 구현예들에서, 현재 스펙트럼에 대한 파장 범위들의 일부가 다른 방법들을 이용하여 결정된다. 예를 들어, 기판의 엣지 영역 내에서 반사된 광으로부터 측정된 스펙트럼에 대한 파장 범위는, 기판의 동일한 엣지 영역에서 측정된 이전의 스펙트럼으로부터의 특성 값 상에 파장 범위를 센터링시킴으로써, 결정된다. 계속되는 예로서, 기판의 중심 구역 내에서 반사된 광으로부터 측정된 스펙트럼에 대한 파장 범위는, 중심 구역에 대한 예상된 특성 값 상에 파장 범위를 센터링시킴으로써, 결정된다. In some implementations, some of the wavelength ranges for the current spectrum are determined using other methods. For example, the wavelength range for the spectrum measured from the light reflected in the edge region of the substrate is determined by centering the wavelength range on characteristic values from the previous spectrum measured in the same edge region of the substrate. As a continuing example, the wavelength range for the spectrum measured from the light reflected in the center region of the substrate is determined by centering the wavelength range on the expected characteristic value for the center region.

일부 구현예들에서, 현재 스펙트럼에 대한 파장 범위들의 폭들이 동일하다. 일부 구현예들에서, 현재 스펙트럼에 대한 파장 범위들의 폭들의 일부가 상이하다. In some implementations, the widths of the wavelength ranges for the current spectrum are the same. In some implementations, some of the widths of the wavelength ranges for the current spectrum are different.

선택된 스펙트럼 피쳐 특성들에 대해서 탐색하기 위한 파장 범위의 식별에 의해서, 폴리싱 레이트 변화의 결정 또는 종료점의 검출에 대한 정확도를 높일 수 있고, 예를 들어, 시스템이 후속 스펙트럼 측정들 동안에 부정확한 스펙트럼 피쳐를 선택할 가능성이 낮아지기 쉽다. 전체 스펙트럼에 걸쳐 트랙킹하는 대신에 파장 범위 내의 스펙트럼 피쳐들을 트랙킹하는 것에 의해서, 스펙트럼 피쳐들이 보다 용이하게 그리고 보다 신속하게 식별될 수 있다. 선택된 스펙트럼 피쳐들을 식별하기 위해서 필요한 프로세싱 자원들이 감소될 수 있다. By identifying the wavelength range to search for the selected spectral feature characteristics, it is possible to increase the accuracy of the determination of the polishing rate change or the detection of the end point, for example the system may detect an incorrect spectral feature during subsequent spectral measurements. It is easy to choose. By tracking spectral features in the wavelength range instead of tracking over the entire spectrum, the spectral features can be identified more easily and more quickly. The processing resources needed to identify the selected spectral features can be reduced.

선택된 피크에 대한 현재 특성 값들이 변경된 파장 범위들로부터 추출되고(단계(1010)), 그리고 도 8의 기술내용에서 전술한 종료점 결정 로직을 이용하여 현재 특성 값들이 목표 특성 값들에 대해서 비교된다(단계(1002)). 예를 들어, 현재 피쳐 특성에 대한 일련의 값들이 일련의 스펙트럼으로부터 결정되고, 그리고 함수가 일련의 값들에 대해서 피팅된다. 함수는, 예를 들어, 선형 함수 일 수 있고, 그러한 선형 함수는 현재 특성 값과 초기 특성 값 사이의 차이를 기초로 폴리싱 동안에 기판으로부터 제거된 재료의 양을 개산(槪算)할 수 있다. The current characteristic values for the selected peak are extracted from the changed wavelength ranges (step 1010), and the current characteristic values are compared against the target characteristic values using the endpoint determination logic described above in the description of FIG. (1002)). For example, a series of values for the current feature characteristic are determined from a series of spectra, and a function is fitted over the series of values. The function can be, for example, a linear function, which can estimate the amount of material removed from the substrate during polishing based on the difference between the current property value and the initial property value.

종료점 조건이 충족되지 않았다고 종료점 결정 로직이 결정하는 동안(단계(1014)의 "아니오" 분지), 폴리싱이 계속되도록 허용되고, 단계들(1006, 1008, 1010, 1012 및 1014)이 적절한 경우에 반복된다. 예를 들어, 종료점 결정 로직이, 함수를 기초로, 피쳐 특성에 대한 목표 차이에 아직 도달하지 않았다는 것을 결정한다. While the endpoint determination logic determines that the endpoint condition has not been met ("No" branch of step 1014), polishing is allowed to continue, and steps 1006, 1008, 1010, 1012 and 1014 are repeated if appropriate. do. For example, the endpoint determination logic determines that the target difference for the feature characteristic has not yet been reached based on the function.

일부 구현예들에서, 기판의 복수 부분들로부터 반사된 광의 스펙트럼이 측정될 때, 종료점 결정 로직은, 복수 부분들의 폴리싱이 동시에 또는 거의 동시에 완료될 수 있도록 기판의 하나 또는 둘 이상의 부분들의 폴리싱 레이트가 조정될 필요가 있다는 것을 결정할 수 있다. In some implementations, when the spectrum of light reflected from the plurality of portions of the substrate is measured, the endpoint determination logic can determine that the polishing rate of one or more portions of the substrate is such that polishing of the plurality of portions can be completed simultaneously or nearly simultaneously. It may be determined that it needs to be adjusted.

종료점 조건이 충족되었다는 것을 종료점 결정 로직이 결정하였을 때(단계(1014)의 "예' 분지), 종료점이 호출되고, 그리고 폴리싱이 정지된다(단계(1016)).When the endpoint determination logic determines that the endpoint condition has been met (“yes” branch of step 1014), the endpoint is called and polishing is stopped (step 1016).

바람직하지 못한 광 반사들의 영향을 제거 또는 감소시키기 위해서, 스펙트럼이 정규화될 수 있다. 관심 대상의 필름 또는 필름들 이외의 매체(media)에 의해서 구성되는 광 반사들에는 폴리싱 패드 윈도우로부터의 그리고 기판의 베이스 실리콘 층으로부터의 광 반사들이 포함된다. 다크 조건하에서의(즉, 기판들이 인-시츄 모니터링 시스템 위에 배치되지 않았을 때의) 인-시츄 모니터링 시스템에 의해서 수신된 광의 스펙트럼을 측정함으로써, 윈도우로부터의 기여분들(contributions)이 추정될 수 있다. 베어(bare) 실리콘 기판의 반사 광의 스펙트럼을 측정함으로써, 실리콘 층으로부터의 기여분이 추정될 수 있다. 기여분들은 폴리싱 단계의 시작에 앞서서 일반적으로 획득된다. 측정된 미가공(raw) 스펙트럼이 다음과 같이 정규화된다:In order to eliminate or reduce the effects of undesirable light reflections, the spectrum can be normalized. Light reflections constituted by a medium other than the film or films of interest include light reflections from the polishing pad window and from the base silicon layer of the substrate. By measuring the spectrum of light received by the in-situ monitoring system under dark conditions (ie, when the substrates are not placed over the in-situ monitoring system), contributions from the window can be estimated. By measuring the spectrum of reflected light of the bare silicon substrate, the contribution from the silicon layer can be estimated. Contributions are generally obtained prior to the start of the polishing step. The measured raw spectrum is normalized as follows:

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

이때, A는 미가공 스펙트럼이고, Dark는 다크 조건하에서 획득된 스펙트럼이고, 그리고 Si는 베어 실리콘 기판으로부터 획득된 스펙트럼이다. Where A is the raw spectrum, Dark is the spectrum obtained under dark conditions, and Si is the spectrum obtained from the bare silicon substrate.

기술된 실시예에서, 스펙트럼 내의 파장 피크의 변화가 종료점 검출을 수행하기 위해서 이용된다. 스펙트럼 내의 파장 밸리(즉, 국소적인 최소치)의 변화가 또한, 피크 대신에 또는 피크와 결합되어, 사용될 수 있다. 종료점을 검출할 때, 복수 피크들(또는 밸리들)의 변화가 또한 이용될 수 있다. 예를 들어, 각 피크가 개별적으로 모니터링될 수 있고, 그리고 피크들의 대부분의 변화가 종료점 조건을 충족시킬 때 종료점이 호출될 수 있다. 다른 구현예들에서, 스펙트럼 제로-크로싱 또는 굴절 지점의 변화가 종료점 검출을 결정하기 위해서 이용될 수 있다. In the described embodiment, the change of the wavelength peak in the spectrum is used to perform endpoint detection. Changes in the wavelength valleys (ie, local minimums) within the spectrum can also be used instead of or in combination with peaks. When detecting an endpoint, a change in multiple peaks (or valleys) may also be used. For example, each peak can be monitored individually, and the endpoint can be called when most of the changes in the peaks meet the endpoint condition. In other implementations, a change in spectral zero-crossing or refraction point can be used to determine endpoint detection.

일부 구현예들에서, 알고리즘 셋-업 프로세스(1100)(도 11)에 이어서, 트리거링된 트랙킹 기술(1200)을 이용하여 하나 또는 둘 이상의 기판(들)을 폴리싱한다(도 12). In some implementations, following the algorithm set-up process 1100 (FIG. 11), one or more substrate (s) is polished using the triggered tracking technique 1200 (FIG. 12).

초기에, 스펙트럼 내의 관심 대상의 피쳐의 특성이, 예를 들어, 전술한 기술들 중 하나를 이용하여, 제 1 층의 폴리싱을 트랙킹하는데 이용하기 위해서 선택된다(단계(1102)). 예를 들어, 피쳐는 피크 또는 밸리가 될 수 있고, 그리고 특성은 피크 또는 밸리의 세기, 또는 주파수 또는 파장의 폭 또는 위치일 수 있다. 만약 관심 대상 피쳐의 특성이 다른 패턴들의 매우 다양한 제품 기판들에 대해서 적용될 수 있다면, 그러한 피쳐 및 특성이 장비 제조자에 의해서 미리-선택될 수 있다. Initially, the characteristic of the feature of interest in the spectrum is selected for use in tracking the polishing of the first layer, for example using one of the techniques described above (step 1102). For example, the feature may be a peak or valley, and the characteristic may be the intensity of the peak or valley, or the width or location of the frequency or wavelength. If the feature of the feature of interest can be applied to a wide variety of product substrates in different patterns, such feature and feature can be pre-selected by the equipment manufacturer.

또한, 폴리싱 종료점 근처에서의 폴리싱 레이트(dD/dt)가 결정된다(단계(1104)). 예를 들어, 복수의 셋-업 기판들이, 제품 기판들의 폴리싱을 위해서 이용하고자 하는 폴리싱 프로세싱에 따라서, 그러나 예상된 종료점 폴리싱 시간에 가까운 다른 폴리싱 시간들에서, 폴리싱될 수 있다. 셋-업 기판들이 제품 기판과 동일한 패턴을 가질 수 있다. 각각의 셋-업 기판에 대해서, 폴리싱-전 그리고 폴리싱-후의 층 두께가 측정될 수 있고, 그리고 차이로부터 계산된 제거량, 그리고 해당 셋-업 기판에 대한 연관된 폴리싱 시간 및 제거량이 저장되어 데이터 세트를 제공한다. 시간을 함수로 하는 제거된 양의 선형 함수가 데이터 세트에 대해서 피팅될 수 있고; 선형 함수의 기울기가 폴리싱 레이트를 제공한다. In addition, the polishing rate dD / dt near the polishing endpoint is determined (step 1104). For example, a plurality of set-up substrates may be polished depending on the polishing processing to be used for polishing of product substrates, but at other polishing times close to the expected endpoint polishing time. The set-up substrates can have the same pattern as the product substrate. For each set-up substrate, the pre-polishing and post-polishing layer thicknesses can be measured, and the amount of removal calculated from the difference, and the associated polishing time and removal amount for that set-up substrate, are stored to save the data set. to provide. A removed amount of linear function as a function of time can be fitted to the data set; The slope of the linear function provides the polishing rate.

알고리즘 셋-업 프로세스는 셋-업 기판의 제 1 층의 초기 두께(D1)를 측정하는 것을 포함한다(단계(1106)). 셋-업 기판은 제품 기판과 동일한 패턴을 가질 수 있다. 제 1 층은 유전체, 예를 들어, 저-k 재료, 예를 들어, 탄소 도핑된 이산화실리콘, 예를 들어, (Applied Materials, Inc.로부터의) Black DiamondTM 또는 (Novellus Systems, Inc.로부터의) CoralTM 일 수 있다. The algorithm set-up process includes measuring the initial thickness D 1 of the first layer of the set-up substrate (step 1106). The set-up substrate may have the same pattern as the product substrate. The first layer may be a dielectric, for example a low-k material, such as carbon doped silicon dioxide, such as Black Diamond (from Applied Materials, Inc.) or from Novellus Systems, Inc. ) Coral TM .

선택적으로, 제 1 재료의 조성에 따라서, 다른 재료, 예를 들어, 제 1 및 제 2 재료들 모두와 상이한 유전체 재료, 예를 들어, 저-k 캡핑 재료, 예를 들어, 테트라에틸 오르소실리케이트(TEOS)의 하나 또는 둘 이상의 부가적인 층들이 제 1 층 위에 증착된다(단계(1107)). 제 1 층 및 하나 또는 둘 이상의 부가적인 층들이, 함께, 층 스택을 제공한다. Optionally, depending on the composition of the first material, a dielectric material, such as a low-k capping material, such as tetraethyl orthosilicate, that is different from other materials, for example, both the first and second materials One or more additional layers of (TEOS) are deposited over the first layer (step 1107). The first layer and one or more additional layers together provide a layer stack.

다음에, 다른 제 2 재료, 예를 들어, 배리어 층, 예를 들어, 질화물, 예를 들어, 탄탈륨 질화물 또는 티타늄 질화물의 제 2 층이 제 1 층 또는 층 스택 위에 증착된다(단계(1108)). 또한, 전도성 층, 예를 들어, 금속 층, 예를 들어, 구리가 제 2 층 위에 (그리고 제 1 층의 패턴에 의해서 제공된 트렌치들 내에) 증착될 수 있다(단계(1109)). Next, a second layer of another second material, such as a barrier layer, such as a nitride, such as tantalum nitride or titanium nitride, is deposited over the first layer or layer stack (step 1108). . In addition, a conductive layer, for example a metal layer, for example copper, may be deposited over the second layer (and in the trenches provided by the pattern of the first layer) (step 1109).

광학적 편광계(ellipsometry)를 이용하는 광학적 계측 스테이션 또는 프로필로미터(profilometer)와 같이, 폴리싱 동안에 이용되는 광학적 모니터링 시스템 이외의 계측 시스템에서, 예를 들어, 인-라인 또는 독립된 계측 시스템에서, 측정이 실시될 수 있을 것이다. 일부 계측 기술들, 예를 들어, 프로필로미터의 경우에, 제 2 층이 증착되기 전에 제 1 층의 초기 두께가 측정되나, 다른 계측 기술들, 예를 들어, 편광계의 경우에, 측정은 제 2 층이 증착되기 전에 또는 후에 실시될 수 있을 것이다. In metrology systems other than optical monitoring systems used during polishing, such as optical metrology stations or profilometers using optical polarimeters, for example in-line or independent metrology systems, measurements may be performed. Could be. In some metrology techniques, eg in the case of a profilometer, the initial thickness of the first layer is measured before the second layer is deposited, while in the case of other metrology techniques, eg in a polarimeter, the measurement It may be carried out before or after the two layers are deposited.

이어서, 셋-업 기판이 관심 대상의 폴리싱 프로세스에 따라서 폴리싱된다(단계(1110)). 예를 들어, 제 1 폴리싱 스테이션에서, 제 1 폴리싱 패드를 이용하여, 전도성 층 및 제 2 층의 일부가 폴리싱되고 제거될 수 있다(단계(1110a)). 이어서, 제 2 폴리싱 스테이션에서, 제 2 폴리싱 패드를 이용하여, 제 2 층 및 제 1 층의 일부가 폴리싱되고 제거될 수 있다(단계(1110b)). 그러나, 일부 구현예들의 경우에, 전도성 층이 없다는 것, 예를 들어, 폴리싱이 시작될 때 제 2 층이 가장 외측 층이라는 것을 주목하여야 한다. The set-up substrate is then polished according to the polishing process of interest (step 1110). For example, at the first polishing station, using the first polishing pad, a portion of the conductive layer and the second layer can be polished and removed (step 1110a). Then, at the second polishing station, using the second polishing pad, the second layer and a portion of the first layer may be polished and removed (step 1110b). However, in the case of some embodiments, it should be noted that there is no conductive layer, for example, the second layer is the outermost layer when polishing begins.

적어도 제 2 층의 제거 동안에, 그리고 가능하게 제 2 폴리싱 스테이션에서의 전체 폴리싱 작업 동안에, 전술한 기술들을 이용하여 스펙트럼이 수집된다(단계(1112)). 또한, 독립된 검출 기술을 이용하여 제 2 층의 클리어링(clearing) 및 제 1 층의 노출을 검출한다(단계(1114)). 예를 들어, 제 1 층의 노출은 기판으로부터 반사된 광의 전체 세기 또는 모터 토크의 급격한 변화에 의해서 검출될 수 있다. 제 2 층의 클리어링의 시간(T1)에서 스펙트럼의 관심 대상의 피쳐의 특성의 값(V1)이 검출되고 그리고 저장된다. 클리어링이 검출되는 시간(T1)이 또한 저장될 수 있다. During at least the removal of the second layer and possibly during the entire polishing operation at the second polishing station, the spectrum is collected using the techniques described above (step 1112). In addition, independent detection techniques are used to detect the clearing of the second layer and the exposure of the first layer (step 1114). For example, the exposure of the first layer can be detected by a sharp change in the overall torque or motor torque of the light reflected from the substrate. At the time T 1 of clearing of the second layer, the value V 1 of the characteristic of the feature of interest in the spectrum is detected and stored. The time T 1 at which clearing is detected may also be stored.

클리어링의 검출 후의 디폴트 시간에서 폴리싱이 중단될 수 있다(단계(1118)). 디폴트 시간은 제 1 층의 노출 후에 폴리싱이 중단될 수 있을 정도로 충분히 길다. 폴리싱-후 두께가, 폴리싱 레이트가 폴리싱-후 두께와 목표 두께 사이에서 선형적이 되는 것으로 간주될 수 있는 목표 두께에 충분히 가까워지도록, 디폴트 시간이 선택된다. 폴리싱이 중단되는 시간에 스펙트럼의 관심 대상의 피쳐의 특성의 값(V2)이 검출될 수 있고 그리고 저장될 수 있고, 그리고 폴리싱이 중단되었던 시간(T2)도 검출되고 저장될 수 있다. Polishing may stop at the default time after detection of clearing (step 1118). The default time is long enough that polishing can be stopped after exposure of the first layer. The default time is selected so that the post-polish thickness is close enough to the target thickness that the polishing rate can be considered to be linear between the post-polish thickness and the target thickness. At the time when polishing is stopped, the value V 2 of the characteristic of the feature of interest in the spectrum can be detected and stored, and the time T 2 at which polishing was stopped can also be detected and stored.

예를 들어, 초기 두께를 측정하기 위해서 사용된 것과 동일한 계측 시스템을 이용하여, 제 1 층의 폴리싱-후 두께(D2)를 측정한다(단계(1120)).For example, using the same metrology system used to measure the initial thickness, the post-polishing thickness D 2 of the first layer is measured (step 1120).

특성의 값의 디폴트 목표 변화(ΔVD)가 계산된다(단계(1122)). 이러한 값의 디폴트 목표 변화가 제품 기판에 대한 종료점 검출 알고리즘에서 사용될 것이다. 제 2 층의 클리어링의 시간에서의 값과 폴리싱이 중단된 시간에서의 값 사이의 차이로부터 디폴트 목표 변화가 계산될 수 있으며, 즉, ΔVD = V1 - V2 로 계산될 수 있다. The default target change ΔV D of the value of the characteristic is calculated (step 1122). This default target change in value will be used in the endpoint detection algorithm for the product substrate. The default target change can be calculated from the difference between the value at the time of clearing of the second layer and the time at which the polishing is stopped, ie, ΔV D = V 1 -V 2 .

폴리싱 작업의 종료 근처에서 모니터링되는 특성을 함수로 하는 두께의 변화 레이트(dD/dV)가 계산된다(단계(1124)). 예를 들어, 피크의 파장 위치가 모니터링되는 것으로 가정하면, 변화 레이트가 피크의 파장 위치에서의 시프트의 옹스트롬 당(per) 제거 재료의 옹스트롬으로서 표현될 수 있다. 다른 예로서, 피크의 주파수 폭이 모니터링되는 것으로 가정하면, 변화의 레이트가 피크의 폭의 주파수의 시프트의 Hertz 당(per) 제거 재료의 옹스트롬으로서 표현될 수 있다. The rate of change of thickness dD / dV as a function of the monitored property near the end of the polishing operation is calculated (step 1124). For example, assuming that the wavelength position of the peak is monitored, the rate of change can be expressed as an angstrom of per angstrom per removal material of the shift at the wavelength position of the peak. As another example, assuming that the frequency width of the peak is monitored, the rate of change can be expressed as an angstrom of Hertz per removal material of the shift in frequency of the width of the peak.

하나의 구현예에서, 시간을 함수로 하는 값의 변화의 레이트(dV/dt)가 단순히 제 2 층의 노출 시간에서의 그리고 폴리싱의 종료에서의 값들로부터 계산될 수 있고, 예를 들어, dV/dt = (D2 -D1)/(T2 -T1)가 된다. 다른 구현예에서, 셋-업 기판의 폴리싱의 종료 가까이로부터의, 예를 들어, T1 과 T2 사이의 시간의 마지막 25% 또는 그 미만으로부터의 데이터를 이용하여 시간을 함수로 하는 측정된 값들에 대해서 라인이 피팅될 수 있고; 라인의 기울기는 시간을 함수로 하는 값의 변화의 레이트(dV/dt)를 제공한다. 어느 한(either) 경우에, 값의 변화의 레이트로 폴리싱 레이트를 나눔으로써, 모니터링되는 특성을 함수로 하는 두께의 변화의 레이트(dD/dV)가 이어서 계산되고, 즉 dD/dV = (dD/dt)/(dV/dt)가 된다. 변화의 레이트(dD/dV)가 일단 계산되면, 그 레이트는 제품에 대해서 일정하게 유지되어야 한다; 동일한 제품의 다른 로트들(lots)에 대해서 dD/dV를 재계산할 필요가 없어야 한다. In one implementation, the rate of change of the value as a function of time (dV / dt) can simply be calculated from the values at the exposure time of the second layer and at the end of polishing, for example dV / dt = (D 2 -D 1 ) / (T 2 -T 1 ). In another embodiment, measured values as a function of time using data from near the end of polishing of the set-up substrate, eg, from the last 25% or less of the time between T 1 and T 2. A line may be fitted for; The slope of the line gives the rate of change of the value (dV / dt) as a function of time. In either case, by dividing the polishing rate by the rate of change of the value, the rate of change of thickness (dD / dV) as a function of the monitored property is then calculated, i.e., dD / dV = (dD / dt) / (dV / dt). Once the rate of change (dD / dV) is calculated, the rate must remain constant for the product; There should be no need to recalculate dD / dV for other lots of the same product.

셋-업 프로세스가 일단 완료되면, 제품 기판들이 폴리싱될 수 있다. Once the set-up process is complete, the product substrates can be polished.

선택적으로, 많은 제품 기판으로부터 하나 이상의 기판의 제 1 층의 초기 두께(d1)가 측정된다(단계(1202)). 제품 기판은 적어도 셋-업 기판과 동일한 층 구조물, 그리고 선택적으로 셋-업 기판과 동일한 패턴을 가진다. 일부 구현예들에서, 모든 제품 기판이 측정되지는 않는다. 예를 들어, 로트(lot)로부터의 하나의 기판이 측정될 수 있고, 그리고 그러한 초기 두께가 로트로부터의 모든 다른 기판들에 대해서 사용된다. 다른 예로서, 카셋트로부터의 하나의 기판이 측정될 수 있고, 그리고 그러한 초기 두께가 그 카셋트로부터의 모든 다른 기판들에 대해서 사용된다. 다른 구현예들에서, 모든 제품 기판들이 측정된다. 제품 기판의 제 1 층의 두께가 셋-업 프로세스의 완료 이전에 또는 이후에 실시될 수 있다. Optionally, the initial thickness d 1 of the first layer of one or more substrates from many product substrates is measured (step 1202). The product substrate has at least the same layer structure as the set-up substrate, and optionally the same pattern as the set-up substrate. In some implementations, not all product substrates are measured. For example, one substrate from a lot can be measured, and such initial thickness is used for all other substrates from the lot. As another example, one substrate from a cassette can be measured, and such initial thickness is used for all other substrates from that cassette. In other implementations, all product substrates are measured. The thickness of the first layer of the product substrate may be performed before or after completion of the set-up process.

전술한 바와 같이, 제 1 층이 유전체, 예를 들어, 저-k 재료, 예를 들어, 탄소 도핑된 이산화실리콘, 예를 들어, (Applied Materials, Inc.로부터의) Black DiamondTM 또는 (Novellus Systems, Inc.로부터의) CoralTM 일 수 있다. 광학적 편광계를 이용하는 광학적 계측 스테이션 또는 프로필로미터와 같이, 폴리싱 동안에 이용되는 광학적 모니터링 시스템 이외의 계측 시스템에서, 예를 들어, 인-라인 또는 독립된 계측 시스템에서, 측정이 실시될 수 있을 것이다. As noted above, the first layer may be a dielectric, such as a low-k material, such as carbon doped silicon dioxide, such as Black Diamond (from Applied Materials, Inc.) or (Novellus Systems). Coral ) from Inc., Inc. In an metrology system other than an optical monitoring system used during polishing, such as an optical metrology station or profilometer using an optical polarimeter, the measurement may be performed, for example, in an in-line or independent metrology system.

선택적으로, 제 1 재료의 조성에 따라서, 제 1 및 제 2 재료들 모두와 상이한 하나 또는 둘 이상의 다른 재료의 부가적인 다른 재료의 층, 유전체 재료, 예를 들어, 저-k 캡핑 재료, 예를 들어, 테트라에틸 오르소실리케이트(TEOS)의 하나 또는 둘 이상의 부가적인 층들이 제품 기판 상의 제 1 층 위에 증착된다(단계(1203)). 제 1 층 및 하나 또는 둘 이상의 부가적인 층들이, 함께, 층 스택을 제공한다. Optionally, depending on the composition of the first material, a layer of additional other material of one or more other materials different from both the first and second materials, a dielectric material, for example a low-k capping material, e.g. For example, one or more additional layers of tetraethyl orthosilicate (TEOS) are deposited over the first layer on the product substrate (step 1203). The first layer and one or more additional layers together provide a layer stack.

다음에, 다른 제 2 재료의 제 2 층, 예를 들어, 배리어 층, 예를 들어, 질화물, 예를 들어, 탄탈륨 질화물 또는 티타늄 질화물의 제 2 층이 제품 기판의 제 1 층 또는 층 스택 위에 증착된다(단계(1204)). 또한, 전도성 층, 예를 들어, 금속 층, 예를 들어, 구리가 제품 기판의 제 2 층 위에 (그리고 제 1 층의 패턴에 의해서 제공된 트렌치들 내에) 증착될 수 있다(단계(1205)). 그러나, 일부 구현예들의 경우에, 전도성 층이 없다는 것, 예를 들어, 폴리싱이 시작될 때 제 2 층이 가장 외측 층이라는 것을 주목하여야 한다. Next, a second layer of another second material, such as a barrier layer, such as a second layer of nitride, such as tantalum nitride or titanium nitride, is deposited over the first layer or layer stack of the product substrate. (Step 1204). In addition, a conductive layer, such as a metal layer, such as copper, may be deposited over the second layer of the product substrate (and in the trenches provided by the pattern of the first layer) (step 1205). However, in the case of some embodiments, it should be noted that there is no conductive layer, for example, the second layer is the outermost layer when polishing begins.

일부 계측 기술들, 예를 들어, 프로필로미터의 경우에, 제 2 층이 증착되기 전에 제 1 층의 초기 두께가 측정되나, 다른 계측 기술들, 예를 들어, 편광계의 경우에, 측정은 제 2 층이 증착되기 전에 또는 후에 실시될 수 있을 것이다. 제 2 층 및 전도성 층의 증착이 셋-업 프로세스의 완료 이전 또는 이후에 실시될 수 있다. In some metrology techniques, eg in the case of a profilometer, the initial thickness of the first layer is measured before the second layer is deposited, while in the case of other metrology techniques, eg in a polarimeter, the measurement It may be carried out before or after the two layers are deposited. Deposition of the second layer and the conductive layer may be performed before or after completion of the set-up process.

폴리싱하고자 하는 각각의 제품 기판에 대해서, 목표 특성 차이(ΔV)가 제 1 층의 초기 두께를 기초로 계산된다(단계(1206)). 전형적으로, 이는 폴리싱 시작 이전에 이루어지나, 폴리싱이 시작된 후에 그러나 스펙트럼 피쳐 트랙킹이 개시되기 전에 계산이 이루어질 수도 있다(단계(1210)). 특히, 제품 기판의 저장된 초기 두께(d1)가, 예를 들어, 호스트 컴퓨터로부터, 목표 두께(dT)와 함께 수신된다. 또한, 셋-업 기판에 대해서 결정된 시작 및 종료 두께들(D1 및 D2), 모니터링되는 특성을 함수로 하는 두께의 변화 레이트(dD/dV), 그리고 값의 디폴트 목표 변화(ΔVD)가 수신될 수 있다. For each product substrate to be polished, a target characteristic difference ΔV is calculated based on the initial thickness of the first layer (step 1206). Typically this is done before the start of polishing, but a calculation may be made after the start of polishing but before spectral feature tracking is initiated (step 1210). In particular, the stored initial thickness d 1 of the product substrate is received together with the target thickness d T , for example from a host computer. In addition, the start and end thicknesses D1 and D2 determined for the set-up substrate, the rate of change of the thickness as a function of the monitored property (dD / dV), and the default target change of value ΔV D are received. Can be.

하나의 구현예에서, 목표 특성 편차(ΔV)가 이하와 같이 계산된다:In one embodiment, the target characteristic deviation ΔV is calculated as follows:

ΔV = ΔVD + (d1 - D1)/(dD/dV) + (D2 - dT)/(dD/dV) ΔV = ΔV D + (d 1 -D 1 ) / (dD / dV) + (D 2 -d T ) / (dD / dV)

일부 구현예들에서, 사전-두께(pre-thickness)는 이용가능하지 않을 것이다. 이러한 경우에, "(d1 - D1)/ (dD/dV)" 는 상기 식으로부터 생략될 것이며, 즉, 이하와 같이 된다: In some implementations, pre-thickness will not be available. In this case, "(d 1 -D 1 ) / (dD / dV)" will be omitted from the above formula, i.e.

ΔV = ΔVD + (D2 - dT)/(dD/dV) ΔV = ΔV D + (D 2 -d T ) / (dD / dV)

제품 기판이 폴리싱된다(단계(1208)). 예를 들어, 제 1 폴리싱 패드를 이용하여 제 1 폴리싱 스테이션에서 전도성 층 및 제 2 층의 일부가 폴리싱되고 그리고 제거된다(단계(1208a)). 이어서, 제 2 폴리싱 스테이션에서, 제 2 폴리싱 패드를 이용하여, 제 2 층 및 제 1 층의 일부가 폴리싱되고 제거될 수 있다(단계(1208b)). 그러나, 일부 구현예들의 경우에, 전도성 층이 없다는 것, 예를 들어, 폴리싱이 시작될 때 제 2 층이 가장 외측 층이라는 것을 주목하여야 한다. The product substrate is polished (step 1208). For example, a portion of the conductive layer and the second layer are polished and removed at the first polishing station using the first polishing pad (step 1208a). Then, in the second polishing station, using the second polishing pad, the second layer and a portion of the first layer may be polished and removed (step 1208b). However, in the case of some embodiments, it should be noted that there is no conductive layer, for example, the second layer is the outermost layer when polishing begins.

인-시츄 모니터링 기술을 이용하여 제 2 층의 클리어링 및 제 1 층의 노출을 검출한다(단계(1210)). 예를 들어, 제 1 층의 노출은 기판으로부터 반사된 광의 전체 세기 또는 모터 토크의 급격한 변화에 의해서 검출될 수 있다. 예를 들어, 도 13은 하부 배리어 층을 노출시키기 위해서 금속 층을 폴리싱하는 동안 시간을 함수로 하는 기판으로부터 수신된 광의 전체 세기의 그래프를 도시한다. 이러한 전체 세기는, 예를 들어, 미리 셋팅된 파장 범위에 걸쳐 또는 측정된 모든 파장들에 걸쳐, 스펙트럼 세기를 적분함으로써, 스펙트럼 모니터링 시스템에 의해서 획득된 스펙트럼 신호로부터 생성될 수 있다. 대안적으로, 전체 세기 대신에, 특정 단색 파장에서의 세기가 이용될 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 구리 층이 클리어링됨에 따라, 전체 세기가 떨어지고, 그리고 배리어가 완전히 노출될 때, 전체 세기 레벨이 오프된다(off). 세기의 레벨링 오프가 검출될 수 있고 그리고 스펙트럼 피쳐 트랙킹을 개시하기 위한 트리거로서 사용될 수 있다. In-situ monitoring techniques are used to detect clearing of the second layer and exposure of the first layer (step 1210). For example, the exposure of the first layer can be detected by a sharp change in the overall torque or motor torque of the light reflected from the substrate. For example, FIG. 13 shows a graph of the total intensity of light received from a substrate as a function of time while polishing a metal layer to expose a lower barrier layer. This overall intensity can be generated from the spectral signal obtained by the spectral monitoring system, for example, by integrating the spectral intensity over a preset wavelength range or over all measured wavelengths. Alternatively, instead of full intensity, the intensity at a particular monochromatic wavelength may be used. As shown in FIG. 13, as the copper layer is cleared, the overall intensity drops, and when the barrier is fully exposed, the overall intensity level is off. Leveling off of the intensity can be detected and used as a trigger to initiate spectral feature tracking.

적어도 제 2 층의 클리어런스의 검출로 (그리고 잠재적으로 보다 일찍, 예를 들어, 제 2 폴리싱 패드를 이용한 제품 기판의 폴리싱 시작으로부터) 시작하는 경우에, 스펙트럼은 전술한 인-시츄 모니터링 기술들을 이용하여 폴리싱 동안에 획득된다(단계(1212)). 스펙트럼이 전술한 기술들을 이용하여 분석되어 트랙킹되는 피쳐의 특성의 값을 결정한다. 예를 들어, 도 14는 폴리싱 동안에 시간의 함수로서 스펙트럼 피크의 파장 위치를 표시한 그래프를 도시한다. 제 2 층의 클리어링의 시간(t1)에서 스펙트럼 내의 트랙킹되는 피쳐의 특성의 값(v1)이 검출되고 결정된다. When starting with the detection of at least the clearance of the second layer (and potentially earlier, for example, from the start of polishing of the product substrate with the second polishing pad), the spectrum can be obtained using the in-situ monitoring techniques described above. Obtained during polishing (step 1212). The spectrum is analyzed using the techniques described above to determine the value of the characteristic of the feature being tracked. For example, FIG. 14 shows a graph indicating the wavelength location of spectral peaks as a function of time during polishing. At the time t 1 of clearing of the second layer, the value v 1 of the characteristic of the tracked feature in the spectrum is detected and determined.

특성에 대한 목표 값(vT)이 이제 계산될 수 있다(단계(1214)). 목표 값(vT)은, 목표 특성 차이 ΔV를 제 2 층의 클리어링의 시간(t1)에서의 특성의 값(v1)에 부가함으로써 계산될 수 있고, 즉 vT = v1 + ΔV 로 계산될 수 있다. The target value v T for the characteristic can now be calculated (step 1214). The target value v T can be calculated by adding the target characteristic difference ΔV to the value of the characteristic v 1 at the time t 1 of the clearing of the second layer, ie with v T = v 1 + ΔV Can be calculated.

트랙킹되는 피쳐의 특성이 목표 값에 도달할 때, 폴리싱이 중단된다(단계(1216)). 특히, 예를 들어, 각각의 플래튼 회전에서, 각각의 측정된 스펙트럼에 대해서, 트랙킹되는 피쳐의 특성의 값이 결정되어 일련의 값들을 생성한다. 도 6a를 참조하여 전술한 바와 같이, 함수, 예를 들어 시간의 선형 함수가 일련의 값들에 대해서 피팅될 수 있다. 일부 구현예들에서, 함수가 시간 윈도우 내의 값들에 대해서 피팅될 수 있다. 함수가 충족될 때, 목표 값은 폴리싱이 중단되는 종료점 시간을 제공한다. 제 2 층의 클리어링의 시간(t1)에서의 특성의 값(v1)이 검출되고 또한 함수, 예를 들어, 선형 함수를 시간(t1) 근처의 일련의 값들의 일부에 대해서 피팅함으로써 결정될 수 있다. When the characteristic of the tracked feature reaches the target value, polishing is stopped (step 1216). In particular, for example, at each platen rotation, for each measured spectrum, the value of the characteristic of the tracked feature is determined to produce a series of values. As described above with reference to FIG. 6A, a function, such as a linear function of time, may be fitted over a series of values. In some implementations, the function can be fitted to values in the time window. When the function is satisfied, the target value provides the endpoint time at which polishing stops. The value of the characteristic v 1 at the time t 1 of the clearing of the second layer is detected and also determined by fitting a function, for example a linear function, to part of the series of values near the time t 1 . Can be.

도 12 및 13에 의해서 설명된 방법이 제 2 층의 증착 및 제거를 포함하지만, 일부 구현예들에서, 제 2 층이 없고, 예를 들어, 폴리싱이 시작될 때 제 1 층이 가장 외측 층이 된다. 예를 들어, 폴리싱에 앞서서 제 1 층의 초기 두께를 측정하고 그리고 초기 두께 및 목표 두께로부터 목표 피쳐 값을 계산하는 프로세스는 중첩되는 제 2 층이 있는 경우에 또는 없는 경우에 적용될 수 있으며; 제 2 층은 선택적이다. 특히, 제 2 층의 증착 단계, 및 제 1 층의 노출 검출 단계가 생략될 수 있다. 그러한 제 1 층은 폴리실리콘 및/또는 유전체 재료를 포함할 수 있고, 예를 들어, 실질적으로 순수한 폴리실리콘으로 이루어지고, 유전체 재료로 이루어지며, 또는 폴리실리콘 및 유전체 재료의 조합이다. 유전체 재료는 산화물, 예를 들어, 실리콘 산화물, 또는 질화물, 예를 들어, 실리콘 질화물, 또는 유전체 재료의 조합일 수 있다. Although the method described by FIGS. 12 and 13 involves the deposition and removal of a second layer, in some embodiments, there is no second layer, for example, the first layer becomes the outermost layer when polishing begins. . For example, the process of measuring the initial thickness of the first layer prior to polishing and calculating the target feature value from the initial thickness and the target thickness can be applied with or without an overlapping second layer; The second layer is optional. In particular, the deposition step of the second layer and the exposure detection step of the first layer can be omitted. Such first layer may comprise polysilicon and / or dielectric material, for example, consisting of substantially pure polysilicon, made of a dielectric material, or a combination of polysilicon and dielectric material. The dielectric material may be an oxide, for example silicon oxide, or a nitride, for example silicon nitride, or a combination of dielectric materials.

예를 들어, 많은 제품 기판들로부터의 하나 이상의 기판의 제 1 층의 초기 두께(d1)가 측정된다(예를 들어, 단계(1202)에 대해서 설명한 바와 같다). 목표 특성 편차(ΔV)가 제 1 층의 초기 두께를 기초로 계산된다(단계(1206)에 대해서 설명한 바와 같다). 제품 기판의 제 1 층의 폴리싱이 개시되고, 그리고 전술한 인-시츄 모니터링 기술을 이용하여 제 1 층의 폴리싱 동안에 스펙트럼이 획득된다. 특성의 값(v1)이 제 1 층의 폴리싱 동안에, 예를 들어, 제 1 층의 폴리싱 개시의 직후에 또는, 몇 초 후와 같은 약간의 시간 이후에, 측정될 수 있다. 몇 초간의 대기는 모니터링 시스템으로부터의 신호들이 안정화될 수 있게 하며, 그에 따라 값(v1)의 측정이 보다 정확해지게 한다. 특성에 대한 목표 값(vT)이 계산된다(단계(1214)에 대해서 설명한 바와 같다). 예를 들어, 목표 특성 차이(ΔV)가 특성의 값(v1)에 부가될 수 있고, 즉 vT = v1 + ΔV 가 될 수 있다. 트랙킹되는 피쳐의 특성이 목표 값에 도달하였을 때, 폴리싱이 중단된다(단계(1216)에 대해서 설명한 바와 같다). 이러한 접근방식은, 하부 구조물의 기판-대-기판 차이로 인한 절대 피크 위치에서 기판 마다의 변동을 보상하면서, 목표 두께의 제거를 가능하게 한다. For example, the initial thickness d 1 of the first layer of one or more substrates from many product substrates is measured (eg, as described with respect to step 1202). The target characteristic deviation ΔV is calculated based on the initial thickness of the first layer (as described for step 1206). Polishing of the first layer of the product substrate is initiated, and a spectrum is obtained during polishing of the first layer using the in-situ monitoring technique described above. The value v 1 of the property can be measured during polishing of the first layer, for example immediately after the initiation of polishing of the first layer or after some time, such as after a few seconds. Waiting a few seconds allows the signals from the monitoring system to stabilize, thus making the measurement of the value v 1 more accurate. The target value v T for the characteristic is calculated (as described for step 1214). For example, the target characteristic difference ΔV may be added to the value of the characteristic v 1 , ie v T = v 1 + ΔV. When the characteristic of the tracked feature reaches a target value, polishing is interrupted (as described for step 1216). This approach allows for the removal of the target thickness while compensating per substrate variation at the absolute peak position due to the substrate-to-substrate difference of the underlying structure.

일련의(the sequence of) 값들로부터 노이즈를 제거하기 위한 많은 기술들이 있다. 라인을 시퀀스(sequence)에 대해서 피팅하는 것이 전술되어 있지만, 비-선형 함수가 시퀀스에 대해서 피팅될 수 있을 것이거나, 또는 로우패스 중간(median) 필터를 이용하여 시퀀스를 매끄럽게(smooth)할 수 있을 것이다(이 경우에, 필터링된 값이 종료점 결정을 위해서 목표 값에 대해서 직접적으로 비교될 수 있다). There are many techniques for removing noise from the sequence of values. Although fitting a line to a sequence has been described above, a non-linear function may be fitted to the sequence, or a sequence may be smoothed using a lowpass median filter. (In this case, the filtered values can be compared directly against the target values for endpoint determination).

본원 명세서에서 사용된 바와 같이, 기판이라는 용어는, 예를 들어, 제품 기판(예를 들어, 복수의 메모리 또는 프로세서 다이들을 포함한다), 테스트 기판, 베어 기판, 및 게이팅(gating) 기판을 포함할 수 있다. 기판은 다양한 집적 회로 제조 단계들에 있을 수 있으며, 예를 들어, 기판이 베어 웨이퍼일 수 있고, 또는 기판이 하나 또는 둘 이상의 증착된 및/또는 패터닝된 층들을 포함할 수 있다. 기판이라는 용어는 원형 디스크들 및 직사각형 시트들을 포함할 수 있다. As used herein, the term substrate may include, for example, a product substrate (eg, comprising a plurality of memory or processor dies), a test substrate, a bare substrate, and a gating substrate. Can be. The substrate may be in various integrated circuit fabrication steps, for example, the substrate may be a bare wafer, or the substrate may include one or more deposited and / or patterned layers. The term substrate can include circular disks and rectangular sheets.

본원 명세서에서 기술된 모든 기능적 작동들 및 본원 발명의 실시예들은, 본 명세서에 기술된 구조적 수단 및 그 구조적 균등물들, 또는 그들의 조합을 포함하여, 디지털 전자 회로망, 또는 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어, 또는 하드웨어로 구현될 수 있다. 본원 발명의 실시예들은, 데이터 프로세싱 장치, 예를 들어, 프로그램가능 프로세서, 컴퓨터, 또는 복수 프로세서들 또는 컴퓨터들의 작동에 의한 실행을 위한, 또는 그러한 작동의 제어를 실행하기 위한, 하나 또는 둘 이상의 컴퓨터 프로그램 제품들로서 구현될 수 있고, 즉 정보 캐리어 내에서, 예를 들어, 기계-판독가능 저장 디바이스 내에서 또는 전파된 신호로 유형적으로(tangibly) 구체화된 하나 또는 둘 이상의 컴퓨터 프로그램들로서 구현될 수 있다. (프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 애플리케이션, 또는 코드로서 또한 공지된) 컴퓨터 프로그램이, 컴파일링된 또는 해석된(interpreted) 언어들을 포함하는, 임의 형태의 프로그래밍 언어로 작성될 수 있고, 그리고, 그러한 프로그램은 단독형(stand-alone) 프로그램으로서 또는 모듈, 컴포넌트, 서브루틴(subroutine), 또는 연산 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛으로서의 경우를 포함하는, 임의의 형태로 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 반드시 파일에 상응할 필요가 없다. 프로그램은 다른 프로그램들 또는 데이터를 홀딩하는 파일의 일부에, 해당 프로그램 전용의 단일 파일에, 또는 복수의 조화된(coordinated) 파일들(예를 들어, 하나 또는 둘 이상의 모듈들, 서브-프로그램들, 또는 코드의 부분들을 저장하는 파일들)에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 통신 네트워크에 의해서 상호연결된 그리고 복수의 사이트들에 걸쳐 분배된 또는 하나의 사이트에서 하나의 컴퓨터 또는 복수의 컴퓨터들 상에서 실행되도록 전개될 수 있다. All functional operations and embodiments of the invention described herein include, but are not limited to, digital electronic circuitry, or computer software, firmware, or hardware, including the structural means described herein and their structural equivalents, or combinations thereof. Can be implemented. Embodiments of the present invention may include one or more computers for execution by, or for performing control of, an operation of a data processing device, eg, a programmable processor, a computer, or multiple processors or computers. It may be implemented as program products, ie as one or more computer programs tangibly embodied in an information carrier, for example in a machine-readable storage device or as a propagated signal. A computer program (also known as a program, software, software application, or code) may be written in any form of programming language, including compiled or interpreted languages, and such a program may be standalone. It can be deployed in any form, including as a stand-alone program or as a module, component, subroutine, or other unit suitable for use in a computing environment. The computer program does not necessarily correspond to a file. A program may be part of a file holding other programs or data, in a single file dedicated to that program, or in a plurality of coordinated files (eg, one or more modules, sub-programs, Or files that store portions of code). The computer program may be deployed to run on one computer or on multiple computers interconnected by a communication network and distributed over a plurality of sites or at one site.

본 명세서에 기술된 프로세스 및 로직 플로우들이 입력 데이터에 대해서 동작하고 출력을 생성함으로써 기능들을 수행하기 위한 하나 또는 둘 이상의 컴퓨터 프로그램들을 실행하는 하나 또는 둘 이상의 프로그램가능 프로세서들에 의해서 실시될 수 있다. 프로세스들 및 로직 플로우들이 또한 특정 목적의 로직 회로망, 예를 들어, FPGA(필드 프로그래머블 게이트 어레이) 또는 ASIC(애플리케이션-맞춤형 집적 회로)에 의해서 실행될 수 있고, 그리고 또한 장치가 FPGA(필드 프로그래머블 게이트 어레이) 또는 ASIC(애플리케이션-맞춤형 집적 회로)로서 구현될 수 있다. The processes and logic flows described herein may be practiced by one or more programmable processors executing one or more computer programs to perform functions by operating on input data and generating output. Processes and logic flows may also be executed by special purpose logic circuitry, eg, an FPGA (Field Programmable Gate Array) or an ASIC (Application-Custom Integrated Circuit), and the device may also be an FPGA (Field Programmable Gate Array). Or as an ASIC (Application-Custom Integrated Circuit).

전술한 폴리싱 장치들 및 방법들은 다양한 폴리싱 시스템들에서 적용될 수 있다. 폴리싱 패드, 또는 캐리어 헤드, 또는 양자 모두가 이동되어 폴리싱 표면과 기판 사이의 상대적인 운동을 제공할 수 있다. 예를 들어, 플래튼이 회전 대신에 궤도운동할 수 있을 것이다. 폴리싱 패드가 플래튼에 고정된 원형(또는 일부 다른 형상) 패드일 수 있다. 종료점 검출 시스템의 일부 양태들이 선형 폴리싱 시스템들에 대해서, 예를 들어, 폴리싱 패드가 연속적이거나 선형으로 이동하는 릴-대-릴 벨트인 선형 폴리싱 시스템들에 대해서 적용될 수 있을 것이다. 폴리싱 층은 표준형(예를 들어, 필러들(fillers)을 가진 또는 가지지 않은 폴리우레탄) 폴리싱 재료, 소프트 재료, 또는 연마재가 고정된 재료일 수 있다. 상대적인 위치결정 용어들이 사용되었다; 폴리싱 표면과 기판이 수직 배향으로 또는 일부 다른 배향으로 홀딩될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. The above described polishing apparatuses and methods can be applied in various polishing systems. The polishing pad, or carrier head, or both can be moved to provide relative motion between the polishing surface and the substrate. For example, the platen may orbit instead of rotation. The polishing pad may be a circular (or some other shape) pad secured to the platen. Some aspects of the endpoint detection system may be applied to linear polishing systems, eg, to linear polishing systems where the polishing pad is a reel-to-reel belt in which the polishing pad moves continuously or linearly. The polishing layer may be a standard type (eg polyurethane with or without fillers) polishing material, soft material, or a material to which the abrasive is fixed. Relative positioning terms were used; It will be appreciated that the polishing surface and the substrate may be held in a vertical orientation or in some other orientation.

본원 발명의 특별한 실시예들을 설명하였다. 다른 실시예들이 이하의 청구항들의 범위 내에 포함된다. 예를 들어, 청구항들에서 인용된 작용들이 다른 순서로 실시될 수 있고 그리고 여전히 원하는 결과를 달성할 수 있다.Specific embodiments of the invention have been described. Other embodiments are included within the scope of the following claims. For example, the actions recited in the claims may be performed in a different order and still achieve the desired result.

Claims (26)

폴리싱을 제어하는 방법으로서:
기판을 폴리싱하는 단계;
폴리싱 동안에 모니터링하기 위해서, 선택된 스펙트럼 피쳐의 식별, 폭을 가지는 파장 범위, 및 상기 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성을 수신하는 단계;
상기 기판이 폴리싱되는 동안에 상기 기판으로부터의 광의 일련의 스펙트럼을 측정하는 단계;
선택된 스펙트럼 피쳐의 특성의 일련의 값들을 일련의 스펙트럼으로부터 생성하는 단계로서, 상기 생성 단계는, 일련의 스펙트럼으로부터의 적어도 일부의 스펙트럼에 대해서, 일련의 스펙트럼 내의 이전의 스펙트럼에 대해서 사용된 이전의 파장 범위 내의 스펙트럼 피쳐의 위치를 기초로 변경된 파장 범위를 생성하는 단계, 선택된 스펙트럼 피쳐에 대한 변경된 파장 범위를 탐색하는 단계, 그리고 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성의 값을 결정하는 단계를 포함하는, 생성 단계; 그리고
상기 일련의 값들을 기초로, 폴리싱 레이트에 대한 조정 또는 폴리싱 종료점의 하나 이상을 결정하는 단계; 를 포함하는
폴리싱을 제어하는 방법.
As a way to control polishing:
Polishing the substrate;
Receiving an identification of a selected spectral feature, a wavelength range having a width, and a characteristic of the selected spectral feature for monitoring during polishing;
Measuring a series of spectra of light from the substrate while the substrate is polished;
Generating a series of values of a characteristic of the selected spectral feature from the series of spectra, wherein the generating step comprises, for at least some of the spectra from the series of spectra, the previous wavelength used for the previous spectra in the series of spectra Generating a modified wavelength range based on the position of the spectral feature within the range, searching for the changed wavelength range for the selected spectral feature, and determining a value of a characteristic of the selected spectral feature; And
Determining one or more of an adjustment or polishing endpoint for a polishing rate based on the series of values; Containing
How to control polishing.
제 1 항에 있어서,
상기 파장 범위가 일정한 폭을 가지는
폴리싱을 제어하는 방법.
The method of claim 1,
The wavelength range has a constant width
How to control polishing.
제 2 항에 있어서,
상기 변경된 파장 범위를 생성하는 단계는 이전 파장 범위 내의 특성의 위치에 상기 일정한 폭을 센터링시키는 단계를 포함하는
폴리싱을 제어하는 방법.
3. The method of claim 2,
Generating the modified wavelength range includes centering the constant width at a location of a feature within a previous wavelength range.
How to control polishing.
제 1 항에 있어서,
상기 변경된 파장 범위를 생성하는 단계는 상기 특성이 변경된 파장 범위 내에서 상기 변경된 파장 범위의 중심에 보다 가까이 위치되도록 상기 파장 범위를 조정하는 단계 및 이전의 파장 범위 내의 특성의 위치를 결정하는 단계를 포함하는
폴리싱을 제어하는 방법.
The method of claim 1,
Generating the modified wavelength range includes adjusting the wavelength range such that the characteristic is located closer to the center of the modified wavelength range within the changed wavelength range and determining the position of the characteristic within the previous wavelength range. doing
How to control polishing.
제 1 항에 있어서,
상기 변경된 파장 범위를 생성하는 단계는 일련의 파장 값들을 생성하기 위해서 일련의 스펙트럼 내의 스펙트럼의 적어도 일부에 대한 상기 선택된 스펙트럼 피쳐를 위한 파장 값을 결정하는 단계, 함수를 일련의 파장 값들에 피팅시키는 단계, 그리고 상기 함수로부터 후속 스펙트럼 측정을 위한 상기 선택된 스펙트럼 피쳐에 대한 예상 파장 값을 계산하는 단계를 포함하는
폴리싱을 제어하는 방법.
The method of claim 1,
Generating the altered wavelength range includes determining a wavelength value for the selected spectral feature for at least a portion of the spectrum in the series of spectra to produce a series of wavelength values, fitting a function to the series of wavelength values. And calculating an expected wavelength value for the selected spectral feature for subsequent spectral measurements from the function.
How to control polishing.
제 5 항에 있어서,
상기 함수가 선형 함수인
폴리싱을 제어하는 방법.
The method of claim 5, wherein
Where the function is a linear function
How to control polishing.
제 5 항에 있어서,
상기 변경된 파장 범위를 생성하는 단계는 상기 파장 범위의 폭을 예상된 파장 값에 센터링시키는 단계를 포함하는
폴리싱을 제어하는 방법.
The method of claim 5, wherein
Generating the modified wavelength range includes centering the width of the wavelength range at an expected wavelength value.
How to control polishing.
제 1 항에 있어서,
상기 스펙트럼이 가시광선에 대해서 측정되고, 그리고 상기 파장 범위가 50 내지 200 나노미터의 폭을 가지는
폴리싱을 제어하는 방법.
The method of claim 1,
The spectrum is measured for visible light and the wavelength range is 50 to 200 nanometers wide.
How to control polishing.
폴리싱을 제어하는 방법으로서:
인-시츄 모니터링 시스템에 의해서 측정된 파장들의 서브세트인 일정한 파장 범위를 선택하는 사용자 입력을 수신하는 단계;
폴리싱 하는 동안에 모니터링하기 위해서, 선택된 스펙트럼 피쳐의 식별 및 상기 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성을 수신하는 단계;
기판을 폴리싱하는 단계;
상기 기판이 폴리싱되는 동안에, 상기 기판으로부터의 광의 일련의 스펙트럼을 측정하는 단계;
일련의 스펙트럼 내의 각각의 스펙트럼에 대해서, 상기 선택된 스펙트럼 피쳐에 대한 각각의 스펙트럼의 일정 파장 범위를 탐색하고, 그리고 일련의 값들을 생성하기 위해서 상기 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성의 값을 결정하는 단계; 그리고
상기 일련의 값들을 기초로 폴리싱 레이트에 대한 조정 또는 폴리싱 종료점의 하나 이상을 결정하는 단계를 포함하는
폴리싱을 제어하는 방법.
As a way to control polishing:
Receiving a user input selecting a constant wavelength range that is a subset of the wavelengths measured by the in-situ monitoring system;
Receiving an identification of a selected spectral feature and a characteristic of the selected spectral feature for monitoring during polishing;
Polishing the substrate;
While the substrate is polished, measuring a series of spectra of light from the substrate;
For each spectrum in a series of spectra, searching for a wavelength range of each spectrum for the selected spectral feature, and determining a value of a characteristic of the selected spectral feature to produce a series of values; And
Determining one or more of an adjustment or polishing endpoint for the polishing rate based on the series of values.
How to control polishing.
제 9 항에 있어서,
상기 인-시츄 모니터링 시스템이 적어도 가시광선을 포함하는 파장들의 세기를 측정하고, 그리고 상기 일정 파장 범위가 50 내지 200 나노미터의 폭을 가지는
폴리싱을 제어하는 방법.
The method of claim 9,
The in-situ monitoring system measures the intensity of wavelengths comprising at least visible light, and wherein the predetermined wavelength range has a width of 50 to 200 nanometers
How to control polishing.
폴리싱을 제어하는 방법으로서:
제 1 층을 가지는 기판을 폴리싱하는 단계;
폴리싱 동안에 모니터링하기 위해서, 선택된 스펙트럼 피쳐의 식별 및 상기 선택된 스펙트럼 피쳐의 특성을 수신하는 단계;
상기 기판이 폴리싱되는 동안에 상기 기판으로부터의 광의 일련의 스펙트럼을 측정하는 단계;
상기 제 1 층이 노출되는 시간에 상기 피쳐의 특성에 대한 제 1 값을 결정하는 단계;
제 2 값을 생성하기 위해서 상기 제 1 값에 대해서 오프셋을 부가하는 단계; 그리고
상기 피쳐의 특성을 모니터링하고 그리고 상기 피쳐의 특성이 상기 제 2 값에 도달한 것으로 결정되었을 때 폴리싱을 중단하는 단계를 포함하는
폴리싱을 제어하는 방법.
As a way to control polishing:
Polishing a substrate having a first layer;
Receiving an identification of a selected spectral feature and a characteristic of the selected spectral feature for monitoring during polishing;
Measuring a series of spectra of light from the substrate while the substrate is polished;
Determining a first value for a property of the feature at the time that the first layer is exposed;
Adding an offset with respect to the first value to produce a second value; And
Monitoring the characteristic of the feature and stopping polishing when it is determined that the characteristic of the feature has reached the second value;
How to control polishing.
제 11 항에 있어서,
상기 기판이 상기 제 1 층에 중첩되는 제 2 층을 포함하고, 상기 폴리싱이 제 2 층을 폴리싱하는 것을 포함하고, 그리고 인-시츄 모니터링 시스템으로 상기 제 1 층의 노출을 검출하는 단계를 더 포함하는
폴리싱을 제어하는 방법.
The method of claim 11,
Said substrate comprising a second layer overlying said first layer, said polishing comprising polishing a second layer, and further comprising detecting an exposure of said first layer with an in-situ monitoring system. doing
How to control polishing.
제 12 항에 있어서,
상기 제 1 인-시츄 모니터링 기술이 상기 제 1 층의 노출을 검출한 시간에 상기 제 1 값이 결정되는
폴리싱을 제어하는 방법.
13. The method of claim 12,
The first value is determined at a time when the first in-situ monitoring technique detects exposure of the first layer.
How to control polishing.
제 12 항에 있어서,
상기 제 1 층의 노출을 검출하는 단계는 피쳐의 특성을 모니터링하는 것과 분리된 프로세스인
폴리싱을 제어하는 방법.
13. The method of claim 12,
Detecting the exposure of the first layer is a process separate from monitoring the characteristics of the feature.
How to control polishing.
제 14 항에 있어서,
상기 제 1 층의 노출을 검출하는 단계는 상기 기판으로부터의 전체 반사 세기를 모니터링하는 단계를 포함하는
폴리싱을 제어하는 방법.
15. The method of claim 14,
Detecting exposure of the first layer includes monitoring total reflection intensity from the substrate.
How to control polishing.
제 14 항에 있어서,
상기 전체 반사 세기를 모니터링하는 단계는, 일련의 스펙트럼 내의 각각의 스펙트럼에 대해서, 전체 반사 세기를 생성하기 위해서 파장 범위에 걸쳐 스펙트럼을 적분하는 단계를 포함하는
폴리싱을 제어하는 방법.
15. The method of claim 14,
Monitoring the total reflection intensity includes integrating the spectrum over a wavelength range to produce an overall reflection intensity for each spectrum in the series of spectra.
How to control polishing.
제 14 항에 있어서,
상기 인-시츄 모니터링 시스템은 모터 토크 또는 마찰 모니터링 시스템을 포함하는
폴리싱을 제어하는 방법.
15. The method of claim 14,
The in-situ monitoring system includes a motor torque or friction monitoring system.
How to control polishing.
제 11 항에 있어서,
상기 제 1 값이 상기 제 1 층의 폴리싱 동안에 결정되는
폴리싱을 제어하는 방법.
The method of claim 11,
Wherein the first value is determined during polishing of the first layer
How to control polishing.
제 11 항에 있어서,
상기 피쳐의 특성을 모니터링하는 단계는, 일련의 스펙트럼으로부터의 각각의 스펙트럼에 대해서, 일련의 값들을 생성하기 위해서 특성의 값을 결정하는 단계를 포함하는
폴리싱을 제어하는 방법.
The method of claim 11,
Monitoring the characteristic of the feature includes, for each spectrum from the series of spectra, determining a value of the characteristic to produce a series of values
How to control polishing.
제 19 항에 있어서,
선형 함수를 일련의 값들에 대해서 피팅함으로써 그리고 상기 선형 함수가 제 2 값과 같아지는 종료점 시간을 결정함으로써, 상기 제 2 값에 도달하도록 상기 피쳐의 특성이 결정되는
폴리싱을 제어하는 방법.
The method of claim 19,
By fitting a linear function to a series of values and determining an endpoint time at which the linear function is equal to a second value, the characteristic of the feature is determined to reach the second value.
How to control polishing.
제 11 항에 있어서,
상기 제 1 층의 폴리싱-전 두께를 수신하는 단계 및 상기 폴리싱-전 두께로부터 상기 오프셋 값을 계산하는 단계를 더 포함하는
폴리싱을 제어하는 방법.
The method of claim 11,
Receiving the pre-polish thickness of the first layer and calculating the offset value from the pre-polish thickness
How to control polishing.
제 21 항에 있어서,
상기 오프셋 값(ΔV)을 계산하는 단계는 (D2 - dT)/(dD/dV)를 계산하는 단계를 포함하고, 상기 dT 는 목표 두께이고, 상기 D1 은 셋-업 기판으로부터의 제 1 층의 폴리싱-전 두께이고, 상기 D2 는 셋-업 기판으로부터의 제 1 층의 폴리싱-후 두께이고, 그리고 dD/dV 는 특성의 함수로서 두께의 변화의 레이트인
폴리싱을 제어하는 방법.
22. The method of claim 21,
Calculating the offset value ΔV includes calculating (D 2 -d T ) / (dD / dV), where d T is the target thickness and D 1 is from a set-up substrate. Is the pre-polish thickness of the first layer, D 2 is the post-polish thickness of the first layer from the set-up substrate, and dD / dV is the rate of change of thickness as a function of property
How to control polishing.
제 21 항에 있어서,
상기 오프셋 값(ΔV)을 계산하는 단계는
ΔV = ΔVD + (d1 - D1)/(dD/dV) + (D2 - dT)/(dD/dV) 를 포함하고,
상기 d1 은 폴리싱-전 두께이고, 상기 dT 는 목표 두께이고, 상기 D1 은 셋-업 기판으로부터의 제 1 층의 폴리싱-전 두께이고, 상기 D2 는 셋-업 기판으로부터의 제 1 층의 폴리싱-후 두께이고, 상기 ΔVD 는 셋-업 기판의 제 1 층의 폴리싱-전 두께와 폴리싱-후 두께 사이의 피쳐의 특성의 값의 차이이고, 그리고 dD/dV 는 특성의 함수로서 두께의 변화의 레이트인
폴리싱을 제어하는 방법.
22. The method of claim 21,
Calculating the offset value (ΔV)
ΔV = ΔV D + (d 1 -D 1 ) / (dD / dV) + (D 2 -d T ) / (dD / dV),
D 1 is the pre-polish thickness, d T is the target thickness, D 1 is the pre-polish thickness of the first layer from the set-up substrate, and D 2 is the first from the set-up substrate Post-polished thickness of the layer, wherein ΔV D is the difference in the value of the characteristic of the feature between the pre-polished thickness and the post-polished thickness of the first layer of the set-up substrate, and dD / dV is a function of the characteristic It is rate of change of thickness
How to control polishing.
제 23 항에 있어서,
독립된 계측 스테이션에서 폴리싱-전 두께(d1)를 측정하는 단계를 더 포함하는
폴리싱을 제어하는 방법.
24. The method of claim 23,
Measuring the thickness before polishing (d 1 ) in a separate metrology station
How to control polishing.
제 23 항에 있어서,
dD/dV 는 상기 폴리싱 종료점 근처의 두께의 변화 레이트인
폴리싱을 제어하는 방법.
24. The method of claim 23,
dD / dV is the rate of change of thickness near the polishing endpoint
How to control polishing.
제 11 항에 있어서,
상기 제 1 층은 폴리실리콘 및/또는 유전체 재료를 포함하는
폴리싱을 제어하는 방법.
The method of claim 11,
The first layer comprises polysilicon and / or dielectric material
How to control polishing.
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