KR20130135237A - 기판상의 다중 구역들의 모니터링을 위한 선택 기준 라이브러리들 - Google Patents

기판상의 다중 구역들의 모니터링을 위한 선택 기준 라이브러리들 Download PDF

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해리 큐. 이
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시바쿠마르 드한다파니
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Abstract

연마 모니터링 시스템을 구성하는 방법은, 복수의 라이브러리들을 선택하는 사용자 입력을 수신하는 단계로서, 상기 복수의 라이브러리들의 각 라이브러리는 연마 동안 측정된 스펙트럼들에 매칭시키는데 사용하기 위한 복수의 기준 스펙트럼들을 포함하고, 상기 복수의 기준 스펙트럼들의 각 기준 스펙트럼은 연관된 인덱스 값을 갖는, 상기 사용자 입력을 수신하는 단계, 기판의 제 1 구역에 대해, 상기 복수의 라이브러리들의 제 1 서브세트를 선택하는 사용자 입력을 수신하는 단계, 및 상기 기판의 제 2 구역에 대해, 상기 복수의 라이브러리들의 제 2 서브세트를 선택하는 사용자 입력을 수신하는 단계를 포함한다.

Description

기판상의 다중 구역들의 모니터링을 위한 선택 기준 라이브러리들{SELECTING REFERENCE LIBRARIES FOR MONITORING OF MULTIPLE ZONES ON A SUBSTRATE}
본 개시물은 일반적으로 화학적-기계적 연마 동안 기판상의 다중 구역(zone)들의 모니터링에 관한 것이다.
실리콘 웨이퍼상에 도전, 반도전, 또는 절연층들의 순차적 피착에 의해 기판상에 집적 회로가 통상적으로 형성된다. 일 제조 단계는 비평탄면상에 필러층의 피착 및 필러층의 평탄화를 수반한다. 특정한 애플리케이션들에 대해, 필러층은 패터닝된 층의 상면이 노출될 때까지 평탄화된다. 예를 들어, 도전성 필러층은 패터닝된 절연층상에 피착되어 절연층에서의 트렌치들 및 홀들을 충진할 수 있다. 평탄화 이후에, 절연층의 상승된 패턴들 사이에 남아 있는 도전층의 부분들은 기판상의 박막 회로들 사이에 도전 경로들을 제공하는 비아들, 플러그들, 및 라인들을 형성한다. 산화물 연마와 같은 다른 애플리케이션들에 대해, 필러층은 소정의 두께가 비평탄면상에 남을 때까지 평탄화된다. 또한, 기판 표면의 평탄화는 일반적으로 포토리소그래피를 위해 요구된다.
화학적-기계적 연마(CMP)가 평탄화의 하나의 수용된 방법이다. 평탄화 방법은 통상적으로, 기판이 캐리어 헤드상에 탑재되는 것을 요구한다. 기판의 노출된 표면은 통상적으로, 내구성있게 조면화된 표면을 갖는 회전 연마 패드에 대해 배치된다. 캐리어 헤드는 기판상에 제어가능한 부하를 제공하여 그 부하를 연마 패드에 대해 푸쉬한다. 연마 입자들을 갖는 슬러리와 같은 연마액이 통상적으로 연마 패드의 표면에 공급된다.
CMP에서의 하나의 문제점은 바람직한 프로파일, 예를 들어, 원하는 평탄도 또는 두께로 평탄화되거나, 원하는 양의 재료가 제거된 기판을 달성하기 위해 적합한 연마 레이트를 사용하는 것이다. 기판층의 초기 두께, 슬러리 조성, 연마 패드 조건, 연마 패드와 기판 사이의 상대 속도, 및 기판상의 부하에서의 변동들이 기판에 걸쳐, 그리고 기판마다 재료 제거 레이트에서의 변동들을 초래할 수 있다. 이들 변동들은 연마 종점에 도달하는데 필요한 시간 및 제거량에서의 변동들을 초래한다. 따라서, 단지 연마 시간의 함수로서 연마 종점을 결정하거나, 단지 정압을 인가함으로써 원하는 프로파일을 달성하는 것은 가능하지 않을 수도 있다.
일부 시스템들에서, 기판은 옵션으로, 예를 들어, 연마 패드에서의 윈도우를 통해 연마 동안 광학적으로 인-시츄(in-situ) 모니터링된다. 그러나, 기존의 광학 모니터링 기법들은 반도체 디바이스 제조자들의 증가하는 요구들을 충족시키지 못할 수도 있다.
일 양태에서, 연마 모니터링 시스템을 구성하는 방법은, 복수의 라이브러리를 선택하는 사용자 입력을 수신하는 단계로서, 복수의 라이브러리들의 각 라이브러리는 연마 동안 측정된 스펙트럼에 매칭시키는데 사용하기 위한 복수의 기준 스펙트럼을 포함하고, 복수의 기준 스펙트럼들의 각 기준 스펙트럼은 연관된 인덱스 값을 갖는, 상기 사용자 입력을 수신하는 단계, 기판의 제 1 구역(zone)에 대해, 복수의 라이브러리들의 제 1 서브세트를 선택하는 사용자 입력을 수신하는 단계, 및 기판의 제 2 구역에 대해, 복수의 라이브러리들의 제 2 서브세트를 선택하는 사용자 입력을 수신하는 단계를 포함한다.
구현들은 아래의 특징들 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수도 있다. 기판은 연마 장치에서 연마될 수도 있다. 기판의 제 1 구역으로부터의 스펙트럼들의 제 1 시퀀스가 인-시츄 모니터링 시스템으로 연마 동안 측정될 수도 있다. 최상의 매칭 기준 스펙트럼이 복수의 라이브러리들의 제 1 서브세트로부터의 각 라이브러리에 대해, 제 1 구역으로부터의 스펙트럼들의 제 1 시퀀스에서의 각 측정된 스펙트럼에 대해 결정될 수도 있다. 제 1 인덱스 값이 라이브러리들의 제 1 서브세트로부터의 각 라이브러리에 대한 제 1 인덱스 값들의 제 1 시퀀스를 생성하기 위해 기판의 제 1 구역에 대한 각 최상의 기준 스펙트럼에 대한 라이브러리들의 제 1 서브세트로부터의 각 라이브러리에 대해 결정될 수도 있다. 스펙트럼들의 제 2 시퀀스가 인-시츄 모니터링 시스템으로 연마 동안 기판의 제 2 구역으로부터 측정될 수도 있다. 최상의 매칭 기준 스펙트럼이 복수의 라이브러리들의 제 2 서브세트로부터의 각 라이브러리에 대해, 제 2 구역으로부터의 스펙트럼들의 제 2 시퀀스에서의 각 측정된 스펙트럼에 대해 결정될 수도 있다. 제 2 인덱스 값이 라이브러리들의 제 2 서브세트로부터의 각 라이브러리에 대한 제 2 인덱스 값들의 제 2 시퀀스를 생성하기 위해 기판의 제 2 구역에 대한 각 최상의 기준 스펙트럼에 대한 라이브러리들의 제 2 서브세트로부터의 각 라이브러리에 대해 결정될 수도 있다. 라이브러리들의 제 1 서브세트로부터의 각 라이브러리에 대해, 제 1 함수가 제 1 인덱스 값들의 제 1 시퀀스에 적합할 수도 있고, 라이브러리들의 제 2 서브세트로부터의 각 라이브러리에 대해, 제 2 함수가 제 2 인덱스 값들의 제 2 시퀀스에 적합할 수도 있다. 라이브러리들의 제 1 서브세트로부터의 각 라이브러리에 대한 적합도(goodness of fit)가 결정될 수도 있고 라이브러리들의 제 2 서브세트로부터의 각 라이브러리에 대한 적합도가 결정될 수도 있다. 라이브러리들의 제 1 서브세트의 최상의 적합도를 갖는 제 1 라이브러리가 선택될 수도 있고 라이브러리들의 제 2 서브세트의 최상의 적합도를 갖는 제 2 라이브러리가 선택될 수도 있다. 제 1 목표 인덱스 값에 도달하기 위한 제 1 구역에 대한 투영 시간이 제 1 라이브러리에 대한 제 1 선형 함수에 기초하여 결정될 수도 있다. 제 2 구역에 대한 연마 파라미터가 제 2 구역의 연마 레이트를 조절하기 위해 제 2 라이브러리의 제 2 선형 함수에 기초하여 조절될 수도 있어서, 제 2 구역은 이러한 조절을 사용하지 않는 것 보다 투영 시간에서 제 2 목표 인덱스 값에 더 근접한다. 연마 파라미터는 연마 장치의 캐리어 헤드에서의 압력일 수도 있다. 제 1 인덱스 값의 제 1 시퀀스 및 제 1 라이브러리에 기초한 제 1 함수는 디스플레이상에 디스플레이될 수도 있다. 제 1 인덱스 값들의 각각의 제 1 시퀀스 및 라이브러리들의 제 1 서브세트 각각에 대한 각 제 1 함수가 디스플레이상에 동시에 디스플레이될 수도 있다. 복수의 라이브러리들을 선택하는 사용자 입력을 수신하는 단계는 다수의 라이브러리들을 갖는 드롭-다운 리스트(drop-down list)를 디스플레이하는 단계를 포함할 수도 있다. 복수의 라이브러리들을 선택하는 사용자 입력을 수신하는 단계는 드롭-다운 리스트에서 다수의 라이브러리들로부터 복수의 라이브러리들을 선택하는 단계를 포함할 수도 있다. 라이브러리들의 제 1 서브세트를 선택하는 사용자 입력을 수신하는 단계는 복수의 라이브러리들 각각에 대한 제 1 체크 박스를 갖는 사용자 인터페이스를 디스플레이하는 단계 및 하나 또는 그 초과의 제 1 체크 박스들을 선택하거나 선택해제하는 사용자 입력을 수신하는 단계를 포함할 수도 있다. 라이브러리들의 제 2 서브세트를 선택하는 사용자 입력을 수신하는 단계는 복수의 라이브러리들 각각에 대한 제 2 체크 박스를 갖는 사용자 인터페이스를 디스플레이하는 단계 및 하나 또는 그 이상의 체크 박스들을 선택하거나 선택해제하는 사용자 입력을 수신하는 단계를 포함할 수도 있다. 복수의 라이브러리들 각각에 대해 제 1 체크 박스를 갖는 사용자 인터페이스 및 복수의 라이브러리들 각각에 대해 제 2 체크 박스를 갖는 사용자 인터페이스는 동시에 디스플레이될 수도 있다. 복수의 라이브러리들 각각에 대한 제 1 체크 박스 및 복수의 라이브러리들 각각에 대한 제 2 체크 박스는 동일한 윈도우에 디스플레이될 수도 있다.
다른 양태에서, 컴퓨터 판독가능 매체상에서 유형적으로(tangibly) 구현된 연마 시스템들 및 컴퓨터 프로그램 제품이 이들 방법들을 수행하도록 제공된다.
특정 구현들은 아래의 이점들 중 하나 또는 그 초과를 가질 수도 있다. 향상된 스펙트럼 매칭이 웨이퍼의 에지로부터 수집된 스펙트럼들을 유사한 위치들로부터 수집된 기준 스펙트럼들에 매칭함으로써 획득될 수 있고, 이것은 컴퓨터 소프트웨어-통합 연마 장치에 의한 더욱 정확한 제어를 가능하게 할 수 있다. 연마 공정의 제어기가 기준 스펙트럼의 구역-특정 라이브러리를 선택하게 하는 소프트웨어 사용자 인터페이스는 특히, 기판의 에지들을 따라 연마 공정을 더 향상시킬 수 있다.
하나 또는 그 초과의 구현들의 상세가 첨부한 도면들 및 아래의 설명에 설명된다. 다른 특징들, 양태들, 및 이점들은 상세한 설명, 도면들, 및 청구항들로부터 명백해질 것이다.
도 1은 2개의 연마 헤드들을 갖는 연마 장치의 일례의 개략 단면도를 예시한다.
도 2는 다중의 구역들을 갖는 기판의 개략 상면도를 예시한다.
도 3a는 연마 패드의 상면도를 예시하고 인-시츄 측정이 제 1 기판상에서 취해지는 위치들을 도시한다.
도 3b는 연마 패드의 상면도를 예시하고 인-시츄 측정이 제 2 기판상에서 취해지는 위치들을 도시한다.
도 4는 인-시츄 광학 모니터링 시스템으로부터의 측정된 스펙트럼을 예시한다.
도 5는 기준 스펙트럼들의 라이브러리를 예시한다.
도 6은 인덱스 트레이스를 예시한다.
도 7은 상이한 기판들의 상이한 구역들에 대한 복수의 인덱스 값들을 예시한다.
도 8은 기준 구역의 인덱스 트레이스가 목표 인덱스에 도달하는 시간에 기초하여 복수의 조절가능 구역들에 대한 복수의 원하는 기울기들의 계산을 예시한다.
도 9는 기준 구역의 인덱스 트레이스가 목표 인덱스에 도달하는 시간에 기초하여 복수의 조절가능 구역들에 대한 복수의 원하는 기울기들의 계산을 예시한다.
도 10은 상이한 구역들이 상이한 목표 인덱스들을 갖는, 상이한 기판들의 상이한 구역들에 대한 복수의 인덱스 트레이스들을 예시한다.
도 11은 상이한 구역들에 대해 사용된 기준 라이브러리들을 선택하는 예시적인 사용자 인터페이스를 예시한다.
도 12는 복수의 구역들이 목표 시간에 거의 동일한 두께를 갖도록 복수의 기판들에서의 복수의 구역들의 연마 레이트를 조절하는 예시적인 공정의 흐름도이다.
다양한 도면들에서의 동일한 참조 부호들 및 명칭들은 동일한 엘리먼트들을 나타낸다.
인-시츄 측정으로부터 기판의 각 구역에 대한 연마 레이트를 결정함으로써, 목표 두께에 대한 투영 종점 시간 또는 목표 종점 시간에 대한 투영 두께가 각 구역에 대해 결정될 수 있고, 적어도 하나의 구역에 대한 연마 레이트는 구역들이 더 근접한 종점 조건들을 달성하도록 조절될 수 있다. "더 근접한 종점 조건들"에 의해, 구역들이 이러한 조절을 사용하지 않는 것보다 동시에 더 근접한 목표 두께에 도달하거나, 구역들이 동시에 연마를 중지하는 경우에, 구역들이 이러한 조절을 사용하지 않는 것보다 동일한 두께에 더 근접하다는 것을 의미한다.
분광 모니터링 동안, 측정된 스펙트럼을 기준 스펙트럼들의 라이브러리에 비교하고 라이브러리로부터의 어느 기준 스펙트럼이 가장 근접하게 매칭하는지를 결정하는 것이 유용할 수 있다. 연마 공정을 향상시키는 방식은 기준 스펙트럼들의 라이브러리들을 사용하는 것이다. 예를 들어, 라이브러리들은 상이한 패터닝된 기판들, 또는 기판내의 상이한 구역들을 나타내는 기준 스펙트럼들을 포함할 수 있다. 기준 스펙트럼들의 다중의 라이브러리들의 사용은 기판의 에지들을 따른 연마의 진행을 트랙킹하는데 있어서 정확도를 향상시키는 것을 제공하는데 특히 유용할 수 있고, 여기서, 연마 레이트들이 비선형일 수도 있어서, 더욱 신뢰할 수 있는 연마 레이트 제어를 허용하고 웨이퍼내 비균일성(within-wafer nonuniformity)을 향상시킨다. 더욱이, 연마 공정을 제어하는 사용자가 특정 구역들에서 사용하기 위한 특정한 라이브러리들을 (예를 들어, 소프트웨어 사용자 인터페이스를 사용하여) 선택할 수 있는 경우에, 연마 공정은 예를 들어, 특히 기판의 에지를 따라 연마 균일성을 향상시키는 것과 같이, 다양한 라이브러리로부터의 이전의 만족스럽거나 불만족스러운 결과들의 오퍼레이터 지식에 기초하여 더 향상될 수 있다.
도 1은 연마 장치(100)의 일례를 예시한다. 연마 장치(100)는 연마 패드(110)가 위치되는 회전가능 디스크형 플래튼(120)을 포함한다. 플래튼은 축(125)을 중심으로 회전하도록 동작가능하다. 예를 들어, 모터(121)가 구동 샤프트(124)를 돌려 플래튼(120)을 회전시킬 수 있다. 연마 패드(110)가 예를 들어, 접착층에 의해 플래튼(120)에 분리가능하게 고정될 수 있다. 연마 패드(110)는 외부 연마층(112) 및 소프터 백킹층(114)을 갖는 2-층 연마 패드일 수 있다.
연마 장치(100)는 결합된 슬러리/린스 암(130)을 포함할 수 있다. 연마 동안, 암(130)은 슬러리와 같은 연마액(132)을 연마 패드(110)상에 분사하도록 동작가능하다. 하나의 슬러리/린스 암(130)만이 도시되어 있지만, 캐리어 헤드 당 하나 또는 그 초과의 전용 슬러리 암들과 같은 추가의 노즐들이 사용될 수 있다. 연마 장치는 또한, 연마 패드(110)를 마모(abrade)시키기 위해 연마 패드 컨디셔너를 포함하여 일관된 연마 상태에서 연마 패드(110)를 유지할 수 있다.
이러한 실시예에서, 연마 장치(100)는 2개(또는 2개 또는 그 이상의) 캐리어 헤드들(140)을 포함한다. 각 캐리어 헤드(140)는 연마 패드(110), 즉, 동일한 연마 패드에 대해 기판(10)(예를 들어, 하나의 캐리어 헤드에서 제 1 기판(10a) 및 다른 캐리어 헤드에서 제 2 기판(10b)을 홀딩하도록 동작가능하다. 각 캐리어 헤드(140)는 각각의 기판과 연관된 연마 파라미터들, 예를 들어, 압력을 독립적으로 제어할 수 있다.
특히, 각 캐리어 헤드(140)는 플렉시블 멤브레인(144) 아래에서 기판(10)을 유지하기 위한 리테이닝 링(retaining ring)(142)을 포함할 수 있다. 각 캐리어 헤드(140)는 또한, 독립적으로 제어가능한 가압들을 플렉시블 멤브레인(144) 및 기판(10)상의 연관된 구역들(148a 내지 148c)에 인가할 수 있는 멤브레인, 예를 들어, 3개의 챔버들(146a 내지 146c)에 의해 규정된 복수의 독립적으로 제어가능한 가압가능 챔버들을 포함한다(도 2 참조). 도 2를 참조하면, 중심 구역(148a)은 실질적으로 원형일 수 있고, 나머지 구역들(148b 내지 148e)은 중심 구역(148a)을 중심으로 동심의 환형 구역들일 수 있다. 예시의 편의를 위해 도 1 및 도 2에 3개의 챔버들만을 예시하였지만, 2개의 챔버들, 또는 4개 또는 그 이상의 챔버들, 예를 들어, 5개의 챔버들이 있을 수 있다.
도 1로 돌아가서, 각 캐리어 헤드(140)는 지지 구조물(150), 예를 들어, 캐러셀(carousel)에 현수되고, 캐리어 헤드가 축(155)을 중심으로 회전할 수 있도록 캐리어 헤드 회전 모터(154)에 구동 샤프트(152)에 의해 연결된다. 추가로, 각 캐리어 헤드(140)는 예를 들어, 캐러셀(150)상의 슬라이더들상에서, 또는 캐러셀 자체의 회전 진동에 의해 횡으로 진동할 수 있다. 동작중에, 플래튼은 그 중심축(125)을 중심으로 회전되고, 각 캐리어 헤드는 그 중심축(155)을 중심으로 회전되고 연마 패드의 상부면을 가로질러 횡으로 병진이동(translate)된다.
단지 2개의 캐리어 헤드들(140)만이 도시되어 있지만, 연마 패드(110)의 표면적이 효율적으로 사용될 수 있도록 추가의 기판들을 홀딩하기 위해 더 많은 캐리어 헤드들이 제공될 수 있다. 따라서, 동시 연마 공정을 위해 기판들을 홀딩하도록 구성된 캐리어 헤드 어셈블리들의 수는 연마 패드(110)의 표면적에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다.
연마 장치는 또한, 아래의 논의되는 바와 같이 연마 레이트를 조절할지 또는 연마 레이트에 대한 조절을 결정하기 위해 사용될 수 있는 인-시츄 모니터링 시스템(160)을 포함한다. 인-시츄 모니터링 시스템(160)은 광학 모니터링 시스템, 예를 들어, 분광 모니터링 시스템, 또는 와전류 모니터링 시스템을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 모니터링 시스템(160)은 광학 모니터링 시스템일 수 있다. 연마 패드를 통한 광학 액세스가 개구(즉, 패드를 관통하는 홀) 또는 솔리드 윈도우(solid window)(118)를 포함함으로써 제공된다. 일부 구현들에서, 솔리드 윈도우가 플래튼(120)상에 지지될 수 있고 연마 패드의 개구로 투영할 수 있지만, 솔리드 윈도우(118)는 예를 들어, 연마 패드의 개구를 충진하는 플러그로서 연마 패드(110)에 고정될 수 있고, 예를 들어, 연마 패드에 몰딩되거나 접착 고정된다.
광학 모니터링 시스템(160)은 광원(162), 광 검출기(164), 및 원격 제어기(190), 예를 들어, 컴퓨터와 광원(162) 및 광 검출기(164) 사이에서 신호들을 전송하고 수신하는 회로(166)를 포함할 수 있다. 하나 또는 그 초과의 광섬유들이 광원(162)으로부터의 광을 광학 액세스에 송신하고, 기판(10)으로부터 반사된 광을 검출기(164)에 송신하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 분기된 광섬유(170)가 광원(162)으로부터의 광을 기판(10)으로 송신하고 검출기(164)로 되송신하기 위해 사용될 수 있다. 분기된 광섬유는 광학 액세스에 인접하게 위치된 트렁크(172) 및 광원(162)과 검출기(164) 각각에 연결된 2개의 브랜치들(174 및 176)을 포함한다.
일부 구현들에서, 플랜튼의 상부면은 분기된 광섬유의 트렁크(172)의 일단부를 홀딩하는 광학 헤드(168)가 끼워지는 리세스(128)를 포함할 수 있다. 광학 헤드(168)는 트렁크(172)의 상부와 솔리드 윈도우(118) 사이의 수직 거리를 조절하기 위한 메커니즘을 포함할 수 있다.
회로(166)의 출력은 구동 샤프트(124)에서의 회전 커플러(129), 예를 들어, 슬립 링을 통해 광학 모니터링 시스템에 대한 제어기(190)로 통과하는 디지털 전자 신호일 수 있다. 유사하게는, 광원은 제어기(190)로부터 회전 커플러(129)를 통해 광학 모니터링 시스템(160)으로 통과하는 디지털 전자 신호들에서의 제어 커맨드들에 응답하여 턴 온 또는 오프될 수 있다. 다르게는, 회로(166)는 무선 신호에 의해 제어기(190)와 통신할 수 있다.
광원(162)은 백색광을 발광하도록 동작가능하다. 일 구현에서, 발광된 백색광은 200 내지 800 나노미터의 파장을 갖는 광을 포함한다. 적합한 광원이 크세논 램프 또는 크세논 수은 램프이다.
광 검출기(164)는 분광기일 수 있다. 분광기는 전자기 스펙트럼의 부분에 대한 광의 강도를 측정하는 광학 기구이다. 적합한 분광계가 격자 분광기이다. 분광기에 대한 통상의 출력은 파장 (또는 주파수)의 함수로서 광의 강도이다.
상기 언급한 바와 같이, 광원(162) 및 광 검출기(164)는 이들의 동작을 제어하고 이들의 신호들을 수신하도록 동작가능한 컴퓨팅 디바이스, 예를 들어, 제어기(190)에 연결될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스는 연마 장치 근처에 위치한 마이크로프로세서, 예를 들어, 프로그램가능한 컴퓨터를 포함할 수 있다. 제어에 관하여, 컴퓨팅 디바이스는 예를 들어, 광원의 활성화를 플래튼(120)의 회전과 동기화시킬 수 있다.
일부 구현들에서, 인-시츄 모니터링 시스템(160)의 광원(162) 및 검출기(164)는 플래튼(120)내에 설치되고 플래튼(120)으로 회전한다. 이러한 경우에, 플래튼의 모션은 센서가 각 기판에 걸쳐 스캔하게 한다. 특히, 플래튼(120)이 회전할 때, 제어기(190)는 광원(162)으로 하여금, 각 기판(10)이 광학 액세스를 통과하기 직전에 시작하고, 통과한 직후에 종료하는 일련의 플래시를 발광하게 할 수 있다. 다르게는, 컴퓨팅 디바이스는 광원(162)으로 하여금 각 기판(10)이 광학 액세스를 통과하기 직전에 연속적으로 시작하고, 통과한 직후에 종료하는 광을 발광하게 할 수 있다. 어느 경우에서나, 검출기로부터의 신호는 샘플링 주기에 걸쳐 통합되어 샘플링 주파수에서 스펙트럼들의 측정치들을 생성할 수 있다.
동작중에, 제어기(190)는 예를 들어, 광원의 특정한 플래시 또는 검출기의 시간 프레임에 대해 광 검출기에 의해 수광된 광의 스펙트럼을 설명하는 정보를 반송하는 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 이러한 스펙트럼은 연마 동안 인-시츄 측정된 스펙트럼이다.
도 3a에 도시되어 있는 바와 같이, 검출기가 플래튼내에 설치된 경우에, (화살표 204로 도시된) 플래튼의 회전으로 인해, 윈도우(108)가 하나의 캐리어 헤드(예를 들어, 제 1 기판(10a)를 홀딩하는 캐리어 헤드) 아래에서 이동할 때, 샘플링 주파수에서 스펙트럼 측정치들을 작성하는 광학 모니터링 시스템은 그 스펙트럼 측정치들로 하여금 제 1 기판(10a)을 횡단하는 원호 형상의 위치들(201)에서 취해지게 한다. 예를 들어, 포인트들(201a 내지 201k) 각각은 제 1 기판(10a)의 모니터링 시스템에 의한 스펙트럼 측정의 위치를 나타낸다(포인트들의 수는 예시적인 것이고, 샘플링 주파수에 의존하여 예시된 것 보다 많거나 적은 측정치들이 취해질 수 있다). 도시되어 있는 바와 같이, 플래튼의 일 회전에 걸쳐, 스펙트럼들이 기판(10a)상의 상이한 반경들로부터 획득된다. 즉, 일부 스펙트럼들은 기판(10a)의 중심에 더 근접한 위치들로부터 획득되고, 일부는 에지에 더 근접하다. 유사하게는, 도 3b에 도시되어 있는 바와 같이, 플래튼의 회전으로 인해, 윈도우가 다른 캐리어 헤드(예를 들어, 제 2 기판(10b)을 홀딩하는 캐리어 헤드) 아래에서 이동할 때, 샘플링 주파수에서 스펙트럼 측정치들을 작성하는 광학 모니터링 시스템은 그 스펙트럼 측정치들로 하여금 제 2 기판(10b)을 횡단하는 원호에 따른 위치들(202)에서 취해지게 한다.
따라서, 플래튼의 임의의 소정의 회전에 대해, 타이밍 및 모터 인코더 정보에 기초하여, 제어기는 어느 기판, 예를 들어, 기판(10a 또는 10b)이 측정된 스펙트럼의 소스인지를 결정할 수 있다. 또한, 기판, 예를 들어, 기판(10a 또는 10b)을 가로지른 광학 모니터링 시스템의 임의의 소정의 스캔에 대해, 타이밍, 모터 인코더 정보, 및 기판 및/또는 리테이닝 링의 에지의 광학 검출에 기초하여, 제어기(190)는 스캔으로부터 각 측정된 스펙트럼에 대한 (스캔된 특정한 기판(10a 또는 10b)의 중심에 대한) 방사상 위치를 계산할 수 있다. 연마 시스템은 어느 기판인지 및 측정된 스펙트럼의 기판상의 위치의 결정을 위해 추가의 데이터를 제공하기 위해, 회전 위치 센서, 예를 들어, 정지형 광학 인터럽터를 통과하는 플래튼의 에지에 부착된 플랜지를 또한 포함할 수 있다. 따라서, 제어기는 다양한 측정된 스펙트럼들은 기판들(10a 및 10b)상의 제어가능한 구역들(148b 내지 148e)(도 2 참조)과 연관시킬 수 있다. 일부 구현들에서, 스펙트럼의 측정 시간은 방사상 위치의 정확한 계산을 위한 대체로서 사용될 수 있다.
플래튼의 다중의 회전들을 통해, 각 기판의 각 구역에 대해, 스펙트럼들의 시퀀스가 시간을 통해 획득될 수 있다. 어떠한 특정한 이론에 제한하지 않고, 기판(10)으로부터 반사된 광의 스펙트럼은 최외곽 층의 두께의 변화들로 인한 (예를 들어, 기판을 가로지른 단일 스윕 동안이 아닌 플래튼의 다중의 회전들을 통한) 연마 진행들로서 유도되어서, 시변 스펙트럼들의 시퀀스를 산출한다. 더욱이, 특정한 스펙트럼들은 층 스택의 특정한 두께들에 의해 나타난다.
일부 구현들에서, 제어기, 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스는 측정된 스펙트럼을 다중의 기준 스펙트럼들에 비교하고 어느 기준 스펙트럼이 최상의 매칭을 제공하는지를 결정하도록 프로그램될 수 있다. 특히, 제어기는 각 기판의 각 구역으로부터의 측정된 스펙트럼들의 시퀀스로부터의 각 스펙트럼을 다중의 기준 스펙트럼들에 비교하여 각 기판의 각 구역에 대한 최상의 매칭하는 기준 스펙트럼들이 시퀀스를 생성하도록 프로그램될 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 기준 스펙트럼은 기판의 연마 이전에 생성된 소정의 스펙트럼이다. 기준 스펙트럼은 실제 연마 레이트가 예상 연마 레이트를 따른다는 것을 가정하여, 스펙트럼이 나타날 것으로 기대되는 연마 공정에서의 시간을 나타내는 값과의 소정의 연관성을 가질 수 있고, 즉, 연마 동작 이전에 정의될 수 있다. 다르게는 또는 또한, 기준 스펙트럼은 최외곽 층의 두께와 같은 기판 특성의 값과의 소정의 연관성을 가질 수 있다.
기준 스펙트럼은 예를 들어, 테스트 기판, 예를 들어, 알려진 초기 층 두께를 갖는 테스트 기판으로부터 스펙트럼들을 측정함으로써 실험적으로 생성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 기준 스펙트럼들을 생성하기 위해, 셋-업(set-up) 기판이 스펙트럼들의 시퀀스가 제어되면서 디바이스 웨이퍼들의 연마 동안 사용되는 동일한 연마 파라미터들을 사용하여 연마된다. 각 스펙트럼에 대해, 스펙트럼이 수집되는 연마 공정에서의 시간을 나타내는 값이 기록된다. 예를 들어, 이 값은 경과 시간, 또는 다수의 플래튼 회전들일 수 있다. 기판은 과연마(overpolish), 즉, 원하는 두께를 지나 연마될 수 있어서, 목표 두께가 달성될 때 기판으로부터 반사된 광의 스펙트럼이 획득될 수 있다.
각 스펙트럼을 기판 특성의 값, 예를 들어, 최외곽 층의 두께와 연관시키기 위해, 제품 기판과 동일한 패턴을 갖는 "셋-업 기판"의 초기 스펙트럼들 및 특성이 계측 스테이션(metrology station)에서 연마-전(pre-polish)으로 측정될 수 있다. 최종 스펙트럼 및 특성이 또한 동일한 계측 스테이션 또는 상이한 계측 스테이션과의 연마-후(post-polish)로 측정될 수 있다. 초기 스펙트럼들과 최종 스펙트럼들 사이의 스펙트럼들에 대한 특성들이 보간, 예를 들어, 테스트 기판의 스펙트럼들이 측정되는 경과 기간에 기초한 선형 보간에 의해 결정될 수 있다.
실험적으로 결정되는 것에 추가하여, 기준 스펙트럼들 중 일부 또는 모두는 예를 들어, 기판층들의 광학 모델을 사용하는 이론으로부터 계산될 수 있다. 예를 들어, 광학 모델은 소정의 외부층 두께(D)에 대한 기준 스펙트럼을 계산하기 위해 사용될 수 있다. 기준 스펙트럼이 수집되는 연마 공정에서의 시간을 나타내는 값이 예를 들어, 외부층이 균일한 연마 레이트로 제거된다는 것을 가정함으로써 계산될 수 있다. 예를 들어, 특정한 기준 스펙트럼이 계산될 수 있는 시간(Ts)은 시작 두께(D0) 및 균일한 연마 레이트(R (Ts = (D0-D)/R))를 단순히 가정함으로써 계산될 수 있다. 다른 예로서, 광학 모델에 대해 사용된 두께(D)에 기초한 연마-전과 연마-후 두께들(D1, D2)(또는 계측 스테이션에서 측정된 다른 두께들)에 대한 측정 시간들(T1, T2) 사이의 선형 보간이 수행될 수 있다(Ts = T2-T1*(D1-D)/(D1-D2)).
도 4 및 도 5를 참조하면, 측정된 스펙트럼(300)(도 4 참조)이 하나 또는 그 초과의 라이브러리들(310)(도 5 참조)로부터의 기준 스펙트럼들(320)에 비교될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 기준 스펙트럼들의 라이브러리들은 특성을 공통으로 공유하는 기판들을 나타내는 기준 스펙트럼들의 집합이다. 그러나, 단일 라이브러리에서 공통으로 공유된 특성은 기준 스펙트럼들의 다중의 라이브러리들에 걸쳐 변화할 수도 있다. 예를 들어, 2개의 상이한 라이브러리들이 2개의 상이한 하부 두께들을 갖는 기판들을 나타내는 기준 스펙트럼들을 포함할 수 있다. 기준 스펙트럼들의 소정의 라이브러리에 대해, (웨이퍼 패턴, 하부층 두께, 또는 층 조성에서의 차이들과 같은) 다른 요인들 보다는 상위층 두께에서의 변동들이 스펙트럼 강도들에서의 차이에 주로 책임이 있을 수 있다.
상이한 라이브러리들(310)에 대한 기준 스펙트럼들(320)은 상이한 기판 특성들(예를 들어, 하부층 두께, 또는 층 조성)을 갖는 다중의 "셋-업" 기판들을 연마하고, 상기 논의한 바와 같이 스펙트럼들을 수집함으로써 생성될 수 있고, 하나의 셋-업 기판으로부터의 스펙트럼들은 제 1 라이브러리를 제공할 수 있고, 상이한 하부층 두께를 갖는 다른 기판으로부터의 스펙트럼들은 제 2 라이브러리를 제공할 수 있다. 다르게는 또는 또한, 상이한 라이브러리들에 대한 기준 스펙트럼들은 이론으로부터 계산될 수 있고, 예를 들어, 제 1 라이브러리에 대한 스펙트럼들은 하부층이 제 1 두께를 갖는 광학 모델을 사용하여 계산될 수 있고, 제 2 라이브러리에 대한 스펙트럼들은 하부층이 상이한 두께를 갖는 광학 모델을 사용하여 계산될 수 있다.
일부 구현들에서, 각 기준 스펙트럼(320)에는 인덱스 값(330)이 할당된다. 일반적으로, 각 라이브러리(310)는 기판의 예상 연마 시간에 걸쳐 각 플래튼 회전에 대해 다수의 기준 스펙트럼들(320), 예를 들어, 하나 또는 그 초과, 예를 들어, 정확하게 하나의 기준 스펙트럼들을 포함할 수 있다. 이러한 인덱스(330)는 기준 스펙트럼(320)이 관측될 것으로 예상되는 연마 공정에서의 시간을 나타내는 값, 예를 들어, 번호일 수 있다. 스펙트럼들은 특정한 라이브러리에서의 스펙트럼이 고유 인덱스 값을 갖도록 인덱싱될 수 있다. 인덱싱은 스펙트럼들이 측정되는 순서로 인덱스 값들이 순서화되도록 구현될 수 있다. 인덱스 값은 연마가 진행할 때 단조적으로 변화하도록, 예를 들어, 증가하거나 감소하도록 선택될 수 있다. 특히, 기준 스펙트럼들의 인덱스 값들은 이들이 (연마 레이트가 라이브러리에서 기준 스펙트럼들을 생성하기 위해 사용된 모델 또는 테스트 기판의 연마 레이트를 따른다고 가정하여) 플래튼 회전의 수 또는 시간의 선형 함수를 형성하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 인덱스 값은 기준 스펙트럼들이 테스트 기판에 대해 측정되거나 광학 모델에서 나타나는 플래튼 회전의 수에 비례할 수 있고, 예를 들어, 동일할 수 있다. 따라서, 각 인덱스 값은 정수일 수 있다. 인덱스 수는 연관된 스펙트럼이 나타나는 예상 플래튼 회전을 나타낼 수 있다.
기준 스펙트럼들 및 이들의 연관된 인덱스 값들은 기준 라이브러리에 저장될 수 있다. 예를 들어, 각 기준 스펙트럼(320) 및 그것의 연관된 인덱스 값(330)은 데이터베이스(350)의 레코드(340)에 저장될 수 있다. 기준 스펙트럼들의 기준 라이브러리들의 데이터베이스(350)는 연마 장치의 컴퓨팅 디바이스의 메모리에서 구현될 수 있다.
상기 언급한 바와 같이, 각 기판의 각 구역에 대해, 측정된 스펙트럼들의 시퀀스 또는 그 구역 및 기판에 기초하여, 제어기(190)는 최상으로 매칭하는 스펙트럼들의 시퀀스를 생성하도록 프로그램될 수 있다. 최상으로 매칭하는 기준 스펙트럼이 측정된 스펙트럼을 특정한 라이브러리로부터의 기준 스펙트럼들에 비교함으로써 결정될 수 있다.
일부 구현들에서, 최상으로 매칭하는 기준 스펙트럼은 각 기준 스펙트럼에 대해, 측정된 스펙트럼과 기준 스펙트럼 사이의 차이들의 제곱합(sum of squared)을 계산함으로써 결정될 수 있다. 차이들의 최저의 제곱합을 갖는 기준 스펙트럼이 최상의 적합도를 갖는다. 최상으로 매칭하는 기준 스펙트럼을 찾는 다른 기법들이 가능하다.
컴퓨터 프로세싱을 감소시키기 위해 적용될 수 있는 방법은 매칭하는 스펙트럼들에 대해 탐색된 라이브러리의 부분을 제한하는 것이다. 통상적으로, 라이브러리는 기판을 연마하면서 획득되는 것 보다 넓은 범위의 스펙트럼들을 포함한다. 기판 연마 동안, 라이브러리 탐색은 라이브러리 스펙트럼들의 소정의 범위로 제한된다. 일부 구현들에서, 연마되는 기판의 현재의 회전 인덱스(N)가 결정된다. 예를 들어, 초기 플래튼 회전에서, N은 라이브러리의 모든 기준 스펙트럼들을 탐색함으로써 결정될 수 있다. 후속 회전 동안 획득된 스펙트럼들에 대해, 라이브러리는 N의 자유도 범위내에서 탐색된다. 즉, 일 회전 동안, 인덱스 수가 N인 것으로 발견되면, 자유도가 Y이고, 추후 X개 회전들인 후속 회전 동안, 범위는 (N + X) - Y로부터 (N + X) + Y까지 탐색된다.
단일 기판의 단일 기판만에 대한 결과들을 예시하는 도 6을 참조하면, 시퀀스에서의 최상으로 매칭하는 스펙트럼들 각각의 인덱스 값은 인덱스 값들(212)의 시변 시퀀스를 생성하기 위해 결정될 수 있다. 인덱스 값들의 이러한 시퀀스를 인덱스 트레이스(210)로 칭할 수 있다. 일부 구현들에서, 인덱스 트레이스가 각 측정된 스펙트럼을 정확하게 하나의 라이브러리로부터의 기준 스펙트럼들에 비교함으로써 생성된다. 일반적으로, 인덱스 트레이스(210)는 기판 아래의 광학 모니터링 시스템의 스윕 당 하나, 예를 들어, 정확하게 하나의 인덱스 값을 포함할 수 있다.
광학 모니터링 시스템의 단일 스윕에서 특정한 기판 및 구역에 대해 측정된 다중의 스펙트럼들("현재의 스펙트럼들"이라 칭함)이 존재하는 소정의 인덱스 트레이스(210)에 대해, 최상의 매칭이 현재의 스펙트럼들 각각과 하나 또는 그 초과의, 예를 들어, 정확하게 하나의 라이브러리의 기준 스펙트럼들 사이에서 결정될 수 있다. 일부 구현들에서, 각 선택된 현재의 스펙트럼들은 선택된 라이브러리 또는 라이브러리들의 각 기준 스펙트럼들에 대해 비교된다. 예를 들어, 현재의 스펙트럼들(e, f, 및 g) 및 기준 스펙트럼들(E, F, 및 G)을 가정하면, 매칭 계수가 현재 및 기준 스펙트럼들의 아래의 조합들: e와 E, e와 F, e와 G, f와 E, f와 F, f와 G, g와 E, g와 F, 및 g와 G 각각에 대해 계산될 수 있다. 어느 매칭 계수가 최상의 매칭을 나타내는지, 예를 들어, 가장 작은지는 최상으로 매칭하는 기준 스펙트럼, 및 따라서 인덱스 값을 결정한다. 다르게는, 일부 구현들에서, 현재의 스펙트럼들은 조합될 수 있고, 예를 들어, 평균될 수 있고, 결과적인 조합된 스펙트럼이 최상의 매칭, 및 따라서 인덱스 값을 결정하기 위해 기준 스펙트럼들에 비교된다.
일부 구현들에서, 일부 기판들의 적어도 일부의 구역들에 대해, 복수의 인덱스 트레이스들이 생성될 수 있다. 소정의 기판의 소정의 구역에 대해, 인덱스 트레이스는 관심의 각 레퍼런스 라이브러리에 대해 생성될 수 있다. 즉, 소정의 기판의 소정의 구역에 대한 관심의 각 기준 라이브러리에 대해, 측정된 스펙트럼들의 시퀀스에서 각 측정된 시퀀스는 소정의 라이브러리로부터의 기준 스펙트럼에 비교되고, 최상으로 매칭하는 기준 스펙트럼들의 시퀀스가 결정되며, 최상으로 매칭하는 기준 스펙트럼들의 시퀀스의 인덱스 값은 소정의 라이브러리의 인덱스 트레이스를 제공한다.
요약하면, 각 인덱스 트레이스는 인덱스 값들(212)의 시퀀스(210)를 포함하고, 시퀀스의 각 특정한 인덱스 값(212)은 측정된 스펙트럼에 대한 가장 근접한 적합도인 소정의 라이브러리로부터 기준 스펙트럼의 인덱스를 선택함으로써 생성된다. 인덱스 트레이스(210)의 각 인덱스의 시간 값은 측정된 스펙트럼이 측정되는 시간과 동일하다.
도 7을 참조하면, 복수의 인덱스 트레이스들이 예시되어 있다. 상기 논의한 바와 같이, 인덱스 트레이스는 각 기판의 각 구역에 대해 생성될 수 있다. 예를 들어, (중공 원들에 의해 도시된) 인덱스 값들(212)의 제 1 시퀀스(210)가 제 1 기판의 제 1 구역에 대해 생성될 수 있고, (솔리드 원들로 도시된) 인덱스 값들(222)의 제 2 시퀀스(220)가 제 1 기판의 제 2 구역에 대해 생성될 수 있고, (중공 사각형들에 의해 도시된) 인덱스 값들(232)의 제 3 시퀀스(230)가 제 2 기판의 제 1 구역에 대해 생성될 수 있으며, (솔리드 사각형들에 의해 도시된) 인덱스 값들(242)의 제 4 시퀀스(240)가 제 2 기판의 제 2 구역에 대해 생성될 수 있다.
도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 각 기판 인덱스 트레이스에 대해, 알려진 차수의 다각형 함수, 예를 들어, 1차 함수(예를 들어, 라인)가 예를 들어, 로버스트 라인 피팅(robust line fitting)을 사용하여 연관된 구역 및 웨이퍼에 대한 인덱스 값들의 시퀀스에 피팅된다. 예를 들어, 제 1 라인(214)이 제 1 기판의 제 1 구역에 대한 인덱스 값들(212)에 피팅될 수 있고, 제 2 라인(224)이 제 1 기판의 제 2 구역의 인덱스 값들(222)에 피팅될 수 있고, 제 3 라인(234)이 제 2 기판의 제 1 구역의 인덱스 값들(232)에 피팅될 수 있으며, 제 4 라인(244)이 제 2 기판의 제 2 구역의 인덱스 값들(242)에 피팅될 수 있다. 인덱스 값들에 대한 라인의 피팅은 라인의 기울기 및 라인이 시작 인덱스 값, 예를 들어, 0와 교차하는 x축 교차 시간(T)의 계산을 포함할 수 있다. 함수는 I(t) = S·(t-T)의 형태로 표현될 수 있고, 여기서, t는 시간이다. X축 교차 시간(T)은 음의 값을 가질 수 있고, 이것은 기판층의 시작 두께가 예상보다 작다는 것을 나타낸다. 따라서, 제 1 라인(214)은 제 1 기울기(S1) 및 제 1 x축 교차 시간(T1)을 가질 수 있고, 제 2 라인(224)은 제 2 기울기(S2) 및 제 2 x축 교차 시간(T2)을 가질 수 있고, 제 3 라인(234)은 제 3 기울기(S3) 및 제 3 x축 교차 시간(T3)을 가질 수 있으며, 제 4 라인(244)은 제 4 기울기(S4) 및 제 4 x축 교차 시간(T4)을 가질 수 있다.
연마 공정 동안 일부에서, 예를 들어, 시간 T0에서, 적어도 하나의 기판의 적어도 하나의 구역, 예를 들어, 모든 기판 마다의 적어도 하나의 구역에 대한 연마 파라미터가 기판의 구역의 연마 레이트를 조절하기 위해 조절되어서, 연마 종점 시간에서, 복수의 기판들의 복수의 구역들은 이러한 조절을 사용하지 않을 것 보다 그들의 목표 두께에 더 근접한다. 일부 실시예들에서, 복수의 기판들의 각 구역은 종점 시간에서 거의 동일한 두께를 가질 수 있다.
도 8을 참조하면, 일부 구현들에서, 하나의 기판의 하나의 구역이 기준 구역으로서 선택되고, 기준 구역이 목표 인덱스(IT)에 도달하는 투영된 종점 시간(TE)이 결정된다. 예를 들어, 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 상이한 구역 및/또는 상이한 기판이 선택될 수 있지만, 제 1 기판의 제 1 구역이 기준 구역으로서 선택된다. 목표 두께(IT)는 연마 동작 이전에 사용자에 의해 설정되어 저장된다.
기존 구역이 목표 인덱스에 도달하는 투영된 시간을 결정하기 위해, 목표 인덱스(IT)와 기준 구역의 라인, 예를 들어, 라인(214)의 교점이 계산될 수 있다. 연마 레이트가 나머지 연마 공정을 통해 예상된 연마 레이트를 벗어나지 않는다고 가정하면, 인덱스 값의 시퀀스는 실질적으로 선형 증가(linear progression)를 유지해야 한다. 따라서, 예상된 종점 시간(TE)은 목표 인덱스(IT)에 대한 라인의 단순한 선형 보간, 예를 들어, IT = S·(TE-T)으로서 계산될 수 있다. 따라서, 제 2 기판의 제 1 구역이 기준 구역으로서 선택되는 도 8의 예에서, 연관된 제 3 라인(234)으로, IT = S1·(TE-T1), 즉, TE = IT/S1-T1이다.
(다른 기판들상의 구역들을 포함하는) 기준 구역 이외의 하나 또는 그 초과의 구역들, 예를 들어, 모든 구역들이 조절가능한 구역들로서 정의될 수 있다. 조절가능한 구역들에 대한 라인들이 예상된 종점 시간(TE)을 충족시키는 위치는 조절가능한 구역들에 대한 투영된 종점을 정의한다. 따라서, 각 조절가능한 구역의 선형 함수, 예를 들어, 도 8에서의 라인들(224, 234 및 244)은 연관된 구역에 대한 예상된 종점 시간(ET)에서 달성되는 인덱스, 예를 들어, EI2, EI3 및 EI4를 외삽(extrapolate)하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제 2 라인(224)은 제 1 기판의 제 2 구역에 대한 예상된 종점 시간(ET)에서 예상된 인덱스(EI2)를 외삽하기 위해 사용될 수 있고, 제 3 라인(234)은 제 2 기판의 제 1 구역에 대한 예상된 종점 시간(ET)에서 예상된 인덱스(EI3)를 외삽하기 위해 사용될 수 있으며, 제 4 라인은 제 2 기판의 제 2 구역에 대한 예상된 종점 시간(ET)에서 예상된 인덱스(EI4)를 외삽하기 위해 사용될 수 있다.
도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 시간 T0 이후에 임의의 기판들의 임의의 구역들의 연마 레이트에 대해 조절이 이루어지지 않으면, 종점이 모든 기판들에 대해 동시에 강제되는 경우에, 각 기판은 상이한 두께를 가질 수 있거나, 각 기판은 상이한 종점 시간을 가질 수 있다(이는 결함들 및 쓰루풋의 손실을 초래할 수 있기 때문에 바람직하지 않다). 여기서, 예를 들어, (라인 224에 의해 도시된) 제 1 기판의 제 2 구역은 제 1 기판의 제 1 구역의 예상된 인덱스 보다 큰 예상된 인덱스(EI2) (및 보다 작은 두께)에서의 종점이다. 유사하게, 제 2 기판의 제 1 구역은 제 1 기판의 제 1 구역 보다 작은 예상된 인덱스(ET3) (및 보다 큰 두께)에서의 종점이다.
도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 목표 인덱스가 상이한 기판들에 대해 상이한 시간에 도달되면(또는 동등하게, 조절가능한 구역들이 기준 구역의 투영된 종점 시간에서 상이한 예상된 인덱스들을 가지면), 연마 레이트는 상향 또는 하향 조절될 수 있어서, 기판들은 이러한 조절을 사용하지 않는 것 보다 동시에 더 근접한, 예를 들어, 거의 동시에 목표 인덱스(및 목표 두께)에 도달하거나, 이러한 조절을 사용하지 않는 것 보다 목표 시간에서 동일한 인덱스 값(및 동일한 두께), 예를 들어, 거의 동일한 인덱스 값(및 거의 동일한 두께)에 더 근접한다.
따라서, 도 8의 예에서, 시간 T0에서 개시하여, 제 1 기판의 제 2 구역에 대한 적어도 하나의 연마 파라미터는, 구역의 연마 레이트가 증가되도록(그 결과, 인덱스 트레이스(224)의 기울기가 증가됨) 변경된다. 또한, 이러한 예에서, 제 2 기판의 제 1 구역에 대한 적어도 하나의 연마 파라미터는, 구역의 연마 레이트가 증가되도록(그 결과, 인덱스 트레이스(234)의 기울기가 증가됨) 변경된다. 유사하게는, 이러한 예에서, 제 2 기판의 제 2 구역에 대한 적어도 하나의 연마 파라미터는, 구역의 연마 레이트가 감소되도록(그 결과, 인덱스 트레이스(244)의 기울기가 감소됨) 변경된다. 그 결과, 기판들 양자의 구역들 양자는 거의 동시에 목표 인덱스(및 목표 두께)에 도달한다(또는 기판들 양자의 연마가 동시에 중지되면, 기판들 양자의 구역들 양자는 거의 동일한 두께로 종료된다).
일부 구현들에서, 예상된 종점 시간(ET)에서의 투영된 인덱스가 기판의 구역이 목표 두께의 소정의 범위이내라는 것을 나타내면, 이 구역에 대해 조절이 요구되지 않을 수도 있다. 이 범위는 목표 인덱스의 2%, 예를 들어, 1% 이내일 수도 있다.
조절가능한 구역들에 대한 연마 레이트들은, 모든 구역들이 이러한 조절을 사용하지 않는 것 보다 예상된 종점 시간에 목표 인덱스에 더 근접하도록 조절될 수 있다. 예를 들어, 모든 구역들이 기준 기판의 거의 투영된 시간에서 종점이도록 기준 기판의 기준 구역이 선택될 수도 있고 모든 다른 구역에 대한 프로세싱 파라미터들이 조절될 수 있다. 기준 구역은 예를 들어, 소정의 구역, 예를 들어, 중심 구역(148a) 또는 그 중심 구역을 바로 접하여 둘러싸는 구역(148b), 임의의 기판들의 임의의 구역들의 가장 빠른 또는 가장 늦은 투영된 종점 시간을 갖는 구역, 또는 원하는 투영된 종점을 갖는 기판의 구역일 수 있다. 가장 빠른 시간은 연마가 동시에 중지되는 경우에 가장 얇은 기판에 해당한다. 유사하게, 가장 늦은 시간은 연마가 동시에 중지되는 경우에 가장 두꺼운 기판에 해당한다. 기준 기판은 예를 들어, 소정의 기판, 기판들의 가장 빠르거나 가장 늦은 투영된 종점 시간을 갖는 구역을 갖는 기판일 수 있다. 가장 빠른 시간은 연마가 동시에 중지되는 경우에 가장 얇은 구역에 해당한다. 유사하게, 가장 늦은 시간은 연마가 동시에 중지되는 경우에 가장 두꺼운 구역에 해당한다.
조절가능한 구역들 각각에 대해, 인덱스 경사에 대한 원하는 기울기는 조절가능한 구역이 기준 구역과 동시에 목표 인덱스에 도달하도록 계산될 수 있다. 예를 들어, 원하는 기울기(SD)는 (IT-I)=SD*(TE-T0)로부터 계산될 수 있고, 여기서, I는 연마 파라미터가 변경되는 시간 T0에서의 (인덱스 값들의 시퀀스에 대한 선형 함수 피팅으로부터 계산된) 인덱스 값이고, IT는 목표 인덱스이며, TE는 계산된 예상 종점 시간이다. 도 8의 예에서, 제 1 기판의 제 2 구역에 대해, 원하는 기울기(SD2)는 (IT-I2)=SD2*(TE-T0)로부터 계산될 수 있고, 제 2 기판의 제 1 구역에 대해, 원하는 기울기(SD3)는 (IT-I3)=SD3*(TE-T0)로부터 계산될 수 있으며, 제 2 기판의 제 2 구역에 대해, 원하는 기울기(SD4)는 (IT-I4)=SD4*(TE-T0)로부터 계산될 수 있다.
도 9를 참조하면, 일부 구현들에서, 기준 구역이 없다. 예를 들어, 예상된 종점 시간(TE)은 예를 들어, 연마 공정 이전에 사용자에 의해 설정된 소정의 시간일 수 있거나, 하나 또는 그 초과의 기판들로부터(다양한 구역들에 대한 라인들을 목표 인덱스에 투영함으로써 계산되는 바와 같은) 2개 또는 그 초과의 구역들의 예상된 종점 시간들의 평균 또는 다른 조합으로부터 계산될 수 있다. 이러한 구현에서, 제 1 기판의 제 1 구역에 대한 원하는 기울기가 또한 계산되어야 하지만, (TE 보다는 예상된 종점 시간(TE)를 사용하여) 상기 논의한 바와 같이 원하는 기울기들이 계산되고, 예를 들어, 원하는 기울기(SD1)는 (IT-I1)=SD1*(TE’-T0)로부터 계산될 수 있다.
도 10을 참조하면, (도 9에 도시된 구현과 또한 결합될 수 있는) 일부 구현들에서, 상이한 구역들에 대해 상이한 목표 인덱스들이 존재한다. 이것은 기판상에서 의도적이지만 제어가능한 비균일 두께 프로파일의 생성을 허용한다. 목표 인덱스들은 예를 들어, 제어기상의 입력 디바이스를 사용하여 사용자에 의해 입력될 수 있다. 예를 들어, 제 1 기판의 제 1 구역은 제 1 목표 인덱스들(IT1)을 가질 수 있고, 제 1 기판의 제 2 구역은 제 2 목표 인덱스들(IT2)을 가질 수 있고, 제 2 기판의 제 1 구역은 제 3 목표 인덱스들(IT3)을 가질 수 있으며, 제 2 기판의 제 2 구역은 제 4 목표 인덱스들(IT4)을 가질 수 있다.
각 조절가능한 구역에 대한 원하는 기울기(SD)는 (IT-I)=SD*(TE-T0)로부터 계산될 수 있고, 여기서, I는 연마 파라미터가 변경되는 시간 T0에서의 (구역에 대한 인덱스 값들의 시퀀스에 대한 선형 함수 피팅으로부터 계산된) 구역의 인덱스 값이고, IT는 특정한 구역의 목표 인덱스이며, TE는 (도 8과 관련하여 상기 논의한 바와 같은 기준 구역으로부터, 또는 사전설정된 종점 시간으로부터 또는 도 9와 관련하여 상기 논의한 바와 같은 예상된 종점 시간들의 조합으로부터) 계산된 예상 종점 시간이다. 도 10의 예에서, 제 1 기판의 제 2 구역에 대해, 원하는 기울기(SD2)는 (IT2-I2)=SD2*(TE-T0)로부터 계산될 수 있고, 제 2 기판의 제 1 구역에 대해, 원하는 기울기(SD3)는 (IT3-I3)=SD3*(TE-T0)로부터 계산될 수 있으며, 제 2 기판의 제 2 구역에 대해, 원하는 기울기(SD4)는 (IT4-I4)=SD4*(TE-T0)로부터 계산될 수 있다.
도 8 내지 도 10에 대해 상술한 임의의 상기 방법들에 대해, 연마 레이트는 인덱스 트레이스의 기울기를 원하는 기울기에 더 근접하게 하도록 조절된다. 연마 레이트는 예를 들어, 캐리어 헤드의 대응하는 챔버에서의 압력을 증가시키거나 감소시킴으로써 조절될 수 있다. 연마 레이트의 변화는 압력의 변화, 예를 들어, 단순한 Prestonian 모델에 정비례하는 것으로 가정될 수 있다. 예를 들어, 구역이 시간 T0 이전에 압력(Pold)으로 연마되는 각 기판의 각 구역에 대해, 시간(T0) 이후에 인가할 새로운 압력(Pnew)이 Pnew = Pold*(SD/S)로서 계산될 수 있고, 여기서, S는 시간 T0 이전의 라인의 기울기이고, SD는 원하는 기울기이다.
예를 들어, 입력(Pold1)이 제 1 기판의 제 1 구역에 인가되고, 입력(Pold2)이 제 1 기판의 제 2 구역에 인가되고, 입력(Pold3)이 제 2 기판의 제 1 구역에 인가되며, 입력(Pold4)이 제 2 기판의 제 2 구역에 인가된다고 가정하면, 제 1 기판의 제 1 구역에 대한 새로운 압력(Pnew1)이 Pnew1 = Pold1*(SD1/S1)로서 계산될 수 있고, 제 1 기판의 제 2 구역에 대한 새로운 압력(Pnew2)이 Pnew2 = Pold2*(SD2/S2)로서 계산될 수 있고, 제 2 기판의 제 1 구역에 대한 새로운 압력(Pnew3)이 Pnew3 = Pold3*(SD3/S3)로서 계산될 수 있으며, 제 2 기판의 제 2 구역에 대한 새로운 압력(Pnew4)이 Pnew4 = Pold4*(SD4/S4)로서 계산될 수 있다.
기판이 목표 두께에 도달하는 투영된 시간들을 결정하고, 연마 레이트들을 조절하는 공정은 예를 들어, 특정한 시간, 예를 들어, 예상된 연마 시간 동안 40 내지 60%에서 연마 공정 동안 단지 1회 수행될 수 있거나, 연마 공정 동안 다중 횟수, 예를 들어, 30 내지 60초 마다 수행될 수 있다. 연마 공정 동안 후속 시간에서, 레이트들은 적절하게 다시 조절될 수 있다. 연마 공정 동안, 연마 레이트들의 변화는 4, 3, 2 또는 단지 1회와 같은 단지 몇 회만 이루어질 수 있다. 조절은 연마 공정의 시작 근처, 중간에서, 또는 종료를 향해 이루어질 수 있다.
연마는 연마 레이트들이 조절된 이후에, 예를 들어, 시간 T0 이후에 계속되고, 광학 모니터링 시스템은 스펙트럼들을 계속 수집하고 각 기판의 각 구역에 대한 인덱스 값들을 계속 결정한다. 기준 구역의 인덱스 트레이스가 (예를 들어, 시간 T0 이후에 새로운 선형 함수를 인덱스 값들의 시퀀스에 피팅하고 새로운 선형 함수가 목표 인덱스에 도달한 시간을 결정함으로써 계산된 바와 같이) 목표 인덱스에 도달하면, 종점이라 칭하고 연마 동작은 기판들 양자에 대해 중지된다. 종점을 결정하기 위해 사용된 기준 구역은 예상된 종점 시간을 계산하기 위해 상술한 바와 같이 사용된 동일한 기준 구역, 또는 상이한 구역일 수 있다(또는 모든 구역들이 도 8을 참조하여 설명한 바와 같이 조절되면, 기준 구역은 종점 결정의 목적을 위해 선택될 수 있다).
예를 들어, 구리 연마를 위한 일부 구현들에서, 기판에 대한 종점의 검출 이후에, 기판은 예를 들어, 구리 잔류물을 제거하기 위해 과연마 공정을 바로 받는다. 과연마 공정은 기판의 모든 구역들에 대해 균일한 압력, 예를 들어, 1 내지 1.5psi에서 이루어질 수 있다. 과연마 공정은 사전설정 지속기간, 예를 들어, 10 내지 15초를 가질 수 있다.
일부 구현들에서, 기판들의 연마는 동시에 중지되지 않는다. 이러한 구현들에서, 종점 결정을 위해, 각 기판에 대한 기준 구역들이 있을 수 있다. 특정한 기판의 기준 구역의 인덱스 트레이스가 (예를 들어, 시간 T0가 목표 인덱스에 도달한 이후에 선형 함수가 인덱스 값들의 시퀀스에 피팅된 시간에 의해 계산된 바와 같이) 목표 인덱스에 도달하면, 특정한 기판에 대한 종점이라 칭하고 특정한 기판의 모든 구역들에 대한 압력의 인가가 동시에 중지된다. 그러나, 하나 또는 그 초과의 다른 기판들의 연마가 계속될 수 있다. 종점이 나머지 기판들 모두에 대해 칭해진 이후(또는 과연마가 모든 기판들에 대해 완료된 이후)에만, 나머지 기판들의 기존 구역들에 기초하여, 연마 패드의 린싱을 개시한다. 또한, 모든 캐리어 헤드들은 기판들을 연마 패드에서 동시에 들어올릴 수 있다.
일부 구현들에서, 다중의 라이브러리들(예를 들어, 라이브러리들(310))이 각 구역에 대해 사용될 수 있다. 다중의 라이브러리들이 예를 들어, 기판의 에지들에서 또는 그 근처에서의 연마의 모니터링에 특히 적합할 수 있고, 여기서, 연마 레이트들 및 공정들은 비선형일 수도 있다. 각 구역에 대해 사용된 라이브러리들은 예를 들어, 특정한 라이브러리들을 사용하여 유사한 구역들을 연마하는 만족스러운 결과들의 지식에 기초하여 사용자에 의해 선택될 수 있다. 이와 같이, 사용자는 하나의 구역에 대한 라이브러리들의 하나의 서브세트, 다른 구역에 대한 라이브러리들의 제 2 서브세트 등을 선택할 수 있다. 각 라이브러리로부터의 기준 스펙트럼들은 연마 동안 측정된 스펙트럼들을 매칭시키는데 사용될 수 있고, 각 기준 스펙트럼은 상술한 바와 같이 연관된 인덱스 값을 가질 수 있다.
도 11은 상이한 구역들에 대해 사용된 기준 라이브러리들을 선택하는 예시적인 사용자 인터페이스(1100)를 예시한다. 사용자 인터페이스(1100)에는 연마 장치(100)와 인터페이싱하는 컴퓨터 소프트웨어가 포함될 수 있다. 일례로서, 사용자 인터페이스(1100)의 사용자(예를 들어, 연마 장치(100)를 제어하는 사람)는 도 5를 참조하여 상술한 바와 같이 각 구역에 대해 다중의 라이브러리들, 예를 들어, 라이브러리들(310)을 선택할 수 있다. 선택된 라이브러리들에 기초하여, 예를 들어, 연마 장치(100)는 연마 공정 동안 다양한 구역들에 대한 연마 압력들 및 시간들을 동적으로 조절할 수 있다. 상이한 라이브러리들을 선택함으로써, 예를 들어, 연마 장치(100)는 웨이퍼의 에지들에 통상적으로 있는 비선형 결과들을 보상할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼의 에지를 따라, 단일 기준 구역을 사용하는 (도 7에 관하여 설명한) 로버스트 라인 피팅과 연관된 공정들이 알맞은 결과들 보다 적게 제공될 수 있다. 웨이퍼의 에지에서 특정한 라이브러리들을 선택함으로써, 예를 들어, 연마 공정은 유사한 에지 특성들과 연관된 라이브러리들을 사용하여 향상될 수 있다.
사용자 인터페이스(1100)를 사용하여 선택된 다중의 라이브러리들은 각 연마 헤드가 해당 구역에서의 연마 작용을 최상으로 설명하는 자체 라이브러리 스펙트럼들 세트를 사용할 수 있게 한다. 그 후, 각 구역에 대한 최상으로 매칭된 라이브러리 인덱스들에 대한 로버스트 라인 피팅은 인덱스들에 대한 더 양호한 적합도를 가질 수 있다. 각 구역은 자체 목표 인덱스를 가질 수 있고, 제어기(190)는 종점에서 각 구역의 목표 인덱스를 달성하기 위해 압력을 동적으로 조절할 수 있다. 이러한 개념은 웨이퍼의 영역에 특정되는 업스트림 웨이퍼 처리로부터 발생하는 기본적인 변동들의 취급으로 연장될 수 있다. 웨이퍼의 구역 또는 영역 마다 상이한 기준 스펙트럼들 세트들을 할당함으로써, 향상된 정확도가 각 구역에 대한 로버스트 라인 피팅에 발생할 수 있다.
사용자 인터페이스(1100)는 초기 라이브러리 선택 제어부, 예를 들어, 사용자가 복수의 라이브러리들을 선택할 수 있게 하는 드롭-다운 메뉴 또는 브라우징 윈도우를 포함할 수 있다.
사용자 인터페이스(1100)는 각 구역에 대해 사용하기 위해 (초기 라이브러리 선택 다이얼로그로 이전에 식별된 복수의 라이브러리들 중에서) 하나 또는 그 초과의 라이브러리들을 독립적으로 선택하기 위해 사용될 수 있는 라이브러리 윈도우(1102)를 포함한다. 일례로서, 라이브러리 선택 윈도우(1102)는 구역들에 대한 라이브러리들을 연관시키고 프리징(freeze)시키기 위해 사용될 수 있는 구역 라이브러리 연관 제어부(1104)를 선택한 이후에 나타나는 팝업 윈도우일 수 있다. 구역 라이브러리 연관 제어부(1104)에는 사용자가 액세스하고 예를 들어, 연마 공정의 다른 양태들에 대한 사용자 제어들을 제공하는 다양한 다른 제어부들(1106)(예를 들어, 버튼들, 필드들, 체크 박스들 등)이 포함될 수 있다. 임의의 소정의 시간에, 구역 라이브러리들 서머리(summary)(1108)는 라이브러리 선택 윈도우(1102)가 디스플레이되지 않는 시간들과 같은 라이브러리 선택 스크린(1102)에 의해 현재 정의된 정보의 서머리를 제공할 수 있다. 일부 구현들에서, 구역 라이브러리 서머리(1108)는 디스플레이될 구역들의 수가 구역 라이브러리 서머리(1108)에 할당된 디스플레이 영역을 초과하는 경우와 같이, 스크롤가능한 리스트(예를 들어, 스크롤 바들이 포함됨)에 제공될 수 있다.
라이브러리 선택 윈도우(1102)는 특정한 넘버링된 구역들에 라이브러리들을 할당하는 라이브러리 선택 영역(1110), 및 구역들 및 옵션들이 사용되는 방법을 특정하는 옵션 영역(1112)을 포함하는 2개의 메인 영역들을 포함할 수 있다. 도 11에 도시되어 있는 바와 같이, 라이브러리 선택 윈도우(1102)는 구역-특정 라이브러리 체크 박스들(1114), 올/넌(all/none) 제어부(1116), 프리징 체크 박스들(1118) 및 퍼센티지 필드들(1120)을 포함한다. 사용자는 각 라이브러리 번호 다음의 체크박스를 체크함으로써(또는 체크하지 않음으로써) 개별 라이브러리들(예를 들어, 라이브러리들(1, 2 및/또는 3))을 선택(또는 선택해제)할 수 있다.
예를 들어, 구역(Z1)에 대한 제 1 로우(1121a)는 라이브러리들(1 및 2)이 선택된 것을 나타내고, 구역(Z4)에 대한 하이라이트된 로우(1121b)는 모든 3개의 라이브러리들(103)이 선택된 것을 나타낸다. 이들 및 다른 선택들은 하이라이트된 구역(Z4)에 대한 정보를 또한 나타내는 구역 라이브러리들 서머리(1108)에 요약된다. 일부 구현들에서, 사용자 인터페이스(1100)는 사용자가 현재 동작하고 있는 로우(예를 들어, 1121a, 1121b 등)를 하이라이트할 수 있다. 도시된 바와 같이, 로우들(예를 들어, 로우들(1121a, 1121b 등) 중 어느 것도 프리징 체크 박스들(1118)이 체크되어 있지 않다. 로우(1121c)는 연마 공정에서 현재 제어되지 않는 구역(Z6)을 식별한다. 일부 구현들에서, 제어되지 않은 구역 명칭(예를 들어, Z6)상에서 선택하거나 체크하는 것은 사용자가 라이브러리들을 선택할 수 있게 하는 구역에 대한 제어부들(1114 내지 1120)이 구역을 위해 사용하고 다른 선택들을 할 수 있게 한다.
일부 구현들에서, 상기 언급한 바와 같이, 각 구역에 대해 선택가능한 후보 라이브러리들로서 디스플레이된 라이브러리들은 드롭-다운 메뉴, 브라우징 다이얼로그, 또는 도 11에는 도시되지 않은 다른 제어부를 사용하여 제어될 수 있다. 예를 들어, 이러한 제어를 사용하여, 사용자는 구역-특정 라이브러리 체크 박스들(1114)에 현재 나타나지 않은 라이브러리(4) 및/또는 다른 라이브러리들을 추가할 수 있다.
일부 구현들에서, 도 11에 도시되지 않은 다른 제어부들은 사용자가 각 라이브러리에 관한 정보를 정의하거나 디스플레이할 수 있게 한다. 예를 들어, 사용자는 어느 라이브러리들을 특정한 구역에 대해 사용가능한 것으로 할당할지를 결정할 때와 같이, 라이브러리의 특징들에 관한 주석들을 기입할 수 있고 추후 그 라이브러리에 대한 정보를 풀업(pull up)할 수 있다.
올/넌 버튼들(1116)은 (예를 들어, "올" 버튼을 사용하여) 라이브러리 체크 박스들 모두를 체크하거나 (예를 들어, "넌" 버튼을 사용하여) 체크 박스들 모두를 체크하지 않는 신속한 방법을 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 로우(1121b)에서 구역(Z4)에 대한 체크된 박스들의 체크된 상태들은 사용자가 그 로우상에서 "올" 버튼을 선택한 결과일 수 있다.
프리징 체크 박스들(1118)은 최상의 피팅을 제공하는 라이브러리의 자동 선택의 타이밍을 사용자가 제어할 수 있게 한다. 특히, 연마 동안, 경과 기간이 (예를 들어, 각 퍼센티지 필드(1120)에서 특정된 바와 같은) 특정 퍼센티지 이내이면, 선형 함수에 최상의 적합도를 제공하는 라이브러리가 선택되어 나머지 연마 공정을 위해 사용된다. 프리징 체크 박스(1118)가 특정 구역에 대해 선택되지 않으면, 퍼센티지 필드(1120)는 그레이-아웃(gray-out)되거나 그렇지 않으면 디스에이블될 수 있다.
목표 구역 체크 박스(1122)가 시스템으로 하여금 모든 조절가능한 구역들에 대해 기준 구역에 대한 최상의 라이브러리를 사용하게 한다.
생성 체크 박스(1124)가 각 특정 구역에 대해 사용하기 위한 최상의 라이브러리를 결정하는데 오퍼레이터를 보조하기 위한 툴로서 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 사용자 인터페이스(1100)는 연마 진행으로서 최상의 라이브러리로부터 생성된 선형 함수 및 인덱스 값들을 실시간으로 나타내는 디스플레이(도 11에 미도시)를 포함할 수 있다. 그러나, 체크 박스(1124)가 체크되면, 소정의 구역에 대해 선택된 각 기준 라이브러리에 대해 생성된 선형 함수 및 인덱스 값들을 나타내는 디스플레이가 생성된다. 이것은 소정의 구역에 대해 불량하게 기능하는 라이브러리들이 사용자의 옵션에 또한 디스플레이되게 한다. 사용자는 예를 들어, 개별 구역-특정 라이브러리 체크 박스들(1114)을 체크할 때 어느 라이브러리를 사용할지(또는 회피할지)를 결정하기 위해 이러한 타입의 최상/최악의 라이브러리 정보를 사용할 수 있다.
확인(OK) 버튼과 취소(Cancel) 버튼을 포함하는 것으로 여기에 도시된 제어부(1126)는 라이브러리 선택 윈도우(1102)상에서 이루어진 사용자 입력들 또는 변화들을 사용자가 의사결정하거나 폐기할 수 있게 한다. 일례로서, 확인 버튼의 선택(예를 들어, 클릭)은 사용자가 라이브러리 선택 영역(1110)에서 작성한 임의의 입력들 및 옵션 영역(1112)에서 이루어진 옵션 선택들을 적용할 수 있다. 비교로서, 취소 버튼의 선택은 사용자가 라이브러리 선택 윈도(1102)를 빠져나가게 할 수 있다.
구역들 각각에 대해 사용자에 의해 선택된 다중의 라이브러리들을 사용하여, 연마 장치(100)는 연마 공정 동안 기판의 제 1 구역으로부터 스펙트럼들의 제 1 시퀀스를 특정할 수 있다. 제 1 구역으로부터의 스펙트럼들의 제 1 시퀀스에서의 각 측정된 스펙트럼 및 제 1 구역과 연관된 각 라이브러리에 대해, 연마 장치(100)는 최상으로 매칭하는 기준 스펙트럼을 결정할 수 있다. 구역에 대한 각 라이브러리로부터의 각 최상으로 매칭하는 기준 스펙트럼에 대해, 연마 장치(100)는 연마 공정 동안 사용하기 위한 인덱스 값들의 시퀀스를 결정할 수 있다. 이러한 공정은 각 구역에 대해 정의된 다중의 라이브러리들을 사용하여 나머지 구역들에 대해 반복될 수 있다.
다중의 인덱스 트레이스들이 특정한 구역 및 기판에 대해 생성되는 경우에, 예를 들어, 예를 들어, 특정한 구역 및 기판에 관심이 있는 각 라이브러리에 대해 하나의 인덱스 트레이스가 생성되는 경우에, 인덱스 트레이스들 중 하나가 특정한 구역 및 기판에 대해 종점 또는 압력 제어 알고리즘에서 사용하기 위해 선택될 수 있다. 예를 들어, 동일한 구역 및 기판에 대해 생성된 각 인덱스 트레이스에 대해, 제어기(190)는 그 인덱스 트레이스의 인덱스 값들에 선형 함수를 피팅할 수 있고, 인덱스 값들의 시퀀스에 대한 그 선형 함수의 적합도를 결정할 수 있다. 자체 인덱스 값들의 최상의 적합도를 갖는 라인을 갖는 생성된 인덱스 트레이스가 특정한 구역 및 기판에 대한 인덱스 트레이스로서 선택될 수 있다. 예를 들어, 조절가능한 구역들의 연마 레이트를 예를 들어, 시간 T0에서 조절하는 방법을 결정할 때, 최상의 적합도를 갖는 선형 함수가 계산에서 사용될 수 있다. 다른 예로서, 최상의 적합도를 갖는 라인에 대한 (인덱스 값들의 시퀀스에 대한 선형 함수 피팅으로부터 계산된 바와 같은) 계산된 인덱스가 목표 인덱스에 매칭하거나 그 목표 인덱스를 초과할 때를 종점이라 칭할 수 있다. 또한, 선형 함수로부터 인덱스 값을 계산하기 보다는, 인덱스 값들 자체가 종점을 결정하기 위해 목표 인덱스에 비교될 수 있다.
스펙트럼 라이브러리와 연관된 인덱스 트레이스가 라이브러리와 연관된 선형 함수에 대한 최상의 적합도를 갖는지를 결정하는 것은, 연관된 스펙트럼 라이브러리의 인덱스 트레이스가 연관된 로버스트 라인 및 다른 라이브러리와 연관된 인덱스 트레이스로부터의 차이들과 비교하여, 상대적으로 연관된 로버스트 라인으로부터 최소량의 차이를 갖는지를 결정하는 것을 포함하고, 예를 들어, 표준 편차가 가장 낮으면 상관은 가장 크거나 다른 변동 척도이다. 일 구현에서, 적합도는 인덱스 데이터 포인트들과 선형 함수 사이의 차이들의 제곱합을 계산함으로써 결정되고, 차이들의 최저의 제곱합을 갖는 라이브러리가 최상의 적합도를 갖는다.
도 12를 참조하면, 간략한 흐름도(600)가 예시되어 있다. 복수의 기판들의 복수의 구역들은 상술한 바와 같이 동일한 연마 패드로 연마 장치에서 동시에 연마된다(단계 602). 이러한 연마 동작 동안, 각 기판의 각 구역은 독립적인 가변 연마 파라미터, 예를 들어, 특정한 구역 상에 캐리어 헤드에서의 챔버에 의해 인가된 압력에 의해 다른 기판들과 독립적으로 제어가능한 연마 레이트를 갖는다. 연마 동작 동안, 기판들은 예를 들어, 각 기판의 각 구역으로부터 획득되는 측정된 스펙트럼으로 상술한 바와 같이 모니터링된다(단계 604). 최상의 매칭인 기준 스펙트럼이 결정된다(단계 606). 최상의 피팅인 각 기준 스펙트럼에 대한 인덱스 값이 인덱스 값들의 시퀀스를 생성하도록 결정된다(단계 610). 각 기판의 각 구역에 대해, 선형 함수가 인덱스 값들의 시퀀스에 피팅된다(단계 610). 일 구현에서, 기준 구역에 대한 선형 함수가 목표 인덱스 값에 도달하는 예상 종점 시간이 예를 들어, 선형 함수의 선형 보간에 의해 결정된다(단계 612). 다른 구현에서, 예상 종점 시간은 다중의 구역들의 예상 종점 시간들의 조합으로서 사전결정되거나 계산된다. 필요한 경우에, 다른 기판의 다른 구역들에 대한 연마 파라미터들이 그 기판의 연마 레이트를 조절하기 위해 조절되어서, 복수의 기판들의 복수의 구역들은 거의 동시에 목표 두께에 도달하거나, 복수의 기판들의 복수의 구역들은 목표 시간에서 거의 동일한 두께(또는 목표 두께)를 갖는다(단계 614). 연마는 파라미터들이 조절된 이후에 계속되고, 각 기판의 각 구역에 대해, 스펙트럼을 측정하고, 라이브러리로부터 최상으로 매칭하는 기준 스펙트럼을 결정하고, 연마 파라미터가 조절될 이후의 기간 동안 인덱스 값들의 새로운 시퀀스를 생성하기 위해 최상으로 매칭하는 스펙트럼에 대한 인덱스 값을 결정하며, 선형 함수를 인덱스 값에 피팅한다(단계 616). 연마는 기준 구역에 대한 인덱스 값(예를 들어, 인덱스 값들의 새로운 시퀀스에 피팅된 선형 함수로부터 생성된 인덱스 값)이 목표 인덱스에 도달하면 중지될 수 있다(단계 630).
기판의 에지들에 따른 구역들에서의 연마는 상술한 바와 같은 공정들(단계들(602 내지 616))을 사용할 수 있다. 또한, 에지들을 따른 연마는 라이브러리들의 정의 및 특정한 구역들에 대한 라이브러리들의 할당을 포함할 수 있다(단계 632). 예를 들어, 라이브러리들(예를 들어, 라이브러리들(310))이 정의될 수 있다. 또한, 라이브러리들은 예를 들어, 하나 또는 그 초과의 라이브러리들(예를 들어, 라이브러리들(1, 2, 3 등))을 특정한 구역들(예를 들어, 구역들(Z1, Z, 등))에 할당하기 위해 사용자 인터페이스(1100)를 사용하여 각 구역에 할당될 수 있다. 에지들을 따른 연마는 각 구역에 할당된 라이브러리들을 사용하여 발생한다(단계 634). 연마는 구역에 대한 인덱스 값이 목표 인덱스에 도달할 때와 같이 단계 630에 대해 행해진 바와 같이 중지될 수 있다(단계 636). 일부 구현들에서, 단계들(632 내지 636)은 단계들(602 내지 630)과 병행하여, 또는 연마 장치(100)에 의해 수행되는 임의의 순서로 수행될 수 있다.
상술한 기법들은 와전류 시스템을 사용하는 금속 층들의 모니터링에 또한 적용가능할 수 있다. 이러한 경우에서, 스펙트럼들의 매칭을 수행하기 보다는, 층 두께(또는 그것을 나타내는 값)가 와전류 모니터링 시스템에 의해 직접 측정되고, 층 두께는 계산을 위해 인덱스 값 대신에 사용된다.
종점들을 조절하기 위해 사용된 방법은 수행된 연마의 타입에 기초하여 상이할 수 있다. 구리 벌크 연마를 위해, 단일 와전류 모니터링 시스템이 사용될 수 있다. 단일 플래튼상에 다중의 웨이퍼들을 갖는 구리-세척 CMP를 위해, 기판들 모두가 제 1 브레이크쓰루(breakthrough)에 동시에 도달하도록 먼저 사용될 수 있다. 그 후, 와전류 모니터링 시스템은 웨이퍼들을 세척하고 과연마하기 위해 레이저 모니터링 시스템으로 전환될 수 있다. 단일 플래튼상에서 다중의 웨이퍼들을 갖는 배리어 및 유전체 CMP를 위해, 광학 모니터링 시스템이 사용될 수 있다.
제어기(190)는 중앙 처리 장치(CPU; 192), 메모리(194), 및 지원 회로들(196), 예를 들어, 입/출력 회로, 전원들, 클록 회로들, 캐시 등을 포함할 수 있다. 광학 모니터링 시스템(160)(및 임의의 다른 종점 검출 시스템(180))으로부터 신호들을 수신하는 것 이외에, 제어기(190)는 연마 파라미터들, 예를 들어, 플래튼(들) 및 캐리어 헤드(들)의 다양한 회전 레이트들 및 캐리어 헤드에 인가된 압력(들)을 제어하기 위해 연마 장치(100)에 접속될 수 있다. 메모리는 CPU(192)에 접속된다. 메모리, 또는 컴퓨터 판독가능한 매체는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 플로피 디스크, 하드 디스크, 또는 다른 형태의 디지털 저장부와 같은 하나 또는 그 초과의 용이하게 입수가능한 메모리일 수 있다. 또한, 단일 컴퓨터로서 예시되어 있지만, 제어기(190)는 예를 들어, 다중의 독립적으로 동작하는 프로세서들 및 메모리들을 포함하는 분산 시스템일 수 있다.
본 발명의 실시예들 및 본 명세서에 설명한 기능 동작들 모두는 디지털 전자 회로, 또는 본 명세서에 개시된 구조적 수단 및 이들의 구조적 등가물을 포함하는 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어, 또는 하드웨어, 또는 이들의 조합들에서 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 하나 또는 그 초과의 컴퓨터 프로그램 제품들, 즉, 데이터 처리 장치에 의한 실행을 위해 또는 그 데이터 처리 장치의 동작을 제어하기 위해 머신-판독가능한 저장 매체에 수록된 유형의 하나 또는 그 초과의 컴퓨터 프로그램들, 예를 들어, 프로그램가능한 프로세서, 컴퓨터, 또는 다중의 프로세서들 또는 컴퓨터들로서 구현될 수 있다. (프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 애플리케이션, 또는 코드로서 또한 알려진) 컴퓨터 프로그램은 컴파일되거나 해석된 언어들을 포함하는 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 기입될 수 있고, 독립형 프로그램 또는 모듈, 컴포넌트, 서브루트, 또는 컴퓨팅 환경에서 사용하는데 적합한 다른 유닛을 포함하는 임의의 형태로 배치될 수 있다. 컴퓨터 프로그램이 파일에 반드시 대응하지 않는다. 프로그램은 다른 프로그램들 또는 데이터를 홀딩하는 파일의 일부에, 해당 프로그램에 전용된 단일 파일에, 또는 다중의 조정된 파일들(예를 들어, 하나 또는 그 초과의 모듈들, 서브-프로그램들, 또는 코드의 일부들을 저장한 파일들)에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 컴퓨터 또는 일 사이트에서 또는 다중의 사이트들에 걸쳐 분산되고 통신 네트워크에 의해 상호접속된 다중의 컴퓨터들상에서 실행되도록 배치될 수 있다.
본 명세서에 설명된 프로세스들 및 논리 흐름들은 입력 데이터에 대해 동작하여 출력을 생성함으로써 기능들을 수행하기 위해 하나 또는 그 초과의 컴퓨터 프로그램들을 실행하는 하나 또는 그 초과의 프로그램가능한 프로세서들에 의해 수행될 수 있다. 프로세스들 및 논리 흐름들은 또한, 특수용 논리 회로, 예를 들어, 필드 프로그램가능한 어레이(FPGA) 또는 응용 주문형 집적 회로(ASIC)에 수행될 수 있고, 장치가 특수용 논리 회로, 예를 들어, 필드 프로그램가능한 어레이(FPGA) 또는 응용 주문형 집적 회로(ASIC)로서 또한 구현될 수 있다.
상술한 연마 장치 및 방법들은 다양한 연마 시스템들에 적용될 수 있다. 연마 패드, 또는 캐리어 헤드들, 또는 이들 양자는 연마면과 기판 사이에서 상대적 모션을 제공하도록 이동할 수 있다. 예를 들어, 플래튼은 회전하기 보다는 오히려 선회(orbit)할 수도 있다. 연마 패드는 플래튼에 고정된 원형(또는 일부 다른 형상) 패드일 수 있다. 종점 검출 시스템의 일부 양태들은 예를 들어, 연마 패드가 선형으로 이동하는 연속형 또는 릴-투-릴(reel-to-reel) 벨트인 선형 연마 시스템에 적용가능할 수도 있다. 연마층은 표준(예를 들어, 필러들을 갖거나 갖지 않은 폴리우레탄) 연마 재료, 소프트 재료, 또는 고정 연마 재료일 수 있다. 상대적 포지셔닝의 용어들이 사용되고, 연마면 및 기판이 수직 배향 또는 일부 다른 배향으로 홀딩될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
본 발명의 특정한 실시예들을 설명하였다. 다른 실시예들이 아래의 청구항들의 범위내에 있다.

Claims (15)

  1. 연마 모니터링 시스템을 구성하는 방법으로서,
    복수의 라이브러리들을 선택하는 사용자 입력을 수신하는 단계로서, 상기 복수의 라이브러리들의 각 라이브러리는 연마 동안 측정된 스펙트럼들에 매칭시키는데 사용하기 위한 복수의 기준 스펙트럼들을 포함하고, 상기 복수의 기준 스펙트럼들의 각 기준 스펙트럼은 연관된 인덱스 값을 갖는, 상기 사용자 입력을 수신하는 단계;
    기판의 제 1 구역에 대해, 상기 복수의 라이브러리들의 제 1 서브세트를 선택하는 사용자 입력을 수신하는 단계; 및
    상기 기판의 제 2 구역에 대해, 상기 복수의 라이브러리들의 제 2 서브세트를 선택하는 사용자 입력을 수신하는 단계를 포함하는, 연마 모니터링 시스템을 구성하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판을 연마 장치에서 연마하는 단계;
    연마 동안 상기 기판의 상기 제 1 구역으로부터의 스펙트럼들의 제 1 시퀀스를 인-시츄(in-situ) 모니터링 시스템으로 측정하는 단계;
    상기 복수의 라이브러리들의 상기 제 1 서브세트로부터의 각 라이브러리에 대해, 상기 제 1 구역으로부터의 상기 스펙트럼들의 제 1 시퀀스에서의 각 측정된 스펙트럼에 대해, 최상으로 매칭하는 기준 스펙트럼을 결정하는 단계; 및
    상기 기판의 상기 제 1 구역에 대한 각 최상으로 매칭하는 기준 스펙트럼에 대한 상기 라이브러리들의 제 1 서브세트로부터의 각 라이브러리에 대해, 상기 라이브러리들의 제 1 서브세트로부터의 각 라이브러리에 대한 제 1 인덱스 값들의 제 1 시퀀스를 생성하기 위해 제 1 인덱스 값을 결정하는 단계를 더 포함하는, 연마 모니터링 시스템을 구성하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    연마 동안 상기 기판의 상기 제 2 구역으로부터의 스펙트럼들의 제 2 시퀀스를 상기 인-시츄 모니터링 시스템으로 측정하는 단계;
    상기 복수의 라이브러리들의 상기 제 2 서브세트로부터의 각 라이브러리에 대해, 상기 제 2 구역으로부터의 상기 스펙트럼들의 제 2 시퀀스에서의 각 측정된 스펙트럼에 대해, 최상으로 매칭하는 기준 스펙트럼을 결정하는 단계; 및
    상기 기판의 제 2 구역에 대한 각 최상으로 매칭하는 기준 스펙트럼에 대한 상기 라이브러리들의 제 2 서브세트로부터의 각 라이브러리에 대해, 상기 라이브러리들의 제 2 서브세트로부터의 각 라이브러리에 대한 제 2 인덱스 값들의 제 2 시퀀스를 생성하기 위해 제 2 인덱스 값을 결정하는 단계를 더 포함하는, 연마 모니터링 시스템을 구성하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 라이브러리들의 제 1 서브세트로부터의 각 라이브러리에 대해, 상기 제 1 인덱스 값들의 제 1 시퀀스에 제 1 함수를 피팅(fit)하고, 상기 라이브러리들의 제 2 서브세트로부터의 각 라이브러리에 대해, 상기 제 2 인덱스 값들의 제 2 시퀀스에 제 2 함수를 피팅하는 단계를 더 포함하는, 연마 모니터링 시스템을 구성하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 라이브러리들의 제 1 서브세트로부터의 각 라이브러리에 대한 적합도(goodness of fit)를 결정하고 상기 라이브러리들의 제 2 서브세트로부터의 각 라이브러리에 대한 적합도를 결정하는 단계를 더 포함하는, 연마 모니터링 시스템을 구성하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 라이브러리들의 제 1 서브세트의 최상의 적합도를 갖는 제 1 라이브러리를 선택하고 상기 라이브러리들의 제 2 서브세트의 최상의 적합도를 갖는 제 2 라이브러리를 선택하는 단계를 더 포함하는, 연마 모니터링 시스템을 구성하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 인덱스 값들의 상기 제 1 시퀀스 및 상기 제 1 라이브러리에 기초한 제 1 함수를 디스플레이상에 디스플레이하는 단계를 더 포함하는, 연마 모니터링 시스템을 구성하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 라이브러리들의 제 1 서브세트의 각각에 대한 각 제 1 함수 및 제 1 인덱스 값들의 각 제 1 시퀀스를 디스플레이상에 동시에 디스플레이하는 단계를 더 포함하는, 연마 모니터링 시스템을 구성하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 라이브러리를 선택하는 사용자 입력을 수신하는 단계는 다수의 라이브러리들을 갖는 드롭-다운(drop-down) 리스트를 디스플레이하는 단계를 포함하는, 연마 모니터링 시스템을 구성하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 라이브러리들을 선택하는 사용자 입력을 수신하는 단계는 상기 드롭-다운 리스트에서의 상기 다수의 라이브러리들로부터 상기 복수의 라이브러리들을 선택하는 단계를 포함하는, 연마 모니터링 시스템을 구성하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 라이브러리들의 제 1 서브세트를 선택하는 사용자 입력을 수신하는 단계는 상기 복수의 라이브러리들의 각각에 대한 제 1 체크 박스를 갖는 사용자 인터페이스를 디스플레이하는 단계 그리고 하나 또는 둘 이상의 제 1 체크 박스들을 선택하거나 선택해제하는 사용자 입력을 수신하는 단계를 포함하는, 연마 모니터링 시스템을 구성하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 라이브러리들의 제 2 서브세트를 선택하는 사용자 입력을 수신하는 단계는 상기 복수의 라이브러리들의 각각에 대한 제 2 체크 박스를 갖는 사용자 인터페이스를 디스플레이하는 단계 그리고 하나 또는 둘 이상의 제 2 체크 박스들을 선택하거나 선택해제하는 사용자 입력을 수신하는 단계를 포함하는, 연마 모니터링 시스템을 구성하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 라이브러리들의 각각에 대해 상기 제 1 체크 박스를 갖는 상기 사용자 인터페이스 및 상기 복수의 라이브러리들의 각각에 대해 상기 제 2 체크 박스를 갖는 상기 사용자 인터페이스는 동시에 디스플레이되는, 연마 모니터링 시스템을 구성하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 라이브러리들의 각각에 대한 상기 제 1 체크 박스 및 상기 복수의 라이브러리들의 각각에 대한 상기 제 2 체크 박스는 동일한 윈도우에서 디스플레이되는, 연마 모니터링 시스템을 구성하는 방법.
  15. 연마 모니터링 시스템을 구성하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
    상기 제품은 머신 판독가능한 매체상에 유형으로(tangibly) 저장되고, 상기 제품은,
    프로세서가:
    복수의 라이브러리들을 선택하는 사용자 입력을 수신하게 하고, 상기 복수의 라이브러리들의 각 라이브러리는 연마 동안 측정된 스펙트럼들에 매칭시키는데 사용하기 위한 복수의 기준 스펙트럼들을 포함하고, 상기 복수의 기준 스펙트럼들의 각 기준 스펙트럼은 연관된 인덱스 값을 가지며;
    기판의 제 1 구역에 대해, 상기 복수의 라이브러리들의 제 1 서브세트를 선택하는 사용자 입력을 수신하게 하고; 그리고
    상기 기판의 제 2 구역에 대해, 상기 복수의 라이브러리들의 제 2 서브세트를 선택하는 사용자 입력을 수신하게 하는 동작가능한 명령들을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
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