KR20170122268A - 다수의 광학적 헤드들로부터의 스펙트럼들 수집 - Google Patents

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KR20170122268A
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Abstract

폴리싱 장치는 복수의 광학적 개구들을 가지는 폴리싱 패드를 유지하기 위한 플래튼, 상기 폴리싱 패드에 대항하여 기판을 유지하기 위한 캐리어 헤드, 상기 캐리어 헤드와 상기 플래튼 사이의 상대적인 운동을 생성하기 위한 모터, 및 광학적 모니터링 시스템을 포함한다. 광학적 모니터링 시스템은 적어도 하나의 광 공급원, 공통 검출기, 및 광학적 조립체를 포함하고, 상기 광학적 조립체는 하나 이상의 광 공급원으로부터 플래튼 내의 복수의 분리된 위치들의 각각으로 광을 지향시키도록, 기판이 상기 각각의 위치 위를 통과할 때 복수의 분리된 위치들의 각각의 위치로부터 기판으로 광을 지향시키도록, 기판이 상기 각각의 위치 위를 통과할 때 상기 기판으로부터 반사된 광을 수신하도록, 그리고 상기 복수의 분리된 위치들의 각각으로부터 상기 공통 검출기로 상기 반사된 광을 지향시키도록 구성된다.

Description

다수의 광학적 헤드들로부터의 스펙트럼들 수집{GATHERING SPECTRA FROM MULTIPLE OPTICAL HEADS}
본 명세서는, 예를 들어 기판들의 화학적 기계적 폴리싱 중의 광학적 모니터링에 관한 것이다.
전형적으로, 집적 회로는 실리콘 웨이퍼 상의 전도성, 반도체성, 또는 절연성 층들의 순차적인 증착(deposition)에 의해서 기판 상에 형성된다. 하나의 제조 단계는 비-평면형 표면 위에 필러 층을 증착하는 것 및 그러한 필러 층을 평탄화하는 것과 관련된다. 특정 적용예들에 대해, 패터닝된 층의 상단부 표면이 노출될 때까지 필러 층이 평탄화된다. 절연성 층 내의 트렌치들 또는 홀들을 충진하기 위해서, 전도성 필러 층이, 예를 들어 패터닝된 절연 층 상에 증착될 수 있다. 평탄화 후에, 절연 층의 상승된 패턴 사이에 잔류하는 전도성 층의 부분들이 기판 상의 얇은 필름 회로들 사이의 전도성 경로들을 제공하는 비아들, 플러그들 및 라인들을 형성한다. 산화물 폴리싱과 같은 다른 적용예들에 대해, 미리 결정된 두께가 비 평면형 표면 위에 남겨질 때까지 필러 층이 평탄화된다. 또한, 일반적으로, 기판 표면의 평탄화가 포토리소그래피를 위해서 요구된다.
화학적 기계적 폴리싱(CMP)은 하나의 용인되고 있는 평탄화 방법이다. 이러한 평탄화 방법은 전형적으로 기판이 캐리어 헤드 상에 장착되는 것을 요구한다. 전형적으로, 기판의 노출된 표면은 회전하는 폴리싱 패드에 대항하여(against) 배치된다. 캐리어 헤드는 기판 상으로 제어가능한 로드(load)를 제공하여 그 기판을 폴리싱 패드에 대항하여 푸싱한다(push). 전형적으로, 마모성 입자들을 가지는 슬러리와 같은 폴리싱 액체가 폴리싱 패드의 표면으로 공급된다.
CMP에서의 하나의 문제는 폴리싱 프로세스가 완료되었는지의 여부, 즉 기판 층이 희망하는 편평도 또는 두께로 평탄화되었는지의 여부, 또는 희망하는 재료량이 제거된 때를 결정하는 것이다. 기판 층의 초기 두께, 슬러리 조성, 폴리싱 패드 컨디션, 폴리싱 패드와 기판 사이의 상대적인 속도, 및 기판에 대한 로드의 편차들(variations)이 재료 제거율의 편차들을 초래할 수 있다. 이러한 편차들은 폴리싱 종료점(endpoint)에 도달하는데 필요한 시간의 편차들을 초래한다. 그러므로, 단지 폴리싱 시간의 함수로서 희망하는 폴리싱 종료점을 결정하는 것이 불가능할 수 있을 것이다.
일부 시스템들에서, 예를 들어 폴리싱 패드 내의 윈도우를 통해서, 기판이 폴리싱 중에 인-시츄 방식으로(in-situ; 현장에서) 광학적으로 모니터링된다. 그러나, 기존의 광학적 모니터링 기술들은 반도체 디바이스 제조업자들의 증대되는 요구들을 충족시키지 못할 수 있을 것이다.
일부 광학적 모니터링 프로세스들에서, 플래튼(platen) 상에서 지지되는 폴리싱 패드 내의 윈도우를 통해서 광을 지향시킴으로써, 기판의 스펙트럼이 인-시츄 방식으로, 예를 들어 폴리싱 프로세스들 중에 측정된다. 만약 플래튼이 회전된다면, 윈도우가 일 회전마다 한 번씩 기판 아래를 통과할 수 있다. 그러나, 예를 들어 회전 속도(rate)가 느리거나 오버 폴리싱을 피할 필요가 있는 일부 폴리싱 동작들에 대해, 플래튼의 회전마다 한번씩 스펙트럼을 측정하는 것은 희망하는 정확도로 폴리싱을 중단하기에는 불충분한 데이터를 제공한다. 플래튼의 주위의 상이한 각도 위치들에서 복수의 위치들로부터 스펙트럼들을 수집함으로써, 스펙트럼들의 수집 레이트(rate)가 높아질 수 있다. 또한, 단일 광 공급원 및 단일 분광계를 이용하는 것에 의해서, 복수의 감지 시스템들을 교정하여야 하는 문제들이 방지될 수 있다.
하나의 양태에서, 폴리싱 장치는 복수의 광학적 개구들을 가지는 폴리싱 패드를 유지하기 위한 플래튼, 상기 폴리싱 패드에 대항하여 기판을 유지하기 위한 캐리어 헤드, 상기 캐리어 헤드와 상기 플래튼 사이의 상대적인 운동을 생성하기 위한 모터, 및 광학적 모니터링 시스템을 포함한다. 광학적 모니터링 시스템은 적어도 하나의 광 공급원, 공통 검출기, 및 광학적 조립체를 포함하고, 상기 광학적 조립체는 하나 이상의 광 공급원으로부터 플래튼 내의 복수의 분리된 위치들의 각각으로 광을 지향시키도록, 기판이 상기 각각의 위치 위를 통과할 때 복수의 분리된 위치들의 각각의 위치로부터 기판으로 광을 지향시키도록, 기판이 상기 각각의 위치 위를 통과할 때 상기 기판으로부터 반사된 광을 수신하도록, 그리고 상기 복수의 분리된 위치들의 각각으로부터 상기 공통 검출기로 상기 반사된 광을 지향시키도록 구성된다.
구현예들은 이하의 특징들 중 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 플래튼이 회전 축을 중심으로 회전될 수 있을 것이다. 복수의 분리된 위치들이 회전 축으로부터 동일한 거리로 이격될 수 있을 것이다. 복수의 분리된 위치들은 회전 축 주위에서 동일한 각도 간격들로 이격될 수 있을 것이다. 상기 기판 상의 각각의 위치로부터의 광의 입사각이 동일하도록 광학적 조립체가 구성될 수 있을 것이다. 상기 복수의 분리된 위치들은 정확하게 2개의 위치들 또는 3개의 위치들로 이루어질 수 있을 것이다.
적어도 하나의 광 공급원이 공통 광 공급원이 될 수 있을 것이다. 광학적 조립체는 공통 광 공급원 및 복수의 분지들(branches)에 연결된 트렁크(trunk)를 가지는 양분형(bifurcated) 광 섬유를 포함할 수 있을 것이고, 복수의 분지들의 각각의 분지는 복수의 위치들 중 연관된 위치로 광을 지향시키도록 구성될 수 있을 것이다. 광학적 조립체는 공통 광 공급원 및 복수의 제 1 분지들에 연결된 제 1 트렁크를 가지는 제 1 양분형 광 섬유 및 공통 광 검출기 및 복수의 제 2 분지들에 연결된 제 2 트렁크를 가지는 제 2 양분형 광 섬유를 포함할 수 있을 것이다. 복수의 제 1 분지들의 각각의 제 1 분지가 복수의 위치들 중의 연관된 위치로 광을 지향시키도록 구성될 수 있을 것이고, 복수의 제 2 분지들의 각각의 분지가 복수의 위치들 중의 연관된 위치로부터의 광을 수신하도록 구성될 수 있을 것이다. 장치는 복수의 분리된 위치들 중의 각각의 위치에서 광학적 프로브를 포함할 수 있을 것이고, 복수의 제 1 분지들로부터의 각각의 제 1 분지 및 복수의 제 2 분지들로부터의 각각의 제 2 분지가 연관된 광학적 프로브에 광학적으로 커플링될 수 있을 것이다.
광학적 조립체는 공통 검출기 및 복수의 분지들에 연결된 트렁크를 가지는 양분형 광 섬유를 포함할 수 있을 것이고, 복수의 분지들의 각각의 분지가 복수의 위치들 중의 연관된 위치로부터 광을 수신하도록 구성될 수 있을 것이다. 적어도 하나의 광 공급원이 복수의 광 공급원들을 포함할 수 있을 것이다. 복수의 광 공급원들의 각각의 광 공급원이 복수의 위치들 중의 상이한 위치와 연관될 수 있을 것이다. 광학적 조립체가 복수의 광 섬유들을 포함할 수 있을 것이고, 복수의 광 섬유들의 각각의 광 섬유가 복수의 광 공급원들의 광 공급원에 연결된 제 1 단부 및 복수의 위치들 중의 연관된 위치로 광을 지향시키도록 구성된 제 2 단부를 구비한다. 광학적 조립체는 공통 검출기 및 복수의 분지들에 연결된 트렁크를 가지는 양분형 광 섬유를 포함할 수 있을 것이고, 복수의 분지들의 각각의 분지가 복수의 위치들 중의 연관된 위치로부터 광을 수신하도록 구성될 수 있을 것이다.
적어도 하나의 광 공급원이 백색 광 공급원일 수 있고 그리고 검출기가 분광계일 수 있을 것이다. 복수의 광학적 셔터들(shutters)이 복수의 위치들로부터 공통 검출기까지의 광 경로들 내에 배치될 수 있을 것이고, 그리고 제어기가 복수의 광학적 셔터들 중의 하나의 선택된 광학적 셔터를 개방하도록 구성될 수 있을 것이다. 제어기는 기판에 인접한 위치에 상응하는 복수의 광학적 셔터들 중의 하나의 선택된 광학적 셔터를 개방하도록 구성될 수 있을 것이다. 광학적 스위치가 복수의 위치들 중 선택된 하나의 위치로부터 검출기로 광을 통과시키도록 구성될 수 있을 것이다. 캐리어 헤드와 플래튼 사이의 상대적인 운동에 의해서 복수의 분리된 위치들의 각각의 위치가 기판을 가로질러 반복적으로 스위핑(sweep)하도록, 플래튼이 구성될 수 있을 것이다. 제어기는 기판을 가로지르는 각각의 위치의 각각의 스위핑 동안 검출기로부터 스펙트럼 측정들의 그룹을 수신하도록 구성될 수 있을 것이다. 제어기는 스펙트럼 측정들의 그룹으로부터 스펙트럼들의 시퀀스(sequence)로 스펙트럼을 생성하도록 구성될 수 있을 것이다. 플래튼은 회전될 수 있을 것이고, 그리고 플래튼의 각각의 회전 동안 많은 수의 스펙트럼들을 상기 시퀀스에 부가하도록 상기 제어기가 구성될 수 있을 것이며, 그 수는 복수의 분리된 위치들의 수와 같다. 스펙트럼들의 시퀀스를 기초로 적어도 하나의 폴리싱 종료점 또는 폴리싱 매개변수에 대한 조정을 결정하도록 제어기가 구성될 수 있을 것이다.
다른 양태에서, 광학적 모니터링 시스템을 동작시키는 방법이 플래튼에 의해서 지지되는 폴리싱 패드에 대항하여 기판을 유지하는 단계, 상기 플래튼과 상기 기판 사이의 상대적인 운동을 발생시키는 단계, 적어도 하나의 광 공급원으로부터 플래튼 내의 복수의 분리된 위치들의 각각으로 광을 지향시키는 단계로서, 상기 상대적인 운동에 의해서 상기 복수의 분리된 위치들이 상기 기판을 가로질러 스위핑되는, 복수의 분리된 위치들의 각각으로 광을 지향시키는 단계, 상기 기판이 상기 각각의 위치 위를 통과할 때 상기 복수의 분리된 위치들의 각각의 위치로부터 상기 기판으로 광을 지향시키는 단계, 상기 기판이 상기 각각의 위치 위를 통과할 때 상기 기판으로부터 반사된 광을 수신하는 단계, 그리고 상기 복수의 분리된 위치들의 각각으로부터 공통 검출기로 상기 반사된 광을 지향시키는 단계를 포함한다.
다른 양태에서, 기계 판독가능 저장 장치 내에서 유형적으로 구현된(tangibly embodied) 컴퓨터 프로그램 제품이 상기 방법을 실시하기 위한 명령들을 포함한다.
구현예들은 이하의 장점들 중 하나 또는 둘 이상을 선택적으로 포함할 수 있을 것이다. 스펙트럼들의 수집 레이트가 증가될 수 있을 것이고, 그리고 보다 높은 정밀도로 폴리싱이 중단될 수 있을 것이다. 희망하는 폴리싱 종료점을 검출하기 위해 종료점 시스템의 신뢰성이 개선될 수 있고, 그리고 웨이퍼-내부의 그리고 웨이퍼-대-웨이퍼의 두께 불균일성(WIWNU 및 WTWNU)이 감소될 수 있다. 또한, 단일 광 공급원 및 단일 분광계의 이용에 의해서, 복수의 감지 시스템들의 교정 문제들이 방지될 수 있다.
하나 또는 둘 이상의 실시예들에 대한 세부사항들이 첨부 도면들 및 이하의 설명에서 기술된다. 다른 특징들, 양태들 및 장점들이 그러한 설명, 도면들 및 청구항들로부터 명확해질 것이다.
도 1은 폴리싱 장치의 예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2는 다수의 구역들을 가지는 기판의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 3은 다수의 윈도우들을 가지는 폴리싱 패드의 평면도를 도시한다.
도 4는 폴리싱 패드의 평면도를 도시하고 그리고 인-시츄 측정들이 기판 상에서 취해지는 위치들을 보여준다.
도 5는 인-시츄 광학적 모니터링 시스템으로부터의 측정된 스펙트럼을 도시한다.
여러 도면들에서, 같은 참조 번호들 및 명칭들이 같은 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 폴리싱 장치(100)의 예를 도시한다. 폴리싱 장치(100)는 회전가능한 디스크-형상의 플래튼(120)을 포함하고, 상기 플래튼 상에 폴리싱 패드(110)가 위치된다. 플래튼은 회전 축(125)을 중심으로 회전하도록 동작될 수 있다. 예를 들어, 모터(121)가 구동 샤프트(124)를 선회시켜 플래튼(120)을 회전시킬 수 있다. 폴리싱 패드(110)는 외측 폴리싱 층(112) 및 보다 연성인 백킹(softer backing) 층(114)을 가지는 2-층 폴리싱 패드일 수 있다.
폴리싱 장치(100)는 슬러리와 같은 폴리싱 액체(132)를 폴리싱 패드(110) 상으로 분배하기 위한 포트(130)를 포함할 수 있다. 폴리싱 장치는 또한 폴리싱 패드(110)를 마멸시켜(abrade) 폴리싱 패드(110)를 일정한 마모성 상태로 유지하기 위한 폴리싱 패드 컨디셔너(conditioner)를 포함할 수 있다.
폴리싱 장치(100)는 하나 또는 둘 이상의 캐리어 헤드들(140)을 포함한다. 각각의 캐리어 헤드(140)는 기판(10)을 폴리싱 패드(110)에 대항하여 유지하도록 동작될 수 있다. 각각의 캐리어 헤드(140)에 대한 폴리싱 매개변수가, 예를 들어 연관된 기판으로 인가되는 압력이 독립적으로 제어될 수 있다.
특히, 각각의 캐리어 헤드(140)는 기판(10)을 가요성 격막(144) 아래에서 보유(retain)하기 위한 보유 링(142)을 포함할 수 있다. 각각의 캐리어 헤드(140)는 또한 격막에 의해서 형성되는 복수의 독립적으로 제어가능한 가압가능 챔버들, 예를 들어 3개의 챔버들(146a-146c)을 포함하고, 상기 챔버들은 가요성 격막(144) 상의 연관된 구역들로 그에 따라 연관된 구역들(148a-148c) 상의 기판(10)으로 독립적으로 제어가능한 압력들을 인가할 수 있다(도 2 참조). 도 2를 참조하면, 중앙 구역(148a)이 실질적으로 원형일 수 있고, 그리고 나머지 구역들(148b-148c)은 중앙 구역(148a) 주위의 동심적인 환형 구역들이 될 수 있다. 비록 용이한 설명을 위해서 도 1 및 2에서 3개의 챔버들만을 도시하였지만, 하나 또는 2개의 챔버들, 또는 4개 또는 그 초과의 챔버들, 예를 들어 5개의 챔버들이 존재할 수 있을 것이다.
도 2를 다시 참조하면, 각각의 캐리어 헤드(140)가 지지 구조물(150), 예를 들어 회전식 원형 컨베이어(carousel)로부터 현수되고(suspended), 그리고 구동 샤프트(152)에 의해서 캐리어 헤드 회전 모터(154)로 연결되며, 그에 따라 캐리어 헤드가 축(155)을 중심으로 회전할 수 있다. 선택적으로, 각각의 캐리어 헤드(140)는, 예를 들어 회전식 원형 컨베이어(150) 상의 슬라이더들 상에서; 또는 회전식 원형 컨베이어 자체의 회전 진동에 의해서, 측방향으로 진동(oscillate)할 수 있다. 동작 중에, 플래튼이 그 회전 축(125)을 중심으로 회전되고, 그리고 각각의 캐리어 헤드가 그 중심 축(155)을 중심으로 회전되며 그리고 폴리싱 패드의 상단부 표면을 가로질러 측방향으로 병진운동된다(translated).
단 하나의 캐리어 헤드(140)만을 도시하였지만, 폴리싱 패드(110)의 표면적이 효율적으로 이용될 수 있도록, 보다 많은 캐리어 헤드들이 제공되어 부가적인 기판들을 유지할 수 있다. 따라서, 동시적인 폴리싱 프로세스를 위해서 기판들을 유지하도록 구성된 캐리어 헤드 조립체들의 수는, 적어도 부분적으로, 폴리싱 패드(110)의 표면적을 기초로 할 수 있다.
폴리싱 장치는 또한, 폴리싱 종료점 또는 폴리싱 속도를 조정하여야 하는지의 여부를 결정하기 위해서 이용될 수 있는, 인-시츄 광학적 모니터링 시스템(160), 예를 들어 분광 사진술의(spectrographic) 모니터링 시스템을 포함한다.
도 1로 돌아가서, 광학적 모니터링 시스템(160)은 광 공급원(162), 광 검출기(164), 그리고 원격 제어기(190), 예를 들어 컴퓨터와 광 공급원(162) 및 광 검출기(164) 사이에서 신호들을 송신 및 수신하기 위한 회로망(166)을 포함할 수 있다. 광학적 모니터링 시스템(160)은 플래튼(120) 상의 복수의 분리된 위치들(116)로부터 기판을 모니터링하도록 구성된다.
인-시츄 광학적 모니터링(160)은 광 공급원(162)으로부터 플래튼 내의 복수의 위치들(116)의 각각의 위치로 광을 지향시키도록, 기판(10)이 상기 각각의 위치(116) 위를 통과할 때 복수의 위치들(116)의 각각으로부터 기판(10)으로 광을 지향시키도록, 기판(10)이 상기 각각의 위치(116) 위를 통과할 때 상기 기판(10)으로부터 반사된 광을 수신하도록, 그리고 상기 복수의 위치들(116)의 각각으로부터 상기 검출기(164)로 반사된 광을 지향시키도록 구성된 광학적 조립체를 포함한다. 따라서, 동일한 광 공급원 및 동일한 검출기를 이용하여 각각의 위치(116)를 모니터링한다(본원에서 사용된 바와 같은 "공통"이라는 용어는, 일반적인 또는 통상적인 광 공급원 또는 검출기를 지칭하는 것이 아니라, 다수의 위치들에서 모니터링하기 위한 광 공급원 또는 검출기의 공유를 지칭한다). 일부 구현예들에서, 주어진 시간에 단지 하나의 위치(116)가 기판 아래에 있게 된다.
복수의 위치들(116)이 플래튼(120)의 회전 축(125)으로부터 동일한 반경(R)에 위치될 수 있다. 그러나, 일부 구현예들에서, 위치들(116)이 회전 축(125)으로부터 상이한 거리들에 위치된다. 또한, 복수의 위치들(116)이 플래튼(120)의 회전 축(125) 주위로 동일한 각도 간격들(A)로 이격될 수 있다. 그러나, 일부 구현예들에서, 위치들(116)이 회전 축(125) 주위에서 상이한 각도 간격들로 이격된다. 도 3에 도시된 하나의 구현예에서, 광학적 조립체는 120°의 각도 간격(A)만큼 이격된 정확히 3개의 위치들(116)로 광을 지향시킨다. 도 2에 도시된 다른 구현예에서, 광학적 조립체는 180°의 각도 간격(A)만큼 이격된 정확히 2개의 위치들(116)로 광을 지향시킨다. 다른 구현예에서, 광학적 조립체는 90°의 각도 간격(A)만큼 이격된 정확히 4개의 위치들(116)로 광을 지향시킨다. 또한, 광학적 조립체는 광을 4개 또는 그 초과의 위치들로 지향시킬 수 있을 것이다.
프로브, 예를 들어 광 섬유의 단부가 복수의 위치들(116)의 각각에 위치될 수 있다. 각각의 프로브는, 기판(10)이 프로브 위를 통과할 때, 기판(10)으로 광을 지향시키고 그리고 기판(10)으로부터 반사된 광을 수신하도록 구성될 수 있다.
기판(10)을 모니터링하기 위한 광학적 모니터링 시스템(160)을 위해서 폴리싱 패드(110)를 통한 복수의 광학적 접근로들(accesses)(118)이 제공된다. 폴리싱 패드를 통한 광학적 접근로(118)가 복수의 위치들(116)의 각각에 위치될 수 있다. 각각의 광학적 접근로(118)가 복수의 위치들(116) 중 하나에 위치될 수 있다. 광학적 접근로들(118)이 폴리싱 패드(110) 내의 개구들(즉, 패드를 통해서 연장하는 홀들) 또는 중실형(solid) 윈도우들일 수 있다. 중실형 윈도우는, 예를 들어 폴리싱 패드 내의 개구를 충진하는 플러그로서, 폴리싱 패드(110)에 고정될 수 있고, 예를 들어 폴리싱 패드에 몰딩되거나 접착식으로 고정되나, 일부 구현예들에서 중실형 윈도우는 플래튼(120) 상에서 지지될 수 있고 그리고 폴리싱 패드 내의 개구 내로 돌출할 수 있다.
도 3을 참조하면, 폴리싱 패드(110)를 통한 광학적 접근로들(118)이 플래튼(120)의 회전 축(125)으로부터 동일한 반경(R)에 위치될 수 있다. 또한, 폴리싱 패드(110)를 통한 광학적 접근로들(118)이 플래튼(120)의 회전 축(125) 주위로 동일한 각도 간격들(A)로 이격될 수 있다.
광학적 조립체는 복수의 광 섬유들을 포함할 수 있다. 복수의 광 섬유들을 이용하여 광을 공통 광 공급원(162)으로부터 폴리싱 패드 내의 각각의 광학적 접근로(118)로 전송할 수 있고, 그리고 각각의 광학적 접근로(118)에서 기판(10)으로부터 반사된 광을 검출기(164)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 제 1 양분형 광 섬유(170)를 이용하여 광을 광 공급원(162)으로부터 광학적 접근로들(118)의 각각으로 전송할 수 있고, 그리고 제 2 양분형 광 섬유(180)를 이용하여 광을 기판(10)으로부터 검출기(164)로 다시 전송할 수 있다. 제 1 양분형 광 섬유(170)는 광 공급원(162)에 연결된 트렁크(172), 및 복수의 분지들(174)(광학적 접근로들의 수와 같음)을 포함할 수 있다. 각 분지(174)의 단부가 연관된 광학적 접근로(118) 근처에 위치되어 분지(174)를 연관된 광학적 접근로(118)에 대해서 광학적으로 커플링시킨다. 유사하게, 제 2 양분형 광 섬유(180)가 검출기(164)에 연결된 트렁크(182), 및 복수의 분지들(184)(광학적 접근로들의 수와 같음)을 포함할 수 있다. 각각의 분지(184)의 단부가 연관된 광학적 접근로 근처에 배치되어 분지(184)를 연관된 광학적 접근로(118)에 대해서 광학적으로 커플링시킨다. 결과적으로, 광학적 접근로들(118) 모두가 공통 광 공급원(162)으로부터 광을 수신할 수 있고, 그리고 공통 검출기(164)가 광학적 접근로들(118) 모두로부터 광을 수신한다.
일부 구현예들에서, 플래튼의 상단부 표면이 복수의 리세스들(128)을 포함할 수 있고, 상기 리세스들 내로 광학적 헤드들(168)이 피팅된다(fit). 각각의 광학적 헤드(168)가 광학적 접근로들(118) 중 하나와 수직으로 정렬된다. 각각의 광학적 헤드(168)가 제 1 양분형 광 섬유(170)의 연관된 분지(174)의 단부를 유지하고, 그리고 제 2 양분형 광 섬유(180)의 연관된 분지(184)의 단부를 유지한다. 광학적 헤드(168)는 광 도파관 또는 광 섬유(169)를 선택적으로 포함할 수 있고, 상기 광 도파관 또는 광 섬유로 상기 제 1 양분형 광 섬유(170)의 분지(174)의 단부 및 상기 제 2 양분형 광 섬유(180)의 분지(184)의 단부가 커플링된다. 따라서, 광 도파관 또는 광 섬유(169)가 광을 제 1 광 섬유(170)로부터 광학적 접근로(118)로 전송하고, 그리고 광을 광학적 접근로로부터 제 2 광 섬유(180)로 전송하는 역할을 할 수 있다. 광학적 헤드는 광 도파관 또는 광 섬유(169)의 상단부의 수직 위치, 또는 분지들(174 및 184)의 단부들의 수직 위치를 플래튼의 상단부 표면에 대해서 조정하기 위한 메커니즘을 포함할 수 있다. 따라서, 만약 중실형 윈도우가 사용된다면, 메커니즘은 광 도파관 또는 광 섬유(169)의 상단부, 또는 분지들(174 및 184)의 단부들의 수직 위치와 중실형 윈도우 사이의 수직 거리를 셋팅할 수 있다.
광학적 헤드들(168)(그리고 제 1 및 제 2 양분형 광 섬유들(170 및 180)의 분지들(174 및 184)의 단부들)이 광학적 접근로들(118)과 유사한 방식으로 플래튼 내에 위치된다. 따라서, 각각의 광학적 헤드(168)(그리고 제 1 양분형 광 섬유(170)의 각각의 분지(174)의 단부 및 제 2 양분형 광 섬유(180)의 각각의 분지(184)의 단부)가 플래튼(120)의 회전 축(125)으로부터 동일한 반경(R)에 위치될 수 있다. 또한, 각각의 광학적 헤드(168)(그리고 제 1 양분형 광 섬유(170)의 각각의 분지(174)의 단부 및 제 2 양분형 광 섬유(180)의 각각의 분지(184)의 단부)가 플래튼(120)의 회전 축(125) 주위로 동일한 각도 간격들(A)로 이격될 수 있다. 하나의 구현예에서, 120°의 각도 간격(A)만큼 이격된 정확히 3개의 광학적 헤드들(168)(그리고 단부들을 가지는 제 1 양분형 광 섬유(170)의 정확히 3개의 분지들(174) 및 단부들을 가지는 제 2 양분형 광 섬유(180)의 정확히 3개의 분지들(184))이 존재한다. 도 2에 도시된 다른 구현예에서, 폴리싱 패드는 180°의 각도 간격(A)만큼 이격된 정확히 2개의 광학적 헤드들(168)(그리고 단부들을 가지는 제 1 양분형 광 섬유(170)의 정확히 2개의 분지들(174) 및 단부들을 가지는 제 2 양분형 광 섬유(180)의 정확히 2개의 분지들(184))을 포함한다.
기판 상으로의 광의 입사각이 각각의 위치(116)에서 동일하도록, 예를 들어 (광 비임이 기판의 표면에 대해서 수직이 되도록) 입사각이 제로일 수 있도록, 광학적 조립체가 구성될 수 있다. 예를 들어, 광 섬유들(170 및 180)의 분지들(174 및 184)의 단부들이 광학적 헤드들(168)에 의해서 플래튼(120)의 상단부 표면에 대해서 수직이 되도록 유지될 수 있다. 또한, 동일한 파장 범위가 각각의 위치(116)에서의 스펙트럼 측정에 대해서 사용되도록, 광 공급원(162)으로부터 위치들(116)까지의, 그리고 위치들(116)로부터 검출기(164)까지의 광학적 경로들 내의 임의의 광 변경(modifying) 요소들이 동일하여야 한다.
회로망(166)의 출력이 디지털 전자 신호가 될 수 있고, 그러한 신호는 구동 샤프트(124) 내의 회전식 커플러(129), 예를 들어 슬립 링을 통해서 광학적 모니터링 시스템을 위한 제어기(190)로 통과된다. 유사하게, 제어기(190)로부터 회전식 커플러(129)를 통해서 광학적 모니터링 시스템(160)으로 통과되는 디지털 전자 신호들 내의 제어 명령들에 응답하여, 광 공급원이 턴 온 또는 턴 오프될 수 있다. 대안적으로, 회로망(166)이 무선 신호에 의해서 제어기(190)와 통신할 수 있을 것이다.
광 공급원(162)이 백색 광을 방출하도록 동작될 수 있다. 하나의 구현예에서, 방출되는 백색 광이 200-800 나노미터의 파장들을 가지는 광을 포함한다. 적합한 광원은 제논 램프 또는 제논 수은 램프이다.
광 검출기(164)는 분광계일 수 있다. 분광계는 전자기 스펙트럼의 일부에 걸쳐 광의 세기를 측정하기 위한 광학적 기구이다. 적절한 분광계는 격자(grating) 분광계이다. 분광계에 대한 전형적인 출력은 파장(또는 주파수)에 따른(as a function of) 광의 세기이다.
앞서서 주지한 바와 같이, 광 공급원(162) 및 광 검출기(164)는, 그러한 광 공급원(162) 및 광 검출기(164)의 동작을 제어하도록 그리고 그러한 광 공급원(162) 및 광 검출기(164)의 신호들을 수신하도록 동작될 수 있는, 컴퓨팅 디바이스, 예를 들어 제어기(190)에 연결될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스는 폴리싱 장치 근처에 위치된 마이크로프로세서, 예를 들어 프로그램이 가능한 컴퓨터를 포함할 수 있다. 제어와 관련하여, 컴퓨팅 디바이스는, 예를 들어 광 공급원의 활성화를 플래튼(120)의 회전과 동기화시킬 수 있다.
플래튼의 회전에 의해서, 각각의 광학적 접근로(118)가 기판(10)을 가로질러 스캔하게 될 것이다. 플래튼(120)이 회전함에 따라, 제어기(190)는 광 공급원(162)으로 하여금, 광을 연속적으로 또는 일련의 플래시들(flashed)로 방출하게 하고, 그리고 광학적 접근로들 중 하나가 기판(10)의 아래를 통과하기 직전에 광 방출을 시작하도록 그리고 그 통과 직후에 종료하도록 광을 방출하게 하거나, 전체 플래튼의 회전 중에 광을 방출하게 할 수 있다. 이러한 경우들 중 임의의 경우에, 검출기(164)로부터의 신호가 샘플링 기간에 걸쳐서 통합되어 샘플링 빈도수로 스펙트럼 측정들을 생성할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, (화살표(204)로 도시된) 플래튼의 회전으로 인해서, 광학적 접근로(118)가 캐리어 헤드 아래를 이동할 때마다, 광학적 모니터링 시스템이 샘플링 빈도수로 스펙트럼들 측정들을 실시한다. 이로 인해서, 일 그룹의 스펙트럼들 측정들이 기판(10)을 가로질러, 예를 들어 원호로(in an arc) 스위핑하는 위치들(201)에서 이루어진다. 즉, 스펙트럼들의 그룹은 기판(10)을 가로지르는 하나의 광학적 접근로(118)의 한 번의 스위핑에 상응한다. 예를 들어, 지점들(201a-201k)의 각각이 모니터링 시스템에 의한 스펙트럼 측정의 위치를 나타낸다(지점들의 수는 예시적인 것이고; 샘플링 빈도수에 따라서, 예시된 것보다 더 많거나 더 적은 측정들이 이루어 수 있다). 기판을 가로지르는 광학적 접근로(118)의 스위핑마다 5 내지 20개의 스펙트럼들이 수집되도록, 샘플링 빈도수가 선택될 수 있다. 예를 들어, 샘플링 기간은 1 내지 100 밀리초일 수 있다.
비록 광학적 접근로들 중 하나가 기판(10)을 횡단할 때 측정된 기판 상의 지점들만을 도 4가 도시하고 있지만, 다른 광학적 접근로들이 기판을 횡단할 때 다른 그룹들의 스펙트럼 측정들이 이루어 질 것이다. 결과적으로, 광학적 접근로들(118)의 수와 동일한 많은 수의 그룹들의 스펙트럼들 측정들이 각각의 플래튼 회전 중에 생성된다. 플래튼의 다수의 회전들에 걸쳐서, 다수의 그룹들의 스펙트럼들 측정들이 얻어진다.
동작 중에, 제어기(190)는, 예를 들어 회로망(166)으로부터 신호를 수신할 수 있고, 그러한 신호는 광 공급원의 특별한 플래시 또는 검출기의 시간 프레임(frame)에 대해서 광 검출기에 의해서 수신된 광의 스펙트럼을 나타내는 정보를 지닌다. 그에 따라, 이러한 스펙트럼은 폴리싱 중에 인-시츄 방식으로 측정된 스펙트럼이 된다. 임의의 특별한 이론으로 제한됨이 없이, 폴리싱이 진행됨에 따라(예를 들어, 기판에 걸친 한 번의 스위핑 중이 아니라, 플래튼의 다수의 회전들에 걸쳐), 최외부 층의 두께 변화들로 인해서 기판(10)으로부터 반사되는 광의 스펙트럼이 서서히 변화되어 그에 따라 시간-변동적 스펙트럼들의 시퀀스를 초래한다. 또한, 층 적층체(stack)의 특별한 두께에 의해서 특별한 스펙트럼들이 나타난다.
스펙트럼의 시퀀스가 다수의 그룹들의 스펙트럼 측정들로부터 발생된다. 스펙트럼들의 시퀀스는 스펙트럼 측정들의 그룹마다 하나의 스펙트럼을, 예를 들어 기판에 걸친 광학적 접근로들(118)의 스위핑마다 하나의 스펙트럼을 가질 수 있다. 따라서, 각각의 플래튼 회전에서 시퀀스 내의 스펙트럼들의 수는 해당 플래튼 회전 중에 수집된 그룹들의 스펙트럼 측정들의 수만큼 증가할 것이다. 일부 구현예들에서, ("현재 스펙트럼들"로 지칭되는) 경우, 스펙트럼 측정들의 그룹 중의 각각의 스펙트럼과 하나 또는 둘 이상의 기준 스펙트럼들, 예를 들어 하나 또는 둘 이상의 라이브러리들로부터의 복수의 기준 스펙트럼들 사이에서 최적의 매칭(best match)이 결정될 수 있다. 어느 기준 스펙트럼이 최적의 매칭을 제공하든, 예를 들어 가장 작은 제곱합들(sum of squares) 차이를 가지든 시퀀스 내에서 다음 스펙트럼을 제공할 수 있다. 대안적으로, 어느 스펙트럼 측정들의 그룹으로부터의 스펙트럼이 최적의 매칭을 제공하든, 예를 들어 가장 작은 제곱합들 차이를 가지든, 시퀀스 내에서 다음 스펙트럼을 제공하도록 선택될 수 있다. 일부 구현예들에서, 스펙트럼 측정들의 그룹으로부터의 스펙트럼들은 조합될 수 있고, 예를 들어 평균화될 수 있으며, 그리고 결과적으로 조합된 스펙트럼이 그 후 시퀀스 내에서 다음 스펙트럼으로서 이용될 수 있거나, 또는 기준 스펙트럼들에 대해서 비교되어 시퀀스 내에서 다음 스펙트럼으로서 사용되는 최적 매칭 기준 스펙트럼을 결정할 수 있다.
따라서, 플래튼의 복수 회전들에 걸쳐서, 스펙트럼들의 시퀀스가 획득된다. 이어서, 예를 들어 인용에 의해서 포함되는 미국 특허출원 공개 제 2010-0217430 호 또는 제 2008-0099443 호에 기재된 바와 같이, 폴리싱 종료점을 결정하기 위해서 이러한 스펙트럼들의 시퀀스를 제어기(190)가 분석할 수 있다.
플래튼의 회전 마다의 복수의 광학적 접근로들(118) 및 다수의 그룹들의 스펙트럼 측정들의 수집으로 인해서, 하나의 광학적 접근로(118)가 사용되는 경우보다 더 큰 레이트로 스펙트럼들이 시퀀스로 부가되고, 예를 들어 2개의 광학적 접근로들(118)이 이용되는 경우에 2배의 레이트로, 또는 3개의 광학적 접근로들(118)이 이용되는 경우에 3배의 빈도수로 스펙트럼들이 시퀀스로 부가된다. 보다 큰 레이트로의 시퀀스에 대한 스펙트럼들의 부가는 보다 큰 정밀도로 폴리싱이 중단될 수 있게 한다.
일부 구현예들에서, 스펙트럼들의 다수의 시퀀스들이 발생될 수 있고, 예를 들어 기판 상의 제어가능한 구역들에 상응하는 다수의 시퀀스들이 발생될 수 있다. 제시된 바와 같이, 플래튼의 일 회전에 걸쳐서, 스펙트럼들이 기판(10) 상의 상이한 반경들로부터 획득된다. 즉, 일부 스펙트럼들이 기판(10)의 중심에 보다 가까운 위치들로부터 얻어지고 일부 스펙트럼들은 엣지에 보다 가깝다. 따라서, 기판에 걸친 광학적 모니터링 시스템의 임의의 주어진 스캔의 경우에, 타이밍, 모터 인코더 정보, 및 기판의 엣지 및/또는 보유 링의 광학적 검출을 기초로, 제어기(190)는 각각의 측정된 스펙트럼에 대해서 (스캔되는 기판의 중심에 대한) 방사상 위치를 스캔으로부터 계산할 수 있다. 또한, 어떠한 기판에 관한 그리고 측정된 스펙트럼의 기판 상의 위치에 관한 결정을 위한 부가적인 데이터를 제공하기 위해서, 폴리싱 시스템은 회전식 위치 센서, 예를 들어 정지형 광학적 차단기(interrupter)를 통과할 플래튼의 엣지에 부착된 플랜지를 포함할 수 있다. 따라서, 제어기(190)는 여러 가지 측정된 스펙트럼들을 기판들(10a 및 10b) 상의 제어가능한 구역들(148a-148e)(도 2 참조)과 연관시킬 수 있다. 일부 구현예들에서, 스펙트럼의 측정 시간은 방사상 위치의 정확한 계산에 대한 대안으로서 이용될 수 있다.
플래튼의 복수의 회전들에 걸쳐, 각각의 구역에 대해서 시간이 지남에 따라 스펙트럼들의 시퀀스가 획득될 수 있다. 이어서, 예를 들어 인용에 의해 포함되는 미국 특허출원 공개 제 2010-0217430 호에 기재된 바와 같이, 보다 큰 폴리싱 균일성을 달성하기 위해서 또는 기판의 다수의 영역들이 종료점에 더 가까이 도달하게 하도록 하기 위해서, 제어기(190)가 이들 스펙트럼들의 시퀀스들을 분석하여, 폴리싱 매개변수를, 예를 들어 캐리어 헤드의 챔버들 중 하나 내의 압력을 조정할 수 있다.
도 1로 돌아가서, 일부 구현예들에서, 광학적 접근로들(118)로부터의 광이 다중화되며(multiplexed), 그에 따라 기판(10) 바로 아래에 위치되는 광학적 접근로로부터의 광만이 검출기(164)로 통과된다. 예를 들어, 광학적 셔터(250), 예를 들어 액정 셔터 또는 기계적 셔터가 제 2 양분형 광 섬유(180)의 각각의 분지(184) 내로 삽입될 수 있다. 각각의 광학적 셔터(250)는, 광학적 셔터(250)가 내부에 위치되는 분지(184)와 연관된 광학적 접근로(118)가 기판(10) 아래를 지나기 직전에 개방을 시작하도록, 그리고 광학적 접근로(118)가 기판(10) 아래를 통과한 직후에 폐쇄하도록, 제어기(190)에 의해서 제어될 수 있다. 비록 분지(184) 내에 있는 것으로 도시되어 있지만, 광학적 셔터는 분지(184)의 단부에, 예를 들어 광학적 헤드(168) 내에 또는 광학적 헤드(168) 바로 앞에 위치될 수 있을 것이다. 추가적으로, 광학적 셔터는 또한 제 1 양분형 광 섬유(170)의 분지(174)의 단부를 가로질러 연장할 수 있을 것이고, 그에 따라 광학적 셔터가 폐쇄될 때, 광 공급원(162)으로부터의 광이 광학적 접근로(118)를 통해서 빠져나가지 않는다. 다른 예로서, 양분형 광 섬유 대신에, 광학적 스위치를 이용하여 광 섬유를 광학적 접근로들(118)의 각각으로부터 검출기(164)에 연결된 하나의 광 섬유로 연결할 수 있을 것이다. 기판(10)의 아래에 위치되는 광학적 접근로로부터의 광만이 검출기(164)로 통과될 수 있도록 상기 스위치가 제어될 수 있다. 다른 광학적 접근로들(118)로부터의 광이 검출기(164)에 도달하는 것을 방지함으로써, 검출기(164)로의 표유광(stray lihgt) 입력이 감소될 수 있고, 신호 강도가 증가될 수 있으며, 그리고 광학적 종료점 검출 알고리즘의 신뢰성이 개선될 수 있다. 그러나, 일부 구현예들에서, 예를 들어 만약 신호 강도가 충분히 강하다면, 셔터가 사용되지 않는다.
도 5를 참조하면, 광학적 모니터링 시스템(160)이 공통 광 공급원 대신에 다수의 광 공급원(162a, 162b)을 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 플래튼 내의 복수의 위치들(116)의 각각에 대해서 광 공급원이 존재할 수 있다. 인-시츄 광학적 모니터링(160)은 광을 각각의 광 공급원(162a, 162b)으로부터의 플래튼 내의 복수의 위치들(116) 중의 연관된 위치로 지향시키도록, 기판(10)이 각각의 위치(116)를 통과할 때 광을 복수의 위치들(116)의 각각으로부터 기판(10)으로 지향시키도록, 기판(10)이 상기 각각의 위치(116) 위를 통과할 때 상기 기판(10)으로부터 반사된 광을 수신하도록, 그리고 상기 반사된 광을 상기 복수의 위치들(116)의 각각으로부터 상기 검출기(164)로 지향시키도록 구성된 광학적 조립체를 포함한다. 따라서, 동일한 검출기, 그러나 상이한 광 공급원들이 각각의 위치(116)에서 모니터링을 위해서 이용된다. 그렇지 않은 경우에, 각각의 광 공급원(162a, 162b)은 동일할 수 있고, 예를 들어 각각 제논 또는 제논 수은이 될 수 있다. 동일한 파장 범위가 각각의 위치(116)에서의 스펙트럼들 측정을 위해서 이용되도록, 각각의 광 공급원(162a, 162b)이 실질적으로 동일한 스펙트럼을 출력할 수 있다.
복수의 광 섬유들(170a, 170b)이 복수의 광 공급원들(162a, 162b)로부터 위치들(116)로 광을 지향시킬 수 있다. 복수의 광 섬유들의 각각의 광 섬유가 복수의 광 공급원들(162a, 162b) 중의 연관된 광 공급원으로 연결된 제 1 단부, 및 복수의 위치들(116) 중의 연관된 위치로 광을 지향시키도록 구성된 제 2 단부를 가진다. 예를 들어, 제 1 광 섬유(170a)가 광을 제 1 광 공급원(162a)으로부터 제 1 광 접근로들(118)로 전송할 수 있고, 그리고 제 2 광 섬유(170b)가 광을 제 2 광 공급원(162b)으로부터 제 2 광학적 접근로(118)로 전송할 수 있다. 양분형의 제 3 광 섬유(180)를 이용하여 기판(10)으로부터의 광을 광학적 접근로들(118)의 각각으로부터 검출기(164)로 다시 전송할 수 있다.
플래튼 내에 설치된 광학적 종료점 모니터를 가지는 회전 플래튼 대신에, 시스템은 모니터링 시스템과 기판 사이의 다른 타입들의 상대적인 운동에 대해서 적용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 일부 구현예들에서, 예를 들어 궤도 운동에서, 광학적 접근로가 기판의 상이한 위치들을 횡단하나, 기판의 엣지는 가로지르지 않는다. 그러한 경우들에서, 수집된 스펙트럼들이 여전히 그룹화될 수 있고, 예를 들어 스펙트럼들이 특정 빈도수로 수집될 수 있으며 그리고 소정 시간 기간 내에 수집된 스펙트럼들이 그룹의 일부로 간주될 수 있다. 그러한 시간 기간은 각각의 그룹에 대해서 5 내지 20개의 스펙트럼들이 수집될 수 있을 정도로 충분히 길어야 한다.
또한, 기판에 걸친 광학적 접근로의 각각의 스위핑에 대해서 일 그룹의 스펙트럼들 측정들을 수집하는 대신에, 기판에 걸친 광학적 접근로의 스위핑마다 단지 하나의 스펙트럼만이 측정되도록 시스템이 구성될 수 있을 것이다.
또한, 광 공급원으로부터의 광을 분할하기 위해서 양분형 광 섬유를 이용하는 대신에, 비임 스플릿터들, 예를 들어 절반-은처리된(half-silvered) 거울과 같은 다른 광학적 요소들이 이용되어 광 공급원으로부터 광을 분할할 수 있거나 광학적 접근로들로부터 광학적 검출기까지 광 경로들을 재결합시킬 수 있을 것이다. 또한, 광 공급원으로부터 검출기까지 광을 전달하기 위해서 광 섬유들을 이용하는 대신에, 광을 지향시키기 위해 다른 광학적 요소들, 예를 들어 거울들이 이용될 수 있을 것이다. 또한, 비록 광 공급원(162) 및 검출기(164)가 플래튼(120) 내에서 지지되는 것으로 도시되어 있지만, 광 공급원(162) 및 검출기(164)가 플래튼에 의해서 지지되지 않는 정지형 요소들이 될 수 있을 것이고, 예를 들어 회전식 광학적 커플링을 이용하여 플래튼 내의 광 섬유들을 광 공급원(162) 및 검출기(164)에 연결된 광 섬유들로 연결할 수 있을 것이다.
또한, 광학적 모니터링 시스템이 복수의 광 공급원들을 포함할 수 있으나, 광 공급원들의 수는 위치들의 수보다 적을 수 있을 것이다. 이러한 경우에, 복수의 광 공급원들 중의 하나 또는 둘 이상으로부터의 광이, 예를 들어 양분형 광 섬유 또는 다른 광학적 요소로 분할될 수 있을 것이고, 그리고 상이한 위치들로 지향될 수 있을 것이다. 따라서, 복수의 광 공급원들의 각각의 광 공급원이 복수의 위치들 중 중첩되지 않는 하위세트들(non-overlapping subsets)로 광을 제공할 수 있을 것이다.
본원 명세서에서 사용된 바와 같이, 기판이라는 용어는, 예를 들어 제품 기판(예를 들어, 다수의 메모리 또는 프로세서 다이들을 포함함), 테스트 기판, 베어(bare) 기판, 및 게이팅 기판을 포함할 수 있다. 그러한 기판은 집적 회로 제조 중의 여러 스테이지들에 있을 수 있고, 예를 들어 기판은 베어 웨이퍼일 수 있거나, 또는 기판은 하나 또는 둘 이상의 증착된 및/또는 패터닝된 층들을 포함할 수 있다. 기판이라는 용어는 원형 디스크들 및 직사각형 시트들을 포함할 수 있다.
본원 명세서에서 기술되는 본원 발명의 실시예들 및 모든 기능적인 동작들은, 디지털 전기 회로망으로 또는 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어, 또는, 본원 명세서에서 개시된 구조적 수단들 및 그 구조적 수단들의 구조적인 균등물들을 포함하는, 하드웨어로, 또는 이들의 조합들로 구현될 수 있다. 본원 발명의 실시예들은, 데이터 프로세싱 장치, 예를 들어 프로그램이 가능한 프로세서, 컴퓨터, 또는 다수의 프로세서들 또는 컴퓨터들의 동작에 의해서 또는 그러한 동작을 제어하도록 실행하기 위한, 하나 또는 둘 이상의 컴퓨터 프로그램 제품들로서, 즉 기계 판독가능 저장 장치 내에서 유형적으로 구현된 하나 또는 둘 이상의 컴퓨터 프로그램들로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램(또한, 프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 애플리케이션, 또는 코드로 알려져 있음)은, 컴파일링된 또는 해석된(interpreted) 언어들을 포함하는 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 작성될 수 있고, 그리고 단독형(stand-alone) 프로그램과 같은 또는 모듈, 콤포넌트, 서브루틴, 또는 컴퓨팅 환경에서 이용하기에 적합한 다른 유닛과 같은 것을 포함하는, 임의의 형태로 전개될(deployed) 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 반드시 파일에 상응할 필요는 없다. 프로그램은 다른 프로그램들 또는 데이터를 유지하는 파일의 일부 내에, 해당 프로그램 전용의 단일 파일 내에, 또는 다수의 협력적인(coordinated) 파일들(예를 들어, 하나 또는 둘 이상의 모듈들, 서브-프로그램들, 또는 코드의 부분들을 저장하는 파일들) 내에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 컴퓨터 상에서, 또는 하나의 장소(site)의 또는 다수의 장소들에 걸쳐 분산되고 통신 네트워크에 의해서 상호 연결되어 있는 다수의 컴퓨터들 상에서 실행되도록 개발될 수 있다.
본원 명세서에 기술된 프로세스들 및 논리 흐름들은 입력 데이터에 대해 동작하고 및 출력을 생성함으로써 기능들을 실시하도록 하나 또는 둘 이상의 컴퓨터 프로그램들을 실행하는 하나 또는 둘 이상의 프로그램가능 프로세서들에 의해서 실시될 수 있다. 프로세스들 및 논리 흐름들이 또한, 특별한 목적의 논리 회로망, 예를 들어 FPGA(field programmable gate array) 또는 ASIC (application-specific integrated circuit)에 의해서 실시될 수 있고, 그리고 장치는 또한 FPGA 또는 ASIC로서 구현될 수 있다.
전술한 폴리싱 장치 및 방법들은 다양한 폴리싱 시스템들에서 적용될 수 있다. 폴리싱 패드 또는 캐리어 헤드들, 또는 양자 모두가 이동되어 폴리싱 표면과 기판 사이의 상대적인 운동을 제공할 수 있다. 폴리싱 패드는 플래튼에 고정된 원형(또는 일부 다른 형상) 패드일 수 있다. 종료점 검출 시스템의 일부 양태들은, 예를 들어 폴리싱 패드가 연속적이거나 선형으로 이동하는 릴-투-릴(reel-to-reel) 벨트인 경우, 선형 폴리싱 시스템들에 대해서 적용될 수 있을 것이다. 폴리싱 층은 표준형(예를 들어, 필러들을 가지거나 가지지 않는 폴리우레탄) 폴리싱 재료, 연성 재료, 또는 고정형-마모 재료일 수 있다.
상대적인 배치에 대한 용어들이 이용되어 시스템 내의 부분들의 상대적인 배향을 설명하며; 이러한 것이 중력에 대한 임의의 특별한 배향을 암시하는 것이 아니고 그리고 동작 중에 폴리싱 표면 및 기판이 수직 배향 또는 일부 다른 배향으로 유지될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.
본원 발명의 특별한 실시예들이 설명되었다. 다른 실시예들이 이하의 청구항들의 범위 내에 존재한다.

Claims (15)

  1. 폴리싱 장치로서,
    복수의 광학적 개구들을 가지는 폴리싱 패드를 유지하기 위한 플래튼;
    상기 폴리싱 패드에 대항하여 기판을 유지하기 위한 캐리어 헤드;
    상기 캐리어 헤드와 상기 플래튼 사이의 상대적인 운동을 생성하기 위한 모터; 및
    광학적 모니터링 시스템을 포함하며,
    상기 광학적 모니터링 시스템은:
    적어도 하나의 광 공급원,
    공통 검출기, 및
    광학적 조립체를 포함하고,
    상기 광학적 조립체는,
    상기 적어도 하나의 광 공급원으로부터 상기 플래튼에서의 복수의 분리된 위치들 각각으로 광을 지향시키도록,
    상기 복수의 분리된 위치들의 각각의 위치로부터 상기 기판으로, 상기 기판이 상기 각각의 위치 위를 통과할 때, 광을 지향시키도록,
    상기 기판이 상기 각각의 위치 위를 통과할 때, 상기 기판으로부터 반사된 광을 수신하도록, 그리고
    상기 복수의 분리된 위치들 각각으로부터 상기 공통 검출기로 상기 반사된 광을 지향시키도록 구성되는, 폴리싱 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플래튼은 회전 축을 중심으로 회전될 수 있고, 상기 복수의 분리된 위치들은 상기 회전 축으로부터 동일한 거리로 이격되고 그리고/또는 상기 복수의 분리된 위치들은 상기 회전 축을 중심으로 동일한 각도 간격들로 이격되는, 폴리싱 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광 공급원은 공통 광 공급원인, 폴리싱 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 광학적 조립체는 복수의 분지들(branches) 및 공통 광 공급원에 연결된 트렁크를 가지는 양분형(bifurcated) 광 섬유를 포함하고, 상기 복수의 분지들의 각각의 분지는 복수의 위치들 중 연관된 위치로 광을 지향시키도록 구성되는, 폴리싱 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 광학적 조립체는 복수의 제 1 분지들 및 공통 광 공급원에 연결된 제 1 트렁크를 가지는 제 1 양분형 광 섬유, 및 복수의 제 2 분지들 및 공통 검출기에 연결된 제 2 트렁크를 가지는 제 2 양분형 광 섬유를 포함하고, 상기 복수의 제 1 분지들의 각각의 제 1 분지는 상기 복수의 위치들 중 연관된 위치로 광을 지향시키도록 구성되고, 상기 복수의 제 2 분지들의 각각의 제 2 분지는 상기 복수의 위치들 중 연관된 위치로부터 광을 수신하도록 구성되는, 폴리싱 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 분리된 위치들의 각각의 위치에서 광학적 프로브를 더 포함하고, 상기 복수의 제 1 분지들로부터의 각각의 제 1 분지 및 상기 복수의 제 2 분지들로부터의 각각의 제 2 분지는 연관된 광학적 프로브에 광학적으로 커플링되는, 폴리싱 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광 공급원은 복수의 광 공급원들을 포함하는, 폴리싱 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 광 공급원들의 각각의 광 공급원은 상기 복수의 위치들 중 상이한 위치와 연관되고, 상기 광학적 조립체는 복수의 광 섬유들을 포함하고, 상기 복수의 광 섬유들의 각각의 광 섬유는, 복수의 광 공급원들 중 연관된 광 공급원에 연결된 제 1 단부 및 복수의 위치들 중 연관된 위치로 광을 지향시키도록 구성된 제 2 단부를 갖는, 폴리싱 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 광학적 조립체는 복수의 분지들 및 공통 검출기에 연결된 트렁크를 가지는 양분형 광 섬유를 포함하고, 상기 복수의 분지들의 각각의 분지는 복수의 위치들 중 연관된 위치로부터 광을 수신하도록 구성되는, 폴리싱 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 위치들로부터 공통 검출기까지의 광 경로들에 배치된 복수의 광학적 셔터들, 및 상기 기판에 인접한 위치에 상응하는, 상기 복수의 광학적 셔터들 중 하나의 선택된 광학적 셔터를 개방하도록 구성된 제어기를 더 포함하는, 폴리싱 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 위치들 중 선택된 하나의 위치로부터 상기 검출기로 광을 통과시키도록 구성된 광학적 스위치를 더 포함하는, 폴리싱 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 플래튼은, 상기 캐리어 헤드와 상기 플래튼 사이의 상대적인 운동이, 상기 복수의 분리된 위치들의 각각의 위치로 하여금, 상기 기판을 가로질러 반복적으로 스위핑(sweep)하게 하도록 구성되는, 폴리싱 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 기판을 가로지르는 각각의 위치의 각각의 스위핑 동안, 상기 검출기로부터 스펙트럼 측정들의 그룹을 수신하도록 구성된 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는 상기 스펙트럼 측정들의 그룹으로부터의 스펙트럼들의 시퀀스로 스펙트럼을 생성하도록 구성되는, 폴리싱 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 플래튼은 회전될 수 있고, 상기 제어기는 상기 플래튼의 각각의 회전에 대해 상기 시퀀스에 스펙트럼들의 수를 부가하도록 구성되며, 상기 수는 복수의 분리된 위치들의 수와 같은, 폴리싱 장치.
  15. 광학적 모니터링 시스템을 동작시키는 방법으로서,
    플래튼에 의해서 지지되는 폴리싱 패드에 대항하여 기판을 유지하는 단계;
    상기 플래튼과 상기 기판 사이의 상대적인 운동을 생성하는 단계;
    적어도 하나의 광 공급원으로부터 상기 플래튼에서의 복수의 분리된 위치들 각각으로 광을 지향시키는 단계 ― 상기 상대적인 운동은 상기 복수의 분리된 위치들이 상기 기판을 가로질러 스위핑하게 함 ―;
    상기 복수의 분리된 위치들의 각각의 위치로부터 상기 기판으로, 상기 기판이 상기 각각의 위치 위를 통과할 때, 광을 지향시키는 단계;
    상기 기판이 상기 각각의 위치 위를 통과할 때, 상기 기판으로부터 반사된 광을 수신하는 단계; 및
    상기 복수의 분리된 위치들 각각으로부터 공통 검출기로 상기 반사된 광을 지향시키는 단계를 포함하는, 광학적 모니터링 시스템을 동작시키는 방법.
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