KR20190064381A - 반도체 제조의 평탄화 프로세스 제어의 수행 - Google Patents

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Abstract

웨이퍼에 평탄화 프로세스가 수행된다. 다양한 실시예들에서, 평탄화 프로세스는 화학 기계적 연마(CMP, chemical mechanical polishing) 프로세스를 포함할 수 있다. 평탄화 프로세스에 의해 발생된 부산물은 수집되고 분석된다. 분석에 기반하여, 평탄화 프로세스에 대한 하나 이상의 프로세스 제어가 수행된다. 몇몇 실시예들에서, 프로세서 제어들은 프로세스 종점 검출, 또는 평탄화 프로세스와 연관된 에러의 검출에 기반한 평탄화 프로세스의 중단을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.

Description

반도체 제조의 평탄화 프로세스 제어의 수행{PERFORMING PLANARIZATION PROCESS CONTROLS IN SEMICONDUCTOR FABRICATION}
이 출원은 2017년 11월 30일자로 출원된 "Performing Planarization Process Controls based on Captured Byproduct Samples"라는 제목의 미국 가특허출원 번호 제62/592,587호의 우선권을 주장하며, 그 개시내용은 전체가 본 명세서에 통합된다.
반도체 집적 회로(IC, integrated circuit) 산업은 급성장을 경험해 왔다. IC 재료들 및 디자인에 있어서의 기술적 진보는 각 세대가 이전 세대보다 더 작고 더 복잡한 회로들을 갖는 IC 세대를 생산해 냈다. 그러나, 이러한 진보들은 IC들을 프로세싱하고 제조하는데 있어서 복잡성을 증가시켜 왔고, 이러한 진보들을 실현하기 위해서는, IC 프로세싱 및 제조에 있어서 마찬가지의 개발이 필요하다. 집적 회로 진화의 과정에서, 기능적 밀도(즉, 칩 면적 당 상호연결된 디바이스들의 개수)는 일반적으로 증가한 반면, 기하학적 사이즈(즉, 제조 프로세스를 사용하여 생성될 수 있는 가장 작은 컴포넌트(또는 라인))는 감소해 왔다.
화학 기계적 연마(CMP, chemical mechanical polishing) 프로세스들과 같은 평탄화 프로세스들은 반도체 제조의 일부로서 수행된다. 예를 들어, CMP 프로세스는 평탄화 될 필요가 있는 웨이퍼의 표면에 슬러리를 도포할 수 있다. 슬러리는 부식성을 가지며, 웨이퍼를 화학적으로 에칭한다. 슬러리의 도포와 함께, 매끄러운 표면을 갖는 연마 패드가 웨이퍼의 표면에 대해 가압되어, 웨이퍼 표면을 연삭한다. 결과적으로, 웨이퍼 표면은 후속 제조를 용이하게 하기 위해 실질적으로 평평해진다(또는 평탄화된다). 기존의 CMP 방법들은 CMP 프로세스가 원하는 결과를 얻는 것을 보장하기 위해 다양한 프로세스 제어 방법들을 이용했다. 그러나, 종래의 CMP 프로세스 제어 방법들은 CMP 프로세스 동안 발생된 부산물 컴포넌트들을 분석하지 않았거나, 또는 CMP 프로세스 제어의 목적으로 부산물 컴포넌트 분석을 사용하지 않았다.
따라서, CMP와 같은 평탄화 프로세스들을 수행하기 위한 기존의 방법들 및 시스템들은 일반적으로 그들의 의도된 목적에 적합하였으나, 모든 측면에서 완전히 만족스럽지는 않았다.
본 개시물은 첨부 도면들과 함께 판독될 때 아래의 상세한 설명으로부터 최상으로 이해된다. 본 산업계에서의 표준적인 실시에 따라, 다양한 피처(feature)들은 실척도로 작도되지 않았으며 단지 설명을 목적으로 이용된다는 점이 강조된다. 실제로, 다양한 피처들의 치수들은 논의의 명료성을 위해 임의적으로 증가되거나 또는 감소될 수 있다.
도 1은 본 개시물의 실시예들에 따른 평탄화 프로세스 제어를 수행하기 위한 시스템을 예시한다.
도 2a 내지 도 2b, 도 3a 내지 도 3b, 도 4a 내지 도 4d, 도 5a 내지 도 5d, 도 6a 내지 도 6b, 도 7a 내지 도 7b, 및 8a 내지 도 8b는 본 개시물의 다양한 실시예들에 따른 에너지 스펙트럼 그래프들을 예시한다.
도 9 내지 도 11은 본 개시물의 다양한 실시예들에 따른 몇몇 프로세스 흐름들을 예시한다.
도 12는 본 개시물의 다양한 실시예들에 따른 집적 회로 제조 시스템을 예시한다.
도 13 내지 도 14는 본 개시물의 실시예들에 따른 평탄화 프로세스 제어를 수행하기 위한 예시적인 방법들을 예시하는 흐름도들이다.
아래의 개시내용은 발명의 상이한 피처들을 구현하기 위한 다수의 상이한 실시예들 또는 예시들을 제공하는 것으로 이해된다. 본 개시내용을 간략히 하기 위해 컴포넌트들 및 배열(arrangement)들의 특정 예시들이 아래에 설명된다. 물론, 이것들은 단지 예시들에 불과하며, 한정하는 것으로 의도된 것은 아니다. 예를 들어, 이후의 상세설명에서 제2 피처 상의 또는 제2 피처 위의 제1 피처의 형성은 제1 피처 및 제2 피처가 직접적으로 접촉하여 형성되는 실시예를 포함할 수 있으며, 또한 제1 피처 및 제2 피처가 직접적으로 접촉하지 않을 수 있도록 추가적인 피처들이 제1 피처와 제2 피처 사이에서 형성될 수 있는 실시예를 포함할 수 있다. 또한, 본 개시물은 상이한 예들에서 도면 번호들 및/또는 문자들을 반복할 수 있다. 이러한 반복은 간략화 및 명료화를 위한 것이지, 그러한 반복 그 자체가 개시된 다양한 실시예들 및/또는 구성 사이의 관계를 설명하는 것은 아니다. 또한, 다양한 피처들은 간략화 및 명료성을 위해 상이한 스케일들로 임의적으로 도시될 수 있다.
또한, "밑에", "아래에", "하부에", "위에", "상부에" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어들은 도면들에 예시되는 다른 엘리먼트(들) 또는 피처(들)에 대한 하나의 엘리먼트 또는 피처의 관계를 설명하기 위하여 설명의 용이성을 위해 본 명세서에서 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어들은 도면들에 도시된 배향에 부가하여 사용시 또는 동작시 디바이스의 상이한 배향들을 포함하도록 의도된다. 예를 들어, 도면들의 디바이스가 뒤집힌다면, 다른 엘리먼트들 또는 피처들의 "아래" 또는 "밑에" 있는 것으로 설명된 엘리먼트들은 다른 엘리먼트들 또는 피처들의 "위에" 배향될 것이다. 따라서, 예시적인 용어 "아래"는 위 및 아래의 배향 모두를 포함할 수 있다. 장치는 다른 방식으로 배향될 수 있거나(90도 또는 다른 배향으로 회전될 수 있음), 본 명세서에서 사용된 공간적으로 상대적인 디스크립터는 그에 따라 유사하게 해석될 수 있다.
반도체 제조는 후속 제조 단계들을 용이하게 하도록 웨이퍼 표면을 평탄화 또는 평평하게 하기 위해 평탄화 프로세스들을 수행하는 것을 수반할 수 있다. 화학 기계적 연마(CMP)는 예시적인 평탄화 프로세스이다. 통상적인 CMP 프로세스에서, 화학적 슬러리 도포는 웨이퍼 표면 토포그래피를 평평하게 하기 위해 웨이퍼 표면에 대한 연마 패드에 의한 기계적 연삭과 협력한다. CMP 제어 방법들은 시간(예를 들어, 연마 시간), 레이트(예를 들어, 슬러리의 에칭 레이트 또는 연마 레이트), 광학 측정 등과 같은 파라미터들을 수반할 수 있다. 그러나 이러한 제어 방법들은 얼마나 정확하게 CMP 프로세스가 수행되고 있는지 또는 그것이 중단되어야 할 때에 관한 충분히 정확한 피드백을 제공하지 않을 수 있다. 또한, 종래의 CMP 프로세스 제어 방법들은 프로세스 이상을 정확하게 예측할 수 없다. 이로써, 종래의 CMP 프로세스 제어들은 부적당하다.
본 개시물의 다양한 양상들에 따르면, CMP 프로세스 부산물들이 수집된다. CMP 프로세스 제품들은 CMP 에칭/연마 프로세스들 또는 세정 프로세스들의 결과로서 발생된 재료들(예를 들어, 화학 물질 또는 부스러기(debris)를 함유하는 액체)을 포함할 수 있다. 수집된 CMP 부산물들은 그 후 예를 들어 특정 원소들의 존재, 원소들의 가중 및/또는 복수의 원소들이 나타나는 시간 순서(chronological sequence)에 관하여 분석된다. 아래에서 보다 상세히 논의되는 바와 같이, 분석 결과들은 CMP 프로세스 제어를 최적화하는데 사용될 수 있다.
도 1은 본 개시물의 다양한 양상들에 따른 CMP 프로세스 제어를 수행하는 시스템(100)의 다양한 컴포넌트들의 단순화된 대표도를 예시한다. 시스템(100)은 복수의 스테이지들(1-6)로 나뉘어지며, 따라서 도 1은 또한 시스템(100)을 사용하는 CMP 제어 프로세스 흐름을 예시한다.
스테이지 1에서, CMP 프로세스 제어 시스템(100)은 CMP 툴(110)을 사용하여 하나 이상의 웨이퍼를 연마 및 세정한다. CMP 툴(110)은 장비 프론트 엔드 모듈(EFEM, equipment front end module) 유닛을 포함한다. EFEM 유닛은 복수의 FOUP(front opening unified pods) 및 L/UL, load/unload) 유닛을 포함할 수 있다. EFEM 유닛은 웨이퍼들을 CMP 툴(110)로 로딩하고, 웨이퍼들을 CMP 툴(110)로부터 언로딩한다.
CMP 툴(110)은 또한 연마 유닛을 포함한다. 연마 유닛은 하나 이상의 연마 챔버들, 예를 들어 연마 챔버들(120-121)을 포함할 수 있다. 연마 챔버들(120/121) 각각은 하나 이상의 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 테이블들, 연마 헤드들, 플래튼(platen)들, 슬러리 전달 시스템들, 패드 컨디셔너들 등과 같은 툴들을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 다수의 웨이퍼들이 동시에 연마될 수 있다. 연마 챔버(120)는 또한 (웨이퍼의 반대면을 연마하도록) 웨이퍼를 뒤집기(turn over)(또는 젖히기(flip)) 위한 웨이퍼 뒤집기 스테이션(또는 단지 뒤집기 툴) 뿐만 아니라, 웨이퍼들을 연마 챔버들로 수송하거나 연마 챔버들로부터 수송하기 위한 수송기(transporter) 또는 스윙 수송기를 포함할 수 있다. 따라서, 연마 챔버들(120-121)의 연마 타겟은 또한 웨이퍼 에지들 뿐만 아니라, 웨이퍼들의 전면, 웨이퍼들의 후면을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 웨이퍼는 패터닝된 웨이퍼 또는 패터닝되지 않은 웨이퍼일 수 있고, 반도체 재료(예를 들어, Si 또는 SiGe), 에피택셜 성장 재료, 도전성 재료(예를 들어, 금속), 유리 재료 및/또는 유전체 재료를 함유할 수 있다. 연마 챔버들(120-121)에 의해 수행되는 연마 프로세스들은, 제한이 아닌 예로서, 반도체 제조(예를 들어, 평면 반도체 디바이스들 또는 FinFET 디바이스들), 발광 다이오드(LED, light-emitting diode) 제조, 액정 디스플레이(LCD) 제조, 태양열 디바이스 제조, 및/또는 웨이퍼 범핑(bumping)과 같은 웨이퍼 패키징 프로세스들에서 이용될 수 있다.
CMP 툴(110)은 또한 세정기 유닛(세정 유닛으로도 지칭됨)을 포함한다. 세정기 유닛은 복수의 세정 챔버들, 예를 들어 세정 챔버들(130, 131, 132 및 133)을 포함할 수 있다. 세정 챔버들(130-133) 각각은, 예를 들어 웨이퍼가 부분적으로 또는 완전히 연마된 후에, 웨이퍼들을 세정 및/또는 헹구기 위한 툴들을 포함할 수 있다. 세정 챔버들(130-133)은 연마된 웨이퍼 표면에 탈이온수(DIW)와 같은 액체를 도포하여 웨이퍼 연마의 일부로서 발생된 부스러기(debris) 또는 다른 부산물들을 씻어낼 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 웨이퍼의 헹굼 또는 세정을 용이하게 하기 위해 DIW에 추가의 화학 물질이 첨가될 수 있다. 세정 챔버들 중 일부(예컨대, 세정 챔버(131))는 웨이퍼 표면을 손상시키지 않고 부스러기/부산물의 제거를 용이하게 하도록 웨이퍼 표면을 문지르는데 사용될 수 있는 하나 이상의 스폰지를 또한 포함할 수 있다. 웨이퍼들이 세정 챔버들(130-133)에 의해 세정된 후, 이들은 제어기로부터 수신된 제어 명령에 따라 여전히 추가 연마를 위해 다시 연마 챔버들(120-121)로 반송될 수 있다.
CMP 프로세스 제어 시스템(100)의 스테이지 2 및 3은 CMP 프로세스의 부산물의 수집 또는 포획을 예시한다. 비제한적인 예로서, 도 1의 스테이지 2는 세정 프로세스 동안 발생되는 CMP 부산물들(예를 들어, 부산물들(140))을 예시한다. CMP 툴(110)의 세정 챔버(131)와 같은 세정 챔버를 사용하여, DIW 및 세정 화학 물질을 함유하는 액체가 웨이퍼에 도포될 수 있고, 상부 스폰지는 웨이퍼의 상부면을 문지르는데 사용될 수 있으며, 하부 스폰지는 웨이퍼의 하부면을 문지르는데 사용될 수 있다. 부산물들(140)과 같은 부산물들이 발생될 수 있다. 부산물들은 연마 또는 세정의 결과로서, 웨이퍼로부터의 부스러기(예컨대, 웨이퍼의 연마된 부분들)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 부산물들(140)은 반도체 재료들, 금속 재료들, 유전체 재료들 및/또는 에칭 슬러리 또는 세정 용액에 대응하는 재료들과 같은 웨이퍼의 원소들을 함유할 수 있다.
부산물들(140)은 CMP 프로세스 제어 시스템(100)의 스테이지 3에서 부산물 포획 툴(150)에 의해 수집/포획될 수 있다. 예를 들어, 부산물 포획 툴(150)은 (예를 들어, 호스 또는 덕트를 통해) CMP 툴(110)의 세정 유닛 또는 연마 유닛에 연결되는 용기를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 부산물 포획 툴(150)은 액체 분석기 툴을 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 부산물 포획 툴(150)은 오염 입자들이 실질적으로 없도록 구성된다. 이는 부산물 포획 툴(150) 자체가 수집된 부산물(140)에 있지 않은 원소들에 기여하지 않도록 하며, 이는 후속 스테이지들에서 부산물 분석을 혼란시킬 수 있다.
도 1은 웨이퍼 세정 동안 부산물들(140)을 수집/포획하는 것을 예시하지만, 마찬가지로 부산물들은 웨이퍼 폴리싱 동안에 수집/포획될 수 있음이 이해된다. 다시 말해, 부산물 포획 툴(150)은 세정 챔버들(130-133)로부터의 부산물 대신에 또는 그에 부가하여, 연마 챔버들(120-121)로부터의 부산물을 수집/포획할 수 있다.
CMP 프로세스 제어 시스템(100)의 스테이지 4에서, 전자 센서 디바이스(160)는 부산물 포획 툴(150)에 의해 수집/포획된 CMP 부산물들을 검출 및/또는 분석하는데 사용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 전자 센서 디바이스(160)는 포획 컴포넌트, 분석 컴포넌트, 및 컴퓨터 컴포넌트소를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 전자 센서 디바이스(160)는 포획된 CMP 부산물들의 샘플들에 X-선을 인가할 수 있는 X-선 디바이스를 포함한다. 다른 실시예들에서, 전자 센서 디바이스(160)는 CMP 부산물들을 검출 및/또는 분석하기 위하여, EDXRF(Energy Dispersive X-ray Fluorescence), WDXRF(Wavelength Dispersive X-ray Fluorescence), TXRF(Total Reflection X-ray Fluorescence) , 자외선(UV), 적외선(IR), 광 산란, 및/또는 초음파와 같은 포획된 CMP 부산물들에 다른 광선들/파들을 조사할 수 있다. 이들 광선들/파들을 수집된 CMP 부산물들에 충돌시킴으로써, CMP 부산물들 내의 다양한 원소들의 존재 및 강도/가중이 밝혀질 수 있으며, 이는 그 후 아래에서 보다 상세하게 논의되는 바와 같이, CMP 프로세스 제어를 결정하는데 사용될 수 있다.
여전히 도 1을 참조하면, 전자 센서 디바이스(160)는 몇몇 실시예들에서 멀티 센서들의 체인을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다수의 웨이퍼들로부터 및/또는 다중 스테이지들로부터(예를 들어, 연마 유닛으로부터 그리고 세정 유닛으로부터) CMP 생성물들을 검출하고 분석하기 위해 다수의 전자 센서 디바이스들이 사용될 수 있다. 이것은 더 적은 시간에 프로세스가 수행되도록 허용하며, 이는 CMP의 실시간 모니터링 및 프로세스 제어를 용이하게 할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 전자 센서 디바이스(160)는 XRF 분석기 툴을 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 부산물 포획 툴(150) 및 전자 센서 디바이스(160)는 단일 툴에 통합될 수 있다. 달리 언급하면, 단일 툴이 CMP 부산물들의 포획과 CMP 부산물들의 검출 및 분석 모두를 수행하는데 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 복수의 독립형 부산물 포획 툴(150)은 각각 복수의 전자 센서 디바이스들이 수집된 CMP 부산물들을 분석하기 위해 CMP 부산물들을 수집하도록 전개될 수 있다.
CMP 프로세스 제어 시스템(100)의 스테이지 5에서, 데이터 분석이 수행될 수 있다. 데이터 분석은 개인용 데스크탑 또는 랩탑 컴퓨터들보다 훨씬 더 큰 데이터 프로세싱 능력을 가질 수 있는 산업 등급 컴퓨터(170)를 사용하여 수행될 수 있다. 따라서, 연마/세정의 많은 상이한 위상들에서 많은 웨이퍼들로부터 수집될 수 있는 대량의 복합 데이터(예를 들어, "빅 데이터(big data)")가 스테이지 5에서 분석될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 산업 등급 컴퓨터(170)는 X-선 스테이션을 포함할 수 있다.
스테이지 5로부터의 데이터 분석 결과들은 폐루프 제어의 일부로서 스테이지 6에서 CMP 툴(110)로 피드백된다. 예를 들어, 스테이지(5)로부터의 데이터 분석 결과들이 CMP 부산물 내의 미지의 원소의 존재를 검출하는 것으로 인해 프로세스 이상을 나타내면, CMP 툴(110)은 폐루프 제어에 따라 연마를 중단하도록 명령받을 수 있다. 다른 예로서, 스테이지 5로부터의 데이터 분석 결과들이 CMP 프로세스가 자신의 의도된 정지 지점(예를 들어, 종점 검출)에 도달했다는 것을 나타내면, CMP 툴(110)은 스테이지 6의 폐 루프 제어에 의해 CMP 프로세스를 종료하도록 명령받을 수 있는데, 이는 CMP 프로세스가 만족스럽게 수행되었기 때문이다. 몇몇 실시예들에서, 폐루프 제어 및 CMP 프로세스들은 실질적으로 실시간으로 수행될 수 있다.
CMP 프로세스 제어를 수행하기 위해 CMP 부산물 분석을 사용하는 다양한 예들이 이제 논의될 것이다.
도 2a 및 도 2b는 텅스텐(W) CMP 프로세스와 연관된 예시적인 에너지 스펙트럼 그래프들(200A 및 200B)을 예시한다. 그래프(200A)는 제1 시점, 예를 들어 CMP 프로세스의 시작 또는 그 근방에 대응한다. 그래프(200B)는 제2 시점, 예를 들어 CMP 프로세스의 종료 또는 그 근방에 대응한다. 그래프들(200A 및 200B) 모두에서, X-축은 에너지 스펙트럼(킬로-전자-볼트(kilo-electron-volt) 또는 KeV 단위로)을 나타내고, Y-축은 강도(cps 단위로)를 나타낸다.
상기 논의된 바와 같이, CMP 부산물들의 분석은 수집된 CMP 부산물 샘플들에 X-선, EDXRF, WDXRF, TXRF, UV, IR, 광 산란 또는 초음파와 같은 광선 또는 파를 충돌시키는 단계를 수반할 수 있다. 광선 또는 파가 수집된 CMP 부산물 샘플들에 충돌하는 것에 응답하여, 상이한 원소들에 대응하는 상이한 에너지 밴드들은 상이한 강도를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 도 2b에 도시된 바와 같이, 실리콘 원소(Si)는 약 1.5 KeV 내지 약 2.1 KeV의 대응 에너지 밴드를 가질 수 있고, 티타늄 원소(Ti)는 약 4.1 KeV 내지 약 4.7 KeV의 대응 에너지 밴드를 가질 수 있고, 텅스텐 원소(W)는 약 8.2 KeV 내지 약 8.5 KeV의 대응 에너지 밴드를 가질 수 있다. 물론, 이들 범위의 수는 단지 예시일 뿐이며 제한하려는 것은 아니라는 것을 이해해야 한다. 한편, 이들 원소들의 강도(예를 들어, 원소들에 대응하는 Y-축의 피크(peak)들)는 포획된 CMP 부산물 샘플 내의 원소의 양과 상관될 수 있다. 포획된 CMP 부산물 샘플 내의 원소의 양이 증가함에 따라 Y-축에서 그 원소의 피크의 강도도 증가하고, 그 반대도 마찬가지이다. 상기 논의된 전자 센서 디바이스(160)는 상이한 원소들에 대한 에너지 스펙트럼 대 강도를 검출 또는 측정할 수 있다.
도 2a 내지 도 2b와 연관된 텅스텐 CMP 프로세스는 텅스텐 플러그(예를 들어, 도전성 콘택)가 개구에 성막된 후에 웨이퍼 표면을 평탄화하도록 수행될 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 원소 Si, Ti 및 W는 낮은 강도를 가지며, 이것은 원조 Si, Ti 및 W의 존재가 포획된 CMP 부산물 샘플들에서 낮다는 것을 의미한다. 도 2a는 CMP 프로세스의 시작 또는 그 근방의 시점에 대응하기 때문에 웨이퍼의 많은 부분이 아직 연마되지 않은 것으로 예상된다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 원소 Si, Ti 및 W는 그래프(200B)에서 명확하게 관찰될 수있는 지점까지의 높은 강도를 갖는다. 이는 원소 Si, Ti 및 W의 존재가 포획된 CMP 부산물 샘플들에서 높음을 의미한다. 도 2b는 충분한 양의 웨이퍼가 연마된 CMP 프로세스의 종료 또는 그 근방의 시점에 대응하기 때문에, 많은 양의 Si, Ti 및 W의 존재가 예상된다. 몇몇 실시예들에서, 원소가 CMP 부산물 내의 충분한 양의 존재를 갖는 것으로 고려될 수 있기 전에, 임의의 주어진 원소의 강도는 강도 문턱치(threshold)를 충족시켜야 한다. 예를 들어, 원소 Ti의 피크는 강도 문턱치(205)를 충족시켜야 한다. 원소 Si 및 W의 피크는 다른 개별 강도 문턱치를 충족시켜야 하고, 이 문턱치는 간략화를 위해 본 명세서에 구체적으로 예시되지 않았으며, 강도 문턱치(205)와는 상이한 값들을 가질 수 있다. 이러한 강도 문턱치들은 CMP 프로세스가 수행되기 전에 결정될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 강도 문턱들 각각은 예를 들어 각각의 원소의 베이스라인(baseline) 강도의 함수로서 엔지니어들에 의해 설정될 수 있다. 본 개시물의 다양한 양상들에 따르면, 원소 Si, Ti 및 W의 피크가 각각의 강도 문턱치를 충족하는 경우, CMP 프로세스는 만족스럽게 수행된 것으로 간주될 수 있고, 따라서 중단될 수 있다. 이러한 방식으로, 본 개시물은 포획된 CMP 부산물들의 분석을 사용하여 CMP 종점을 결정한다.
도 3a 내지 도 3b는 CMP 종점 검출을 위해 포획된 CMP 제품들의 도전(conducting) 분석의 또 다른 예들을 예시한다. 도 3a 내지 도 3b는 도 2a 내지 도 2b에 도시된 그래프들(200A 및 200B)과 유사한 에너지 스펙트럼 대 강도 도면인 그래프들(210A 및 210B)을 포함한다. 다시 말해, 그래프들(210a, 210b)은 각각 강도를 나타내는 Y-축과 에너지 스펙트럼을 나타내는 X-축을 갖는다. 그래프(210A)는 제1 시점, 예를 들어 CMP 프로세스의 시작 또는 그 근방에 대응한다. 그래프(210B)는 제2 시점, 예를 들어 CMP 프로세스의 종료 또는 그 근방에 대응한다.
도 2a 내지 도 2b는 텅스텐 플러그의 CMP와 연관되는 반면, 도 3a 내지 도 3b는 구리, 예를 들어 다층 상호연결 구조물 내의 구리 금속 라인의 CMP와 연관된다. 따라서, 포획된 CMP 부산물 샘플들에서 검출될 원소들은 Cu, Ta 및 Si를 포함한다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 실리콘 원소(Si)는 약 1.5 KeV 내지 약 2.1 KeV의 대응 에너지 밴드를 가질 수 있고, 구리 원소(Cu)는 약 7.8 KeV 내지 약 8.2 KeV의 대응 에너지 밴드를 가질 수 있고, 탄탈룸 원소(Ta)는 약 8.2 KeV 내지 약 8.6 KeV의 대응 에너지 밴드를 가질 수 있다.
그래프(210A)는 CMP 프로세스의 시작과 연관되어 있기 때문에, 그래프(210A)에서 원소 Cu, Ta 및 Si의 존재는 낮은데, 이는 Cu, Ta 및 Si와 연관된 에너지 밴드들의 낮은(거의 존재하지 않는) 피크들에 의해 입증된다. 이것은 웨이퍼의 많은 부분이 아직 연마되지 않았다는 사실에 기인한다. 도 3b는 충분한 양의 웨이퍼가 연마된 CMP 프로세스의 종료 또는 그 근방의 시점에 대응하기 때문에, 원소 Cu, Ta 및 Si의 피크들은 도 3b의 그래프(210B)에서 높다. 다시, CMP 프로세스 제어가 CMP 종점에 도달했는지를 결정하기 위해, 원소 Cu, Ta 및 Si의 피크는 각각의 강도 문턱치를 충족시킬 필요가 있다. 예를 들어, 원소 Cu의 피크는 강도 문턱치(215)에 도달할 필요가 있다. 다른 원소 Ta 및 Si도 또한 상이한 강도 문턱치들을 가질 수 있다. 일단 원소 Cu, Ta 및 Si의 피크에 도달하면, CMP 프로세스 제어는 CMP 프로세스를 종료하도록 CMP 툴(110)에 지시할 수 있다.
도 2a 내지 도 2b 및 도 3a 내지 도 3b와 연관된 텅스텐 플러그 CMP 및 금속 라인 CMP 프로세스들은 단지 CMP 프로세스들의 비제한적 예들일 뿐이라는 것이 이해된다. 동일한 개념이 산화물 CMP, 웨이퍼 재생 연마(wafer reclaim polish), 알루미늄 CMP, 다른 금속 CMP, 폴리실리콘 CMP 등과 같은 다른 CMP 프로세스들에도 적용될 수 있다.
본 개시물은 또한 다양한 원소들이 CMP 프로세스의 상이한 시점들에 나타나는 시간 순서(chronological sequence)를 검출하고 분석할 수 있다. CMP 프로세스 제어는 CMP 프로세스를 평가하고, 검출된 시퀀스에 기초하여 프로세스 제어들을 수행할 수 있다. 그러한 시퀀스의 제1 예로서, 도 4a, 도 4b, 도 4c 및 도 4d는 CMP 프로세스의 상이한 시점에 각각 대응하는 각각의 에너지 스펙트럼 대 강도 그래프(300A, 300B, 300C 및 300D)를 예시한다. 도 2a 내지 도 2b와 유사하게, 도 4a 내지 도 4d의 CMP 프로세스는 텅스텐 플러그 CMP 프로세스이다.
T0의 시간은 텅스텐 플러그 CMP 프로세스의 시작 또는 그 근방의 시점에 대응하는데, 이는 웨이퍼의 많은 부분이 아직 연마되지 않았음을 의미한다. 이는 웨이퍼 연마의 부족이 그래프(300A)에서 원소 Si, Ti 및 W의 낮은 강도에 의해 나타나는 것으로 도 4a에 도시된다.
T1의 시간은 T0 이후에 발생한다. 몇몇 실시예들에서, T0와 T1 사이의 델타(시간차)는 약 0.01 초 내지 약 100 초의 범위이다. 시간(T1)에, 도 4b의 그래프(300B)에서 W의 존재에 의해 입증된 바와 같이, 웨이퍼의 일부는 연마되었다. 다른 원소들 이전의 W의 출현은 본 명세서에서 수행된 CMP 프로세스가 다른 원소들을 함유하는 웨이퍼의 부분들에 도달하기 전에 먼저 W에 도달해야 한다는 사실에 기인한다.
T2의 시간은 T1 이후에 발생한다. 몇몇 실시예들에서, T2와 T1 사이의 델타(시간차)는 약 1 초 내지 약 3 초의 범위이다. 시간(T2)에, 도 4c의 그래프(300C)에서 W의 존재뿐 아니라 Ti의 존재에 의해 입증된 바와 같이, 훨씬 더 많은 웨이퍼가 연마되었다. Ti를 함유하는 웨이퍼의 부분이 W 재료의 최상부 부분들 아래에 있기 때문에, CMP 프로세스가 정확하게 수행되는 경우, W 이후의 Ti의 출현이 또한 기대된다. 따라서, 정확하게 수행된 CMP 프로세스는 먼저 일부 W를 연마하고, 그 후 Ti를 함유하는 일부 재료를 연마해야 한다. 본 명세서에서 T1과 T2 사이의 델타는 T2에서 Ti가 나타날 것으로 기대되기에 충분히 길게 구성된다.
T3의 시간은 T2 이후에 발생한다. 몇몇 실시예들에서, T3와 T2 사이의 델타(시간차)는 약 1 초 내지 약 3 초의 범위이다. 시간(T3)에서, CMP 프로세스는 거의 완료될 수 있다. 이로써, Si(Ti 및 W 이외에)는 또한 도 4d의 그래프(300D)에서 뚜렷해질 것으로 예상된다. Si를 함유하는 웨이퍼의 부분이 Ti 및 W를 함유하는 웨이퍼의 부분보다 더 아래에 있기 때문에, CMP 프로세스가 정확하게 수행되는 경우, W 및 Ti 이후의 Si의 출현이 또한 기대된다. 따라서, 정확히 수행된 CMP 프로세스는 먼저 일부 W를 연마하고, 그 후 Ti를 함유하는 일부 재료를 연마하고, 마지막으로 Si를 함유하는 일부 재료를 연마해야 한다. 본 명세서에서 T2과 T3 사이의 델타는 T3에서 Si가 나타날 것으로 기대되기에 충분히 길게 구성된다.
다시, 도 4a 내지 도 4d의 그래프들(300A-300D)에 도시된 시간 순서는, CMP 프로세스가 정확하게 수행되는 경우에 시간순으로 일어나야 하는 것을 입증한다. 그러나, CMP 프로세스가 부정확하게 수행되는 경우, 또는 예기치 않은 문제가 발생하는 경우, 원소 W, Ti 및 Si는 도 4a 내지 도 4d에 도시된 시간 순서로 나타나지 않을 수 있다. 그것(부정확한 시간 순서)이 관찰되면, 본 개시물의 CMP 프로세스 제어 시스템은 CMP 프로세스에서 에러가 발생했는지를 결정할 수 있고, 에러를 조사하고 정정하기 위해 CMP 툴에 CMP 프로세스를 중지시키도록 지시할 수 있다.
시간 순서의 다른 예로서, 도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 5d는 CMP 프로세스의 상이한 시점에 각각 대응하는 각각의 에너지 스펙트럼 대 강도 그래프(310A, 310B, 310C, 및 310D)를 예시한다. 도 3a 내지 도 3b와 유사하게, 도 5a 내지 도 5d의 CMP 프로세스는 구리 금속 라인 CMP 프로세스이다.
T0의 시간은 구리 금속 라인 CMP 프로세스의 시작 또는 그 근방의 시점에 대응하는데, 이는 아직 웨이퍼의 많은 부분이 연마되지 않았음을 의미한다. 이는 웨이퍼 연마의 부족이 그래프(310A)에서 원소 Si, Cu, 및 Ta의 낮은 강도에 의해 나타나는 것으로 도 5a에 도시된다.
T1의 시간은 T0 이후에 발생한다. 몇몇 실시예들에서, T0와 T1 사이의 델타(시간차)는 약 0.01 초 내지 약 100 초의 범위이다. 시간(T1)에, 도 5b의 그래프(310B)에서 Cu의 존재에 의해 입증된 바와 같이, 웨이퍼의 일부는 연마되었다. 다른 원소들 이전의 Cu의 출현은 본 명세서에서 수행된 CMP 프로세스가 다른 원소들을 함유하는 웨이퍼의 부분들에 도달하기 전에 먼저 구리에 도달해야 한다는 사실에 기인한다.
T2의 시간은 T1 이후에 발생한다. 몇몇 실시예들에서, T2와 T1 사이의 델타(시간차)는 약 1 초 내지 약 3 초의 범위이다. 시간(T2)에서, 도 5c의 그래프(310C)에서 Cu의 존재뿐 아니라 Ta의 존재에 의해 입증된 바와 같이, 훨씬 더 많은 웨이퍼가 연마되었다. Ta를 함유하는 웨이퍼의 부분이 Cu 재료의 최상부 부분들 아래에 있기 때문에, CMP 프로세스가 정확하게 수행되는 경우, Cu 이후의 Ta의 출현이 또한 기대된다. 따라서, 정확하게 수행된 CMP 프로세스는 먼저 일부 Cu를 연마하고, 그 후 Ta를 함유하는 일부 재료를 연마해야 한다. 본 명세서에서 T1과 T2 사이의 델타는 T2에서 Ta가 나타날 것으로 기대되기에 충분히 길게 구성된다.
T3의 시간은 T2 이후에 발생한다. 몇몇 실시예들에서, T3와 T2 사이의 델타(시간차)는 약 1 초 내지 약 3 초의 범위이다. 시간(T3)에서, CMP 프로세스는 거의 완료될 수 있다. 이로써, Si(Cu 및 Ta 이외에)는 또한 도 5d의 그래프(310D)에서 뚜렷해질 것으로 예상된다. Si를 함유하는 웨이퍼의 부분이 Cu 및 Ta를 함유하는 웨이퍼의 부분 아래에 있기 때문에, CMP 프로세스가 정확하게 수행되는 경우, Cu 및 Ta 이후의 Si의 출현이 또한 기대된다. 따라서, 정확하게 수행된 CMP 프로세스는 먼저 일부 Cu를 연마하고, 그 후 Ta를 함유하는 일부 재료를 연마하고, 마지막으로 Si를 함유하는 일부 재료를 연마해야 한다. 본 명세서에서 T2과 T3 사이의 델타는 T3에서 Si가 나타날 것으로 기대되기에 충분히 길게 구성된다.
다시, 도 5a 내지 도 5d의 그래프들(310A-310D)에 도시된 시간 순서는, CMP 프로세스가 정확하게 수행되는 경우에 시간순으로 일어나야 하는 것을 입증한다. 그러나, CMP 프로세스가 부정확하게 수행되는 경우, 또는 예기치 않은 문제가 발생하는 경우, 원소 Cu, Ta, 및 Si는 도 5a 내지 도 5d에 도시된 시간 순서로 나타나지 않을 수 있다. 그것(부정확한 시간 순서)이 관찰된다면, 본 개시물의 CMP 프로세스 제어 시스템은 무엇인가가 잘못되었음을 알게 될 것이고, CMP 프로세스를 중단시키도록 CMP 툴에 지시할 수 있다.
CMP 프로세스 제어를 수행하기 위해 CMP 부산물 샘플들의 분석을 사용하는 몇몇 추가 예들이 도 6a 내지 도 6b, 도 7a 내지 도 7b, 및 도 8a 내지 도 8b에 예시된다. 도 6a, 도 7a, 도 8a는 제1 시점에서의 에너지 스펙트럼 대 강도 도면이고, 도 6b, 도 7b 및 도 8b는 제2 시점에서의 에너지 스펙트럼 대 강도 그래프이다. CMP 프로세스 제어의 일 양상은 에러 검출을 수반한다. 예를 들어, 포획된 CMP 부산물 샘플들 내의 예기치 않은 원소의 존재는 CMP 프로세스에서 에러가 발생했을 수 있을 나타낼 수 있다. 이것은 도 6a 내지 도 6b에 예시되며, 이는 예로서 상기 논의된 텅스텐 플러그 CMP와 연관될 수 있다. 도 6a에서, CMP 프로세스는 막 시작되었고, 따라서 원소 W, Ti 및 Si의 존재는, 이들 원소들과 연관된 낮은 강도로 나타낸 바와 같이, 포획된 CMP 부산물 샘플에서 낮다.
도 6a와 관련된 시간 후(예를 들어, 20 초 내지 40 초 후)의 어느 시간에 발생하는 도 6b에서, CMP 프로세스는 원소 W, Ti 및 Si의 존재가 그래프에서 명확하게 보이도록 충분히 길게 수행되었다. 그러나, 니켈(Ni)에 대응하는 에너지 밴드(예를 들어, 약 7.2 KeV 내지 약 7.6 KeV)에서 명확하게 보여지는 피크에 의해 표시되는 바와 같이, 포획된 CMP 부산물 샘플의 분석을 통해 여분의 예기치 않은 원소 Ni의 존재가 또한 검출된다. 예기치 못한 Ni의 존재는 CMP 프로세스에 문제가 있음을 의미한다. 예를 들어, 오염 재료들(예를 들어, Ni를 함유하는 재료들)이 부주의하게 CMP 툴에 도입되었을 수 있다. 몇몇 실시예들에서, CMP 프로세스 제어 시스템이 문제 또는 에러가 존재하는 것(예를 들어, CMP 툴 내의 오염물들)을 결정하기 위하여, 여분의 또는 예기치 않은 원소(예를 들어, 이 경우에는 Ni)의 피크는 강도 문턱치를 충족시키거나 초과할 필요가 있다. 어느 경우든, CMP 프로세스 제어 시스템이 (예기치 않은 원소의 검출된 존재에 기초하여) 문제 또는 에러가 존재한다고 결정하면, CMP 프로세스 제어 시스템은 문제 또는 에러가 추가 CMP 프로세싱이 재개되기 이전에 조사되고 수정될 수 있도록, CMP 툴에 정지하도록 지시할 수 있다. Ni는 본 명세서에서 단순히 예기치 않은 원소의 비제한적인 예로서 사용된 것으로 이해된다. 다른 실시예들에서, CMP 프로세스의 문제를 나타낼 수 있는 추가 원소가 검출될 수 있다.
다른 예로서, 예상되는 원소들 중 임의의 것이 너무 높은 강도 피크를 갖는 경우, CMP 프로세스의 문제가 또한 검출될 수 있다. 이것은 도 7a 내지 도 7b에 도시되며, 이는 예로서 또한 상기 논의된 텅스텐 플러그 CMP와 연관될 수 있다. 도 7a에서, CMP 프로세스는 막 시작되었고, 따라서 원소 W, Ti 및 Si의 존재는, 이들 원소들과 연관된 낮은 강도로 나타낸 바와 같이, 포획된 CMP 부산물 샘플에서 낮다.
도 7a와 연관된 시간 후(예를 들어, 20 초 내지 40 초 후)의 어느 시간에 발생하는 도 7b에서, CMP 프로세스는 원소 W, Ti 및 Si의 존재가 그래프에서 명확하게 보이도록 충분히 길게 수행되었다. 그러나, Ti는 Ti에 대한 예상 강도 문턱치(325)를 상당히 초과하는 피크 강도를 갖는다. 예를 들어, Ti의 피크 강도는 예상 강도 문턱치(325)의 약 1.5 배이다. 몇몇 실시예들에서, 원소의 피크 강도가 예상 강도 문턱치를 적어도 10 %만큼, 예를 들어 약 25 % 초과만큼, 약 50 % 초과만큼, 또는 약 100 % 초과만큼 초과하는 경우, 원소의 존재는 너무 많은 것으로 간주될 수 있다. Ti의 피크 강도가 예상 강도 문턱치(325)를 상당히 초과한다는 사실은 포획된 CMP 부산물 샘플에 너무 많은 Ti가 존재할 수 있다는 것을 의미할 수 있으며, 이는 CMP 프로세스에서의 문제 또는 에러를 나타낼 수 있다. 따라서, CMP 프로세스 제어 시스템은 CMP 툴에 정지하도록 명령할 수 있어, 문제 또는 에러는 추가 CMP 프로세싱이 재개되기 전에 조사되고 수정될 수 있다. Ti의 피크는 본 명세서에서 단지 예상보다 강한 피크를 갖는 원소의 비제한적인 예로서 사용되는 것으로 이해된다. 다른 실시예들에서, 예상보다 강한 피크들이 다른 원소들에 대해 검출될 수 있으며, 이는 또한 CMP 프로세스의 문제를 나타낼 수 있다.
또 다른 예로서, 포획된 CMP 부산물 샘플들의 분석은 세정 프로세스가 언제 중단될 수 있는지를 결정하는데 사용될 수 있다. 이것은 도 8a 내지 도 8b에 도시된다. 도 8a에서, 상기 논의된 텅스텐 플러그 CMP 프로세스와 같은 CMP 프로세스가 얼마 동안 수행되었다. 상기 논의된 바와 같이, CMP 프로세스는 (예를 들어, 도 1의 CMP 툴(110)의 연마 유닛에 의해 수행되는) 연마 단계들 및 (예를 들어, CMP 툴(110)의 세정기 유닛에 의해 수행되는) 세정 단계들을 포함할 수 있다. 포획된 CMP 부산물 샘플들은 연마 유닛으로부터 또는 세정기 유닛으로부터 또는 둘 모두로부터의 부산물 샘플들을 포함할 수 있다. 도 8a 및 도 8b에 도시된 예에서, 포획된 부산물 CMP 샘플들은 세정기 유닛으로부터 수집될 수 있다. 도 8a에 대응하는 시점에서, 도 8a는 세정 프로세스의 시작에 가깝게 나타낼 수 있기 때문에, 원소 Ti 및 Si의 존재는 여전히 포획된 CMP 부산물 샘플들에서 높다. 즉, 도 8a와 연관된 시점에서 아직 세정이 많이 수행되지 않았고, 이는 예상되는 원소 Ti, W 및 Si의 피크 강도가 여전히 상대적으로 높은 이유를 설명한다.
도 8a와 연관된 시간 후(예를 들어, 5 초 내지 20 초 후)의 어느 시간에 발생하는 도 8b에서, 세정 프로세스는 연마 단계로부터의 부스러기의 대부분이 이 지점까지 씻겨내려가야 하도록 충분히 길게 수행되었다. 이로써, 도 8b에 도시된 바와 같이, 원소 W, Ti 및 Si의 존재는 낮아야 한다. 원소 W, Ti 및 Si의 낮은 존재는 세정 프로세스가 만족스럽게 수행되었고 종료될 수 있음을 나타낼 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 원소 W, Ti 및 Si의 피크 강도들 전부는, 본 명세서의 CMP 프로세스 제어 시스템이 세정 프로세스가 종료될 수 있도록 원소 W, Ti 및 Si의 양이 충분히 낮다는 것을 결정하기 위하여, 피크 강도 문턱치(335)보다 낮아야 한다. 이러한 방식으로, 본 개시물은 포획된 CMP 부산물 샘플들의 분석을 사용하여, 연마 프로세스에 대한 종점을 결정하거나 연마 프로세스의 불규칙성을 발견할 뿐만 아니라, (예를 들어, 세정 스테이지에서 포획된 부산물들 내의 예기치 않은 원소들을 검출함으로써) 세정 프로세스에 대한 종점을 결정하거나 세정 프로세스의 불규칙성을 발견할 수 있다.
도 9 내지 도 11은 본 개시물의 다양한 실시예들에 따른 CMP 프로세스 제어를 위한 수개의 간략화된 예시적인 프로세스 흐름들을 예시한다. 예를 들어, 도 9는 전자 센서 시스템을 수반하는 프로세스 흐름(400)을 예시한다. 몇몇 실시예들에서, 전자 센서 시스템은 도 1의 전자 센서 디바이스(160) 및 X 선 스테이션(또는 다른 산업 등급 컴퓨터 시스템)을 포함한다. 프로세스 흐름(400)은 액체 부산물을 수집하기 위한 단계(410)를 포함한다. 액체 부산물은 CMP 툴의 연마 유닛 또는 세정기 유닛으로부터 수집될 수 있으며, 웨이퍼 연마 또는 웨이퍼 세정과 연관된 잔류물 또는 부스러기를 포함할 수 있다. 프로세스 흐름(400)은 단계(415)로 진행되어, 예를 들어, 포획된 부산물에서 X 선과 같은 광선 또는 파를 슈팅함으로써 전자 센서를 사용하여 포획된 부산물을 분석한다. 프로세스(400)는 포획된 부산물의 전자 센서 분석에 기반하여 원소들의 존재 및 강도를 결정하기 위해 단계(420)로 진행된다. 상이한 타입의 CMP 프로세스들에 대해 상이한 원소들이 예상될 수 있다. 예를 들어, 텅스텐 플러그 CMP 프로세스에 대해 원소 W, Ti 및 Si가 기대될 수 있다. 프로세스 흐름(400)은 원소 데이터 분석을 수행하기 위해 단계(425)로 진행된다. 예로서, 포획된 부산물 내의 원소들의 존재 및/또는 강도는 데이터베이스 내의 웨이퍼 데이터와 비교될 수 있다. 다른 예로서, 후속 웨이퍼로부터의 데이터는 이전 웨이퍼로부터의 데이터와 비교될 수 있다. 심지어 동일한 웨이퍼 내에서, 데이터는 상이한 연마/세정 프로세스들/단계들 사이에서 또는 상이한 연마/세정 챔버들로부터 비교될 수 있다. 프로세스 흐름(400)은 원소 데이터 분석에 기반하여 폐루프 프로세스 제어를 수행하기 위해 단계(430)로 진행된다. 예를 들어, 원소 데이터 분석 결과들은 CMP 툴에 피드백되어 CMP 프로세스를 조정할 수 있다.
도 10은 CMP 프로세스 제어 시스템을 수반하는 프로세스 흐름(450)을 예시한다. 프로세스 흐름(450)은 웨이퍼를 연마 및/또는 세정하기 위해 CMP 툴이 사용되는 단계(455)를 포함한다. 프로세스 흐름(450)은 또한 도 9를 참조하여 상기 논의되는 단계들(410, 415 및 420)과 각각 유사한 단계들(460, 465 및 470)을 포함한다. 간략화를 위해, 단계들(460 내지 470)은 본 명세서에서 상세하게 논의되지 않는다(이들이 단계들(410 내지 420)과 유사하기 때문에). 단계(475)에서, 프로세스 흐름(450)은 원소들의 실존, 원소들의 가중(예를 들어, 강도) 및/또는 원소들이 나타나는 시간 순서를 결정하기 위해 원소 데이터베이스를 분석한다. 단계(480)에서, 폐루프 CMP 프로세스 제어가 수행된다. 올바른 원소들이 예상 시간 순서로 정확한 가중을 가지고 나타나는 경우, 단계(480)는 종점 검출과 같은 동작들을 수행하는데 사용될 수 있거나, 또는 이것은 CMP 툴에 웨이퍼를 더 연마하거나 또는 세정하도록 지시하는데 사용될 수 있다. 포획된 부산물 샘플 내의 미지의 원소의 검출과 같은 이상이 발생하는 경우, 또는 임의의 원소의 가중이 너무 강한(예를 들어, 강도 피크가 너무 높은) 경우, 단계(480)는 문제들이 조사되고 수정될 때까지 CMP 툴에 그 프로세스를 정지시키도록 명령할 수 있다. 프로세스 흐름(450)은 반도체 웨이퍼들의 CMP 프로세싱으로 제한되지 않으나, LED, LCD, 웨이퍼 범핑, 솔라(solar) 등의 제조와 같은 다른 상황 또는 설비에 적용될 수 있음이 이해된다. 이것은 또한 N3, N5, N7, N10, N16 및 N20 등을 포함하는(그러나 이에 제한되는 것은 아님) 다양한 기술 노드들에 적용가능하다.
도 11은 도 10과 연관하여 상기 논의된 프로세스 흐름(450)의 약간의 수정인 프로세스 흐름(450A)을 예시한다. 전자 센서(465)를 사용하는 대신에, 프로세스 흐름(450A)은 전자 센서 체인(465A)을 사용하는데, 여기서 2개 이상의 전자 센서들(및 선택적으로 다수의 부산물 포획 툴들)이 사용된다. 복수의 전자 센서의 사용은 거의 실시간 모니터링을 허용한다. 예를 들어, 시간 00:00:00에 전자 센서-1이 활성화될 수 있다. 시간 00:00:30(즉, 30 초 후)에, 전자 센서-2가 활성화될 수 있다. 시간 00:01:00(즉, 또 다른 30 초 후 또는 전자 센서 1이 활성화 된 때부터 1 분)에 전자 센서(3)가 활성화된다. 물론, 여기서 다양한 전자 센서들 사이의 30 초의 시간 델타는 단지 비제한적인 예일 뿐이고, 다른 실시예들은 상이한 시간 델타를 사용할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 전자 센서들의 서브세트는 연마 단계들에 대해 사용될 수 있고, 전자 센서들의 다른 서브세트는 세정 단계들에 대해 사용될 수 있다. 다수의 전자 센서들은 또한 동일한 웨이퍼에 대응하거나 상이한 웨이퍼들에 대응할 수 있다. 전자 센서 체인이 구성되는 방법과 무관하게, 더 많은 데이터 세트들이 수집될 수 있고, 데이터는 상황에 따라 CMP 툴에 거의 실시간형 피드백을 제공하여 그것의 프로세스들을 조정하거나 그것의 프로세스들을 중단시키는데 사용될 수 있다.
도 12는 본 개시물의 실시예들에 따른 집적 회로 제조 시스템(700)을 예시한다. 제조 시스템(700)은 통신 네트워크(718)에 의해 연결되는 복수의 엔티티들(702, 704, 706, 708, 710, 712, 714, 716 …, N)을 포함한다. 네트워크(718)는 단일 네트워크일 수 있거나, 또는 인트라넷 및 인터넷과 같은 다양한 상이한 네트워크들일 수 있으며, 유선 및 무선 통신 채널들 모두를 포함할 수 있다.
실시예에서, 엔티티(702)는 협력 제조를 위한 서비스 시스템을 나타내고; 엔티티(704)는 관심 제품들을 모니터링하는 제품 엔지니어와 같은 사용자를 나타내고; 엔티티(706)는 프로세스 및 관련 레시피들을 제어하기 위한 프로세싱 엔지니어 또는 프로세싱 툴들의 조건들 및 설정들을 모니터링하거나 튜닝하기 위한 장비 엔지니어와 같은 엔지니어를 나타내고; 엔티티(708)는 IC 테스팅 및 측정을 위한 계측 툴을 나타내고; 엔티티(710)는 도 1을 참조하여 상기 논의된 CMP 프로세싱 제어 시스템(100)의 툴들 중 임의의 것과 같은 반도체 프로세싱 툴을 나타내고; 엔티티(712)는 프로세싱 툴(710)과 연관되는 가상 계측 모듈을 나타내고; 엔티티(714)는 프로세싱 툴(710) 및 추가적인 다른 프로세싱 툴들과 연관된 진보된 프로세싱 제어 모듈을 나타내며; 엔티티(716)는 프로세싱 툴(710)과 연관된 샘플링 모듈을 나타낸다.
각각의 엔티티는 다른 엔티티들과 상호작용할 수 있고, 다른 엔티티들에 집적 회로 제조, 프로세싱 제어 및/또는 계산 능력을 제공하고 그리고/또는 다른 엔티티들로부터 그러한 능력들을 수신할 수 있다. 각각의 엔티티는 또한 계산을 수행하고 자동화를 실행하기 위한 하나 이상의 컴퓨터 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 엔티티(714)의 진보된 프로세싱 제어 모듈은 내부에 인코딩된 소프트웨어 명령어들을 갖는 복수의 컴퓨터 하드웨어를 포함할 수 있다. 컴퓨터 하드웨어는 하드 드라이브들, 플래시 드라이브들, CD-ROM들, RAM 메모리, 디스플레이 디바이스들(예를 들어, 모니터들), 입력/출력 디바이스(예를 들어, 마우스 및 키보드)를 포함할 수 있다. 소프트웨어 명령어들은 임의의 적절한 프로그래밍 언어로 기록될 수 있으며, 상기 논의된 바와 같이 CMP 프로세스 제어들을 최적화하는 것과 연관된 태스크들과 같은 특정 태스크들을 실행하도록 설계될 수 있다.
집적 회로 제조 시스템(700)은 집적 회로(IC) 제조뿐만 아니라 IC 제조의 진보된 프로세싱 제어를 위해 엔티티들 간의 상호작용을 가능하게 한다. 실시예에서, 진보된 프로세싱 제어는 계측 결과들에 따라, 관련 웨이퍼들에 적용가능한 하나의 프로세싱 툴의 프로세싱 조건들, 설정들 및/또는 레시피들을 조정하는 것을 포함한다.
다른 실시예에서, 계측 결과들은 프로세스 품질 및/또는 제품 품질에 기반하여 결정된 최적의 샘플링 레이트에 따라 프로세싱된 웨이퍼의 서브세트로부터 측정된다. 또 다른 실시예에서, 계측 결과들은 프로세스 품질 및/또는 제품 품질의 다양한 특징들에 기반하여 결정된 최적의 샘플링 필드/포인트에 따라 프로세싱된 웨이퍼들의 서브세트의 선택된 필드들 및 포인트들로부터 측정된다.
IC 제조 시스템(700)에 의해 제공되는 능력들 중 하나는 설계, 엔지니어링 및 프로세싱, 계측 및 진보된 프로세싱 제어와 같은 분야에서 협력 및 정보 액세스를 가능하게 할 수 있다. IC 제조 시스템(700)에 의해 제공되는 다른 능력은 설비들 사이에, 예컨대 계측 툴과 프로세싱 툴 사이에 시스템을 통합할 수 있다. 이러한 통합은 시설들이 그들의 활동을 조정할 수 있게 한다. 예를 들어, 계측 툴과 프로세싱 툴의 통합은 제조 정보가 제조 프로세스 또는 APC 모듈에 보다 효율적으로 통합될 수 있게 할 수 있으며, 연관 프로세싱 툴에 통합된 계측 툴을 이용하여 온라인 또는 현장 측정으로부터의 웨이퍼 데이터를 가능하게 할 수 있다.
도 13은 본 개시물의 실시예들에 따른 평탄화 프로세스 제어를 수행하기 위한 방법(800)을 예시하는 흐름도이다. 방법(800)은 웨이퍼에 평탄화 프로세스를 수행하는 단계(810)를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 단계(810)는 화학 기계적 연마(CMP) 프로세스를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
방법(800)은 평탄화 프로세스에 의해 발생된 부산물을 수집하는 단계(820)를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 단계(820)는 평탄화 프로세스를 수행하는데 사용되는 평탄화 툴로부터 부산물을 함유하는 액체를 수집하는 단계를 포함한다.
방법(800)은 부산물을 분석하는 단계(830)를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 단계(830)는 부산물에 광선 또는 파를 인가하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 광선 또는 파는 X 선을 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 분석하는 단계는 복수의 전자 센서 디바이스들을 사용하여 수행된다. 몇몇 실시예들에서, 복수의 전자 센서 디바이스들은 상이한 시점들에, 또는 평탄화 프로세스를 수행하는데 사용되는 평탄화 툴의 상이한 부분들로부터 부산물을 수집하도록 구성된다. 몇몇 실시예들에서, 분석하는 단계는 부산물에 포함된 하나 이상의 원소를 식별하는 단계를 포함한다.
방법(800)은 분석에 기반하여여 평탄화 프로세스에 대한 하나 이상의 프로세스 제어를 수행하는 단계(840)를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 단계(840)는 부산물에 포함된 하나 이상의 원소의 식별에 기반하여, 평탄화 프로세스에 대한 종점에 도달한 것을 결정하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 단계(840)는 부산물에 포함된 하나 이상의 원소의 식별에 기반하여, 평탄화 프로세스가 이상이 있음을 결정하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 단계(840)는 부산물 내의 예기치 않은 원소의 식별에 응답하여, 평탄화 프로세스가 이상이 있음을 결정하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 단계(840)는 부산물 내의 하나 이상의 원소의 예상을 초과하는 존재에 응답하여, 평탄화 프로세스가 이상이 있음을 결정하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 하나 이상의 원소는 복수의 원소들을 포함하고, 여기서 단계(840)는 평탄화 프로세스가 부산물 내의 복수의 원소들이 예기치 않은 시간 순서로 식별되는 것에 응답하여, 이상이 있음을 결정하는 단계를 포함한다.
방법(800)을 완료하기 위해, 단계들(810-840) 이전에, 동안에 또는 이후에 추가 단계들이 수행될 수 있음이 이해된다. 단순화의 이유로, 이들 부가적인 단계들은 본 명세서에서 상세히 논의되지 않는다.
도 14는 본 개시물의 실시예들에 따른 평탄화 프로세스 제어를 수행하는 방법(900)을 예시하는 흐름도이다. 방법(900)은 웨이퍼에 화학 기계적 연마(CMP) 프로세스를 수행하는 단계(910)를 포함한다. CMP 프로세스는 연마 유닛 및 세정 유닛을 포함하는 CMP 툴을 사용하여 수행된다.
방법(900)은 연마 유닛에 의해 또는 세정 유닛에 의해 생성된 부산물의 액체 샘플들을 포획하는 단계(920)를 포함한다.
방법(900)은 부산물을 함유하는 포획된 액체 샘플들에 광선 또는 파를 인가하는 단계(930)를 포함한다.
방법(900)은 인가된 광선 또는 파에 대한 포획된 액체 샘플들의 응답을 측정하는 단계(940)를 포함한다.
방법(900)은 측정된 응답에 기반하여, 어떤 원소들이 부산물에 포함되는지를 결정하는 단계(950)를 포함한다.
방법(900)은 결정에 기반하여 CMP 프로세스 제어를 수행하는 단계(960)를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, CMP 프로세스 제어를 수행하는 단계는: 연마 유닛에 의해 수행되는 연마 프로세스에 대한 또는 세정 유닛에 의해 수행되는 세정 프로세스에 대한 종점을 결정하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, CMP 프로세스 제어를 수행하는 단계는: 에러가 발생했다는 결정에 응답하여 CMP 프로세스를 중단시키는 단계를 포함한다.
방법(900)을 완료하기 위해, 단계들(910-960) 이전에, 동안에 또는 이후에 추가 단계들이 수행될 수 있음이 이해된다. 단순화의 이유로, 이들 부가적인 단계들은 본 명세서에서 상세히 논의되지 않는다.
본 개시물은 평탄화 프로세싱 제어를 수행하는 종래의 방법들에 비해 장점들을 제공한다. 그러나, 다른 실시예들은 추가적인 장점을 제공할 수 있고, 모든 이점이 본 명세서에서 반드시 개시되는 것은 아니며, 모든 실시 예에 특별한 이점이 요구되지 않는다는 것이 이해된다. CMP와 같은 종래의 평탄화 방법들은 종점 검출을 위한 연마 시간 또는 연마 레이트와 같은 파라미터들에 의존할 수 있다. 그러나, 이러한 종점 검출 방법들은 충분히 정확하지 않으며, 결과적으로 웨이퍼는 과도하게 연마되거나 과소로 연마될 수 있다(또는 과도하게 세정거나 과소로 세정될 수 있다). 이와 대조적으로, 본 개시물의 CMP 프로세싱 제어들은 CMP 부산물 샘플들을 수집 및 분석하고, CMP 부산물 분석에 기반하여 종점 검출을 수행한다. 이는 CMP와 연관된 연마 프로세스 및 세정 프로세스 모두에 대한 보다 정확한 종점 검출을 허용한다. 또한, CMP 부산물 분석은 또한 예를 들어, CMP 부산물 내의 미지의 원소들의 존재 또는 CMP 부산물 내의 원소의 예상을 초과하는 존재(원소 자신이 예상되는 경우라도), 또는 CMP 부산물 네에 예상 원소들이 존재하는 예기치 않은 시간 순서를 검출함으로써, CMP 프로세스로 에러들 또는 문제들을 나타낼 수 있다. 이로써, 문제들은 즉시 수정될 수 있으며, 수율 또는 디바이스 성능에 크게 부정적인 영향을 주지 않는다. 본 개시물의 프로세스들 및 시스템들은 또한 기존의 프로세스 흐름과 호환가능하며, 따라서 구현하는데 비용이 많이 들지 않는다.
본 개시물의 일 양상은 방법을 포함한다. 웨이퍼에 평탄화 프로세스가 수행된다. 평탄화 프로세스에 의해 발생된 부산물이 수집된다. 부산물은 분석된다. 분석에 기반하여, 평탄화 프로세스에 대한 하나 이상의 프로세스 제어가 수행된다.
본 개시물의 다른 양상은 방법을 포함한다. 웨이퍼에 화학 기계적 연마(CMP) 프로세스가 수행된다. CMP 프로세스는 연마 유닛 및 세정 유닛을 포함하는 CMP 툴을 사용하여 수행된다. 액체 샘플들이 포획된다. 액체 샘플들은 연마 유닛에 의해 또는 세정 유닛에 의해 생성되는 부산물의 것이다. 부산물의 포획된 액체 샘플들에 광선 또는 파가 인가된다. 인가된 광선 또는 파에 대한 포획된 액체 샘플들의 응답이 측정된다. 측정된 응답에 기반하여, 어느 원소들이 부산물 내에 포함되는지에 대한 결정이 이루어진다. 결정에 기반하여, CMP 프로세스 제어가 수행된다.
본 개시물의 또 다른 양상은 시스템을 포함한다. 시스템은 웨이퍼에 평탄화 프로세스를 수행하도록 구성되는 평탄화 툴을 포함한다. 시스템은 평탄화 프로세스의 일부로서 발생된 부산물의 샘플들을 포획하도록 구성되는 부산물-포획 툴을 포함한다. 시스템은 부산물-포획 툴에 의해 포획된 부산물의 샘플들의 함량을 분석하도록 구성되는 전자 센서 툴을 포함한다. 시스템은 포획된 샘플들의 함량에 관한 전자 센서 툴에 의해 생성된 분석에 기반하여, 평탄화 프로세스에 대한 하나 이상의 프로세스 제어를 수행하도록 구성되는 하나 이상의 컴퓨터를 포함한다.
전술한 내용은 본 기술분야의 당업자들이 본 개시물의 양상들을 더 잘 이해할 수 있도록 몇몇 실시예들의 피처들을 약술하였다. 본 기술분야의 당업자들은 본 명세서에서 소개한 실시예들의 동일한 목적들을 수행하고 그리고/또는 동일한 장점들을 달성하기 위한 다른 프로세스들 및 구조들을 설계하거나 또는 수정하기 위한 기초로서 본 개시내용을 자신들이 손쉽게 이용할 수 있다는 것을 인식해야 한다. 본 기술분야의 당업자들은 또한 이와 같은 등가적 구성들은 본 개시물의 사상과 범위를 벗어나지 않으며, 본 개시물의 사상과 범위를 벗어나지 않고 당업자들이 다양한 변경들, 대체들, 및 개조들을 본 발명에서 행할 수 있음을 알아야 한다.
실시예들
실시예 1. 방법에 있어서,
웨이퍼에 평탄화 프로세스를 수행하는 단계;
상기 평탄화 프로세스에 의해 발생된 부산물을 수집하는 단계;
상기 부산물을 분석하는 단계; 및
상기 분석에 기반하여, 상기 평탄화 프로세스에 대한 하나 이상의 프로세스 제어를 수행하는 단계
를 포함하는, 방법.
실시예 2. 실시예 1에 있어서,
상기 평탄화 프로세스를 수행하는 단계는, 화학 기계적 연마(CMP, chemical mechanical polishing) 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
실시예 3. 실시예 1에 있어서,
상기 부산물을 수집하는 단계는, 상기 평탄화 프로세스를 수행하는데 사용되는 평탄화 툴로부터 상기 부산물을 함유하는 액체를 수집하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
실시예 4. 실시예 1에 있어서,
상기 부산물을 분석하는 단계는, 상기 부산물에 광선(ray) 또는 파(wave)를 인가하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
실시예 5. 실시예 4에 있어서,
상기 광선 또는 파를 인가하는 단계는, X-선을 인가하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
실시예 6. 실시예 1에 있어서,
상기 분석하는 단계는 복수의 전자 센서(e-sensor) 디바이스들을 사용하여 수행되는 것인, 방법.
실시예 7. 실시예 6에 있어서,
상기 복수의 전자 센서 디바이스들은, 상이한 시점들에 또는 평탄화 프로세스를 수행하는데 사용되는 평탄화 툴의 상이한 부분들로부터 상기 부산물을 수집하도록 구성되는 것인, 방법.
실시예 8. 실시예 1에 있어서,
상기 분석하는 단계는, 상기 부산물 내에 포함되는 하나 이상의 원소를 식별하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
실시예 9. 실시예 8에 있어서,
상기 하나 이상의 프로세스 제어를 수행하는 단계는, 상기 부산물 내에 포함되는 하나 이상의 원소의 식별에 기반하여, 상기 평탄화 프로세스에 대한 종점(end-point)에 도달되었음을 결정하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
실시예 10. 실시예 8에 있어서,
상기 하나 이상의 프로세스 제어를 수행하는 단계는, 상기 부산물 내에 포함되는 하나 이상의 원소의 식별에 기반하여, 상기 평탄화 프로세스가 이상이 있음을 결정하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
실시예 11. 실시예 10에 있어서,
상기 결정하는 단계는, 상기 부산물 내의 예기치 않은 원소의 식별에 응답하여, 상기 평탄화 프로세스가 이상이 있음을 결정하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
실시예 12. 실시예 10에 있어서,
상기 결정하는 단계는, 상기 부산물 내의 하나 이상의 원소의 예상을 초과하는 존재에 응답하여, 상기 평탄화 프로세스가 이상이 있음을 결정하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
실시예 13. 실시예 10에 있어서,
상기 하나 이상의 원소는 복수의 원소들을 포함하고, 상기 결정하는 단계는, 예기치 않은 시간 순서(chronological sequence)로 식별되는 상기 부산물 내의 복수의 원소들에 응답하여, 상기 평탄화 프로세스가 이상이 있음을 결정하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
실시예 14. 방법에 있어서,
웨이퍼에 화학 기계적 연마(CMP) 프로세스를 수행하는 단계 ― 상기 CMP 프로세스는 연마 유닛 및 세정 유닛을 포함하는 CMP 툴을 사용하여 수행됨 ― ;
상기 연마 유닛에 의해 또는 상기 세정 유닛에 의해 생성되는 부산물의 액체 샘플들을 포획하는 단계;
상기 부산물의 포획된 액체 샘플들에 광선 또는 파를 인가하는 단계;
상기 인가된 광선 또는 파에 대한 상기 포획된 액체 샘플들의 응답을 측정하는 단계;
상기 측정된 응답에 기반하여, 어느 원소들이 상기 부산물 내에 포함되는지를 결정하는 단계; 및
상기 결정에 기반하여, CMP 프로세스 제어를 수행하는 단계
를 포함하는, 방법.
실시예 15. 실시예 14에 있어서,
상기 CMP 프로세스 제어를 수행하는 단계는:
상기 연마 유닛에 의해 수행되는 연마 프로세스에 대한 또는 상기 세정 유닛에 의해 수행되는 세정 프로세스에 대한 종점을 결정하는 단계; 또는
에러가 발생하였다는 결정에 응답하여, 상기 CMP 프로세스를 중단시키는 단계
를 포함하는 것인, 방법.
실시예 16. 시스템에 있어서,
웨이퍼에 평탄화 프로세스를 수행하도록 구성되는 평탄화 툴;
상기 평탄화 프로세스의 일부로서 발생된 부산물의 샘플들을 포획하도록 구성되는 부산물-포획 툴;
상기 부산물-포획 툴에 의해 포획된 상기 부산물의 샘플들의 함량을 분석하도록 구성되는 전자 센서 툴; 및
상기 포획된 샘플들의 함량에 관한 상기 전자 센서 툴에 의해 생성된 분석에 기반하여, 상기 평탄화 프로세스에 대한 하나 이상의 프로세스 제어를 수행하도록 구성되는 하나 이상의 컴퓨터
를 포함하는, 시스템.
실시예 17. 실시예 16에 있어서,
상기 평탄화 툴은 연마 유닛 및 세정 유닛을 포함하는 화학 기계적 연마 툴을 포함하며;
상기 전자 센서 툴은 상기 연마 유닛에 의해 발생된 부산물 및 상기 세정 유닛에 의해 발생된 부산물을 분석하도록 구성되는 것인, 시스템.
실시예 18. 실시예 17에 있어서,
상기 전자 센서 툴은:
상기 부산물의 포획된 샘플들에 광선 또는 파를 인가하도록; 그리고
상기 인가된 광선 또는 파에 대한 상기 부산물의 포획된 샘플들의 응답에 기반하여, 어느 원소들이 상기 포획된 샘플들 내에 포함되는지를 결정하도록
구성되는 것인, 시스템.
실시예 19. 실시예 18에 있어서,
상기 하나 이상의 컴퓨터는, 어느 원소들이 상기 포획된 샘플들 내에 포함되는 것으로 결정되는지에 기반하여, 상기 연마 유닛에 의해 수행되는 연마 프로세스에 대해 또는 상기 세정 유닛에 의해 수행되는 세정 프로세스에 대해 종점이 도달되었는지 여부를 결정하도록 구성되는 것인, 시스템.
실시예 20. 실시예 18에 있어서,
상기 하나 이상의 컴퓨터는, 상기 포획된 샘플들 내의 예기치 않은 원소의 존재, 상기 포획된 샘플들 내에 있어야 하지만 예상을 초과하는 존재를 갖는 원소의 존재, 또는 상기 포획된 샘플들 내에 복수의 원소들이 나타나는 부정확한 시간 순서에 응답하여, 상기 평탄화 프로세스에서 에러가 발생하였음을 결정하도록 구성되는 것인, 시스템.

Claims (10)

  1. 방법에 있어서,
    웨이퍼에 평탄화 프로세스를 수행하는 단계;
    상기 평탄화 프로세스에 의해 발생된 부산물을 수집하는 단계;
    상기 부산물을 분석하는 단계; 및
    상기 분석에 기반하여, 상기 평탄화 프로세스에 대한 하나 이상의 프로세스 제어를 수행하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 평탄화 프로세스를 수행하는 단계는, 화학 기계적 연마(CMP, chemical mechanical polishing) 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부산물을 수집하는 단계는, 상기 평탄화 프로세스를 수행하는데 사용되는 평탄화 툴로부터 상기 부산물을 함유하는 액체를 수집하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 부산물을 분석하는 단계는, 상기 부산물에 광선(ray) 또는 파(wave)를 인가하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광선 또는 파를 인가하는 단계는, X-선을 인가하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 분석하는 단계는 복수의 전자 센서(e-sensor) 디바이스들을 사용하여 수행되는 것인, 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 전자 센서 디바이스들은, 상이한 시점들에 또는 평탄화 프로세스를 수행하는데 사용되는 평탄화 툴의 상이한 부분들로부터 상기 부산물을 수집하도록 구성되는 것인, 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 분석하는 단계는, 상기 부산물 내에 포함되는 하나 이상의 원소를 식별하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  9. 방법에 있어서,
    웨이퍼에 화학 기계적 연마(CMP) 프로세스를 수행하는 단계 ― 상기 CMP 프로세스는 연마 유닛 및 세정 유닛을 포함하는 CMP 툴을 사용하여 수행됨 ― ;
    상기 연마 유닛에 의해 또는 상기 세정 유닛에 의해 생성되는 부산물의 액체 샘플들을 포획하는 단계;
    상기 부산물의 포획된 액체 샘플들에 광선 또는 파를 인가하는 단계;
    상기 인가된 광선 또는 파에 대한 상기 포획된 액체 샘플들의 응답을 측정하는 단계;
    상기 측정된 응답에 기반하여, 어느 원소들이 상기 부산물 내에 포함되는지를 결정하는 단계; 및
    상기 결정에 기반하여, CMP 프로세스 제어를 수행하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  10. 시스템에 있어서,
    웨이퍼에 평탄화 프로세스를 수행하도록 구성되는 평탄화 툴;
    상기 평탄화 프로세스의 일부로서 발생된 부산물의 샘플들을 포획하도록 구성되는 부산물-포획 툴;
    상기 부산물-포획 툴에 의해 포획된 상기 부산물의 샘플들의 함량을 분석하도록 구성되는 전자 센서 툴; 및
    상기 포획된 샘플들의 함량에 관한 상기 전자 센서 툴에 의해 생성된 분석에 기반하여, 상기 평탄화 프로세스에 대한 하나 이상의 프로세스 제어를 수행하도록 구성되는 하나 이상의 컴퓨터
    를 포함하는, 시스템.
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