TWI541882B - 監測基板拋光的進展之方法及拋光裝置 - Google Patents

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Description

監測基板拋光的進展之方法及拋光裝置
本發明係有關於監測基板(例如，半導體晶圓片)拋光的進展之方法及用於基板的拋光裝置。具體而言，本發明有關於一種監測基板拋光的進展以及基於得自該基板之反射光的光譜變化來確定拋光終點的方法。
在半導體元件的製程中，以薄膜的形式重覆沉積數種材料於矽晶圓上來形成多層結構。平坦化上層的表面對於形成該多層結構很重要。化學機械拋光(CMP)為廣泛用來達成此類平坦化的解決方案之一。
化學機械拋光(CMP)係由拋光裝置執行。此類拋光裝置通常包含支承拋光墊於其上的拋光平台、用於固持基板(具有薄膜形成於上的晶圓)的頂環(top ring)、以及用於供給拋光液至拋光墊上的拋光液供給機構。基板拋光的執行步驟如下。頂環使基板的表面貼著拋光墊，同時拋光液供給機構供給拋光液至拋光墊上。在此狀態下，使頂環及拋光平台旋轉以提供基板與拋光墊之間的相對運動，藉此拋光形成基板表面的薄膜。
該拋光裝置通常具有拋光終點檢測裝置。光學拋光終點檢測裝置為此類拋光終點檢測裝置的一例。此裝置經構成為可引導光線至基板表面以及基於基板反射光的光譜來判斷拋光終點。例如，日本特開第2004-154928號公報揭示一種處理反射光的強度之方法，以便移除雜訊分量用以建立特徵值以及基於特徵值之時間性之變化的特異點(亦即，局部極大點或局部極小點)來判斷拋光終點。
光譜係按照光強度波長排列，並且表示每個波長的光強度。由光譜產生的特徵值隨著拋光時間周期性地改變，以及交替地出現局部極大點及局部極小點，如第1圖所示。此現象由光波之間的干涉造成。具體言之，引導至基板的光線會被媒體與薄膜的介面及薄膜與在薄膜下之間的介面反射離開。該等介面所反射的光波會相互干涉。光波之間的干涉方式會隨著薄膜厚度(亦即，光路的長度)而改變。因此，基板反射光的強度會隨著薄膜厚度而周期性地改變。
上述光學拋光終點檢測裝置計數拋光期間特徵值時間性之變化的特異點(亦即，局部極大點或局部極小點)數目，以及基於特異點的數目來監測拋光進展。從特異點數目已達預定值的時間點開始，在消逝一段預定時段後結束拋光製程。
最近已開發出一種能夠用多個加壓機構(例如，氣囊)來獨立加壓基板中之多個區段(zone)的頂環。此種頂環可基於基板在拋光時的拋光輪廓(亦即，薄膜的橫斷面形狀)來調整區段(例如，中央區段，居中區段，邊緣區段)上的加壓力。為了監測每個基板區段的拋光進展，在拋光期間必須引導光線至基板以及得到來自每個基板區段的反射光。具體言之，嵌入拋光平台的光源照射基板表面上的多個測量點，以及鄰近光源的光接收器接收來自基板的反射光。
為了得到準確的基板拋光輪廓，最好施加光線至基板上的許多測量點(例如，100個測量點)以及接收每個測量點的反射光。不過，由於基板表面上存在許多結構不相同的區域，由反射光產生的光譜會隨著區域而大不相同。因此，由每個測量點得到的薄膜厚度資訊可能差別很大，而無法得到準確的拋光輪廓。
例如，快閃記憶體為具有規則表面結構及不規則表面結構的裝置。第2A圖顯示多個快閃記憶體形成於其基板表面上。形成於基板W上的快閃記憶體4係沿著切割線(dicing line)7一個個地切斷。如第2B圖所示，每個快閃記憶體4通常具有兩個單元區域(cell region)5與包圍該等單元區域5的周邊區域(peripheral region)6。
單元區域5為具有呈矩陣排列之記憶單元以及具有規則結構的單元陣列(cell array)。在單元區域5中，由反射光產生的光譜會隨著拋光的進展而改變。反之，周邊區域6為其結構因地區而異以及其中之互連呈隨機延伸的區域。在周邊區域6中，由反射光產生的光譜可能隨著光線所施加的地區而改變。此外，如第2A圖所示，周邊區域6附近具有切割線7。切割線7的存在可能導致光譜的產生不同於得自單元區域5及周邊區域6之光譜。不過，相較於周邊區域6，由於切割線7的面積很小，因此在以下的說明中，周邊區域6的定義包括切割線7。
來自單元區域5的反射光之光譜與來自周邊區域6的反射光之光譜會因結構不同而大不相同。這造成準確監測拋光進展及準確檢測拋光終點的問題。
鑑於上述缺點而完成本發明。因此，本發明的目的是要提供一種能夠準確監測基板拋光的進展之方法及拋光裝置。
用以達成上述目的之本發明之一方面是提供一種監測基板拋光的進展之方法，該基板之一表面上具有包含結構不同之第一區域及第二區域的至少兩個區域。該方法包含下列步驟：藉由將該基板壓抵在轉動拋光平台上的拋光墊來拋光該基板；在該基板之拋光期間，施加光線至該基板上的多個測量點；接收來自每個測量點的反射光；測量該反射光在預定波長範圍內的強度；由該等強度測量值產生該反射光的光譜；基於該光譜的形狀或該反射光的強度將該光譜分類為來自該第一區域的反射光之光譜或為來自該第二區域的反射光之光譜；以及基於來自該第一區域的反射光之光譜的時間性之變化(temporal change)，來監測該基板的拋光進展。
在本發明的一較佳方面中，該方法包含下列步驟：基於來自該第二區域的反射光之光譜的時間性之變化，進一步監測該基板的拋光進展。
在本發明的一較佳方面中，基於來自該第一區域的反射光之光譜的時間性之變化監測該基板之拋光進展的步驟與基於來自該第二區域的反射光之光譜的時間性之變化監測該基板之拋光進展的步驟係同時或先後進行。
在本發明的一較佳方面中，基於來自該第一區域的反射光之光譜的時間性之變化監測該基板之拋光進展的步驟與基於來自該第二區域的反射光之光譜的時間性之變化監測該基板之拋光進展的步驟係根據不同的拋光監測演算法來進行。
在本發明的一較佳方面中，監測該基板之拋光進展的步驟係根據在拋光期間由其中之一切換為另一個的至少兩個拋光監測演算法來進行。
在本發明的一較佳方面中，分類該光譜的步驟包含下列步驟：計算該光譜與參考光譜之差的平方和，該參考光譜係選自各自與一薄膜厚度關連的多個參考光譜；重覆該平方和之計算以得到對應至該多個參考光譜的多個平方和；確定對應至該多個平方和中之最小者的參考光譜以得到與經確定之參考光譜關連的薄膜厚度；當所得到的薄膜厚度在預定參考範圍內時，將該光譜分類為來自該第一區域的反射光之光譜；以及當所得到的薄膜厚度不在該預定參考範圍內時，將該光譜分類為來自該第二區域的反射光之光譜。
在本發明的一較佳方面中，分類該光譜的步驟包含下列步驟：當出現於該光譜上的局部極大點及/或局部極小點的數目符合預定參考數目時將該光譜分類為來自該第一區域的反射光之光譜；以及當出現於該光譜上的局部極大點及/或局部極小點的數目不符合該預定參考數目時，將該光譜分類為來自該第二區域的反射光之光譜。
在本發明的一較佳方面中，分類該光譜的步驟包含下列步驟：用快速傅立葉變換(fast Fourier transform)將該光譜分解成多個頻率分量；當該等頻率分量實質符合預定的參考頻率分量時，將該光譜分類為來自該第一區域的反射光之光譜；以及當該等頻率分量實質不符合該等預定參考頻率分量時，將該光譜分類為來自該第二區域的反射光之光譜。
在本發明的一較佳方面中，分類該光譜的步驟包含下列步驟：比較該反射光的強度與預定臨界值；當該反射光的強度不小於該預定臨界值時，將該光譜分類為來自該第一區域的反射光之光譜；以及當該反射光的強度小於該預定臨界值時將該光譜分類為來自該第二區域的反射光之光譜。
在本發明的一較佳方面中，該方法更包含下列步驟：基於來自該第一區域的反射光之光譜的時間性之變化，確定該基板之拋光終點。
在本發明的一較佳方面中，該基板具有形成於其表面上的記憶體；該第一區域為每個記憶體之單元區域；以及該第二區域為包圍該單元區域的周邊區域。
在本發明的一較佳方面中，該第一區域具有規則結構以及該第二區域具有不規則結構。
本發明的另一方面是要提供一種用以拋光基板的裝置，該基板之一表面上具有包含結構不同之第一區域及第二區域的至少兩個區域。該裝置包含：可旋轉拋光平台，用以支承拋光墊於其上；頂環，經構成為將該基板壓抵於該拋光墊；光施加單元(light-applying unit)，經構成為施加光線至該基板上之多個測量點；光接收單元，經構成為接收來自每個測量點之反射光；分光鏡，其係經構成為測量該反射光在預定波長範圍內的強度；以及處理裝置，其係經構成為由該等強度測量值產生該反射光之光譜。該處理裝置係構成為基於該反射光的光譜之形狀或強度將該光譜分類為來自該第一區域的反射光之光譜或為來自該第二區域的反射光之光譜，以及基於來自該第一區域的反射光之光譜的時間性之變化來監測該基板的拋光進展。
根據本發明，該光譜的分類係基於隨著基板之表面結構而改變的光學資訊。因此，只基於適合監測拋光的光譜即可監測拋光的進展。此外，可確定拋光終點。因此，可實現準確地監測基板拋光的進展以及準確地檢測拋光終點。
以下參考附圖描述多個本發明具體實施例。第3A圖係根據本發明之一具體實施例之拋光監測方法的原理之示意圖，以及第3B圖係為基板與拋光平台之位置關係的平面圖。如第3A圖所示，待拋光基板W有底層(underlying layer)1(例如，矽層)與形成於底層1上的薄膜2(例如，具有透光性的介電層如二氧化矽)。基板W的表面2a被壓抵於轉動拋光平台20上的拋光墊22。進而藉由與拋光墊22的滑動接觸來拋光基板W的表面2a。在基板W的拋光期間，供給拋光液(泥漿)至拋光墊22上。
光施加單元11與光接收單元12經配置成面對基板W的表面。光施加單元11經構成為發射方向與基板W表面實質垂直的光線，以及光接收單元12經構成為接收基板W的反射光。光施加單元11發出的光線為可見光。為了不讓拋光液進入光路，在光施加單元11、光接收單元12及基板W之間的空間形成純水的流動。
如第3B圖所示，拋光平台20每轉一圈，就施加光線至包括基板W之中央的多個區域。分光鏡13耦合至光接收單元12，此分光鏡13根據波長來分解反射光以及在預定波長範圍內測量反射光的強度，分光鏡13所測量的波長範圍，例如，在400奈米至800奈米之間。
處理裝置15耦合至分光鏡13，此處理裝置15經構成為可讀取分光鏡13所得到的測量資料以及由強度的測量值產生反射光的強度分佈。具體而言，處理裝置15產生表示每個波長之光強度的光譜，此光譜可用以顯示反射光波長、強度間之關係的線圖表示，處理裝置15更被構成為可監測拋光的進展以及由光譜變化來判斷拋光終點，通用電腦或專屬電腦可用作處理裝置15，處理裝置15執行根據程式(或電腦軟體)的預定處理步驟。
接下來，描述在第2A圖及第2B圖之基板拋光期間得到的反射光之光譜。第4A圖係得自第2B圖單元區域5的反射光之光譜之曲線圖，第4B圖係得自第2B圖周邊區域6之點A的反射光之光譜之曲線圖，以及第4C圖係得自第2B圖周邊區域6之點B的反射光之光譜之曲線圖。在第4A圖至第4C圖中，縱軸為光線的反射強度比(reflection intensity ratio)，以及橫軸為光線的波長(奈米，nm)。
在第4A圖至第4C圖中，光線的強度用反射強度比表示。具體言之，第4A圖至第4C圖的光譜顯示反射強度比與光線波長的關係。反射強度比為表示光線強度的指數，更特別的是，反射強度比為反射光的測量強度與預定參考強度的比(亦即，測量強度/參考強度)。預定參考強度可為在拋光無薄膜於其上之矽晶圓(亦即，裸晶圓)，同時供給純水至拋光墊22上時得到的反射光之強度。
處理裝置15經構成為由得自分光鏡13的測量值算出上述反射強度比，反射強度比會隨著待拋光薄膜的厚度改變而有所不同，此現象由光波之間的干涉引起。具體言之，導向基板的光線會反射離開媒體與薄膜的介面以及薄膜與在薄膜下之層的介面，該等介面所反射的光波會彼此干涉，光波之間的干涉方式會隨著薄膜的厚度(亦即，光路的長度)而改變。因此，基板反射光的強度會隨著薄膜厚度而周期性地改變。於是，由反射光強度算出的反射強度比也隨著薄膜厚度而改變。
第5圖係顯示在拋光平台旋轉下施加至基板的光線之軌跡，通常一個快閃記憶體4具有兩個單元區域5與包圍單元區域5的周邊區域6。在快閃記憶體4中，這兩個單元區域5與周邊區域6的面積比約等於7：3。在此具體實施例中，係以短時間間隔間歇地施加光線。具體言之，拋光平台20每轉一圈，施加光線至單元區域5至少一次，數次為較佳。於第5圖的實例中，在單元區域5中具有兩條光線軌跡(亦即，兩個曝光斑點)，這些曝光斑點為測量點。
除了單元區域5的大小以外，每個單元區域5的測量點數取決於拋光平台20的轉速與每個測量點的照射時間。例如，在第5圖之快閃記憶體4的大小具有12毫米高與12毫米寬的情形下，單元區域5具有10毫米高與5毫米寬的大小，以及拋光平台20的轉速為每分鐘150轉，每一測量點的照射時間(亦即，一個測量點的測量時間)約為1.7毫秒以便在拋光平台20每轉一圈下施加光線至單元區域5一次。因此，為了施加光線至單元區域5兩次，每一測量點的照射時間約為1毫秒(≒1.7/2毫秒，millisecond)。以此方式，決定拋光平台20的轉速與每一測量點的照射時間使得基板表面上的每個單元區域5至少有一測量點。
待拋光物件為構成記憶體的單元區域5。因此，待監測物件為單元區域5。如上述，因為單元區域5具有規則結構，單元區域5的反射光包含高度可靠的薄膜厚度資訊。反之，周邊區域6具有不規則結構，以及最好不要用周邊區域6的反射光來監測單元區域5的拋光。因此，處理裝置15把由反射光建立的光譜分類為來自單元區域5的反射光之光譜或來自周邊區域6的反射光之光譜，以及監測拋光只用來自單元區域5的反射光之光譜。
由於單元區域5具有整體均勻的結構，得自單元區域5的反射光具有實質相同的光譜，而與測量點的位置無關。反之，如第4B圖及第4C圖所示，得自周邊區域6的反射光之光譜會隨著測量點的位置而改變。拋光平台20每轉一圈得到的光譜含有關於單元區域5的光譜與關於周邊區域6的光譜。因此，在此具體實施例中，係基於反射光的光譜形狀，將所得光譜分類為關於單元區域5的光譜或關於周邊區域6的光譜。
在此具體實施例中，處理裝置15用預定的分類演算法來進行光譜的分類。在分類的一實施例中，處理裝置15決定形狀與拋光時所得光譜之形狀最匹配的參考光譜。在多個各與薄膜厚度關連的參考光譜中決定此參考光譜，然後，處理裝置15判斷與經決定之參考光譜關連的薄膜厚度是否在預定範圍內，處理裝置15預先儲存對應至不同薄膜厚度的多個參考光譜，參考光譜為模擬拋光結構與待拋光基板相同之基板所得到的理論光譜。亦即，參考光譜為在薄膜具有某一厚度時將會得到的光譜。所得參考光譜與對應薄膜厚度預先儲存於該處理裝置15。
處理裝置15計算反射光光譜與每個參考光譜之差的平方及得到對應至前述參考光譜的多個平方和。具體言之，在每次產生反射光的光譜時，處理裝置15計算光譜上所示之測得反射強度比與每個參考光譜上所示之理論反射強度比之差的平方和。對於上述多個參考光譜，重覆計算此平方和，藉此得到各自對應至多個參考光譜的多個平方和。此外，處理裝置15確定所得多個平方和中之最小者，確定對應至判定為最小之平方和的參考光譜，以及得到與經決定之參考光譜關連的薄膜厚度，所得之此薄膜厚度為與參考光譜(其係理論光譜)關連的估計薄膜厚度。
第6圖係顯示縱軸為反射光光譜與每個參考光譜之差的平方和、橫軸為與參考光譜關連之薄膜厚度的曲線圖。在第6圖的實例中，平方和在薄膜厚度t1處最低。由第6圖的曲線圖可見，反射光的光譜估計為在薄膜厚度等於t1時得到的光譜。因此，處理裝置15判斷對應至光譜的薄膜厚度等於t1。
隨後，處理裝置15判斷經判定之薄膜厚度t1是否在預定參考範圍內。此參考範圍的定義係基於初始薄膜厚度，最後的薄膜厚度，以及實際測量的拋光時間。該參考範圍係定義於具有表示薄膜厚度之座標軸以及表示拋光時間之座標軸的座標系統上。該參考範圍預先儲存於處理裝置15。得到初始薄膜厚度，最後薄膜厚度及拋光時間係藉由實際拋光具有相同結構的基板以及藉由測量拋光前後的薄膜厚度及拋光時間。通常此參考範圍係登錄在儲存於處理裝置15的拋光配方(recipe)中，並保持不變而不論被拋光的基板有多少。不過，當拋光速率因拋光墊磨損或其他原因而大幅改變時，最佳參考範圍也會隨著大幅改變。因此，最佳為處理裝置15基於先前拋光基板的拋光時間來定期地更新該參考範圍。
第7圖係為薄膜厚度的參考範圍之曲線圖。在第7圖中，縱軸為薄膜厚度，以及橫軸為拋光時間。如第7圖所示，參考範圍取決於拋光速率(亦即，薄膜的去除率)與拋光速率的允許範圍。由通過實際測量所得到的初始薄膜厚度、最後薄膜厚度及拋光時間可算出拋光速率。具體言之，用初始薄膜厚度與最後薄膜厚度的差除以拋光時間來測定拋光速率。
當測定薄膜厚度(估計薄膜厚度)在參考範圍內時，處理裝置15把反射光的測得光譜分類為來自單元區域5的反射光之光譜。另一方面，當測定薄膜厚度不在參考範圍內時，處理裝置15把反射光的測得光譜分類為來自周邊區域6的反射光之光譜。例如，在第7圖中，薄膜厚度t1落在參考範圍內。因此，處理裝置15把測得光譜分類為來自單元區域5的反射光之光譜。另一方面，薄膜厚度t2沒有落在參考範圍內。因此，處理裝置15把測得光譜分類為來自周邊區域6的反射光之光譜。
此外，處理裝置15利用分類為來自單元區域5的反射光之光譜來監測基板拋光的進展。具體言之，處理裝置15藉由以下方程式對應至顯示於光譜上之兩個波長的兩個反射強度比算出特徵值S：
S(λ1,λ2)=R(λ1)/[R(λ1)+R(λ2)]　(1)
其中，λ1及λ2為波長；R(λ1)為在波長λ1的反射強度比，以及R(λ2)為在波長λ2的反射強度比。這兩個波長λ1、λ2皆選自400奈米至800奈米的波長範圍，是為分光鏡13的可測量範圍。
根據上述方程式(1)，一反射強度比除以另一反射強度比。因此，內含於該等反射強度比的雜訊被抵消。因而，可得到沒有雜訊的特徵值。如第1圖所示，此特徵值隨著拋光時間周期性地起伏係由於光波的干涉引起。處理裝置15計數拋光期間特徵值之局部極大點或局部極小點的數目，判斷何時局部極大點或局部極小點的數目已達預定值的時間，以及判斷拋光終點，何時它是從局部極大點或局部極小點之數目已達該預定值的時間開始在消逝一段預定時間後的時間點。
根據上述具體實施例，只用來自具有規則結構之單元區域5的反射光之光譜即可準確監測基板拋光。此外，可實現準確的拋光終點檢測。作為用來計算特徵值之參數的波長數不受限於兩個，可使用3個或更多個波長。亦即，由多個波長的多個反射強度比算出該特徵值，當使用波長λ1、λ2、…、λN的多個反射強度比時，上述方程式(1)變成：
S(λ1,λ2,…,λN)=R(λ1)/[R(λ1)+R(λ2)+…+R(λN)]　(2)
可監測估計薄膜厚度本身(對應至根據上述分類演算法來分類的光譜)，而不是計算特徵值，並且基於該估計薄膜厚度來判斷拋光終點，可同時使用利用特徵值的拋光監測演算法與利用估計薄膜厚度的拋光監測演算法，或在拋光期間可由其中之一切換為另一個。例如，根據利用估計薄膜厚度的拋光監測演算法可監測第一薄膜的拋光，以及根據利用特徵值的拋光監測演算法可監測在第一薄膜之下的第二薄膜之拋光。
在周邊區域6具有規則結構的情形下，基於來自周邊區域6的反射光之光譜可監測基板拋光。就此情形而言，有可能使用與以下不同的拋光監測演算法：用以基於來自單元區域5的反射光之光譜來監測拋光的拋光監測演算法。
本發明可用來監測具有以下性質之基板的拋光進展：具有多個不同結構的區域形成於其表面上。在上述具體實施例中，具有重覆圖案的單元區域構成第一區域以及具有隨機圖案的周邊區域構成第二區域。不過，本發明不受限於此具體實施例。例如，第一區域與第二區域可為具有不同重覆圖案的區域。
除了第一區域與第二區域以外，本發明也可應用於表面上另具有第三區域的基板之拋光。例如，可提供用於第一區域的第一參考範圍與用於第二區域的第二參考範圍作為如第7圖中的參考範圍。將所得估計薄膜厚度被分類為屬於第一參考範圍的估計薄膜厚度、屬於第二參考範圍的估計薄膜厚度、以及不屬於第一參考範圍及第二參考範圍的估計薄膜厚度，藉此可將在拋光期間得到的光譜分類為來自該第一區域的反射光之光譜、來自該第二區域的反射光之光譜、以及來自該第三區域的反射光之光譜。應注意，本發明也可應用於進一步具有第四區域、第五區域、…、第n區域的基板。
也有可能基於來自該第一區域及第二區域的反射光之光譜來監測基板拋光。就此情形而言，來自該第一區域的反射光之光譜與來自該第二區域的反射光之光譜可同時用來監測拋光的進展，或根據拋光時間或待拋光薄膜的類型來切換所使用的光譜。此外，可依照來自該第一區域的反射光之光譜或來自該第二區域的反射光之光譜來更換拋光監測演算法。
取決於基板的類型，第一區域及第二區域可能都有規則的結構。在此情形下，最好選擇更適合監測拋光之進展的區域。例如，最佳為根據一選擇準則來選擇該區域，例如佔據基板表面的區域面積，拋光構成該區域之材料的容易度(亦即，拋光速率)，或該區域之下層的互連密度或最小圖案寬度。
本發明不受限於拋光具有快閃記憶體形成於其上的基板，而且也可應用於拋光不同類型的基板，只要它有結構不同的至少兩個區域形成於其表面上。例如，本發明可應用於拋光具有動態隨機存取記憶體(DRAM)形成於其上的基板。
此外，由處理裝置15執行的分類演算法不受限於上述具體實施例，而且可使用其他分類演算法。例如，光譜的分類可基於出現於反射光之光譜上的局部極大點及/或局部極小點的數目。具體言之，處理裝置15比較出現於該光譜上的局部極大點及/或局部極小點的數目與預設的參考數目，並且在局部極大點及/或局部極小點的數目符合該參考數目時，處理裝置15將該光譜分類為來自單元區域5的反射光之光譜。另一方面，當局部極大點及/或局部極小點的數目不符合該參考數目時，處理裝置15將該光譜分類為來自周邊區域6的反射光之光譜。出現於該光譜上的局部極大點及/或局部極小點的數目可能隨著由拋光造成基板的薄膜厚度變化而改變。因此，最佳為提供數個對應至薄膜厚度或拋光時間的參考數目。
可由出現於理論光譜上的局部極大點及/或局部極小點的數目來決定參考數目，該理論光譜得自模擬拋光結構與待拋光基板相同的基板。
在分類演算法的另一實施例中，快速傅立葉變換(FFT)可用來分類光譜。具體言之，處理裝置15用快速傅立葉變換將作為波的光譜分解成多個頻率分量，以及比較頻率分量與預定參考頻率分量。當該等頻率分量實質符合該等參考頻率分量時，處理裝置15將該光譜分類為來自單元區域5的反射光之光譜。當該等頻率分量實質不符合該等參考頻率分量時，處理裝置15將該光譜分類為來自周邊區域6的反射光之光譜。
藉由得自模擬拋光結構與待拋光基板相同之基板的理論光譜以及用快速傅立葉變換將理論光譜分解成多個頻率分量，可決定參考頻率分量。
在處理裝置15根據經設計為程式的分類演算法來區分光譜時，處理裝置15可基於反射光的強度來分類光譜而不用分類演算法。在某些類型的基板中，來自具有規則結構之單元區域5的反射光之強度大於來自具有不規則結構之周邊區域6的反射光之強度。在此情形下，當反射光的強度不小於預定臨界值時，處理裝置15判斷該反射光來自單元區域5以及把由該反射光建立的光譜分類為來自單元區域5的反射光之光譜。當反射光的強度小於預定臨界值時，處理裝置15判斷該反射光來自周邊區域6以及把由該反射光建立的光譜分類為來自周邊區域6的反射光之光譜。可用分光鏡13測量反射光的強度。在此實施例中，在基板、光接收單元12之間或在光接收單元12、分光鏡13之間可裝設用以只減少來自周邊區域6之反射光的偏振濾鏡(polarizing filter)。
第8圖係為帶有拋光監測裝置的拋光裝置之橫截面示意圖，該拋光監測裝置能夠根據如上述之本發明具體實施例來執行拋光監測方法。如第8圖所示，該拋光裝置包含用以支承拋光墊22於其上的拋光平台20，經構成為固持基板W以及將基板W壓抵於拋光墊22的頂環24，並且經構成為供給拋光液(泥漿)至拋光墊22上的拋光液供給機構25。拋光平台20耦合至設於拋光平台20下面的馬達(未圖示)，使得拋光平台20可繞著它自己的軸線旋轉，拋光墊22固定於拋光平台20的上表面。
拋光墊22具有上表面22a，其係提供用以拋光基板W的拋光表面。頂環24經由頂環軸桿28耦合至馬達及升降氣缸(未圖示)，此構成允許頂環24垂直運動以及繞著頂環軸桿28旋轉，頂環24具有經構成為可以真空吸力或其類似者固持基板W的下表面。
固持於頂環24下表面上的基板W被頂環24轉動，並且頂環24使它貼著轉動拋光平台20上的拋光墊22。在基板W與拋光墊22的滑動接觸期間，由拋光液供給機構25供給拋光液至拋光墊22的拋光表面22a上，基板W表面是在基板W表面與拋光墊22之間具有拋光液的情形下拋光，用以提供基板W、拋光墊22之滑動接觸的相對運動機構係由拋光平台20及頂環24構成。
拋光平台20具有上端位於拋光平台20上表面的洞30。拋光墊22具有位置對應至洞30的通孔31，洞30與通孔31彼此呈流體相通，通孔31的上端位於拋光表面22a，洞30經由液體供給通道33及旋轉接頭32耦合至液體供給源35。在拋光期間，液體供給源35供給作為透明液體的水(純水為較佳)至洞30內，水填滿由基板W下表面及通孔31形成的空間，以及通過液體排放通道34排出，拋光液與水一起排出從而確保光路。液體供給通道33設有經構成為可與拋光平台20之旋轉協同操作的閥(未圖示)。該閥可操作在基板W不在通孔31上方時，用以停止水的流動或降低水流。
該拋光裝置具有拋光監測裝置，用以根據上述方法來監測拋光的進展及檢測拋光終點。該拋光監測裝置包含經構成為可引導光線至待拋光基板W表面的光施加單元11，經構成為可接收由基板W返回之反射光作為光接收單元的光纖12，經構成為可根據波長來分解反射光以及測量反射光在預定波長範圍內之強度的分光鏡13，並經構成為可從分光鏡13之測量資料來產生光譜，以及基於光譜變化來監測拋光基板之進展的處理裝置15。該光譜係表示分佈於該預定波長範圍的光強度。
光施加單元11包含光源40與耦合至光源40的光纖41。光纖41為用於引導光源40之光線至基板W表面的透光元件。光纖41在洞30中由光源40延伸到待拋光基板W表面附近的位置。光纖41及光纖12各自具有面向由頂環24固持之基板W之中心點的尖端，藉此如第3B圖所示，每次在拋光平台20旋轉時，施加光線至包含基板W中心點的區域。
光源40經構成為可以預定時間間隔間歇地施加光線至基板W。發光二極體(LED)、鹵素燈、氙氣閃光燈、或其類似物可作為用以放射多波長光線的光源40。光纖41與光纖12彼此平行地排列，光纖41及光纖12的尖端經配置成實質垂直地面向基板W表面，藉此光纖41引導實質垂直的光線至基板W表面。
在基板W的拋光期間，光施加單元11間歇地施加光線至基板W，以及光纖12接收來自基板W的反射光。在施加光線期間，供水至洞30，藉此用水填滿在光纖41及12之尖端、以及基板W表面之間的空間。分光鏡13測量每個波長的反射光之強度，以及處理裝置15產生表示反射強度比與波長之關係的光譜。此外，處理裝置15將光譜分類為來自單元區域5的反射光之光譜，或分類為來自周邊區域6的反射光之光譜。處理裝置15隨著時間計算表示拋光進展之拋光指數的特徵值，監測拋光的進展，以及基於特徵值的變化來確定拋光終點。
第9圖係為第8圖拋光裝置的修改實例之橫截面圖。於第9圖的實例不裝設液體供給通道、液體排放通道及液體供給源。反而，在拋光墊22中設有透明窗45。光施加單元11的光纖41引導光線通過透明窗45至拋光墊22上的基板W之表面，並且作為光接收單元的光纖12通過透明窗45接收來自基板W的反射光。其他的結構與第8圖拋光裝置的相同。
第10圖係為第8圖拋光裝置的另一修改實例之橫截面圖。在此實例中，前述偏振濾鏡49配置在作為光接收單元的光纖12與基板W之間。此偏振濾鏡49的功能係只減少來自基板W表面上之周邊區域6的反射光。在來自單元區域5的反射光穿經偏振濾鏡49以到達分光鏡13時，來自周邊區域6的反射光會被偏振濾鏡49減少，這將導致來自單元區域5的反射光與來自周邊區域6的反射光在強度(或光的數量)上有很大的差異。因此，處理裝置15可根據由基板W返回的反射光強度來分類光譜。
偏振濾鏡49可配置於光纖12及分光鏡13之間。就此情形而言，偏振保持光纖(polarization maintaining fiber)用來作為光纖12。儘管偏振保持光纖具有低度的偏振，然而它在沒有偏振濾鏡的情形下，可得到與偏振濾鏡一樣的結果。
第11圖係具有多個加壓機構用以分別獨立加壓基板中之多個區段的頂環實例之橫截面圖。頂環24具有經由撓性接頭50耦合至頂環軸桿28的頂環本體51，以及設於頂環本體51下半部的扣環(retainer ring)52。頂環24更具有將會與基板W接觸的圓形撓性膜片56，以及夾持撓性膜片56的夾持板(chucking plate)57。撓性膜片56與夾持板57皆配置於頂環本體51下。4個壓力室(氣囊)P1、P2、P3及P4設在撓性膜片56、夾持板57之間。壓力室P1、P2、P3及P4均由撓性膜片(flexible membrane)56與夾持板57形成。中央壓力室P1為圓形，以及其他的壓力室P2、P3及P4為環形。壓力室P1、P2、P3及P4係同心排列。
用壓力調整裝置70各自經由流體通道61、62、63及64供給加壓流體(例如，加壓空氣)至壓力室P1、P2、P3及P4或使壓力室P1、P2、P3及P4呈真空。可獨立改變壓力室P1、P2、P3及P4的內部壓力以藉此獨立調整施加至基板W之4個區段的壓迫力：中央區段，中內區段，中外區段，及周邊區段。此外，藉由升降整個頂環24，扣環52可以預定的加壓力加壓拋光墊22。
在夾持板57及頂環本體51之間形成壓力室P5。用壓力調整裝置70經由流體通道65供給加壓流體至壓力室P5或使壓力室P5呈真空。藉此操作，可使夾持板57與撓性膜片56整體升降。扣環52配置於基板W周遭以防基板W在拋光時脫離頂環24。撓性膜片56在形成壓力室P3的部份中具有開口，藉此頂環24經由在壓力室P3產生真空的真空吸力可固持基板W。此外，藉由供給氮氣或乾淨空氣至壓力室P3，頂環24可釋放基板W。
處理裝置15係基於在壓力室P1、P2、P3及P4之對應位置之測量點的拋光進展來確定各個壓力室P1、P2、P3及P4之內部壓力的目標值。處理裝置15送出命令訊號給壓力調整裝置70以控制壓力調整裝置70使得壓力室P1、P2、P3及P4的內部壓力符合目標值。由於頂環24具有多個壓力室，它可根據拋光的進展來獨立地加壓基板表面的多個區段。因此，可均勻地拋光薄膜。
提供以上具體實施例的說明使得熟諳此技術者可製作及使用本發明。此外，熟諳此技術者顯然可輕易做出各種修改，且定義於本文的一般原理及特定實施例可應用於其他的具體實施例。因此，不希望本發明受限於本文描述的具體實施例而是應符合申請專利範圍及其均等陳述所定義的最廣泛範疇。
1．．．底層
2．．．薄膜
2a．．．表面
4．．．快閃記憶體
5．．．單元區域
6．．．周邊區域
7．．．切割線
11．．．光施加單元
12．．．光接收單元
13．．．分光鏡
15．．．處理裝置
20．．．轉動拋光平台
22．．．拋光墊
22a．．．上表面
24．．．頂環
25．．．拋光液供給機構
28．．．頂環軸桿
30．．．洞
31．．．通孔
32．．．旋轉接頭
33．．．液體供給通道
34．．．液體排放通道
35．．．液體供給源
40．．．光源
41．．．光纖
45．．．透明窗
49．．．偏振濾鏡
50．．．撓性接頭
51．．．頂環本體
52．．．扣環
56．．．圓形撓性膜片
57．．．夾持板
61-64．．．流體通道
65．．．流體通道
70．．．壓力調整裝置
A、B．．．點
t1、t2．．．薄膜厚度
P1-P4．．．壓力室(氣囊)
W．．．基板
第1圖係為特徵值隨著拋光時間而改變的方式之曲線圖；
第2A圖係為具有快閃記憶體形成於其上的基板；
第2B圖係為構成快閃記憶體的單元區域及周邊區域；
第3A圖根據本發明之一具體實施例示意圖，係顯示拋光監測方法的原理；
第3B圖係為基板與拋光平台的位置關係之平面圖；
第4A圖至第4C圖係為各自圖示反射光的光譜之曲線圖；
第5圖係為在拋光平台旋轉下施加至基板表面之光線的軌跡(或蹤跡)；
第6圖係以反射光光譜與每個參考光譜之差的平方和為縱軸以及與參考光譜關連的薄膜厚度為橫軸之曲線圖；
第7圖係為薄膜厚度的參考範圍之曲線圖；
第8圖係具有能夠根據本發明具體實施例來執行拋光監測方法之拋光監測裝置的拋光裝置之橫截面示意圖；
第9圖係為第8圖的拋光裝置之一修改實施例之橫截面示意圖；
第10圖係為第8圖的拋光裝置之另一修改實施例之橫截面示意圖；以及
第11圖係具有多個壓迫機構用以獨立壓迫基板中之多個區段的頂環實施例之橫截面示意圖。
11．．．光施加單元
12．．．光接收單元
13．．．分光鏡
15．．．處理裝置
20．．．轉動拋光平台
22．．．拋光墊
22a．．．上表面
24．．．頂環
25．．．拋光液供給機構
28．．．頂環軸桿
30．．．洞
31．．．通孔
32．．．旋轉接頭
33．．．液體供給通道
34．．．液體排放通道
35．．．液體供給源
40．．．光源
41．．．光纖
W．．．基板

Claims (25)

  1. 一種監測基板拋光的進展之方法，該基板之一表面上具有包含結構不同之第一區域及第二區域的至少兩個區域，該方法包含下列步驟：藉由將該基板壓抵在轉動拋光平台上的拋光墊來拋光該基板；在該基板之該拋光期間，施加光線至該基板上的多個測量點；接收來自每個測量點的反射光；測量該反射光在預定波長範圍內的強度；由該等強度測量值產生該反射光的光譜；基於該光譜的形狀或該反射光的強度將該光譜分類為來自該第一區域的反射光之光譜或為來自該第二區域的反射光之光譜；以及基於來自該第一區域的反射光之光譜的時間性之變化來監測該基板的拋光進展。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其更包含下列步驟：基於來自該第二區域的反射光之光譜的時間性之變化，進一步監測該基板的拋光進展。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中基於來自該第一區域的反射光之光譜的時間性之變化監測該基板之拋光進展的該步驟與基於來自該第二區域的反射光之光譜的時間性之變化監測該基板之拋光進展的該步驟係同時或先後進行。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中基於來自該第一區域的反射光之光譜的時間性之變化監測該基板之拋光進展的該步驟與基於來自該第二區域的反射光之光譜的時間性之變化監測該基板之拋光進展的該步驟係根據不同的拋光監測演算法來進行。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中監測該基板之拋光進展的該步驟係根據在拋光期間由其中之一切換為另一個的至少兩個拋光監測演算法來進行。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中分類該光譜的該步驟包含下列步驟：計算該光譜與參考光譜之差的平方和，該參考光譜係選自各自與一薄膜厚度關連的多個參考光譜；重覆該平方和之該計算以得到對應至該多個參考光譜的多個平方和；確定對應至該多個平方和中之最小者的參考光譜以得到與該經確定之參考光譜關連的薄膜厚度；當所得到之薄膜厚度在預定參考範圍內時，將該光譜分類為來自該第一區域的反射光之光譜；以及當所得到之薄膜厚度不在該預定參考範圍內時，將該光譜分類為來自該第二區域的反射光之光譜。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中分類該光譜的該步驟包含下列步驟：當出現於該光譜上的局部極大點及/或局部極小點的數目符合預定參考數目時，將該光譜分類為來自該第一區域的反射光之光譜；以及當出現於該光譜上的局部極大點及/或局部極小點的數目不符合該預定參考數目時，將該光譜分類為來自該第二區域的反射光之光譜。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中分類該光譜的該步驟包含下列步驟：用快速傅立葉變換將該光譜分解成多個頻率分量；當該等頻率分量實質符合預定的參考頻率分量時，將該光譜分類為來自該第一區域的反射光之光譜；以及當該等頻率分量實質不符合該等預定參考頻率分量時，將該光譜分類為來自該第二區域的反射光之光譜。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中分類該光譜的該步驟包含下列步驟：比較該反射光的強度與預定臨界值；當該反射光的強度不小於該預定臨界值時，將該光譜分類為來自該第一區域的反射光之光譜；以及當該反射光的強度小於該預定臨界值時，將該光譜分類為來自該第二區域的反射光之光譜。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其更包含下列步驟：基於來自該第一區域的反射光之光譜的時間性之變化，確定該基板之拋光終點。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中：該基板具有形成於其表面上的記憶體；該第一區域為每個記憶體之單元區域；以及該第二區域為包圍該單元區域的周邊區域。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一區域具有規則結構以及該第二區域具有不規則結構。
  13. 一種用於拋光基板的裝置，該基板之一表面上具有包含結構不同之第一區域及第二區域的至少兩個區域，該裝置包含：可旋轉拋光平台，用以支承拋光墊於其上；頂環，經構成為將該基板壓抵於該拋光墊；光施加單元，經構成為施加光線至該基板上之多個測量點；光接收單元，經構成為接收來自每個測量點之反射光；分光鏡，經構成為測量該反射光在預定波長範圍內的強度；以及處理裝置，經構成為由該等強度測量值產生該反射光之光譜，其中該處理裝置係構成為基於該反射光的光譜之形狀或強度，將該光譜分類為來自該第一區域的反射光之光譜或為來自該第二區域的反射光之光譜，以及基於來自該第一區域的反射光之光譜的時間性之變化來監測該基板的拋光進展。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之裝置，其中該處理裝置係構成為進一步基於來自該第二區域的反射光之光譜的時間性之變化來監測該基板的拋光進展。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之裝置，其中該處理裝置係同時或先後進行基於來自該第一區域的反射光之光譜的時間性之變化對該基板之拋光進展的監測以及基於來自該第二區域的反射光之光譜的時間性之變化對該基板之拋光進展的監測。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之裝置，其中該處理裝置係根據不同的拋光監測演算法進行基於來自該第一區域的反射光之光譜的時間性之變化對該基板之拋光進展的監測以及基於來自該第二區域的反射光之光譜的時間性之變化對該基板之拋光進展的監測。
  17. 如申請專利範圍第13項所述之裝置，其中該處理裝置係根據在拋光期間由其中之一切換為另一個的至少兩個拋光監測演算法進行對該基板之拋光進展的監測。
  18. 如申請專利範圍第13項所述之裝置，其中該處理裝置藉由以下方式進行該光譜之分類：計算該光譜與參考光譜之差的平方和，該參考光譜係選自各自與一薄膜厚度關連的多個參考光譜；重覆該平方和之該計算以得到對應至該多個參考光譜的多個平方和；確定對應至該多個平方和中之最小者的參考光譜以得到與該經確定之參考光譜關連的薄膜厚度；當所得到之薄膜厚度在預定參考範圍內時，將該光譜分類為來自該第一區域的反射光之光譜；以及當所得到之薄膜厚度不在該預定參考範圍內時，將該光譜分類為來自該第二區域的反射光之光譜。
  19. 如申請專利範圍第13項所述之裝置，其中該處理裝置藉由以下方式進行該光譜之分類：當出現於該光譜上的局部極大點及/或局部極小點的數目符合預定參考數目時，將該光譜分類為來自該第一區域的反射光之光譜；以及當出現於該光譜上的局部極大點及/或局部極小點的數目不符合該預定參考數目時，將該光譜分類為來自該第二區域的反射光之光譜。
  20. 如申請專利範圍第13項所述之裝置，其中該處理裝置藉由以下方式進行該光譜之分類：用快速傅立葉變換將該光譜分解成多個頻率分量；當該等頻率分量實質符合預定的參考頻率分量時，將該光譜分類為來自該第一區域的反射光之光譜；以及當該等頻率分量實質不符合該等預定參考頻率分量時，將該光譜分類為來自該第二區域的反射光之光譜。
  21. 如申請專利範圍第13項所述之裝置，其中該處理裝置藉由以下方式進行該光譜的分類：比較該反射光的強度與預定臨界值；當該反射光的強度不小於該預定臨界值時，將該光譜分類為來自該第一區域的反射光之光譜；以及當該反射光的強度小於該預定臨界值時，將該光譜分類為來自該第二區域的反射光之光譜。
  22. 如申請專利範圍第13項所述之裝置，其中該處理裝置更構成為基於來自該第一區域的反射光之光譜之時間性之變化確定該基板的拋光終點。
  23. 如申請專利範圍第13項所述之裝置，其中：該基板具有形成於其表面上的記憶體；該第一區域為每個記憶體之單元區域；以及該第二區域為包圍該單元區域的周邊區域。
  24. 如申請專利範圍第13項所述之裝置，其中該第一區域具有規則結構以及該第二區域具有不規則結構。
  25. 如申請專利範圍第13項所述之裝置，其中該頂環具有能夠分別獨立加壓該基板之多個區段的多個加壓機構。
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JP2010165782A JP5612945B2 (ja) 2010-07-23 2010-07-23 基板の研磨の進捗を監視する方法および研磨装置

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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5728239B2 (ja) * 2010-03-02 2015-06-03 株式会社荏原製作所 研磨監視方法、研磨方法、研磨監視装置、および研磨装置
TWI478259B (zh) * 2010-07-23 2015-03-21 Applied Materials Inc 用於終點偵測之二維光譜特徵追蹤
KR101892914B1 (ko) * 2012-03-08 2018-08-29 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 측정된 스펙트럼에 대한 광학 모델의 피팅
KR101387980B1 (ko) * 2012-11-22 2014-04-22 주식회사 케이씨텍 화학 기계적 연마 시스템의 웨이퍼 막두께 모니터링 장치 및 방법
US8992286B2 (en) * 2013-02-26 2015-03-31 Applied Materials, Inc. Weighted regression of thickness maps from spectral data
TWI675721B (zh) * 2013-07-11 2019-11-01 日商荏原製作所股份有限公司 研磨裝置及研磨狀態監視方法
US9314897B2 (en) * 2014-04-29 2016-04-19 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing pad with endpoint detection window
JP6377459B2 (ja) * 2014-08-29 2018-08-22 株式会社ディスコ ウエーハ検査方法、研削研磨装置
JP6475604B2 (ja) 2015-11-24 2019-02-27 株式会社荏原製作所 研磨方法
TWI743176B (zh) 2016-08-26 2021-10-21 美商應用材料股份有限公司 獲得代表在基板上的層的厚度的測量的方法，及量測系統和電腦程式產品
JP7023062B2 (ja) 2017-07-24 2022-02-21 株式会社荏原製作所 基板研磨装置及び方法
JP7023063B2 (ja) * 2017-08-08 2022-02-21 株式会社荏原製作所 基板研磨装置及び方法
JP7012519B2 (ja) * 2017-11-29 2022-01-28 株式会社荏原製作所 基板処理装置
KR102091419B1 (ko) * 2018-07-19 2020-03-20 주식회사 케이씨텍 광투과성 연마층을 갖는 기판 연마 시스템
KR20200068785A (ko) * 2018-12-05 2020-06-16 삼성디스플레이 주식회사 연마 모니터링 시스템 및 연마 모니터링 방법
JP7221736B2 (ja) * 2019-03-04 2023-02-14 株式会社荏原製作所 研磨方法および研磨装置
JP7253458B2 (ja) * 2019-06-27 2023-04-06 株式会社荏原製作所 光学式膜厚測定装置の最適な動作レシピを決定する方法、装置、およびシステム
JP7389718B2 (ja) * 2020-06-29 2023-11-30 株式会社荏原製作所 研磨方法、研磨装置、およびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
US20220371152A1 (en) * 2021-05-20 2022-11-24 Applied Materials, Inc. Fourier filtering of spectral data for measuring layer thickness during substrate processing

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5486129A (en) * 1993-08-25 1996-01-23 Micron Technology, Inc. System and method for real-time control of semiconductor a wafer polishing, and a polishing head
JP3395663B2 (ja) * 1998-09-03 2003-04-14 株式会社ニコン 検出方法及び検出装置及び研磨装置及び研磨方法
JP3327289B2 (ja) * 2000-03-29 2002-09-24 株式会社ニコン 工程終了点測定装置及び測定方法及び研磨装置及び半導体デバイス製造方法及び信号処理プログラムを記録した記録媒体
US6590645B1 (en) * 2000-05-04 2003-07-08 Kla-Tencor Corporation System and methods for classifying anomalies of sample surfaces
JP3932836B2 (ja) 2001-07-27 2007-06-20 株式会社日立製作所 薄膜の膜厚計測方法及びその装置並びにそれを用いたデバイスの製造方法
US6806948B2 (en) * 2002-03-29 2004-10-19 Lam Research Corporation System and method of broad band optical end point detection for film change indication
JP2004017229A (ja) * 2002-06-18 2004-01-22 Shimadzu Corp 基板研磨装置
JP4542324B2 (ja) * 2002-10-17 2010-09-15 株式会社荏原製作所 研磨状態監視装置及びポリッシング装置
US7315642B2 (en) * 2004-02-12 2008-01-01 Applied Materials, Israel, Ltd. System and method for measuring thin film thickness variations and for compensating for the variations
WO2007024807A2 (en) 2005-08-22 2007-03-01 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for spectrum based monitoring of chemical mechanical polishing
WO2008103964A2 (en) 2007-02-23 2008-08-28 Applied Materials, Inc. Using spectra to determine polishing endpoints
US7952708B2 (en) * 2007-04-02 2011-05-31 Applied Materials, Inc. High throughput measurement system
JP5301931B2 (ja) * 2008-09-12 2013-09-25 株式会社荏原製作所 研磨方法および研磨装置
US8388408B2 (en) 2008-10-10 2013-03-05 Ebara Corporation Method of making diagram for use in selection of wavelength of light for polishing endpoint detection, method for selecting wavelength of light for polishing endpoint detection, and polishing endpoint detection method
US20100103422A1 (en) * 2008-10-27 2010-04-29 Applied Materials, Inc. Goodness of fit in spectrographic monitoring of a substrate during processing
JP5583137B2 (ja) * 2008-11-26 2014-09-03 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド フィードバックおよびフィードフォワードプロセス制御のために光計測学を使用すること

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