JP2012508452A - End point control for chemical mechanical polishing of multiple wafers - Google Patents
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Abstract
コンピュータ実行方法は、研磨基板群を研磨装置内で同時に研磨する工程を含む。各基板は、独立可変の研磨パラメータにより個別に制御可能な研磨レートを有する。前記基板群の各々の厚さとともに変化する測定データを前記基板群の各々から研磨中に、インサイチューモニタリングシステムで取得する。各基板が目標時間で有することになる予測厚さを、前記測定データに基づいて求める。少なくとも1つの基板の研磨レートを調整するよう前記少なくとも1つの基板に関する研磨パラメータを調整することにより、前記基板群が、このような調整を行なわない場合よりも同じ厚さにより近い厚さを前記目標時間で有するようになる。 The computer-implemented method includes a step of simultaneously polishing the polishing substrate group in the polishing apparatus. Each substrate has a polishing rate that can be individually controlled by independently variable polishing parameters. Measurement data that varies with the thickness of each of the substrate groups is acquired from each of the substrate groups during polishing with an in situ monitoring system. The predicted thickness that each substrate will have at the target time is determined based on the measurement data. By adjusting polishing parameters for the at least one substrate to adjust the polishing rate of at least one substrate, the substrate group has a thickness that is closer to the target thickness than without such adjustment. You will have in time.
Description
本発明は概して、化学機械研磨中の複数基板のモニタリングに関するものである。 The present invention generally relates to monitoring of multiple substrates during chemical mechanical polishing.
集積回路は通常、導電層、半導体層、または絶縁層をシリコンウェハに順番に堆積させることにより基板に形成される。1つの形成工程では、フィラー層を非平坦面に堆積させ、当該フィラー層を平坦化する。特定の用途では、このフィラー層は、パターニング済み層の上面が露出するまで平坦化される。導電フィラー層を、例えばパターニング済み絶縁層の上に堆積させて、当該絶縁層のトレンチまたは孔を充填することができる。平坦化後、導電層のうち、絶縁層の***パターンの間に残留する部分が、基板上の薄膜回路群の間の導電経路群となるビア群、プラグ群、及び配線群を形成する。酸化膜研磨のような他の用途では、フィラー層は、所定の厚さが非平坦面を覆って残るまで平坦化される。更に、フォトリソグラフィには、基板表面の平坦化が普通必要である。 Integrated circuits are typically formed on a substrate by sequentially depositing a conductive layer, a semiconductor layer, or an insulating layer on a silicon wafer. In one forming step, a filler layer is deposited on a non-flat surface and the filler layer is planarized. In certain applications, the filler layer is planarized until the top surface of the patterned layer is exposed. A conductive filler layer can be deposited, for example, on the patterned insulating layer to fill the trench or hole in the insulating layer. After planarization, portions of the conductive layer remaining between the raised patterns of the insulating layer form via groups, plug groups, and wiring groups that form conductive path groups between the thin film circuit groups on the substrate. In other applications, such as oxide polishing, the filler layer is planarized until a predetermined thickness remains over the non-planar surface. Further, photolithography usually requires planarization of the substrate surface.
化学機械研磨処理(CMP)は、受け入れられている1つの平坦化方法である。この平坦化方法では通常、基板をキャリアまたは研磨ヘッド上に取り付ける必要がある。基板の露出表面は通常、回転研磨ディスクパッドまたはベルトパッドに押し付けるように載置される。研磨パッドは、標準的なパッドまたは固定砥粒研磨パッドとすることができる。標準的なパッドは、高耐久性粗面を有するのに対し、固定砥粒研磨パッドは、閉じ込め媒質内に保持される砥粒を有する。キャリアヘッドは、制御可能な荷重を基板に与えて、当該基板を研磨パッドに押し付ける。研磨砥粒を含有するスラリーのような研磨液は通常、研磨パッドの表面に供給される。 Chemical mechanical polishing (CMP) is one accepted planarization method. This planarization method typically requires that the substrate be mounted on a carrier or polishing head. The exposed surface of the substrate is typically placed to press against a rotating abrasive disc pad or belt pad. The polishing pad can be a standard pad or a fixed abrasive polishing pad. Standard pads have a highly durable rough surface, whereas fixed abrasive polishing pads have abrasive grains that are retained in a containment medium. The carrier head applies a controllable load to the substrate and presses the substrate against the polishing pad. A polishing liquid such as a slurry containing abrasive grains is usually supplied to the surface of the polishing pad.
CMPの1つの解決課題は、適切な研磨レートを使用して、所望のウェハプロファイルを実現する、例えば平坦化されて所望の平坦度または厚さになっている、または所望量の材料が除去されている基板層を含むウェハを実現することにある。導電層または導電膜の過剰研磨(除去量が多過ぎること)によって回路抵抗が高くなる。その一方、導電層の研磨不足(除去量が少な過ぎること)によって電気短絡が生じる。複数ウェハを研磨しようとする場合、厚さをウェハ群全体に亘って制御することは困難となり得る。基板層の初期厚さのバラツキ、スラリー組成のバラツキ、研磨パッド状態のバラツキ、研磨パッドと基板との間の相対速度のバラツキ、及び基板に掛かる荷重のバラツキによって、基板群全体に亘る材料除去量のバラツキが生じ得る。 One solution to CMP is to use a suitable polishing rate to achieve a desired wafer profile, eg, flattened to a desired flatness or thickness, or a desired amount of material is removed. It is to realize a wafer including a substrate layer. Circuit resistance is increased by excessive polishing (too much removal) of the conductive layer or conductive film. On the other hand, an electrical short circuit occurs due to insufficient polishing of the conductive layer (too little removal). When trying to polish multiple wafers, it can be difficult to control the thickness across the entire wafer group. The amount of material removed over the entire substrate group due to variations in the initial thickness of the substrate layer, variations in the slurry composition, variations in the state of the polishing pad, variations in the relative speed between the polishing pad and the substrate, and variations in the load applied to the substrate. Variation may occur.
概括すると、一態様では、コンピュータ実行方法は、複数の基板を研磨装置内で同時に研磨する工程を含む。各基板は、独立可変の研磨パラメータにより個別に制御可能な研磨レートを有する。前記基板群の各々の厚さとともに変化する測定データを前記基板群の各々から研磨中に、インサイチューモニタリングシステムで取得する。各基板が目標時間で有することになる予測厚さを、前記測定データに基づいて求める。少なくとも1つの基板の研磨レートを調整するよう前記少なくとも1つの基板に関する研磨パラメータを調整することにより、前記基板群が、前記調整を行なわない場合よりも同じ厚さにより近い厚さを前記目標時間で有するようになる。 In general, in one aspect, a computer-implemented method includes simultaneously polishing a plurality of substrates in a polishing apparatus. Each substrate has a polishing rate that can be individually controlled by independently variable polishing parameters. Measurement data that varies with the thickness of each of the substrate groups is acquired from each of the substrate groups during polishing with an in situ monitoring system. The predicted thickness that each substrate will have at the target time is determined based on the measurement data. By adjusting polishing parameters for the at least one substrate to adjust the polishing rate of at least one substrate, the substrate group has a thickness closer to the same thickness than the case without the adjustment at the target time. To have.
この実施形態及び他の実施形態は、以下の特徴群のうちの1つ以上を任意に含むことができる。各基板が前記目標時間で有することになる前記予測厚さを求める前記工程は、現在の研磨レートを計算する工程を含むことができる。測定データを取得する前記工程は、一連の厚さ測定値を取得する工程を含むことができる。前記現在の研磨レートを計算する前記工程は、一次関数を前記一連の厚さ測定値にフィッティングさせる工程を含むことができ、かつ、前記予測厚さを求める前記工程は、前記1次関数がいつ前記目標時間に達するのかを外挿法で求める工程を含むことができる。 This and other embodiments can optionally include one or more of the following feature groups. The step of determining the predicted thickness that each substrate will have at the target time may include calculating a current polishing rate. The step of obtaining measurement data can include obtaining a series of thickness measurements. The step of calculating the current polishing rate can include fitting a linear function to the series of thickness measurements, and the step of determining the predicted thickness includes when the linear function is A step of determining whether the target time is reached by extrapolation may be included.
測定データを取得する前記工程は、測定データを、渦電流モニタリングシステムで取得する工程を含むことができる。渦電流モニタリングシステムを使用する場合、研磨は、研磨終点がレーザモニタリングシステムで検出されると、停止させることができる。 The step of acquiring measurement data may include the step of acquiring measurement data with an eddy current monitoring system. When using an eddy current monitoring system, polishing can be stopped once the polishing endpoint is detected by the laser monitoring system.
測定データを取得する前記工程は、測定データを、光学モニタリングシステムで取得する工程を含むことができる。一連の現在の反射光スペクトルは、前記基板から取得することができる。前記一連の現在のスペクトルの各現在のスペクトルを、基準スペクトルライブラリの複数の基準スペクトルと比較することができ、最良一致基準スペクトルを選択することができる。 The step of acquiring measurement data may include the step of acquiring measurement data with an optical monitoring system. A series of current reflected light spectra can be obtained from the substrate. Each current spectrum of the series of current spectra can be compared to a plurality of reference spectra in a reference spectrum library, and a best matching reference spectrum can be selected.
前記研磨パラメータは、前記研磨装置のキャリアヘッドの圧力、前記キャリアヘッドの回転速度、または前記研磨装置の研磨定盤の回転速度とすることができる。 The polishing parameter may be a carrier head pressure of the polishing apparatus, a rotation speed of the carrier head, or a rotation speed of a polishing surface plate of the polishing apparatus.
前記研磨パラメータを調整する前記工程は、基準基板を選択する工程と、異なる基板の研磨パラメータを調整する工程と、を含むことができる。前記異なる基板の研磨パラメータを調整する前記工程は、前記異なる基板の研磨レートを調整して、前記異なる基板が前記目標時間でほぼ前記基準基板の予測厚さを有するようにする工程を含むことができる。基準基板を選択する前記工程は、所定の基板を選択する工程を含むことができる。基準基板を選択する前記工程は、最も薄い予測厚さまたは最も厚い予測厚さを有する基板を選択する工程を含むことができる。 The step of adjusting the polishing parameter may include a step of selecting a reference substrate and a step of adjusting a polishing parameter of a different substrate. The step of adjusting the polishing parameters of the different substrates includes adjusting the polishing rate of the different substrates so that the different substrates have approximately the expected thickness of the reference substrate at the target time. it can. The step of selecting a reference substrate can include a step of selecting a predetermined substrate. The step of selecting a reference substrate can include selecting a substrate having the thinnest predicted thickness or the thickest predicted thickness.
前記研磨パラメータを調整する前記工程は、各基板に関する予測厚さから平均厚さを計算する工程を含むことができる。前記研磨パラメータを調整する前記工程は、前記基板群の研磨パラメータを、前記基板群が前記目標時間でほぼ平均厚さを有するように調整する工程を含むことができる。前記基板群は同じ研磨定盤で研磨することができる。 The step of adjusting the polishing parameters may include calculating an average thickness from an estimated thickness for each substrate. The step of adjusting the polishing parameter may include adjusting a polishing parameter of the substrate group such that the substrate group has a substantially average thickness at the target time. The substrate group can be polished with the same polishing platen.
他の態様では、研磨システム、及びコンピュータ可読媒体に有形に具体化されるコンピュータプログラム製品を提供して、これらの方法を実行する。 In other aspects, a polishing system and a computer program product tangibly embodied in a computer readable medium are provided to perform these methods.
特定の実施形態は、以下の利点群のうちの1つ以上を有することができる。同じ研磨定盤上のウェハ群の全てが略同時に終点に達する場合、基板を水でリンス処理するタイミングが早過ぎることにより起こるスクラッチのような、または基板を適宜リンス処理することができないことにより起こる腐食のような欠陥を防止することができる。研磨時間を多数の基板に亘って等しくすることにより、スループットを向上させることもできる。 Certain embodiments may have one or more of the following groups of benefits. When all of the wafer groups on the same polishing surface plate reach the end point almost at the same time, such as scratches caused by the timing of rinsing the substrate with water being too early, or the substrate cannot be properly rinsed. Defects such as corrosion can be prevented. By making the polishing time equal over a large number of substrates, the throughput can also be improved.
本発明の1つ以上の実施形態の詳細は、添付の図面及び以下の記述に開示される。本発明の他の特徴、態様及び利点は、詳細な説明、図面及び請求項から明らかになる。 The details of one or more embodiments of the invention are set forth in the accompanying drawings and the description below. Other features, aspects, and advantages of the invention will be apparent from the detailed description, drawings, and claims.
種々の図面における同様の参照番号及び記号は、同様の構成要素を指している。 Like reference numbers and symbols in the various drawings indicate like elements.
多数の基板を同時に、例えば同じ研磨パッドの上で研磨している場合、これらの基板の間の研磨レートバラツキによって、これらの基板がこれらの基板の目標厚さに異なる時間で到達する可能性がある。一方で、研磨が基板群に関して同時に停止する場合、幾つかの基板は所望の厚さにならない。他方で、基板群に対する研磨が異なる時間で停止する場合、幾つかの基板が欠陥を有する可能性があり、研磨装置は、より低いスループットで稼働する。 If multiple substrates are being polished at the same time, for example on the same polishing pad, the polishing rate variation between these substrates can cause these substrates to reach their target thicknesses at different times. is there. On the other hand, if polishing stops at the same time for a group of substrates, some substrates do not have the desired thickness. On the other hand, if polishing on a group of substrates stops at different times, some substrates may have defects and the polishing apparatus operates at a lower throughput.
各基板に関する研磨レートをその場測定に基づいて決定することにより、目標厚さに対応する予測終点時間、または目標終点時間に対応する予測厚さを各基板に関して求めることができ、少なくとも1つの基板に関する研磨レートを調整して、これらの基板が、より近似する終点状態になるようにすることができる。「より近似する終点状態」とは、基板群が、このような調整を行なわない場合よりも同時に近いタイミングでこれらの基板の目標厚さに到達することを意味する、または基板群に対する研磨を同時に停止する場合に、これらの基板が、このような調整を行なわない場合よりも同じ厚さにより近い厚さを有するようになることを意味する。 By determining the polishing rate for each substrate based on in-situ measurements, an estimated end point time corresponding to the target thickness or an estimated thickness corresponding to the target end point time can be determined for each substrate, and at least one substrate The polishing rate can be adjusted so that these substrates are in a more approximate end point state. “A more approximate end point state” means that the substrate groups reach the target thicknesses of these substrates at a time closer to that at the same time than when such adjustment is not performed, or polishing the substrate groups at the same time. This means that when stopped, these substrates will have a thickness closer to the same thickness than without such adjustment.
図1は、研磨装置100の一例を示している。研磨装置100は、回転可能な円盤状研磨定盤120を含み、この円盤状研磨定盤120の上に、研磨パッド110が設置される。研磨定盤は、軸125の回りを回転するように作動することができる。例えば、モータ121は、ドライブシャフト142を回転させて研磨定盤120を回転させることができる。
FIG. 1 shows an example of the
研磨装置100は複合スラリー/リンス供給アーム122を含む。研磨中、アーム122は、スラリーのような研磨液118を研磨パッド10に供給するように作動することができる。
The polishing
この実施形態では、研磨装置100は2つのキャリアヘッド130を含む。各キャリアヘッド130は、基板115を研磨パッド110に押圧保持するように作動することができる。各キャリアヘッド130は、それぞれの各基板に関連する研磨パラメータ群、例えば圧力を個別に制御することができる。
In this embodiment, the polishing
各キャリアヘッド130は、支持構造171から懸架され、ドライブシャフトを介してキャリアヘッド回転モータに接続されるので、キャリアヘッドは、軸161の回りを回転することができる。更に、各キャリアヘッド130は横方向に揺動することができる。作動状態では、研磨定盤は、当該研磨定盤の中心軸125の回りを回転し、各キャリアヘッドは、当該キャリアヘッドの中心軸161の回りを回転し、かつ研磨パッドの上面を横切って横方向に並進移動する。
Each
キャリアヘッド130を2つしか示していないが、研磨パッド110の表面領域を効率的に使用することができるように更に多くのキャリアヘッドを設けて追加の基板群を保持することもできる。従って、基板群を保持して研磨プロセスを同時に行なうように適合させたキャリアヘッドアセンブリ群の数は、研磨パッド110の表面積に少なくとも部分的に基づいて決定することができる。スラリー/リンス供給アーム122を1つしか示していないが、キャリアヘッド当たり1つ以上の専用スラリーアームのような追加のノズル群を使用することもできる。
Although only two carrier heads 130 are shown, more carrier heads can be provided to hold additional substrate groups so that the surface area of the
研磨装置は更に、インサイチューモニタリングシステム(in-situ monitoring system)140を含み、このインサイチューモニタリングシステム140を使用することにより、以下に説明するように、研磨レートを調整すべきか否かを判断する、または研磨レートの調整量を決定することができる。インサイチューモニタリングシステム140は、光学モニタリングシステム、例えばレーザモニタリングシステムまたは分光法モニタリングシステム、或いは渦電流モニタリングシステムを含むことができる。
The polishing apparatus further includes an in-
一実施形態では、モニタリングシステムは光学モニタリングシステムである。研磨パッドを透過する光透過開口部155を、アパーチャ(すなわち、パッドを貫通する孔)または固体窓を取り入れることにより設ける。光学モニタリングシステムは、次の構成要素群(図示せず):光源、光検出器、及び光源及び光検出器との間で信号を送受信する回路のうちの1つ以上の構成要素を含むことができる。
In one embodiment, the monitoring system is an optical monitoring system. A
次いで、光は光源から、研磨パッド110の光透過開口部155を通って基板115に衝突し、基板115によって反射され、光透過開口部155を通って戻って光検出器に到達することができる。例えば、検出器の出力はデジタル電子信号とすることができ、このデジタル電子信号は、ドライブシャフト142内の回転型カプラー、例えばスリップリングを通過して、光学モニタリングシステムのコンピュータのようなコントローラ145に達する。同様に、光源の電源は、コントローラから回転型カプラーを通ってモニタリングシステムに達するデジタル電子信号に含まれる制御指令に応答してオンまたはオフにすることができる。
The light then strikes the
光源は、白色光を放出するように作動することができる。一実施構成では、放出される白色光は、200〜800ナノメートルの波長を有する光を含む。適切な光源はキセノンランプまたはキセノン水銀ランプである。 The light source can be operated to emit white light. In one implementation, the emitted white light includes light having a wavelength of 200 to 800 nanometers. A suitable light source is a xenon lamp or a xenon mercury lamp.
光検出器は分光計とすることができる。分光計は、電磁スペクトルの一部の光の強度を測定する光学測定器である。適切な分光計は回折格子分光計である。分光計の代表的な出力は、波長(または周波数)の関数としての光の強度である。 The photodetector can be a spectrometer. A spectrometer is an optical measuring instrument that measures the intensity of light in part of the electromagnetic spectrum. A suitable spectrometer is a diffraction grating spectrometer. A typical output of a spectrometer is the intensity of light as a function of wavelength (or frequency).
光源及び光検出器は、コンピューティングデバイス、例えばコントローラに接続することができ、このコンピューティングデバイスは、これらの光源及び光検出器の動作を制御し、光源及び光検出器の信号を受信するように作動することができる。当該コンピューティングデバイスは、研磨装置の近傍に配置されるマイクロプロセッサ、例えばプログラム可能なコンピュータを含むことができる。制御に関して、当該コンピューティングデバイスは、例えば光源を研磨定盤120の回転に同期して作動させることができる。
The light source and photodetector can be connected to a computing device, eg, a controller, that controls the operation of the light source and photodetector and receives signals from the light source and photodetector. Can be operated to. The computing device can include a microprocessor, such as a programmable computer, located in the vicinity of the polishing apparatus. With respect to control, the computing device can operate the light source in synchronization with the rotation of the polishing
幾つかの実施形態では、インサイチューモニタリングシステムのセンサは、研磨定盤120内に設置され、研磨定盤120と一緒に回転する。この場合、研磨定盤が動くことによって、センサが基板を横切って走査するようになる。とりわけ光学モニタリングシステムに対する他の実施形態では、インサイチューモニタリングシステムのセンサは、基板の下方に固定され、かつ配置される。この場合、インサイチューモニタリングシステムは、研磨定盤を貫通する開口部とセンサとが位置整合し、光を透過して基板に当てることができるようになるたびに測定を行なう。
In some embodiments, the sensors of the in situ monitoring system are installed in the polishing
光学モニタリングシステムの場合、研磨定盤が回転すると、コンピューティングデバイスは、基板115がインサイチューモニタリングモジュールの上を通過する直前に開始され、通過した直後に終了する一連の閃光を放出する、または研磨定盤内の開口部とインサイチューモニタリングモジュールのセンサとが位置整合する直前に開始され、位置整合した直後に終了する一連の閃光を光源に放出させることができる。或いは、コンピューティングデバイスは、基板115がインサイチューモニタリングモジュールの上を通過する直前に開始され、通過した直後に終了する、または研磨定盤内の開口部とインサイチューモニタリングモジュールのセンサとが位置整合する直前に開始され、位置整合した直後に終了するように光を連続的に光源に放出させることができる。いずれの場合においても、検出器からの信号をサンプリング期間に亘って積分することにより、スペクトル測定値をサンプリング周波数で生成することができる。センサが研磨定盤内に設置される場合、基板群115のうちの1つが、モニタリングモジュールの上を通過するたびに、モニタリングモジュールとの基板の整合位置は、それより前の通過時における整合位置とは異なっている可能性がある。研磨定盤の1回転が終了すると、スペクトルが基板上の異なる半径方向位置から取得される。すなわち、、基板の中心により近い複数箇所から取得されるスペクトルもあれば、周縁により近い複数箇所から取得されるスペクトルもある。更に、研磨定盤の多数回の回転が終了すると、一連のスペクトルを経時的に取得することができる。
In the case of an optical monitoring system, as the polishing platen rotates, the computing device emits a series of flashes that start immediately before the
作動状態では、コンピューティングデバイスは、例えば光源の特定の閃光、または検出器の時間フレームに対応して光検出器が受信する光のスペクトルを表わす情報を載せた信号を受信することができる。このように、このスペクトルは、研磨中にその場で測定されるスペクトルである。 In the activated state, the computing device may receive a signal carrying information representing the spectrum of light received by the photodetector, eg, in response to a particular flash of the light source or a detector time frame. Thus, this spectrum is a spectrum measured in situ during polishing.
いかなる特定の理論にも拘束されないが、基板115によって反射される光のスペクトルは、研磨が進むにつれて、最外側層の厚さが変化することに起因して変化することにより、一連の時間変化スペクトルとなる。更に、特定のスペクトルは、積層体の特定の厚さによって表わされる。
Without being bound by any particular theory, the spectrum of light reflected by the
幾つかの実施形態では、コンピューティングデバイスは、測定スペクトルを多数の基準スペクトルと比較することにより、一連の最良一致基準スペクトルを生成し、一連の最良一致基準スペクトルの適合度を求める比較モジュールを含む。本明細書において使用するように、基準スペクトルとは、基板の研磨が行なわれる前に生成される所定のスペクトルである。基準スペクトルは、最外側層の厚さのような基板特性の1つの値との所定の関連性、すなわち研磨処理前に定義される関連性を持つことができる。別の構成として、または更に、基準スペクトルは、実際の研磨レートが予測研磨レートに従うと仮定すると、スペクトルが現われると予測される、研磨プロセスの1つの時間を表わす値との所定の関連性を持つことができる。 In some embodiments, the computing device includes a comparison module that generates a series of best match reference spectra by comparing the measured spectrum with a number of reference spectra and determines a goodness of fit of the series of best match reference spectra. . As used herein, a reference spectrum is a predetermined spectrum that is generated before a substrate is polished. The reference spectrum can have a predetermined association with one value of substrate properties, such as the thickness of the outermost layer, i.e. an association defined before the polishing process. Alternatively or additionally, the reference spectrum has a predetermined association with a value representing one time of the polishing process that the spectrum is expected to appear assuming that the actual polishing rate follows the predicted polishing rate. be able to.
基準スペクトルは、例えばスペクトルを、既知の層厚を有するテスト基板から測定することにより実験的に生成する、または理論に基づいて生成することができる。例えば、基準スペクトルを求めるためには、製品基板と同じパターンを有する「条件設定用」基板のスペクトルを、研磨前に測定ステーションで測定することができる。基板特性、例えば最外側層の厚さは、研磨前に、同じ測定ステーションで、または異なる測定ステーションで測定することもできる。次に、条件設定用基板を、スペクトルを収集しながら研磨する。各スペクトルに関して、スペクトルが収集された研磨プロセスにおける時間を表わす値が記録される。例えば、当該値は、経過時間とすることも、研磨定盤の回転数とすることもできる。基板を過剰研磨して、すなわち所望の厚さを越えて研磨して、目標厚さに到達するときの基板によって反射される光のスペクトルを取得することができるようにする。従って、条件設定用基板の最外側層のスペクトル及び特性、例えば厚さは、研磨後に測定ステーションで測定することができる。 The reference spectrum can be generated experimentally, for example, by measuring the spectrum from a test substrate having a known layer thickness, or can be generated based on theory. For example, to determine the reference spectrum, the spectrum of a “conditioning” substrate having the same pattern as the product substrate can be measured at a measurement station before polishing. Substrate properties, such as the thickness of the outermost layer, can also be measured at the same measurement station or at different measurement stations before polishing. Next, the condition setting substrate is polished while collecting the spectrum. For each spectrum, a value representing the time in the polishing process for which the spectrum was collected is recorded. For example, the value can be the elapsed time or the number of rotations of the polishing surface plate. The substrate is overpolished, i.e., polished beyond the desired thickness, so that the spectrum of light reflected by the substrate when it reaches the target thickness can be obtained. Thus, the spectrum and properties of the outermost layer of the conditioning substrate, such as thickness, can be measured at the measurement station after polishing.
実験的に求める他に、これらの基準スペクトルのうちの幾つかまたは全ては、理論に基づいて、例えば基板層の光学モデルを使用して計算することができる。例えば、光学モデルを使用して、所定の外側層厚さDに対応するスペクトルを計算することができる。スペクトルが収集される研磨プロセスにおける時間を表わす値は、例えば外側層が均一な研磨レートで除去されると仮定することにより計算することができる。例えば、特定のスペクトルに対応する時間Tsは、初期厚さをD0、均一な研磨レートをRとすることにより簡単に計算することができる(Ts=(D0−D)/R)。別の例として、光学モデルに使用される厚さDに基づく研磨前厚さD1及び研磨後厚さD2(または、測定ステーションで測定される他の厚さ)に対応する測定時間T1と測定時間T2との間の線形補間を実行することができる(Ts=T2−T1*(D1−D)/(D1−D2))。 In addition to being determined experimentally, some or all of these reference spectra can be calculated based on theory, for example using an optical model of the substrate layer. For example, an optical model can be used to calculate a spectrum corresponding to a predetermined outer layer thickness D. A value representing the time in the polishing process for which the spectrum is collected can be calculated, for example, by assuming that the outer layer is removed at a uniform polishing rate. For example, the time Ts corresponding to a specific spectrum can be easily calculated by setting the initial thickness as D0 and the uniform polishing rate as R (Ts = (D0−D) / R). As another example, measurement time T1 and measurement time corresponding to pre-polishing thickness D1 and post-polishing thickness D2 (or other thickness measured at a measurement station) based on thickness D used in the optical model Linear interpolation with T2 can be performed (Ts = T2-T1 * (D1-D) / (D1-D2)).
本明細書において使用するように、基準スペクトルライブラリとは、1つの特性を共通に保有する基板群を表わす基準スペクトル集合のことである。しかしながら、単一のライブラリに共通に保有される特性は、多数の基準スペクトルライブラリに亘って変化させることができる。例えば、2つの異なるライブラリは、2つの異なる下地厚さを有する基板群を表わす基準スペクトルを含むことができる。 As used herein, a reference spectrum library is a set of reference spectra that represents a group of substrates that commonly have one characteristic. However, the properties commonly held in a single library can vary across multiple reference spectral libraries. For example, two different libraries can include reference spectra that represent groups of substrates having two different substrate thicknesses.
異なるライブラリに対応するスペクトルは、異なる基板特性(例えば、下地層厚さ、または層組成)を有する多数の「条件設定用」基板を研磨し、スペクトルを上に説明したように収集することにより生成することができる;1つの条件設定用基板から得られるスペクトルが第1ライブラリを提供することができ、異なる下地層厚さを有する別の基板から得られるスペクトルが第2ライブラリを提供することができる。別の構成として、または更に、異なるライブラリに対応する基準スペクトルは、理論に基づいて計算することができ、例えば第1ライブラリに対応するスペクトルは、下地層が第1厚さを有する光学モデルを使用して計算することができ、第2ライブラリに対応するスペクトルは、下地層が異なる1つの厚さを有する光学モデルを使用して計算することができる。 Spectra corresponding to different libraries are generated by polishing a number of “conditioning” substrates with different substrate characteristics (eg, underlayer thickness or layer composition) and collecting the spectra as described above. Spectra obtained from one conditioning substrate can provide a first library, and spectra obtained from another substrate having a different underlayer thickness can provide a second library. . Alternatively, or in addition, reference spectra corresponding to different libraries can be calculated based on theory, for example, the spectrum corresponding to the first library uses an optical model in which the underlying layer has a first thickness. The spectra corresponding to the second library can be calculated using an optical model with a different thickness of the underlayer.
幾つかの実施形態では、各基準スペクトルに1つの指標値が割り当てられる。この指標は、基準スペクトルが観測されると予測される研磨プロセスにおける時間を表わす値とすることができる。これらのスペクトルは、特定のライブラリの各スペクトルが固有の指標値を有するように指標化することができる。指標化は、これらの指標値が、これらのスペクトルが測定された順番で時系列化されるように行なうことができる。1つの指標値を選択して、研磨が進行するにつれて、単調に変化する、例えば増加する、または減少するようにすることができる。具体的には、これらの基準スペクトルの指標値は、これらの指標値が、時間または研磨定盤回転数の一次関数を形成するように選択することができる。例えば、これらの指標値は、研磨定盤回転数に比例させることができる。このように、各指標番号は合計数とすることができ、当該指標番号は、関連するスペクトルが現われるであろう予測研磨定盤回転を表わすことができる。 In some embodiments, one index value is assigned to each reference spectrum. This indicator may be a value representing the time in the polishing process where a reference spectrum is expected to be observed. These spectra can be indexed such that each spectrum in a particular library has a unique index value. The indexing can be performed such that these index values are time-series in the order in which these spectra are measured. One index value can be selected to monotonically change, eg increase or decrease, as polishing proceeds. Specifically, the index values of these reference spectra can be selected such that these index values form a linear function of time or polishing platen speed. For example, these index values can be proportional to the rotational speed of the polishing platen. Thus, each index number can be a total number, and the index number can represent the predicted polishing platen rotation where the associated spectrum will appear.
これらの基準スペクトル、及びこれらのスペクトルに関連付けられる指標は、ライブラリに保存することができる。当該ライブラリは、研磨装置のコンピューティングデバイスのメモリ内に実装することができる。 These reference spectra and the indices associated with these spectra can be stored in a library. The library can be implemented in the memory of the computing device of the polishing apparatus.
研磨中、指標変化を各ライブラリに対応して表示することができる。各指標変化は、当該変化を形成する指標列を含み、当該列の各特定の指標は、特定の測定スペクトルに関連付けられている。所定のライブラリの指標変化に関して、当該列に含まれる特定の指標は、特定の測定スペクトルに最も良く一致する基準スペクトルの指標を、所定のライブラリから選択することにより生成される。このように、一連の現在のスペクトルの各現在のスペクトルを、基準スペクトルライブラリの複数の基準スペクトルと比較して、一連の最良一致基準スペクトルを生成する。更に一般的な表現をすると、各現在のスペクトルに関して、当該現在のスペクトルに最も良く一致する基準スペクトルを求める。 During polishing, index changes can be displayed corresponding to each library. Each index change includes an index column that forms the change, and each specific index in the column is associated with a specific measured spectrum. For a given library index change, the particular index contained in the column is generated by selecting from the given library the index of the reference spectrum that best matches the particular measured spectrum. In this way, each current spectrum of the series of current spectra is compared with a plurality of reference spectra in the reference spectrum library to produce a series of best matching reference spectra. In more general terms, for each current spectrum, a reference spectrum that best matches the current spectrum is determined.
多数の現在のスペクトルが存在する場合、最良一致は、これらの現在のスペクトルの各々と、所定のライブラリの基準スペクトル群の各々との間で求めることができる。選択された各現在のスペクトルを各基準スペクトルと比較する。例えば、現在のスペクトルをe,f,及びgとし、基準スペクトルをE,F,及びGとすると、一致係数は、現在のスペクトル及び基準スペクトルの次の組み合わせ:すなわち、e及びE,e及びF,e及びG,f及びE,f及びF,f及びG,g及びE,g及びF,並びにg及びGの各々に対応して計算することができる。一致係数が最良一致を示す、例えば最小であるいずれかが、基準スペクトルを、従って指標を決定する。 If there are a large number of current spectra, the best match can be determined between each of these current spectra and each of the reference spectral groups of a given library. Each selected current spectrum is compared with each reference spectrum. For example, if the current spectrum is e, f, and g, and the reference spectrum is E, F, and G, then the coincidence coefficient is the next combination of the current spectrum and the reference spectrum: e and E, e and F , E and G, f and E, f and F, f and G, g and E, g and F, and g and G, respectively. The one with the best match coefficient, for example the smallest, determines the reference spectrum and hence the index.
別の実施形態では、モニタリングシステムは渦電流モニタリングシステムである。渦コイルモニタリングシステムは、次の構成要素群(図示せず)のうちの1つ以上:すなわち、振動磁界を生成する駆動コイルを含むことができ、この駆動コイルは、半導体ウェハ上の金属層の一部のような、基板115上の注目導電領域と結合することができる。この駆動コイルをコア(図示せず)の周りに巻き付け、このコアは、MnZnフェライトまたはNiZnフェライトのようなフェライト材料により形成することができる。
In another embodiment, the monitoring system is an eddy current monitoring system. The vortex coil monitoring system can include one or more of the following group of components (not shown): a drive coil that generates an oscillating magnetic field, the drive coil of the metal layer on the semiconductor wafer. It can be combined with a conductive region of interest on the
振動磁界によって、渦電流が基板115の導電領域内に局所的に生成される。この渦電流によって、基板の導電領域が、検出コイル及びコンデンサ(図示せず)と並列接続されるインピーダンス源として機能するようになる。基板の導電領域の厚さが変化するにつれて、インピーダンスが変化して、システムのQ値が変化する。Q値の変化を検出することにより、渦電流検出機構は、渦電流の強度の変化を、従って導電領域の厚さの変化を検出することができる。従って、渦電流システムを使用して、導電領域の厚さのような導電領域のパラメータ群を求めることができる、または渦電流システムを使用して、研磨終点のような関連パラメータ群を求めることができる。特定の導電領域の厚さについて上に説明しているが、コア及び導電層の相対位置を、多数の異なる導電領域に関する厚さ情報が得られるように変化させてもよいことに留意されたい。同様に、特定の基板の厚さについて開示しているが、同じ研磨定盤上に位置する多数の基板をモニタリングしてもよい。
Due to the oscillating magnetic field, eddy currents are generated locally in the conductive region of the
幾つかの実施構成では、Q値の変化は、渦電流の振幅を時間の関数として、一定の駆動周波数及び振幅に関して測定することにより求めることができる。渦電流信号は、整流器を使用して整流することができ、振幅は出力を介してモニタリングすることができる。別の構成として、Q値の変化は、渦電流の位相を時間の関数として測定することにより求めることができる。 In some implementations, the change in Q value can be determined by measuring the amplitude of the eddy current as a function of time for a constant drive frequency and amplitude. The eddy current signal can be rectified using a rectifier and the amplitude can be monitored via the output. Alternatively, the change in Q value can be determined by measuring the phase of the eddy current as a function of time.
モニタリングシステムは、例えばレーザ、発光ダイオード、及び光検出器を含む他のセンサ素子を含むことができる。 The monitoring system can include other sensor elements including, for example, lasers, light emitting diodes, and photodetectors.
幾つかの実施構成では、モニタリングシステムによって収集される測定データ、例えば現在のスペクトルデータまたは渦電流データは、複数の基板から収集することができる。図2A及び2Bを参照するに、上に説明したように、複数の基板は研磨装置内で、同じ研磨パッドで同時に研磨される。この研磨処理中、各基板は、独立可変研磨パラメータによって、例えば特定の基板を保持するキャリアヘッドから加わる圧力によって他の基板とは個別に制御することができる当該基板の研磨レートを有する(工程201)。研磨処理中、これらの基板を、上に説明したようにモニタリングする(工程202)。一実施形態では、図2Aに示すように、各基板が目標厚さに達することになる予測時間を求める(工程203)。少なくとも1つの基板の研磨パラメータを調整して、当該基板の研磨レートを調整することにより、複数の基板が目標厚さに略同時に達するようにする(工程204)。別の実施形態では、図2Bに示すように、各基板が目標時間で有することになる予測厚さを求める(工程205)。少なくとも1つの基板の研磨パラメータを調整して、当該基板の研磨レートを調整することにより、複数の基板が略同じ厚さを目標時間で有するようにする(工程206)。 In some implementations, measurement data collected by the monitoring system, such as current spectral data or eddy current data, can be collected from multiple substrates. Referring to FIGS. 2A and 2B, as described above, multiple substrates are simultaneously polished with the same polishing pad in a polishing apparatus. During this polishing process, each substrate has a polishing rate for that substrate that can be controlled independently of other substrates by an independently variable polishing parameter, for example, by pressure applied from a carrier head holding a particular substrate (step 201). ). During the polishing process, these substrates are monitored as described above (step 202). In one embodiment, as shown in FIG. 2A, an estimated time that each substrate will reach a target thickness is determined (step 203). The polishing parameters of at least one substrate are adjusted to adjust the polishing rate of the substrate so that the plurality of substrates reach the target thickness substantially simultaneously (step 204). In another embodiment, as shown in FIG. 2B, the predicted thickness that each substrate will have at the target time is determined (step 205). By adjusting the polishing parameters of at least one substrate and adjusting the polishing rate of the substrate, the plurality of substrates have substantially the same thickness at the target time (step 206).
図3に示すように、例えば渦電流モニタリングシステムで収集される測定厚さ(ポイント301で表わされる)は時間に対して、各基板に関してプロットすることができる。各基板に関して、既知の次数の多項式関数、例えば1次関数(すなわち、直線302)を当該基板に関して収集された厚さ測定値に、例えば確実な直線フィッティングを行なってフィッティングさせる。 As shown in FIG. 3, the measured thickness (represented by points 301) collected, for example, in an eddy current monitoring system can be plotted for each substrate against time. For each substrate, a known order polynomial function, eg, a linear function (ie, straight line 302), is fitted to the thickness measurements collected for that substrate, eg, by performing a positive linear fitting.
1つの基板が目標厚さに達することになる予測時間を求めるために、直線301と目標厚さとの交点を計算することができる。終点時間は、研磨レートPR、基板の研磨前の初期厚さST、及び目標厚さTT(研磨レートPR及び初期厚さSTは、関数を、収集された厚さ測定値にフィッティングさせた結果により与えられるのに対し、目標厚さはユーザによって、研磨処理前に設定され、保存される)に基づいて計算することができる。終点時間は、研磨レートが研磨プロセス全体を通じて一定である、例えば終点時間Et=(ST−TT)/PRが成り立つと仮定すると、簡単な線形補間値として計算することができる。
To determine the predicted time that one substrate will reach the target thickness, the intersection of the
更に、当該直線が、研磨が停止することになる目標時間と交差する箇所によって、予測終点厚さが定義される。このように、各基板の厚さの変化率を使用して、厚さを外挿することにより、関連する基板の予測終点時間で達成されることになる厚さを求めることができる。 Furthermore, the predicted end point thickness is defined by the location where the straight line intersects the target time at which polishing will stop. Thus, by using the rate of change of thickness of each substrate and extrapolating the thickness, it is possible to determine the thickness that will be achieved at the predicted endpoint time of the associated substrate.
図3に示すように、現在時間における基板群のうちのいずれの研磨レートに対しても調整が行なわれない場合、各基板は、異なる終点時間を有することとなり得る(この状態は、この状態によって欠陥が生じ、かつスループットが低下し得るので、望ましくない)、または終点を全ての基板に対して強制的に同時とする場合、各基板は異なる厚さを有することになり得る。ここでは、例えば基板Aは基板Bよりも厚い厚さで終点に達することになるだろう。同様に、仮に、両方の基板が同じ目標厚さになるまで研磨されるとすると、基板Aは基板Bの終点時間よりも遅い終点時間を必要とすることになる。 As shown in FIG. 3, if no adjustment is made for any polishing rate in the group of substrates at the current time, each substrate may have a different end point time (this state depends on this state). Each substrate may have a different thickness if the endpoints are forced simultaneously for all substrates, as defects may occur and throughput may be reduced. Here, for example, the substrate A will reach the end point with a thickness greater than that of the substrate B. Similarly, if both substrates are polished to the same target thickness, substrate A will require an endpoint time that is slower than the endpoint time of substrate B.
図3に示すように、異なる基板について異なる時間で所望の厚さに達する場合、研磨レートを大きくなる方向または小さくなる方向に調整することができ、その結果、これらの基板が、このような調整を行なわない場合よりも同時により近いタイミングで、例えば略同時に達する、またはこのような調整を行なわない場合よりも同じ厚さに、例えば目標厚さにより近い厚さを、例えば略同じ厚さを目標時間で有するようになる。 As shown in FIG. 3, if the desired thickness is reached for different substrates at different times, the polishing rate can be adjusted to increase or decrease so that these substrates are adjusted in this way. At the same time, for example, reaching at the same time, or at the same thickness, for example, at a thickness closer to the target thickness, for example, at about the same thickness. You will have in time.
従って、例えば図3では、時間T1から始まって、基板Aの研磨パラメータ群を、基板Aの研磨レートが大きくなり、かつ基板Bの研磨レートが小さくなるように変更して、両方の基板が目標厚さに略同時に達するようにする(または、両方の基板の研磨が同時に停止する場合、略同じ厚さに達するようにする)。予測終点時間が、これらの基板が目標厚さに略同時に達することを示している場合、調整を行なう必要はない。略同時とは、合計研磨時間の2%以内、例えば1%以内、例えば0.5%以内、または5秒以内、例えば2秒以内、例えば1.5秒以内を指す。同様に、予測終点厚さが、これらの基板が略同じ厚さを目標時間で有することを示している場合、調整を行なう必要はない。略同じ厚さとは、厚さの差が200オングストローム未満であることを指す。 Therefore, for example, in FIG. 3, starting from time T1, the group of polishing parameters for the substrate A is changed so that the polishing rate for the substrate A is increased and the polishing rate for the substrate B is decreased. The thickness is reached approximately at the same time (or if the polishing of both substrates is stopped simultaneously, the thickness is reached approximately the same). If the predicted endpoint time indicates that these substrates reach the target thickness almost simultaneously, no adjustment is necessary. Substantially simultaneous refers to within 2% of the total polishing time, such as within 1%, such as within 0.5%, or within 5 seconds, such as within 2 seconds, such as within 1.5 seconds. Similarly, if the predicted endpoint thickness indicates that these substrates have approximately the same thickness at the target time, no adjustment is necessary. The substantially same thickness means that the difference in thickness is less than 200 angstroms.
研磨レートを種々の基板に関して調整して、研磨時間を等しくすることができる。例えば、基準基板を選択し、他の基板群の全てに関する処理パラメータ群を調整して、これらの基板の全てが、基準基板のほぼ予測時間で終点に達するようにする。基準基板は、例えば所定の基板、基板群の最も早い時間または最も遅い予測時間を有する基板、または所望の予測終点を有する基板とすることができる。最も早い時間は、研磨を同時に停止させる場合の最も薄い基板と等価である。同様に、最も遅い時間は、研磨を同時に停止させる場合の最も厚い基板と等価である。別の実施構成では、複数の基板が、基板群の略平均予測時間で目標厚さに達する、または、基板群の略平均予測厚さで目標時間に達するように研磨パラメータを調整することができる。更に別の実施構成では、目標時間は、単なる所定の時間、例えば約40秒であるか、または所定の厚さ、例えば約1500〜2000オングストロームである。ユーザは、目標時間または目標厚さを、研磨前に、ユーザインターフェースを使用することにより選択する方法を選択することができる、例えばコンピュータは、目標時間を選択する複数の方法のうちのいずれかを選択するユーザからの入力を受信する。 The polishing rate can be adjusted for different substrates to equalize the polishing time. For example, a reference substrate is selected and processing parameter groups for all other substrate groups are adjusted so that all of these substrates reach the end point in approximately the estimated time of the reference substrate. The reference substrate can be, for example, a predetermined substrate, a substrate having the earliest or latest predicted time of a group of substrates, or a substrate having a desired predicted endpoint. The earliest time is equivalent to the thinnest substrate when polishing is stopped simultaneously. Similarly, the slowest time is equivalent to the thickest substrate when polishing is stopped simultaneously. In another implementation, the polishing parameters can be adjusted so that multiple substrates reach the target thickness at the approximate average predicted time of the substrate group, or reach the target time at the approximate average predicted thickness of the substrate group. . In yet another implementation, the target time is simply a predetermined time, eg, about 40 seconds, or a predetermined thickness, eg, about 1500-2000 angstroms. The user can select a method for selecting the target time or target thickness by using the user interface before polishing, for example, the computer can select one of a plurality of methods for selecting the target time. Receive input from the user to select.
研磨レートは、例えば対応するキャリアヘッドの圧力を高くする、または低くすることにより調整することができる。研磨レートの変化は、圧力の変化に直接比例すると仮定することができ、例えば簡単なプレストニアンモデルに従うと仮定することができる。例えば、基板Aが目標厚さに時間TAで達し、かつシステムが目標時間TTを設定している場合、時間T1前のキャリアヘッド圧力にTT/TAを乗算して、時間T1後のキャリアヘッド圧力を供給することができる。更に、研磨定盤またはヘッド回転速度の影響、異なるヘッド圧力合成の二次効果、研磨温度、スラリー流量、または研磨レートに影響するその他のパラメータを考慮に入れた基板研磨制御モデルを開発することができる。研磨プロセス中の次の時間では、これらのレートを再度、必要に応じて調整することができる。 The polishing rate can be adjusted, for example, by increasing or decreasing the pressure of the corresponding carrier head. The change in polishing rate can be assumed to be directly proportional to the change in pressure, for example, it can be assumed to follow a simple Prestonian model. For example, if the substrate A reaches the target thickness at time T A and the system has set the target time T T , the carrier head pressure before time T 1 is multiplied by T T / T A and time T carrier head pressure after 1 can be supplied. In addition, it is possible to develop a substrate polishing control model that takes into account the effects of polishing platen or head rotation speed, secondary effects of different head pressure synthesis, polishing temperature, slurry flow rate, or other parameters that affect polishing rate. it can. At the next time during the polishing process, these rates can again be adjusted as needed.
図4に示すように、光学モニタリングシステムで収集される指標データを時間に対してプロットすることもでき、1つ以上の基板に対して調整を加えることにより、これらの基板の全ての研磨が略同じ指標または時間で終了するようにすることができる。このシステムは図3のシステムと同様に動作するが、計算は、厚さ値ではなく指標値を使用して行なわれる。 As shown in FIG. 4, the index data collected by the optical monitoring system can also be plotted against time, and by making adjustments to one or more substrates, the polishing of all of these substrates can be simplified. It can be finished at the same indicator or time. This system operates similarly to the system of FIG. 3, but the calculation is performed using index values rather than thickness values.
図5を参照するに、特定のプロファイルが望ましい、ここでは、62%の信号レベルである場合、信号変化で示されるような研磨レートをモニタリングすることができる。第1基板の変化501及び第2基板の変化502が、これらの2つの基板が同じ予測時間で終点に達しないことを示している場合、一方または両方のヘッドの研磨レートを調整することができる。
Referring to FIG. 5, if a particular profile is desired, here a signal level of 62%, the polishing rate as indicated by the signal change can be monitored. If the
基板群が目標厚さに達することになる予測時間を求め、研磨レート群を調整するプロセスは、研磨プロセス中に多数回繰り返すことができ、例えば30〜60秒毎に繰り返すことができる。例えば、図5では、研磨中の4つの時点で終点群を予測し、回転速度が遅いヘッドの研磨圧力を高くして研磨速度を上げた。ここでは、変化501で示す第1基板に関する圧力に、31秒の時点で倍率1.25を乗算し(510)、51秒の時点で倍率1.02を乗算した(511)。次に、変化502で示す第2基板に関する圧力に、70秒の時点で倍率1.20を乗算し(512)、91秒の時点で倍率1.27を乗算した(513)。図5では、2つの基板の最終的な終点は0.4秒だけ離れていた。
The process of obtaining the predicted time at which the substrate group will reach the target thickness and adjusting the polishing rate group can be repeated many times during the polishing process, for example, every 30-60 seconds. For example, in FIG. 5, the end point group is predicted at four points during polishing, and the polishing pressure of the head having a low rotation speed is increased to increase the polishing speed. Here, the pressure on the first substrate indicated by
研磨プロセス中、研磨レートの変更は、数回、例えば4回、3回、2回、または1回しか行なうことができない。調整は、研磨プロセスの開始に近い時点で、中間時点で、または終点に向かう時点で行なうことができる。 During the polishing process, the polishing rate can be changed only a few times, for example, four times, three times, twice or once. Adjustments can be made at a point near the beginning of the polishing process, at an intermediate point, or at a point toward the end point.
終点を調整するために使用される方法は、施す研磨の種類に基づいて異ならせることができる。銅バルクを研磨する場合、単一の渦電流モニタリングシステムを使用することができる。多数のウェハに対して単一の研磨定盤上で銅除去CMPを行なう場合、単一の渦電流モニタリングシステムをまず使用して、基板群の全てが第1のブレークスルーに同時に達するようにすることができる。次に、渦電流モニタリングシステムをレーザモニタリングシステムに切り替えて、これらのウェハに対して除去を行ない、過剰研磨を施すことができる。多数のウェハに対して単一の研磨定盤上でバリア及び誘電体CMPを行なう場合、光学モニタリングシステムを使用することができる。 The method used to adjust the end point can vary based on the type of polishing applied. When polishing copper bulk, a single eddy current monitoring system can be used. When copper removal CMP is performed on a single polishing platen for a large number of wafers, a single eddy current monitoring system is first used to ensure that all of the substrates reach the first breakthrough simultaneously. be able to. The eddy current monitoring system can then be switched to a laser monitoring system to remove these wafers and provide overpolishing. An optical monitoring system can be used when performing barrier and dielectric CMP on a single polishing platen for multiple wafers.
本発明の実施形態及び本明細書において記載される機能動作群の全ては、デジタル電子回路で、またはコンピュータソフトウェア、ファームウェアで実施する、または本明細書において開示される構造手段、及び構造手段の構造的等価物を含むハードウェアで実施する、或いはこれらの要素を組み合わせて実施することができる。本発明の実施形態は、1つ以上のコンピュータプログラム製品として、すなわち1つ以上のコンピュータプログラムとして実施することができ、これらのコンピュータプログラムは、機械可読記憶媒体に有形に具体化されて、データ処理装置、例えばプログラム可能なプロセッサ、コンピュータ、またはマルチプロセッサまたはマルチコンピュータにより実行する、或いはその動作を制御する。別の構成として、または更に、コンピュータプログラムは情報キャリアに、例えば伝送信号に符号化され得る。コンピュータプログラム(プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、またはコードとも表記される)は、コンパイル型言語またはインタープリタ型言語を含むプログラミング言語のいずれの形式で記述することもでき、当該コンピュータプログラムは、スタンドアローンプログラムとして、またはモジュール、コンポーネント、サブルーチン、またはコンピューティング環境における使用に適する他のユニットとして含むいずれの形式でも導入することができる。コンピュータプログラムは、必ずしもファイルに対応している必要はない。プログラムは、ファイルのうち、他のプログラムまたはデータを、当該プログラムに専用の単一ファイルに、または多数の調整ファイル(例えば、1つ以上のモジュール、サブプログラム、またはコードの一部を保存するファイル)に記憶する部分に格納することができる。コンピュータプログラムは、1つのコンピュータでまたは1つのサイトの多数のコンピュータで実行されるか、または、多数のサイトに分散されて、通信ネットワークで相互接続される多数のコンピュータで実行されるよう導入することができる。 Embodiments of the invention and all of the functional operations described herein are implemented in digital electronic circuitry, or in computer software, firmware, or disclosed in the present specification. It can be implemented in hardware that includes a physical equivalent, or a combination of these elements. Embodiments of the present invention can be implemented as one or more computer program products, ie, one or more computer programs, which are tangibly embodied in a machine-readable storage medium for data processing. It is executed or controlled by an apparatus, such as a programmable processor, computer, or multiprocessor or multicomputer. As an alternative or in addition, the computer program may be encoded on an information carrier, for example a transmission signal. A computer program (also referred to as a program, software, software application, or code) can be written in any form of programming language, including a compiled language or an interpreted language, and the computer program is a stand-alone program Or any form including module, component, subroutine, or other unit suitable for use in a computing environment. A computer program does not necessarily correspond to a file. A program is a file that stores other programs or data, a single file dedicated to the program, or multiple adjustment files (eg, one or more modules, subprograms, or files that store portions of code) ) Can be stored in the portion stored. A computer program is implemented to run on one computer or on multiple computers at one site, or distributed on multiple sites and run on multiple computers interconnected in a communications network Can do.
本明細書において記載されるプロセス及び論理フローは、1つ以上のプログラム可能なプロセッサによって実行することができ、これらのプロセッサは、1つ以上のコンピュータプログラムを実行して複数機能を、入力データを操作し、出力を生成することにより実行する。プロセス及び論理フローはまた、特定用途向け論理回路、例えばFPGA(フィールドプログラマブルゲートアレイ)またはASIC(特定用途向け集積回路)によって実行することができ、装置も、特定用途論理回路、例えばFPGA(フィールドプログラマブルゲートアレイ)またはASIC(特定用途向け集積回路)として実装することができる。 The processes and logic flows described herein may be performed by one or more programmable processors, which execute one or more computer programs to perform multiple functions and input data. Perform by manipulating and generating output. The process and logic flow can also be performed by an application specific logic circuit, such as an FPGA (Field Programmable Gate Array) or ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and the device can also be an application specific logic circuit, such as an FPGA (Field Programmable). It can be implemented as a gate array) or an ASIC (application specific integrated circuit).
上に説明した研磨装置及び方法は、種々の研磨システムにおいて適用することができる。研磨パッドまたはキャリアヘッドのいずれか、または両方は、移動することにより、研磨布表面と基板との間の相対運動を実現することができる。例えば、研磨定盤は、回転させるのではなく、周回移動させてもよい。研磨パッドは、研磨定盤に固く固定される円形(または、他の或る形状)のパッドとすることができる。終点検出システムの幾つかの形態は、直線研磨システムに適用することができ、この場合、例えば研磨パッドは、直線的に移動する連続ベルトまたはリールツーリールベルトである。研磨層は標準的な(例えば、フィラーを含む、または含まないポリウレタン)研磨材料、軟質材料、または砥粒固定研磨材料とすることができる。「相対的位置決め(relative positioning)」の条件が使用される;研磨布表面及び基板は、垂直の姿勢に、または他の或る姿勢に保持することができることを理解されたい。 The polishing apparatus and method described above can be applied in various polishing systems. Either the polishing pad or the carrier head, or both, can move to achieve relative movement between the polishing cloth surface and the substrate. For example, the polishing surface plate may be moved around instead of rotating. The polishing pad can be a circular (or some other shape) pad that is rigidly secured to the polishing platen. Some forms of endpoint detection system can be applied to a linear polishing system, in which case, for example, the polishing pad is a linear belt or a continuous reel-to-reel belt. The abrasive layer can be a standard (eg, polyurethane with or without filler) abrasive material, a soft material, or an abrasive fixed abrasive material. It should be understood that the condition of “relative positioning” is used; the polishing cloth surface and the substrate can be held in a vertical position or in some other position.
本発明の特定の実施形態について説明してきた。他の実施形態は、以下の請求項の範囲に包含される。 A particular embodiment of the present invention has been described. Other embodiments are within the scope of the following claims.
Claims (15)
測定データを前記複数の基板の各々から研磨中に、インサイチューモニタリングシステムで取得する工程であって、前記測定データが前記複数の基板の各々の厚さとともに変化する、前記取得する工程と;
前記測定データに基づいて、前記複数の基板の各基板が目標時間で有することになる予測厚さ、または前記複数の基板の各基板に関する予測時間であって、前記基板が目標厚さに達することになる予測時間を求める工程と;
少なくとも1つの基板の研磨レートを調整するよう前記少なくとも1つの基板に関する研磨パラメータを調整する工程であって、これにより、前記複数の基板が、このような調整を行なわない場合よりも同じ厚さにより近い厚さを前記目標時間で有するようにする、または前記複数の基板が、このような調整を行なわない場合よりも同時により近いタイミングで前記目標厚さに達するようにする、前記調整する工程と、
を含む、コンピュータ実行方法。 Polishing a plurality of substrates simultaneously in a polishing apparatus, wherein each substrate has a polishing rate that is individually controllable by independently variable polishing parameters;
Acquiring measurement data from each of the plurality of substrates during polishing with an in-situ monitoring system, wherein the measurement data varies with the thickness of each of the plurality of substrates;
Based on the measurement data, the predicted thickness that each substrate of the plurality of substrates has at the target time, or the predicted time for each substrate of the plurality of substrates, the substrate reaching the target thickness Obtaining a predicted time to become;
Adjusting polishing parameters for the at least one substrate to adjust the polishing rate of at least one substrate, whereby the plurality of substrates have the same thickness than without such adjustment. Adjusting to have a near thickness at the target time, or to allow the plurality of substrates to reach the target thickness at a time that is closer together than if no such adjustment is made; ,
A computer-implemented method comprising:
研磨装置に、各基板が独立可変の研磨パラメータにより個別に制御可能な研磨レートを有している状態で、複数の基板を同時に研磨させ;
測定データを前記複数の基板の各々から研磨中に、インサイチューモニタリングシステムで受信し、前記測定データは、前記複数の基板の各々の厚さとともに変化し;
前記測定データに基づいて、前記複数の基板の各基板が目標時間で有することになる予測厚さ、または前記複数の基板の各基板に関する予測時間であって、前記基板が目標厚さに達することになる予測時間を求め;かつ、
少なくとも1つの基板の研磨レートを調整するよう前記少なくとも1つの基板に関する研磨パラメータを調整することにより、前記複数の基板が、このような調整を行なわない場合よりも同じ厚さにより近い厚さを前記目標時間で有するようにする、または前記複数の基板が、このような調整を行なわない場合よりも同時により近いタイミングで前記目標厚さに達するようにする、
コンピュータプログラム製品。 A computer program product that is tangibly embodied in a computer-readable storage medium, said computer program product comprising a set of instructions by which a processor:
Causing the polishing apparatus to polish a plurality of substrates simultaneously with each substrate having a polishing rate that can be individually controlled by independently variable polishing parameters;
Measurement data is received from an in situ monitoring system during polishing from each of the plurality of substrates, the measurement data changing with the thickness of each of the plurality of substrates;
Based on the measurement data, the predicted thickness that each substrate of the plurality of substrates has at the target time, or the predicted time for each substrate of the plurality of substrates, the substrate reaching the target thickness Find the expected time to become; and
By adjusting polishing parameters for the at least one substrate to adjust the polishing rate of at least one substrate, the plurality of substrates have a thickness that is closer to the same thickness than without such adjustment. Having at a target time, or allowing the plurality of substrates to reach the target thickness at a time that is closer together than if no such adjustment is made,
Computer program product.
複数の基板を研磨表面に押圧保持する複数のキャリアヘッドであって、各キャリアヘッドが、前記キャリアヘッドに保持される基板に作用する個別に制御可能な圧力を有する、前記複数のキャリアヘッドと;
測定データを前記複数の基板の各々から研磨中に生成するインサイチューモニタリングシステムであって、前記測定データが、測定対象基板の厚さとともに変化する、前記インサイチューモニタリングシステムと;
コントローラと、を備え、前記コントローラは、
前記研磨装置に、前記複数の基板を同時に研磨させ、
前記測定データを受信し、
前記測定データに基づいて、前記複数の基板の各基板が目標時間で有することになる予測厚さ、または前記複数の基板の各基板に関する予測時間であって、前記基板が目標厚さに達することになる予測時間を求め、
少なくとも1つの基板の研磨レートを調整するよう前記少なくとも1つの基板に関する研磨パラメータを調整することにより、前記複数の基板が、このような調整を行なわない場合よりも同じ厚さにより近い厚さを前記目標時間で有するようにする、または前記複数の基板が、このような調整を行なわない場合よりも同時により近いタイミングで前記目標厚さに達するようにするように構成される、
研磨装置。 Polishing device:
A plurality of carrier heads that press and hold a plurality of substrates against the polishing surface, each carrier head having individually controllable pressures acting on the substrates held by the carrier heads;
An in situ monitoring system for generating measurement data from each of the plurality of substrates during polishing, wherein the measurement data varies with the thickness of the substrate to be measured;
A controller, the controller comprising:
Causing the polishing apparatus to polish the plurality of substrates simultaneously;
Receiving the measurement data;
Based on the measurement data, the predicted thickness that each substrate of the plurality of substrates has at the target time, or the predicted time for each substrate of the plurality of substrates, the substrate reaching the target thickness Find the estimated time to become
By adjusting polishing parameters for the at least one substrate to adjust the polishing rate of at least one substrate, the plurality of substrates have a thickness that is closer to the same thickness than without such adjustment. Configured to have a target time, or to allow the plurality of substrates to reach the target thickness at a timing that is closer at the same time than without such adjustment.
Polishing equipment.
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