KR20220116313A - 인접한 전도성 층들의 적층체의 연마 동안의 프로파일 제어 - Google Patents

인접한 전도성 층들의 적층체의 연마 동안의 프로파일 제어 Download PDF

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쿤 수
해리 큐. 리
벤자민 체리안
데이비드 맥스웰 게이지
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

기판 상의 인접한 전도성 층들의 적층체의 연마 동안, 인-시튜 와전류 모니터링 시스템이 일련의 특성화 값들을 측정한다. 반복적으로 일련의 특성화 값들로부터 연마율이 반복적으로 계산되고, 초기 시간 기간 동안 제1 제어 알고리즘을 사용하여, 현재의 연마율에 기반하여 하나 이상의 연마 파라미터에 대한 하나 이상의 조정이 반복적으로 계산되고, 하부 전도성 층의 노출을 표시하는 적어도 하나의 제1 미리 결정된 기준을 충족하는 연마율의 변화가 검출되고, 연마율의 변화를 검출한 후의 후속 시간 기간 동안 상이한 제2 제어 알고리즘을 사용하여, 연마율에 기반하여 하나 이상의 연마 파라미터에 대한 하나 이상의 조정이 계산된다.

Description

인접한 전도성 층들의 적층체의 연마 동안의 프로파일 제어
본 개시내용은 화학적 기계적 연마에 관한 것으로, 특히, 기판 상의 인접한 전도성 층들의 적층체를 연마하는 동안의 인-시튜 실시간 프로파일 제어에 관한 것이다.
집적 회로는 전형적으로, 규소 웨이퍼 상에서의 전도성 층, 반도체 층 또는 절연성 층의 순차적 증착에 의해 그리고 그 층들의 후속 처리에 의해 기판(예컨대, 반도체 웨이퍼) 상에 형성된다.
하나의 제조 단계는, 비-평탄 표면 위에 충전재 층을 증착하고, 비-평탄 표면이 노출될 때까지 그 충전재 층을 평탄화하는 것을 수반한다. 예컨대, 패터닝된 절연성 층 상에 전도성 충전재 층이 증착되어, 절연성 층의 트렌치들 또는 홀들을 충전할 수 있다. 그런 다음, 절연성 층의 융기된 패턴이 노출될 때까지 충전재 층이 연마된다. 평탄화 후에, 절연성 층의 융기된 패턴 사이에 남아있는 전도성 층의 부분들은, 기판 상의 박막 회로들 사이에 전도성 경로들을 제공하는 비아들, 플러그들, 및 라인들을 형성한다. 게다가, 평탄화는, 리소그래피를 위해 기판 표면을 평탄화하는 데 사용될 수 있다.
화학적 기계적 연마(CMP)는 평탄화의 하나의 용인된 방법이다. 이러한 평탄화 방법은 전형적으로, 캐리어 헤드 상에 기판이 장착될 것을 요구한다. 기판의 노출된 표면은, 회전하는 연마 패드에 맞닿게(against) 배치된다. 캐리어 헤드는 연마 패드에 맞닿게 기판을 밀기 위해 기판 상에 제어가능한 하중을 제공한다. 연마 액체, 이를테면, 연마 입자들을 갖는 슬러리가 연마 패드의 표면에 공급된다.
반도체 처리 동안, 기판 또는 기판 상의 층들의 하나 이상의 특성을 결정하는 것이 중요할 수 있다. 예컨대, CMP 프로세스 동안, 프로세스가 정확한 시간에 종결될 수 있도록 전도성 층의 두께를 아는 것이 중요할 수 있다. 기판 특성들을 결정하기 위해 다수의 방법들이 사용될 수 있다. 예컨대, 화학적 기계적 연마 동안의 기판의 인-시튜(in-situ) 모니터링을 위해 광학 센서들이 사용될 수 있다. 대안적으로(또는 그에 부가하여), 기판의 전도성 구역에 와전류를 유도하여 전도성 구역의 국지적 두께와 같은 파라미터들을 결정하기 위해, 와전류 감지 시스템이 사용될 수 있다.
일 양상에 따르면, 연마를 제어하는 방법은, 기판 상의 인접한 전도성 층들의 적층체를 연마하는 단계, 인-시튜 와전류 모니터링 시스템을 이용하여, 연마 동안 기판의 제1 구역에 대한 제1 일련의 특성화 값들을 측정하는 단계, 제1 일련의 특성화 값들로부터 제1 연마율을 계산하는 단계, 제1 연마율에 기반하여 제1 연마 파라미터에 대한 제1 조정을 계산하는 단계, 하부 전도성 층의 노출을 표시하는 적어도 하나의 제1 미리 결정된 기준을 충족하는, 연마율의 제1 변화를 검출하는 단계, 인-시튜 와전류 모니터링 시스템을 이용하여, 연마율의 변화를 검출할 시 연마 동안 기판의 제1 구역에 대한 제2 일련의 특성화 값들을 측정하는 단계, 제2 일련의 특성화 값들로부터 제2 연마율을 계산하는 단계, 및 제2 연마율에 기반하여 제1 연마 파라미터에 대한 제2 조정을 계산하는 단계를 포함한다. 인접한 전도성 층들의 적층체는, 외측 전도성 층 및 하부 전도성 층을 포함한다. 제1 특성화 값들은, 제1 구역에서 연마를 겪고 있는 외측 전도성 층의 두께를 포함하여 적층체의 전도성 층들의 두께들 및 전도율들에 의존한다. 제2 일련의 특성화 값들은, 연마를 겪고 있는 하부 전도성 층의 두께를 포함하여 적층체의 나머지 전도성 층들의 두께들 및 전도율들에 의존한다.
다른 양상에서, 연마를 제어하는 방법은, 기판 상의 인접한 전도성 층들의 적층체를 연마하는 단계, 인-시튜 와전류 모니터링 시스템을 이용하여, 연마 동안 기판에 대한 일련의 특성화 값들을 측정하는 단계, 연마 동안 일련의 특성화 값들로부터 연마율을 반복적으로 계산하는 단계, 초기 시간 기간 동안 제1 제어 알고리즘을 사용하여, 현재의 연마율에 기반하여 하나 이상의 연마 파라미터에 대한 하나 이상의 조정을 계산하는 단계, 하부 전도성 층의 노출을 표시하는 적어도 하나의 제1 미리 결정된 기준을 충족하는 연마율의 변화를 검출하는 단계, 및 연마율의 변화를 검출한 후에 후속 시간 기간 동안 상이한 제2 제어 알고리즘을 사용하여, 연마율에 기반하여 하나 이상의 연마 파라미터에 대한 하나 이상의 조정을 계산하는 단계를 포함한다.
다른 양상에서, 연마를 제어하는 방법은, 기판 상의 인접한 층들의 적층체를 연마하는 단계, 인-시튜 모니터링 시스템을 이용하여, 연마 동안 기판에 대한 일련의 특성화 값들을 측정하는 단계, 및 제어기 상에서 프로파일 제어 알고리즘의 복수의 인스턴스들을 실행하는 단계를 포함한다. 복수의 인스턴스들은, 제어 파라미터에 대한 상이한 값들을 갖는 제1 인스턴스 및 제2 인스턴스를 포함한다. 프로파일 제어 알고리즘의 제1 인스턴스는 초기 시간 기간 동안 일련의 특성화 값들을 수신하고, 프로파일 제어 알고리즘의 제2 인스턴스는 초기 시간 기간 및 후속 시간 기간 동안 일련의 특성화 값들을 수신한다. 초기 시간 기간 동안, 초기 시간 기간 동안 수신된 일련의 특성화 값들에 기반하여, 프로파일 제어 알고리즘의 제1 인스턴스를 사용하여 하나 이상의 연마 파라미터가 제어되고, 인-시튜 모니터링 시스템으로부터의 일련의 특성화 값들에 기반하여 하부 층의 노출이 검출되고, 하부 층의 노출을 검출한 후의 후속 시간 기간 동안, 초기 시간 기간 및 후속 시간 기간 동안 수신된 일련의 특성화 값들에 기반하여, 프로파일 제어 알고리즘의 제2 인스턴스를 사용하여 하나 이상의 연마 파라미터가 제어된다.
다른 양상에서, 컴퓨터 프로그램 제품들은 이러한 방법들 중 임의의 방법의 계산 단계들을 수행하도록 동작가능하다. 다른 양상에서, 연마 시스템은, 연마 패드를 지지하기 위한 플래튼, 연마 패드에 맞닿게 기판을 유지하기 위한 캐리어 헤드, 인-시튜 모니터링 시스템, 및 이러한 방법들 중 임의의 방법의 계산 단계들을 수행하도록 구성되는 제어기를 포함한다.
위의 양상들 중 임의의 양상의 구현들은 다음의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
제1 연마 파라미터에 대한 제1 조정을 계산하는 단계는, 제1 연마율에 기반하여, 제1 구역이 표적 값에 도달하는 제1 예상 시간을 계산하는 단계, 인-시튜 와전류 시스템을 이용하여, 연마 동안 기판의 제2 구역에 대한 제3 일련의 특성화 값들을 측정하는 단계, 제3 일련의 특성화 값들로부터 제3 연마율을 계산하는 단계, 및 제1 구역 및 제2 구역을 실질적으로 동시에 표적 값에 이르게 하기 위해, 제1 연마율 및 제3 연마율에 기반하여 제2 구역에 대한 제1 요망되는 연마율을 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 연마 파라미터에 대한 제2 조정을 계산하는 단계는, 제2 연마율에 기반하여, 제1 구역이 표적 값에 도달하는 제2 예상 시간을 계산하는 단계, 인-시튜 와전류 시스템을 이용하여, 연마 동안 기판의 제2 구역에 대한 제4 일련의 특성화 값들을 측정하는 단계, 제4 일련의 특성화 값들로부터 제4 연마율을 계산하는 단계를 포함할 수 있고, 제1 연마 파라미터에 대한 제2 조정을 계산하는 단계는, 제1 구역 및 제2 구역을 실질적으로 동시에 표적 값에 이르게 하기 위해, 제2 연마율 및 제4 연마율에 기반하여 제2 구역에 대한 제2 요망되는 연마율을 계산하는 단계를 포함한다.
제1 연마율을 계산하는 단계 및 제1 연마 파라미터에 대한 제1 조정을 계산하는 단계는 제1 빈도에서의 연마율의 변화를 검출하기 전에 반복될 수 있고, 제2 연마율을 계산하는 단계 및 제1 연마 파라미터에 대한 제2 조정을 계산하는 단계는 제2 빈도에서의 연마율의 변화를 검출한 후에 반복될 수 있다. 제1 빈도는 제2 빈도와 상이할 수 있다.
제1 연마 파라미터에 대한 제1 조정을 계산하기 위해 제1 프레스톤(Preston) 행렬이 사용될 수 있고, 제2 연마 파라미터에 대한 제2 조정을 계산하기 위해 제2 프레스톤 행렬이 사용될 수 있다. 제1 프레스톤 행렬 및 제2 프레스톤 행렬은, 제1 프레스톤 행렬 및 제2 프레스톤 행렬 내의 동일한 행 및 열에 있는 적어도 하나의 요소에 대해 상이한 값들을 포함할 수 있다.
연마율의 제1 변화를 검출한 후에, 하부 전도성 층 아래의 추가적인 층의 노출을 표시하는 적어도 하나의 제2 미리 결정된 기준을 충족하는, 연마율의 제2 변화가 검출될 수 있다. 적어도 하나의 제1 미리 결정된 기준 및 적어도 하나의 제2 미리 결정된 기준은 상이한 기준들일 수 있다. 제1 및 제2 미리 결정된 기준들 중 하나는 최하부 종료 모드(bottom exit mode)를 갖는 윈도우 논리일 수 있고, 제1 및 제2 미리 결정된 기준 중 다른 하나는 우측 종료 모드(right side exit mode)를 갖는 윈도우 논리일 수 있다.
제1 연마율을 계산하는 단계는 제1 함수를 사용하여 수행될 수 있고, 제2 연마율을 계산하는 단계는 상이한 제2 함수를 사용하여 수행될 수 있다. 제1 함수 및 제2 함수는 상이한 지속기간의 실행 윈도우들을 사용할 수 있다. 제1 연마 파라미터에 대한 제1 조정을 계산하는 단계는 제1 조정을 제1 최대 변화로 제한하는 단계를 포함할 수 있고, 제2 연마 파라미터에 대한 제2 조정을 계산하는 단계는 제2 조정을 상이한 제2 최대 변화로 제한하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 일련의 특성화 값들로부터 제1 연마율을 계산하는 단계는, 인접한 전도성 층들의 적층체로부터의 층의 비저항에 기반한 상관 곡선을 사용할 수 있다. 제2 일련의 특성화 값들로부터 제2 연마율을 계산하는 단계는, 인접한 전도성 층들의 적층체로부터의 동일한 층의 비저항에 기반한 동일한 상관 곡선을 사용할 수 있다. 층은, 인접한 전도성 층들의 적층체로부터의 마지막 전도성 층일 수 있다.
연마율을 반복적으로 계산하는 단계는, 초기 시간 기간 및 후속 시간 기간 동안, 인접한 전도성 층들의 적층체로부터의 동일한 층의 비저항에 기반한 상관 곡선을 사용할 수 있는 것을 포함한다.
캐리어 헤드는, 복수의 독립적으로 제어가능한 챔버들을 포함할 수 있다. 제1 연마 파라미터는 챔버들 중 하나에 대한 압력일 수 있고, 하나 이상의 연마 파라미터는 챔버들 중 하나 이상에 대한 하나 이상의 압력을 포함할 수 있다.
특정 구현들은 다음의 이점들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 기판 상의 인접한 전도성 층들의 적층체를 연마할 때 인-시튜 실시간 프로파일 제어 시스템이 사용될 수 있다. 시스템은, 적층체의 하부 전도성 층의 노출을 검출할 수 있고, 이를, 상이한 층들을 처리하기 위해 프로파일 제어 시스템의 동작을 수정하기 위한 트리거로서 사용할 수 있다. 웨이퍼-내 연마 균일성이 개선될 수 있다.
하나 이상의 구현의 세부사항들은 첨부한 도면들 및 아래의 설명에서 기재된다. 다른 양상들, 특징들 및 이점들은, 설명 및 도면들로부터, 그리고 청구항들로부터 명백해질 것이다.
도 1a는, 와전류 모니터링 시스템을 포함하는 화학적 기계적 연마 스테이션의 개략적인 부분 측단면도이다.
도 1b는, 화학적 기계적 연마 스테이션의 개략적인 평면도이다.
도 2는, 측정된 신호들에 기반하여 기판 두께를 결정하기 위한 정적 공식의 개략적인 그래프이다.
도 3은, 기판 상의 전도성 층들의 적층체의 개략적인 단면도이다.
도 4a는, 제1 연마율에 기반한 제1 연마 파라미터에 대한 제1 조정을 예시하는 개략적인 그래프이다.
도 4b는, 하부 전도성 층의 노출을 표시하는 연마율의 변화를 검출하는 개략적인 그래프이다.
도 4c는, 제2 연마율에 기반한 제1 연마 파라미터에 대한 제2 조정을 예시하는 개략적인 그래프이다.
도 5a는, 하부 전도성 층의 노출을 검출하는 구현을 도시하는 흐름도이다.
도 5b는 하부 전도성 층의 노출을 검출하는 다른 구현을 도시하는 흐름도이다.
다양한 도면들에서 동일한 참조 기호들은 동일한 요소들을 표시한다.
연마 장치는, 기판 상에 연마되고 있는 외측 층의 두께를 검출하기 위해, 인-시튜 모니터링 시스템, 예컨대 와전류 모니터링 시스템을 사용할 수 있다. 외측 층의 연마 동안, 인-시튜 모니터링 시스템은 기판 상의 층의 상이한 위치들의 두께를 결정할 수 있다. 두께 측정치들은, 연마 종료점을 촉발하고/거나 연마 프로세스의 처리 파라미터들을 실시간으로 조정하는 데 사용될 수 있다. 예컨대, 기판 캐리어 헤드는, 외측 층의 위치들의 연마율을 증가 또는 감소시키기 위해 기판의 후면측 상의 압력을 조정할 수 있다. 연마율은, 층의 위치들이 연마 이후에 실질적으로 동일한 두께이도록 조정될 수 있다. CMP 시스템은, 층의 위치들의 연마가 거의 동시에 완료되도록 연마율을 조정할 수 있다. 그러한 프로파일 제어는 실시간 프로파일 제어(RTPC)로 지칭될 수 있다.
일부 디바이스들의 제조의 경우, 연마될 기판은 상이한 조성들의 다수의 전도성 층들의 적층체를 포함할 수 있다. 층 각각은, 상이한 전도율, 및/또는 주어진 인가된 압력에 대한 응답으로의 상이한 연마율을 가질 수 있다. 단일 연마 프로세스에서 기판 상의 다수의 전도성 층들을 통해 연속적으로 연마할 때, 웨이퍼-내 불균일성(WIWNU)은 난제로 남아 있다. 그러나, 인-시튜 실시간 프로파일 제어 시스템은 이러한 문제를 해결할 수 있다. 특히, 모니터링 시스템은, 예컨대, 측정된 특성의 변화 중 레이트의 변화를 검출함으로써, 연마 프로세스가 외측 전도성 층을 제거하고 하부 전도성 층을 노출시킬 때의 연마 전환(transition)을 검출할 수 있다. 이는, 인-시튜 실시간 프로파일 제어 시스템의 수정을 촉발하여, 개선된 연마 균일성으로 이어질 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 연마 장치(100)의 예를 예시한다. 연마 장치(100)는, 상부에 연마 패드(110)가 위치하는 회전가능한 디스크-형상 플래튼(120)을 포함한다. 플래튼은 축(125)을 중심으로 회전하도록 동작가능하다. 예컨대, 모터(121)는, 구동 샤프트(124)를 회전시켜 플래튼(120)을 회전시킬 수 있다. 연마 패드(110)는, 외측 연마 층(112) 및 더 연질의 후면 층(114)을 갖는 2층 연마 패드일 수 있다.
연마 장치(100)는, 슬러리와 같은 연마 액체(132)를 연마 패드(110) 상에 분배하기 위한 포트(130)를 포함할 수 있다. 연마 장치는 또한, 연마 패드(110)를 마모시켜 연마 패드(110)를 일관된 연마용 상태로 유지시키기 위한 연마 패드 컨디셔너(conditioner)를 포함할 수 있다.
연마 장치(100)는 적어도 하나의 캐리어 헤드(140)를 포함한다. 캐리어 헤드(140)는, 연마 패드(110)에 맞닿게 기판(10)을 유지하도록 동작가능하다. 캐리어 헤드(140)는, 각각의 개개의 기판과 연관된 연마 파라미터들, 예컨대 압력을 독립적으로 제어할 수 있다.
특히, 캐리어 헤드(140)는, 가요성 멤브레인(144) 아래에 기판(10)을 유지하기 위한 유지 링(142)을 포함할 수 있다. 캐리어 헤드(140)는 또한, 가요성 멤브레인(144) 상의 연관된 구역 그리고 그에 따라 기판(10) 상의 연관된 구역에 독립적으로 제어가능한 압력들을 인가할 수 있는, 멤브레인에 의해 정의되는 복수의 독립적으로 제어가능한 가압가능 챔버들, 예컨대 3개의 챔버(146a-146c)를 포함한다. 예시의 용이성을 위해 3개의 챔버만이 도 1에 예시되지만, 하나 또는 2개의 챔버, 또는 4개 이상의 챔버, 예컨대 5개의 챔버가 존재할 수 있다.
캐리어 헤드(140)는 지지 구조(150), 예컨대, 캐러셀 또는 트랙으로부터 매달리며, 구동 샤프트(152)에 의해 캐리어 헤드 회전 모터(154)에 연결됨으로써 캐리어 헤드가 축(155)을 중심으로 회전할 수 있다. 임의적으로, 캐리어 헤드(140)는, 예컨대 캐러셀(150) 또는 트랙 상의 슬라이더들 상에서 측방향으로 진동하거나 또는 캐러셀 그 자체의 회전 진동에 의해 측방향으로 진동할 수 있다. 동작 시, 플래튼은 자신의 중심 축(125)을 중심으로 회전되고, 캐리어 헤드는, 자신의 중심 축(155)을 중심으로 회전되고 연마 패드의 최상부 표면에 걸쳐 측방향으로 병진이동된다.
하나의 캐리어 헤드(140)만이 도시되지만, 연마 패드(110)의 표면적이 효율적으로 사용될 수 있도록 부가적인 기판들을 유지하기 위해 더 많은 캐리어 헤드가 제공될 수 있다.
연마 장치(100)는 또한 인-시튜 모니터링 시스템(160)을 포함한다. 인-시튜 모니터링 시스템(160)은, 기판 상의 층의 두께에 의존하는 일련의 시변 값들을 생성한다. 인-시튜 모니터링 시스템(160)은 측정치들이 생성되는 센서 헤드를 포함하며, 기판과 센서 헤드 간의 상대적인 움직임으로 인해, 측정치들은 기판 상의 상이한 위치들에서 취해질 것이다.
인-시튜 모니터링 시스템(160)은 와전류 모니터링 시스템일 수 있다. 와전류 모니터링 시스템(160)은, 기판 상의 전도성 층에 와전류를 유도하기 위한 구동 시스템, 및 구동 시스템에 의해 전도성 층에 유도된 와전류를 검출하기 위한 감지 시스템을 포함한다. 모니터링 시스템(160)은 플래튼과 함께 회전하도록 오목부(128)에 위치된 코어(162), 코어(162)의 일부분 주위에 감겨진 적어도 하나의 코일(164), 및 배선(168)에 의해 코일(164)에 연결된 구동 및 감지 회로(166)를 포함한다. 코어(162)와 코일(164)의 조합은 센서 헤드를 제공할 수 있다. 일부 구현들에서, 코어(162)는 플래튼(120)의 최상부 표면 위로, 예컨대, 연마 패드(110)의 최하부의 오목부(118) 내로 돌출된다.
구동 및 감지 회로(166)는 진동 전기 신호를 코일(164)에 인가하고 결과적인 와전류를 측정하도록 구성된다. 예컨대, 미국 특허 번호 제6,924,641호, 제7,112,960호 및 제8,284,560호, 및 미국 특허 공개 번호 제2011-0189925호 및 제2012-0276661호에서 설명된 바와 같은, 구동 및 감지 회로에 대한 그리고 코일(들)의 구성 및 위치에 대한 다양한 구성들이 가능하다. 구동 및 감지 회로(166)는 동일한 오목부(128)에 또는 플래튼(120)의 상이한 부분에 위치될 수 있거나, 플래튼(120) 외부에 위치되고 회전식 전기 접합관(union)(129)을 통해 플래튼의 구성요소들에 결합될 수 있다.
동작 시, 구동 및 감지 회로(166)는 코일(164)을 구동하여 진동 자기장을 생성한다. 자기장의 적어도 일부분은 연마 패드(110)를 통해 기판(10) 내로 확장된다. 전도성 층이 기판(10) 상에 존재하는 경우, 진동 자기장은 전도성 층에 와전류를 생성한다. 와전류는, 전도성 층으로 하여금, 구동 및 감지 회로(166)에 결합되는 임피던스 소스로서 작동하게 한다. 전도성 층의 두께가 변화함에 따라 임피던스가 변화하며, 이는 구동 및 감지 회로(166)에 의해 검출될 수 있다.
대안적으로 또는 그에 부가하여, 반사계 또는 간섭계로서 기능할 수 있는 광학 모니터링 시스템이 오목부(128)에서 플래튼(120)에 고정될 수 있다. 두 시스템 모두가 사용되는 경우, 광학 모니터링 시스템 및 와전류 모니터링 시스템은 기판의 동일한 부분을 모니터링할 수 있다.
CMP 장치(100)는 또한 코어(162)가 기판(10) 아래에 있을 때를 감지하기 위해 광학 인터럽터와 같은 위치 센서(180)를 포함할 수 있다. 예컨대, 광학 인터럽터는 캐리어 헤드(140)에 대향하게 고정된 지점에 장착될 수 있다. 플래그(182)가 플래튼의 주변부에 부착된다. 플래그(182)의 부착 지점 및 길이는, 코어(162)가 기판(10) 아래에서 스위핑할 때 플래그(182)가 센서(180)의 광학 신호를 가로막도록 선택된다. 대안적으로 또는 그에 부가하여, CMP 장치는 플래튼의 각도 위치를 결정하기 위해 인코더를 포함할 수 있다.
제어기(190), 예컨대 범용 프로그래밍가능 디지털 컴퓨터는, 와전류 모니터링 시스템(160)으로부터 강도 신호들을 수신한다. 제어기(190)는, 프로세서, 메모리, 및 I/O 디바이스들뿐만 아니라 출력 디바이스(192), 예컨대 모니터, 및 입력 디바이스(194), 예컨대 키보드를 포함할 수 있다. 단일 디바이스로서 예시되지만, 제어기(190)는, 다수의 디바이스들, 예컨대, 네트워킹된 또는 다른 방식으로 분산된 컴퓨팅 시스템에 걸친 다수의 프로세서들을 포함할 수 있다.
신호들은 회전식 전기 접합관(129)을 통해 와전류 모니터링 시스템(160)으로부터 제어기(190)로 전달될 수 있다. 대안적으로, 회로(166)는 무선 신호에 의해 제어기(190)와 통신할 수 있다.
코어(162)가 플래튼의 각각의 회전에 따라 기판 아래에서 스위핑하므로, 전도성 층 두께에 대한 정보가 인-시튜로 그리고 연속적인 실시간 기반으로 (플래튼 회전마다 한번) 축적된다. 제어기(190)는, 기판이 일반적으로 코어(162) 위에 놓일 때(위치 센서에 의해 결정됨) 모니터링 시스템으로부터의 측정치들을 샘플링하도록 프로그래밍될 수 있다. 연마가 진행됨에 따라, 전도성 층의 두께가 변하고, 샘플링된 신호들이 시간에 따라 변화한다. 시변 샘플링된 신호들은 전형적으로 일련의 미가공 신호 값들을 포함한다. 모니터링 시스템들로부터의 측정치들은, 디바이스의 작업자가 연마 동작의 진행을 시각적으로 모니터링하는 것을 허용하기 위해, 연마 동안 출력 디바이스(192) 상에 표시될 수 있다.
와전류 모니터링 시스템(160)으로부터의 신호들, 예컨대, 일련의 미가공 신호 값들은, 시간 기반의 일련의 특성화 값들, 예컨대, 두께 값들로 변환될 수 있다. 예컨대, 제어기(190)는, 인-시튜 모니터링 시스템(160)에 의해 측정된 신호를 기판(10) 상에서 연마되고 있는 층의 두께와 관련시켜 연마되고 있는 층의 두께의 추정된 측정치를 생성하는 상관 곡선을 사용할 수 있다. 상관 곡선(203)의 예가 도 2에 도시된다. 도 2에 도시된 좌표계에서, 수직 축은 인-시튜 모니터링 시스템(160)으로부터 수신된 신호의 값을 표현하는 반면, 수평 축은 기판(10)의 층의 두께에 대한 값을 표현한다. 주어진 신호 값에 대해, 제어기(190)는 상관 곡선(203)을 사용하여 대응하는 두께 값을 생성할 수 있다. 상관 곡선(203)은, 센서 헤드가 신호를 획득한 시간 또는 위치에 관계없이 각각의 신호 값에 대한 두께 값을 예측한다는 점에서 "정적" 공식으로 간주될 수 있다. 상관 곡선(203)은 다양한 함수들, 이를테면 다항식 함수, 또는 선형 보간과 결합된 순람표(LUT)에 의해 표현될 수 있다. 그러나, 일부 구현들에서, 신호들은 다른 측정치들, 예컨대, 전도율 측정치들로 변환될 수 있거나, 또는 신호들은 그 자체로 특성화 값들로서 사용될 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 동작 시, CMP 장치(100)는, 연마 진행을 측정하기 위해 와전류 모니터링 시스템(160) 및 제어기(190)를 사용할 수 있다. 특히, 와전류 모니터링 시스템(160) 및 제어기(190)는, 외측 전도성 층 또는 하부 전도성 층의 두께를 모니터링하고, 기판 상의 표적 구역에서의 외측 전도성 층의 예상 두께가 표적 두께를 충족할 때 제1 종료점 시간을 추정하고, 하부 전도성 층이 노출되었을 때 연마 전환을 검출하고, 기판 상의 표적 구역에서의 하부 전도성 층의 예상 두께가 표적 두께를 충족할 때 제2 종료점 시간을 추정하고, 표적 구역 및 제어 구역 둘 모두의 두께를 실질적으로 동시에 표적 두께에 이르게 하기 위해, 복수의 조정 시간들 중의 시간에서 제어 구역에 대한 연마 압력/연마율을 조정하고/거나, 하부 정지 층이 노출된 때를 결정할 수 있다. 검출기 논리를 위한 가능한 프로세스 제어, 연마 전환 검출, 종료점 기준들은 국지적 최소치 또는 최대치, 기울기 변화들, 진폭 또는 기울기의 임계값들, 또는 이들의 조합들을 포함한다.
제어기(190)는 또한, 캐리어 헤드(140)에 의해 인가되는 압력을 제어하는 압력 메커니즘들, 캐리어 헤드 회전율을 제어하기 위한 캐리어 헤드 회전 모터(154), 플래튼 회전율을 제어하기 위한 플래튼 회전 모터(121), 또는 연마 패드에 공급되는 슬러리 조성을 제어하기 위한 슬러리 분배 시스템(130)에 연결될 수 있다. 게다가, 컴퓨터(190)는, 미국 특허 번호 제6,399,501호에 논의된 바와 같이, 기판 아래에서의 각각의 스윕으로부터의 와전류 모니터링 시스템(160)으로부터의 측정치들을 복수의 샘플링 구역들로 분할하고, 각각의 샘플링 구역의 반경방향 위치를 계산하고, 진폭 측정치들을 반경방향 범위들로 분류하도록 프로그래밍될 수 있다. 측정치들을 반경방향 범위들로 분류한 후에, 캐리어 헤드에 의해 인가되는 연마 압력 프로파일을 주기적으로 또는 지속적으로 수정하여 개선된 연마 균일성을 제공하기 위해, 막 두께에 대한 정보가 폐쇄 루프 제어기에 실시간으로 공급될 수 있다.
도 3은, 웨이퍼(313) 상에 인접한 전도성 층들의 적층체(302)를 포함하는 기판(10)의 예를 예시한다. 다른 유전체, 전도성, 및/또는 반도체 층들을 포함할 수 있는 층 구조(311)가 웨이퍼(313)와 전도성 층들의 적층체(302) 사이에 위치될 수 있다. 편평한 표면 상에 증착된 균일한 두께의 층들로서 예시되지만, 층들은 패터닝된 표면 상에 증착될 수 있고, 층들 그 자체가 패터닝될 수 있다.
적층체(302)는 적어도 2개의 층, 즉, 외측 전도성 층 및 인접한 하부 전도성 층을 포함할 수 있다. 그러나, 적층체는, 3개, 4개 또는 그 초과의 층들을 포함할 수 있다. 예컨대, 도 3에서, 최외측 전도성 층(305)은 하부 전도성 층(307)의 최상부 상에 있고, 하부 전도성 층(307)은 다른 하부 전도성 층(309)의 최상부 상에 있다. 인접한 층들은 상이한 조성들 및 상이한 전도율들을 가질 것이다. 예컨대, 외측 층은 구리일 수 있고, 하부 층은 탄탈럼 라이너 층일 수 있다. 다른 예로서, 외측 층은 루테늄일 수 있고, 하부 층은 질화티타늄 라이너 층일 수 있다. 다른 예로서, 외측 층은 텅스텐일 수 있고, 하부 층은 질화티타늄 라이너 층일 수 있다. 인접한 층들은 상이한 초기 연마-전 두께들을 가질 수 있다. 예컨대, 최외측 층(305)은 그의 하부 층(307)과 비교하여 더 얇거나, 더 두껍거나, 또는 동일하게 두꺼울 수 있다. 다른 더 구체적인 예에서, 외측 층(309)은 200 - 1000 Å 두께일 수 있는 반면, 하부 층(311)은 10 - 100 Å 두께일 수 있다.
아래에서 추가로 논의되는 바와 같이, 적층체에서 연마될 마지막 전도성 층, 예컨대, 최하부 하부 층(309)은 연마 프로세스에서 모니터링에 대한 기준 층의 역할을 할 수 있다.
도 4a, 도 4b, 및 도 4c는, 기판 상의 인접한 전도성 층들의 적층체를 연마하는 데 사용하기 위한 인-시튜 실시간 프로파일 제어의 프로세스를 예시한다. 도 4a를 참조하면, 프로세스는, 예컨대, 시간 T0에서, 외측 전도성 층의 연마로 시작될 수 있다.
연마 프로세스는 와전류 모니터링 시스템(160)에 의해 모니터링되고, 위에 언급된 바와 같이, 와전류 모니터링 시스템(160)으로부터의 신호들은 측정의 위치에 기반하여 다수의 구역들로 분류될 수 있다. 다수의 구역들은 표적 구역 및 제어 구역을 포함할 수 있다. 표적 구역은 또한 제1 구역으로 지칭될 수 있고, 제어 구역은 또한 제2 구역으로 지칭될 수 있다. 인-시튜 실시간 프로파일 제어 방법에 대해, 하나 초과의 제어 구역, 예컨대, 2개 내지 10개의 제어 구역이 존재할 수 있다. 각각의 구역은 기판의 일부분에 대한 하방력(down force)을 제어하는 캐리어 헤드의 가압가능 챔버들 중 하나에 대응할 수 있다. 그에 따라, 총 구역 수는 캐리어 헤드의 제어가능 챔버들의 수와 동일할 수 있는데, 예컨대, 2개 내지 11개일 수 있다.
다수의 구역들의 각각의 구역에 대해, 그 구역에 대한 일련의 신호 값들은 인접한 전도 층들의 적층체에 대한 일련의 특성화 값들로 변환된다. 특성화 값들은 인접한 전도 층들의 적층체의 총 두께를 표현할 수 있지만, 상이한 전도성 층들이 상이한 전도율들을 갖는다는 사실에 대한 보상이 없다. 특히, 특성화 값들은, 도 2에 도시된 바와 같은 정적 상관 곡선을 사용하여 신호 값들로부터 계산될 수 있다. 정적 상관 곡선은 기준 층의 전도율에 기반한다. 기준 층은, 연마될 적층체의 마지막 층, 예컨대, 기판 상의 인접한 전도성 층들의 적층체의 최하부 층으로서 선택될 수 있다. 대안적으로, 기준 층은, 연마될 적층체의 다른 층, 예컨대, 제1 층, 제2 층 등으로서 선택될 수 있다. 그러나, 아래에서 논의되는 바와 같이, 현재 연마되고 있는 층에 관계없이, 기판 상의 인접한 전도성 층들의 적층체의 두께의 계산에서 동일한 비저항에 대한 상관 곡선이 사용된다.
인-시튜 실시간 프로파일 제어 알고리즘은, 개선된 연마 균일성을 제공하도록 하나 이상의 연마 파라미터, 예컨대, 캐리어 헤드의 하나 이상의 챔버 내의 압력을 조정하기 위해, 각각의 구역에 대한 일련의 두께 측정치들을 사용할 수 있다. 예컨대, 인-시튜 실시간 프로파일 제어 알고리즘은, 각각의 제어 구역이 (그러한 조정들이 없는 것보다) 종료점 시간에 요망되는 두께에 더 가까워지게 하도록 구성될 수 있다.
특히, 각각의 구역에 대해, 그 구역에 대한 일련의 특성화 값들에 함수가 피팅된다. 여기서의 예는, 외측 전도성 층의 연마 동안 각각의 일련의 특성화 값들에 피팅되는 1차 선형 함수들, 예컨대, 선들(410 및 412)을 도시한다. 그러나, 피팅 함수가 선형일 필요는 없는데, 예컨대, 피팅 함수는 더 고차의 다항식 또는 지수 함수일 수 있다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 시간 축(수평 축)을 따라 3개의 시점이 표시되었고, 이들은, 시작 시간(T0), 압력 변경 시간(TP1), 및 제1 종료점 시간(TE1)이다. 시작 시간(T0)은, 기판 상의 인접한 층들의 적층체 상의 외측 전도성 층에 대한 연마 프로세스의 정확한 시작 시간일 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 시작 시간은, 인-시튜 모니터링 시스템으로부터 데이터가 수집되기 시작하는 시간일 수 있거나, 함수의 피팅에 사용되는 제1 데이터를 표현할 수 있다. 압력 변경 시간(TP1)은, 연마 균일성을 개선하려고 시도하기 위해 외측 전도성 층을 연마할 때 제어기가 압력을 조정하는 시간을 표현한다. 도 4a가 단일 압력 변경 시간(TP1)을 예시하지만, 복수의 압력 조정들이 존재할 수 있다. 예컨대, 압력 조정들은, 고정된 빈도로, 예컨대, 2 - 30 플래튼 회전마다 또는 3 - 30 초마다 발생할 수 있다.
피팅 함수들, 예컨대, 선들(410 및 412)의 기울기는, 압력 변경 시간(TP1)에서의 개개의 구역들에 대한 현재의 연마율들을 제공한다. 이러한 맥락에서, "연마율"은 특성화 값의 변화율을 표시하는 것으로 이해되어야 하는데, 예컨대, 연마율은, 두께 측정치의 변화율로서 표현될 수 있지만 그러할 필요는 없다. 외측 전도성 층을 연마할 때의 표적 구역에 대한 현재의 연마율(k1)은, 제1 파선(416)에 의해 도시된 바와 같이, 시간 축을 따라 표적 구역 두께를 예상하는 데 사용될 수 있다. 제1 종료점 시간(TE1)은, 표적 구역의 예상 두께가 표적 특성화 값, 예컨대, 표적 두께(HTARGET)에 도달하는 시간으로서 계산된다. 유사하게, 제어 구역에 대한 현재의 연마율(k3)은, 제2 파선(418)에 의해 도시된 바와 같이, 시간 축을 따라 제어 구역 두께를 예상하는 데 사용될 수 있다.
도 1a의 제어기(190)는, 제3 연마율(k3)에 기반하여 제1 종료점 시간(TE1)에서의 제어 구역의 예상 두께(HCONTROL)를 결정할 수 있다. 제1 종료점 시간(TE1)에 제어 구역의 예상 두께가 표적 두께(HTARGET)와 동일하지 않다고 가정하면, 제어기는, 표적 구역 및 제어 구역을 실질적으로 동시에 표적 두께에 이르게 하기 위해, 예컨대, 파선(414)의 기울기에 의해 도시된 제1 요망되는 연마율(kD1)을 계산할 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같은 압력 변경 시간(TP1)에서의 제어 구역의 측정된 두께(HMEASURE)는, 예컨대 다음의 수학식을 따라, 요망되는 연마율(kD1)을 계산하는 데 사용될 수 있다:
Figure pct00001
제어기는, 현재의 제3 연마율(k3)을 제1 요망되는 연마율(kD1)로 변경하기 위해, 연마 파라미터, 예컨대, 제어 구역과 연관된 챔버들 내의 압력을 조정할 수 있다. 제어 구역의 연마율을 요망되는 연마율에 이르게 하기 위한 각각의 챔버(146a, 146b, 및 146c) 내의 챔버 압력의 조정들은, 각각의 전도성 층과 연관된 프레스톤 행렬을 사용하여 계산될 수 있다.
도 4b는, 연마 동안 하부 전도성 층의 노출을 검출하는 예를 예시한다. 전환 시간의 검출은 시간 축에서 TD1로서 표시된다. 제1 구역의 두께의 플롯에서의 전환 지점은 시간 TD1에서 420으로 표시된다. 간단히 말해서, 외측 층과 하부 층 사이의 전도율의 차이 때문에, 물리적 연마율이 일정하게 유지되는 경우에도, 겉보기 연마율의 변화가 존재할 것이다. 특히, 제어기는, 겉보기 연마율의 변화를 검출하도록 구성될 수 있다.
일부 구현들에서, 도 5a의 흐름도(500)에 의해 도시된 바와 같이, 하부 전도성 층의 연마의 시작 및 노출의 검출은, 인-시튜 모니터링 시스템(160)을 통해 표적 구역에서 일련의 특성화 값들의 실행 시간 윈도우를 획득하고(단계 502), 시간 윈도우 내의 일련의 특성화 값들의 제1 부분에 기반하여 제1 실험 연마율(kt1)을 계산하고(단계 504), 시간 윈도우 내의 일련의 특성화 값들의 나머지에 기반하여 제2 실험 연마율(kt2)을 계산하고(단계 506), 제2 실험 연마율(kt2)을 제1 실험 연마율(kt1)과 비교함으로써 기울기 변화를 결정(단계 508)함으로써 수행될 수 있다. 흐름도(500)에 도시된 방법은 연마의 종료 전에 복수 회 구현될 수 있다.
도 5b의 흐름도(510)에 의해 도시된 바와 같은 일부 다른 구현들은, 표적 구역의 연마율의 편향 지점을 검출하기 위한 윈도우 논리를 포함한다. 이러한 기법에서, 윈도우 논리는, 시간 윈도우 내의 일련의 특성화 값들을 분석하는 데 사용된다. 분석은, 실행 시간 윈도우에서 일련의 특성화 데이터를 획득하고(단계 512), 외측 층 및 하부 층의 정보에 기반하여 윈도우 논리에 대해 종료 모드를 배정하고(단계 514), 종료 모드에 따라 윈도우 논리에서의 기울기 변화를 결정하고(단계 516), 하부 전도성 층의 노출(또는 연마 전환)을 결정(단계 518)함으로써 수행될 수 있다. 외측 층 및 하부 층의 정보는, 외측 층의 공칭 레이트(nominal rate)(r1)와 하부 층의 공칭 레이트(r2) 사이의 관계일 수 있다. 윈도우 논리의 종료 모드는, 예컨대, r2 ＞ r1인 경우 연마 전환에서 연마 기울기 증가가 존재할 것이고, 그에 따라, 최하부 종료 모드가 윈도우 논리에서 선택될 수 있고, 다른 예를 들면, r2 ≤ r1인 경우, 연마 전환에서 연마 기울기 감소가 존재할 것이고, 그에 따라, 우측 종료 모드가 윈도우 논리에서 선택될 수 있는 것과 같은 방식으로, r1 및 r2의 관계를 고려함으로써 선택될 수 있다. 공칭 레이트(r1 및 r2)는, 기판 상의 각각의 층을 독립적으로 연마하는 개방 루프 하에서 인-시튜 모니터링 시스템으로 계산될 수 있다.
r1 및 r2의 공칭 레이트 및 각각의 층의 표적 연마율(k1 및 k2)은, 아래와 같이, 캐리어 헤드(140) 상의 사전 설정된 하방력(FD)를 통해 관련된다.
Figure pct00002
, 및
Figure pct00003
윈도우 논리는, 시간 윈도우 및 높이 윈도우와 같은 미리 결정된 파라미터들을 가질 수 있다. 구역의 연마 프로파일에서의 편향 지점을 반영하기 위해, 윈도우 논리의 미리 결정된 파라미터들의 조정들이 필요할 수 있다. 윈도우 논리에서의 윈도우 수는 적어도 하나 또는 그 초과이다.
외측 층과 하부 층의 조성들이 상이한 것으로 인해 겉보기 연마율의 변화가 존재하는 한, 어느 전환 검출 방법이든, 외측 층 및 하부 층의 물리적 연마율이 동일하게 변하는 기판 상의 인접한 전도 층들의 적층체에 대해 작동할 수 있다.
표적 구역의 연마 프로파일에서의 전환의 검출 시, 일부 구현들에서, 제2 제어 알고리즘이 연마 프로세스의 제어를 시작할 수 있다. 일부 구현들에서, 제2 제어 알고리즘은, 제1 제어 알고리즘과 동일한 동작 세트를 수행하지만 제어 변수들에 대해 상이한 값들을 사용한다. 제1 제어 알고리즘과 제2 제어 알고리즘 사이에서 변경될 수 있는 값들을 갖는 제어 변수들의 예들은, 연마되고 있는 층의 공칭 연마율, 연마 제어 파라미터들을 연마율들로(그리고 그 반대로) 변환하는 데 사용되는 프레스톤 행렬, 현재의 연마 단계에 대한 윈도우 논리, 예컨대, 윈도우 논리에 대한 종료 모드, 압력 변경 빈도, 압력 업데이트 제한들, 잡음 행렬들, 레이트 추정 알고리즘들, 구역 오프셋들, 및 이득을 포함한다.
예컨대, 프레스톤 행렬은, 대각선을 따라 제1 세트의 값들을 갖는 제1 분리 대각 행렬(decoupled diagonal matrix)로부터 대각선을 따라 상이한 제2 세트의 값들을 갖는 제2 분리 대각 행렬로 변경될 수 있다. 이는, 하부 층이 외측 층과 동일한 압력에 대한 응답을 갖지 않는 경우 적절할 것이다. 예컨대, 하부 층이 더 경성인 물질인 경우, 그 하부 층은 압력의 변경들에 덜 반응할 수 있으므로, 요망되는 압력을 제공하는 데 필요한 압력 변경을 처리하기 위해 프레스톤 행렬에 더 큰 값들이 필요할 수 있다. 다른 예로서, 프레스톤 행렬은, 분리 대각 행렬로부터 비-대각 결합 행렬로 변경될 수 있다.
다른 예로서, 챔버 압력에 대한 조정 빈도가 증가하거나 감소할 수 있다. 이는, 하부 층이 외측 층보다 연마하는 데 시간이 더 많이 또는 더 적게 소요될 경우 적절할 것이다. 예컨대, 하부 층이 외측 층보다 연마하는 데 시간이 덜 소요될 것으로 예상되는 경우, 제어 구역이 표적 구역 두께에 신뢰가능하게 매칭되기에 충분한 수의 압력 수정들이 존재하는 것을 보장하기 위해, 챔버 압력의 조정 빈도가 증가될 수 있다.
다른 예로서, 윈도우 논리에 대한 종료 모드는 우측 종료 모드로부터 최하부 종료 모드로 또는 그 반대로 변경될 수 있다. 예컨대, 부가적인 하부 층의 노출 시의 겉보기 연마율이 더 높을 경우, 윈도우 논리의 종료 모드는 최하부 종료 모드로 변경될 수 있다. 부가적인 하부 층의 노출 시의 겉보기 연마율이 더 낮을 경우, 윈도우 논리의 종료 모드는 우측 종료 모드로 변경될 수 있다.
압력 업데이트 제한들은, 캐리어 헤드 내의 압력이 각각의 압력 변경에서 변하도록 허용되는 최대량을 지칭한다. 제어기가 압력 변경들은 제한하게 하는 것은, 연마율들에서의 인위적으로 유도된 진동들 및 과다정정(over-correction)을 방지할 수 있다. 압력 업데이트 제한을 변경하는 것은, 하부 층이 외측 층보다 연마하는 데 시간이 더 많이 또는 더 적게 소요될 경우 적절할 것이다. 예컨대, 하부 층이 외측 층보다 연마하는 데 시간이 덜 소요될 것으로 예상되는 경우, 더 적은 수의 수정이 발생할 것을 고려하여, 제어 구역이 표적 구역 두께에 신뢰가능하게 매칭되도록 충분히 압력이 변할 것임을 보장하기 위해, 압력 업데이트 제한이 증가될 수 있다.
레이트 추정 알고리즘은, 연마율을 계산하는 데 사용되는 특정 함수를 지칭한다. 특히, 연마율을 계산함에 있어서, 제어기는 전형적으로, 실행 윈도우, 예컨대, 특정 수의 가장 최근의 특성화 값을 사용한다. 실행 윈도우의 크기, 예컨대, 연마율을 계산하는 데 사용되는 가장 최근의 특성화 값들의 수를 변경하는 것은, 하부 층의 연마 동안 생성되는 신호가 외측 층의 연마 동안 생성되는 신호보다 더 많거나 더 적은 잡음을 갖는 경우에 적절할 것이다. 예컨대, 하부 층의 연마 동안 생성되는 신호가 잡음이 더 많은 경우, 실행 윈도우의 크기는 더 긴 평균화 시간을 제공하도록 증가될 수 있다.
일부 구현들에서, 제2 제어 알고리즘이 시작되어 특성화 값들을 수집하고, 표적 구역의 연마율을 계산하고, 종료점 시간을, 빠르면 연마 프로세스가 외측 전도성 층에서 시작될 때, 예컨대, T0에서 예상한다. 그러나, 제2 제어 알고리즘은 제1 제어 알고리즘과 독립적으로 작동하고, 제어기는, (예컨대, TD1에서) 연마 전환이 검출되는 것에 휴면 시간(Ts)을 더한 때까지, 현재의 연마 프로세스의 제어를 제1 제어 알고리즘으로부터 제2 제어 알고리즘으로 실제로 전달하지 않는다. 휴면 시간(Ts)은 몇 분의 1초(a fraction of a second) 또는 그 초과일 수 있다. 2개의 제어 알고리즘을 동시에 그리고 독립적으로 실행하는 방법은, 연마 전환이 검출될 시의 매끄러운 제어 전환을 보장할 수 있는데, 그 이유는, 제어 알고리즘이, 연마되고 있는 현재 층에 대한 표적 연마율을 계산하기 위해 약간의 시간을 필요로 하기 때문이다.
도 4c는, 기판 상의 하부 전도성 층 상에서 연마할 때의 다중 압력 제어 방법을 예시한다. 유사하게, 여기서의 예는, 하부 전도성 층의 연마 동안 각각의 일련의 특성화 값들에 피팅되는 1차 선형 함수들, 예컨대, 선들(422 및 424)을 도시한다. 피팅 함수들은, 도 4a에서 앞서 예시된 바와 같이, 선형일 필요는 없다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 다른 압력 변경 시간(TP2) 및 제2 종료점 시간(TE2)이 시간 축을 따라 표시된다. 압력 변경 시간(TP2)은, 연마 균일성을 개선하려고 시도하기 위해 하부 전도성 층을 연마할 때 제어기가 압력을 조정하는 시간을 표현한다. 도 4c가 단일 압력 변경 시간(TP2)을 예시하지만, 복수의 압력 조정들이 존재할 수 있다. 예컨대, 압력 조정들은, 고정된 빈도로, 예컨대, 2 - 30 플래튼 회전마다 또는 3 - 30 초마다 발생할 수 있다.
피팅 함수들, 예컨대, 선들(422 및 424)의 기울기는, 압력 변경 시간(TP2)에서의 개개의 구역들에 대한 현재의 연마율들을 제공한다. 하부 층을 연마할 때의 표적 구역에 대한 현재의 연마율(k2)은, 제1 파선(428)에 의해 도시된 바와 같이, 시간 축을 따라 표적 구역 두께를 예상하는 데 사용될 수 있다. 제2 종료점 시간(TE2)은, 표적 구역의 예상 두께가 표적 특성화 값, 예컨대, 표적 두께(HTARGET)에 도달하는 시간으로서 계산된다. 유사하게, 제어 구역에 대한 현재의 연마율(k4)은, 제2 파선(430)에 의해 도시된 바와 같이, 시간 축을 따라 제어 구역 두께를 예상하는 데 사용될 수 있다.
도 4a에서 설명된 것과 유사하게, 도 1a의 제어기(190)는, 제4 연마율(k4)에 기반하여 제2 종료점 시간(TE2)에서의 제어 구역의 예상 연마 두께(HCONTROL)를 결정할 수 있다. 제2 종료점 시간(TE2)에 제어 구역이 표적 두께(HTARGET)와 동일하지 않다고 가정하면, 제어기는, 표적 구역 및 제어 구역을 실질적으로 동시에 표적 두께에 이르게 하기 위해, 예컨대, 흑색 파선(426)의 기울기에 의해 도시된 제2 요망되는 연마율(kD2)을 계산할 수 있다. 도 3c에 도시된 바와 같은 압력 변경 시간(TP2)에서의 제어 구역의 측정된 두께(HMEASURE)는, 다음의 수학식을 통해, 요망되는 연마율(kD2)을 계산하는 데 사용될 수 있다:
Figure pct00004
제어기는, 현재의 제4 연마율(k4)을 제2 요망되는 연마율(kD2)로 변경하기 위해, 연마 파라미터, 예컨대, 제어 구역과 연관된 챔버들 내의 압력을 조정할 수 있다. 제어 구역의 연마율을 요망되는 연마율에 이르게 하기 위한 각각의 챔버(146a, 146b, 및 146c) 내의 챔버 압력의 조정들은, 각각의 전도성 층과 연관된 프레스톤 행렬을 사용하여 계산될 수 있다.
본 명세서에 설명된 제어기(190) 및 그의 기능 동작들, 이를테면, 인-시튜 실시간 프로파일 제어 알고리즘은, 디지털 전자 회로로, 본 명세서에 개시된 구조들 및 그들의 구조적 등가물들을 포함하는 유형적으로 구현된(tangibly-embodied) 컴퓨터 소프트웨어 또는 펌웨어 또는 컴퓨터 하드웨어로, 또는 그들 중 하나 이상의 것의 조합들로 구현될 수 있다. 본 명세서에 설명된 주제의 실시예들은, 하나 이상의 컴퓨터 프로그램, 즉, 데이터 처리 장치에 의한 실행을 위해, 또는 데이터 처리 장치의 동작을 제어하기 위해, 유형적인 비-일시적인 저장 매체 상에 인코딩된 컴퓨터 프로그램 명령어들의 하나 이상의 모듈로서 구현될 수 있다. 대안적으로 또는 그에 부가하여, 프로그램 명령어들은, 데이터 처리 장치에 의한 실행을 위해 적합한 수신기 장치로의 송신을 위한 정보를 인코딩하기 위해 생성되는, 인위적으로 생성된 전파 신호, 예컨대, 컴퓨터에 의해 생성되는 전기, 광학, 또는 전자기 신호 상에 인코딩될 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는, 컴퓨터 판독가능 저장 디바이스, 컴퓨터 판독가능 저장 기판, 랜덤 또는 직렬 액세스 메모리 디바이스, 또는 그들 중 하나 이상의 것의 조합일 수 있다.
"데이터 처리 장치"라는 용어는 데이터 처리 하드웨어를 지칭하고, 예로서, 프로그래밍가능 디지털 프로세서, 디지털 컴퓨터, 또는 다수의 디지털 프로세서들 또는 컴퓨터들을 포함하는, 데이터를 처리하기 위한 모든 종류들의 장치, 디바이스들, 및 기계들을 포괄한다. 장치는 또한, 특수 목적 논리 회로, 예컨대, FPGA(필드 프로그래밍가능 게이트 어레이) 또는 ASIC(주문형 집적 회로)일 수 있거나 이를 더 포함할 수 있다. 장치는, 하드웨어에 부가하여, 컴퓨터 프로그램들에 대한 실행 환경을 생성하는 코드, 예컨대, 프로세서 펌웨어, 프로토콜 스택, 데이터베이스 관리 시스템, 운영 체제, 또는 그들 중 하나 이상의 것의 조합을 구성하는 코드를 임의적으로 포함할 수 있다.
프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 애플리케이션, 모듈, 소프트웨어 모듈, 스크립트, 또는 코드로 또한 지칭되거나 설명될 수 있는 컴퓨터 프로그램은, 컴파일된 또는 해석된 언어들, 또는 선언적 또는 절차적 언어들을 포함하는 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 작성될 수 있고, 이는 독립형 프로그램 또는 모듈, 컴포넌트, 서브루틴, 또는 컴퓨팅 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛을 포함하는 임의의 형태로 배치될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은, 파일 시스템의 파일에 대응할 수 있지만 그러할 필요는 없을 수도 있다. 프로그램은, 다른 프로그램들 또는 데이터, 예컨대, 마크업 언어 문서에 저장된 하나 이상의 스크립트를 보유하는 파일의 일부분에, 해당 프로그램에 전용인 단일 파일에, 또는 다수의 조직화된 파일들, 예컨대, 하나 이상의 모듈, 서브 프로그램, 또는 코드의 부분들을 저장하는 파일들에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 위치에 위치되거나 다수의 위치들에 걸쳐 분산되어 데이터 통신 네트워크에 의해 상호연결되는 다수의 컴퓨터들 상에서 실행되거나 또는 하나의 컴퓨터 상에서 실행되도록 배치될 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 프로세스들 및 논리 흐름들은, 입력 데이터에 대해 동작하여 출력을 생성함으로써 기능들을 수행하기 위해 하나 이상의 컴퓨터 프로그램을 실행하는 하나 이상의 프로그래밍가능 컴퓨터에 의해 수행될 수 있다. 프로세스들 및 논리 흐름들은 또한, 특수 목적 논리 회로, 예컨대, 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 주문형 집적 회로(ASIC)에 의해 수행될 수 있고, 장치가 또한 그들로서 구현될 수 있다. 하나 이상의 컴퓨터의 시스템이 특정 동작들 또는 작동들을 수행하도록 구성된다는 것은, 시스템이, 동작 시 시스템으로 하여금 그 동작들 또는 작동들을 수행하게 하는 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합을 자신 상에 설치했다는 것을 의미한다. 하나 이상의 컴퓨터 프로그램이 특정 동작들 또는 작동들을 수행하도록 구성된다는 것은, 하나 이상의 프로그램이, 데이터 처리 장치에 의해 실행될 때 장치로 하여금 그 동작들 또는 작동들을 수행하게 하는 명령어들을 포함한다는 것을 의미한다.
컴퓨터 프로그램의 실행에 적합한 컴퓨터들은, 예로서, 범용 또는 특수 목적 마이크로프로세서들 또는 이들 둘 모두, 또는 임의의 다른 종류의 중앙 처리 유닛을 포함하고 이들에 기반할 수 있다. 일반적으로, 중앙 처리 유닛은 판독 전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 이들 둘 모두로부터 명령어들 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터의 필수적인 요소들은, 명령어들을 수행하거나 실행하기 위한 중앙 처리 유닛, 및 명령어들 및 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 메모리 디바이스이다. 일반적으로, 컴퓨터는 또한, 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 대용량 저장 디바이스, 예컨대, 자기, 자기 광학 디스크들, 또는 광학 디스크들을 포함하거나, 또는 이들로부터 데이터를 수신하기 위해 또는 이들에 데이터를 전달하기 위해, 또는 이 둘 모두를 수행하기 위해 동작가능하게 결합될 수 있다. 그러나, 컴퓨터가 그러한 디바이스들을 가질 필요는 없다. 더욱이, 컴퓨터는, 다른 디바이스, 예컨대, 단지 몇몇 예를 들자면, 모바일 텔레폰, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 모바일 오디오 또는 비디오 플레이어, 게임 콘솔, 전역 위치결정 시스템(GPS) 수신기, 또는 휴대용 저장 디바이스, 예컨대, 범용 직렬 버스(USB) 플래시 드라이브에 내장될 수 있다.
컴퓨터 프로그램 명령어들 및 데이터를 저장하기에 적합한 컴퓨터 판독가능 매체는, 예로서, 반도체 메모리 디바이스들, 예컨대 EPROM, EEPROM, 및 플래시 메모리 디바이스들; 자기 디스크들, 예컨대 내부 하드 디스크들 또는 착탈형 디스크들; 자기 광학 디스크들; 및 CD ROM 및 DVD-ROM 디스크들을 비롯하여, 모든 형태들의 비-휘발성 메모리, 매체 및 메모리 디바이스들을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 특수 목적 논리 회로에 의해 보충되거나, 그에 통합될 수 있다.
본 명세서에 설명된 다양한 시스템들 및 프로세스들, 또는 그들의 부분들의 제어는, 하나 이상의 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 저장 매체 상에 저장되고 하나 이상의 처리 디바이스 상에서 실행가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품에서 구현될 수 있다. 본 명세서에 설명된 시스템들, 또는 그들의 부분들은, 본 명세서에 설명된 동작들을 수행하기 위한 실행가능 명령어들을 저장하기 위한 메모리 및 하나 이상의 처리 디바이스를 포함할 수 있는 장치, 방법, 또는 전자 시스템으로서 구현될 수 있다.
구성요소, 예컨대 제어기, 회로 등이 작업을 수행하도록 "구성"되는 것으로 설명되거나 청구될 때, 이는, 구성요소가 작업을 수행하도록 수정될 수 있는, 예컨대 프로그래밍될 수 있는 것만이 아니라, 동작 동안 그 작업을 수행하는 구조(예컨대, 내부에 명령어들이 인코딩된 프로세서 및 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체, ASIC 디바이스들, 회로 하드웨어 등)를 구성요소가 포함한다는 것을 나타낸다. 구성요소는, 특정된 구성요소가 현재 동작하지 않을 때(예컨대, 켜져 있지 않음)에도 작업을 수행하도록 구성된다고 일컬어질 수 있다.
본 발명의 다수의 실시예들이 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어남이 없이 다양한 수정들이 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다.
예컨대, 모니터링 시스템은 다양한 연마 시스템들에서 사용될 수 있다. 연마 패드 또는 캐리어 헤드 중 어느 하나 또는 둘 모두는, 연마 표면과 기판 사이의 상대적인 움직임을 제공하기 위해 이동할 수 있다. 연마 패드는, 플래튼에 고정되는 원형(또는 몇몇 다른 형상) 패드, 공급 및 권취 롤러들 사이에서 연장되는 테이프, 또는 연속적인 벨트일 수 있다. 연마 패드는, 플래튼 상에 부착되거나, 연마 동작들 사이에서 플래튼 위로 점진적으로 전진되거나, 또는 연마 동안 플래튼 위로 지속적으로 구동될 수 있다. 연마 동안 패드가 플래튼에 고정될 수 있거나, 연마 동안 플래튼과 연마 패드 사이에 유체 베어링이 존재할 수 있다. 연마 패드는 표준(예컨대, 충전재들이 있거나 없는 폴리우레탄) 조질 패드, 연질 패드, 또는 고정식-연마 패드(fixed-abrasive pad)일 수 있다.
위의 논의가 연마 시스템에 초점을 두지만, 기법들은, 와전류 인-시튜 모니터링 시스템을 포함하는 다른 종류들의 기판 처리 시스템들, 예컨대 증착 또는 식각 시스템들에 적용될 수 있다.
게다가, 위의 논의가 제어 구역들을 동일한 두께로 유도하는 것에 초점을 두지만, 각각의 구역은 별개의 표적 두께를 가질 수 있다. 게다가, 표적 구역 및 하나 이상의 제어 구역을 갖기보다는, 시스템은, 미리 결정된 요망되는 종료점 시간을 갖고, 요망되는 종료점 시간에 각각의 구역을 그의 표적 두께로 유도하도록 구성될 수 있다(그러므로, 각각의 구역은 사실상 제어 구역임).
그에 따라서, 다른 실시예들이 다음의 청구항의 범위 내에 있다.

Claims (20)

  1. 명령어들로 인코딩된 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
    상기 명령어들은, 하나 이상의 프로세서로 하여금,
    기판의 연마 동안 상기 기판의 제1 구역에 대한 제1 일련의 특성화 값들을 인-시튜 와전류 모니터링 시스템으로부터 수신하게 하고 ― 상기 제1 일련의 특성화 값들은 상기 기판 상의 전도성 층들의 적층체의 전도성 층들의 두께들 및 전도율들에 의존함 ―;
    상기 제1 일련의 특성화 값들로부터 제1 연마율을 계산하게 하고;
    상기 제1 연마율에 기반하여 제1 연마 파라미터에 대한 제1 조정을 계산하게 하고;
    상기 적층체의 하부 전도성 층의 노출을 표시하는 적어도 하나의 제1 미리 결정된 기준을 충족하는, 연마율의 제1 변화를 검출하게 하고;
    상기 기판의 연마 동안 기판의 상기 제1 구역에 대한 제2 일련의 특성화 값들을 상기 인-시튜 와전류 모니터링 시스템으로부터 수신하게 하고 ― 상기 제2 일련의 특성화 값들은 상기 적층체의 나머지 전도성 층들의 두께들 및 전도율들에 의존함 ―;
    상기 제2 일련의 특성화 값들로부터 제2 연마율을 계산하게 하고;
    상기 제2 연마율에 기반하여 상기 제1 연마 파라미터에 대한 제2 조정을 계산하게 하는
    것을 포함하는, 연마를 제어하는 방법을 행하게 하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연마 파라미터에 대한 상기 제1 조정을 계산하기 위한 명령어들은, 상기 제1 연마율에 기반하여 상기 제1 구역이 표적 값에 도달하는 제1 예상 시간을 계산하기 위한 명령어들을 포함하고, 상기 제1 연마 파라미터에 대한 상기 제2 조정을 계산하기 위한 명령어들은, 상기 제2 연마율에 기반하여 상기 제1 구역이 상기 표적 값에 도달하는 제2 예상 시간을 계산하기 위한 명령어들을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  3. 제2항에 있어서,
    연마 동안 상기 기판의 제2 구역에 대한 제3 일련의 특성화 값들을 인-시튜 와전류 시스템으로부터 수신하고, 상기 제3 일련의 특성화 값들로부터 제3 연마율을 계산하고, 연마 동안 상기 기판의 상기 제2 구역에 대한 제4 일련의 특성화 값들을 측정하는 것을 상기 인-시튜 와전류 시스템으로부터 수신하고, 상기 제4 일련의 특성화 값들로부터 제4 연마율을 계산하기 위한 명령어들을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 연마 파라미터에 대한 상기 제1 조정을 계산하기 위한 명령어들은, 상기 제1 구역 및 상기 제2 구역을 실질적으로 동시에 상기 표적 값에 이르게 하기 위해, 상기 제1 연마율 및 상기 제3 연마율에 기반하여 상기 제2 구역에 대한 제1 요망되는 연마율을 계산하기 위한 명령어들을 포함하고, 상기 제1 연마 파라미터에 대한 상기 제2 조정을 계산하기 위한 명령어들은, 상기 제1 구역 및 상기 제2 구역을 실질적으로 동시에 상기 표적 값에 이르게 하기 위해, 상기 제2 연마율 및 상기 제4 연마율에 기반하여 상기 제2 구역에 대한 제2 요망되는 연마율을 계산하기 위한 명령어들을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  5. 제1항에 있어서,
    제1 빈도에서의 연마율의 변화를 검출하기 전에, 상기 제1 연마율의 계산 및 상기 제1 연마 파라미터에 대한 상기 제1 조정의 계산을 반복하기 위한 명령어들을 포함하며, 제2 빈도에서의 연마율의 변화를 검출한 후에, 상기 제2 연마율의 계산 및 상기 제1 연마 파라미터에 대한 상기 제2 조정의 계산을 반복하기 위한 명령어들이 반복되는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 빈도는 상기 제2 빈도와 상이한, 컴퓨터 프로그램 제품.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연마 파라미터에 대한 상기 제1 조정을 계산하기 위한 명령어들은 제1 프레스톤(Preston) 행렬을 사용하고, 제2 연마 파라미터에 대한 상기 제2 조정을 계산하기 위한 명령어들은 제2 프레스톤 행렬을 사용하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 프레스톤 행렬 및 제2 프레스톤 행렬은, 상기 제1 프레스톤 행렬 및 제2 프레스톤 행렬 내의 동일한 행 및 열에 있는 적어도 하나의 요소에 대해 상이한 값들을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 연마율의 제1 변화의 검출 후에, 상기 하부 전도성 층 아래의 추가적인 층의 노출을 표시하는 적어도 하나의 제2 미리 결정된 기준을 충족하는, 연마율의 제2 변화를 검출하기 위한 명령어들을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 미리 결정된 기준 및 상기 적어도 하나의 제2 미리 결정된 기준은 상이한 기준들인, 컴퓨터 프로그램 제품.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 일련의 특성화 값들로부터 상기 제1 연마율을 계산하기 위한 명령어들은, 인접한 전도성 층들의 상기 적층체로부터의 층의 비저항에 기반한 상관 곡선을 사용하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  12. 명령어들로 인코딩된 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
    상기 명령어들은, 하나 이상의 프로세서로 하여금,
    연마되고 있는 기판에 대한 일련의 특성화 값들을 인-시튜 와전류 모니터링 시스템으로부터 수신하게 하고;
    상기 기판의 연마 동안 상기 일련의 특성화 값들로부터 연마율을 반복적으로 계산하게 하고;
    초기 시간 기간 동안, 제1 제어 알고리즘을 사용하여, 현재의 연마율에 기반하여 하나 이상의 연마 파라미터에 대한 하나 이상의 조정을 계산하게 하고;
    연마되고 있는 상기 기판 상의 인접한 전도성 층들의 적층체의 하부 전도성 층의 노출을 표시하는 적어도 하나의 제1 미리 결정된 기준을 충족하는, 상기 연마율의 변화를 검출하게 하고;
    상기 연마율의 변화를 검출한 후의 후속 시간 기간 동안, 상이한 제2 제어 알고리즘을 사용하여, 상기 연마율에 기반하여 하나 이상의 연마 파라미터에 대한 하나 이상의 조정을 계산하게 하는
    것을 포함하는, 연마를 제어하는 방법을 행하게 하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 연마율을 반복적으로 계산하기 위한 명령어들은, 상기 초기 시간 기간 및 상기 후속 시간 기간 동안, 상기 인접한 전도성 층들의 상기 적층체로부터의 동일한 층의 비저항에 기반한 상관 곡선을 사용하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  14. 명령어들로 인코딩된 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
    상기 명령어들은, 하나 이상의 프로세서로 하여금,
    기판의 연마 동안 상기 기판에 대한 일련의 특성화 값들을 인-시튜 모니터링 시스템으로부터 수신하게 하고;
    제어기 상에서 프로파일 제어 알고리즘의 복수의 인스턴스들을 실행하게 하고 ― 상기 복수의 인스턴스들은 제어 파라미터에 대한 상이한 값들을 갖는 제1 인스턴스 및 제2 인스턴스를 포함하고, 상기 프로파일 제어 알고리즘의 상기 제1 인스턴스는 초기 시간 기간 동안 일련의 특성화 값들을 수신하고, 상기 프로파일 제어 알고리즘의 상기 제2 인스턴스는 상기 초기 시간 기간 및 후속 시간 기간 동안 일련의 특성화 값들을 수신함 ―;
    상기 초기 시간 기간 동안, 상기 초기 시간 기간 동안 수신된 일련의 특성화 값들에 기반하여 상기 프로파일 제어 알고리즘의 상기 제1 인스턴스를 사용하여 하나 이상의 연마 파라미터를 제어하게 하고;
    상기 인-시튜 모니터링 시스템으로부터의 상기 일련의 특성화 값들에 기반하여 하부 층의 노출을 검출하게 하고;
    상기 하부 층의 노출을 검출한 후의 상기 후속 시간 기간 동안, 상기 초기 시간 기간 및 상기 후속 시간 기간 동안 수신된 일련의 특성화 값들에 기반하여 상기 프로파일 제어 알고리즘의 상기 제2 인스턴스를 사용하여 하나 이상의 연마 파라미터를 제어하게 하는
    것을 포함하는, 연마를 제어하는 방법을 행하게 하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  15. 연마 시스템으로서,
    연마 패드를 지지하기 위한 플래튼;
    기판을 유지하기 위한 캐리어 헤드;
    상기 플래튼과 상기 캐리어 헤드 사이의 상대적인 움직임을 생성하기 위한 모터;
    상기 기판의 연마 동안 상기 기판을 모니터링하기 위한 인-시튜 와전류 모니터링 시스템; 및
    제어기를 포함하며,
    상기 제어기는,
    상기 기판의 연마 동안 기판의 제1 구역에 대한 제1 일련의 특성화 값들을 상기 인-시튜 와전류 모니터링 시스템으로부터 수신하고 ― 상기 제1 일련의 특성화 값들은 상기 기판 상의 전도성 층들의 적층체의 전도성 층들의 두께들 및 전도율들에 의존함 ―,
    상기 제1 일련의 특성화 값들로부터 제1 연마율을 계산하고,
    상기 제1 연마율에 기반하여 제1 연마 파라미터에 대한 제1 조정을 계산하고,
    상기 적층체의 하부 전도성 층의 노출을 표시하는 적어도 하나의 제1 미리 결정된 기준을 충족하는, 연마율의 제1 변화를 검출하고,
    상기 기판의 연마 동안 기판의 상기 제1 구역에 대한 제2 일련의 특성화 값들을 상기 인-시튜 와전류 모니터링 시스템으로부터 수신하고 ― 상기 제2 일련의 특성화 값들은 상기 적층체의 나머지 전도성 층들의 두께들 및 전도율들에 의존함 ―,
    상기 제2 일련의 특성화 값들로부터 제2 연마율을 계산하고,
    상기 제2 연마율에 기반하여 상기 제1 연마 파라미터에 대한 제2 조정을 계산
    하도록 구성되는, 연마 시스템.
  16. 연마 시스템으로서,
    연마 패드를 지지하기 위한 플래튼;
    기판을 유지하기 위한 캐리어 헤드;
    상기 플래튼과 상기 캐리어 헤드 사이의 상대적인 움직임을 생성하기 위한 모터;
    상기 기판의 연마 동안 상기 기판을 모니터링하기 위한 인-시튜 와전류 모니터링 시스템; 및
    제어기를 포함하며,
    상기 제어기는,
    연마되고 있는 기판에 대한 일련의 특성화 값들을 상기 인-시튜 와전류 모니터링 시스템으로부터 수신하고,
    상기 기판의 연마 동안 상기 일련의 특성화 값들로부터 연마율을 반복적으로 계산하고,
    초기 시간 기간 동안, 제1 제어 알고리즘을 사용하여, 현재의 연마율에 기반하여 하나 이상의 연마 파라미터에 대한 하나 이상의 조정을 계산하고,
    연마되고 있는 상기 기판 상의 인접한 전도성 층들의 적층체의 하부 전도성 층의 노출을 표시하는 적어도 하나의 제1 미리 결정된 기준을 충족하는, 상기 연마율의 변화를 검출하고,
    상기 연마율의 변화를 검출한 후의 후속 시간 기간 동안, 상이한 제2 제어 알고리즘을 사용하여, 상기 연마율에 기반하여 하나 이상의 연마 파라미터에 대한 하나 이상의 조정을 계산
    하도록 구성되는, 연마 시스템.
  17. 연마 시스템으로서,
    연마 패드를 지지하기 위한 플래튼;
    기판을 유지하기 위한 캐리어 헤드;
    상기 플래튼과 상기 캐리어 헤드 사이의 상대적인 움직임을 생성하기 위한 모터;
    기판의 연마 동안 상기 기판을 모니터링하기 위한 인-시튜 와전류 모니터링 시스템; 및
    제어기를 포함하며,
    상기 제어기는,
    상기 기판의 연마 동안 기판에 대한 일련의 특성화 값들을 인-시튜 모니터링 시스템으로부터 수신하고,
    상기 제어기 상에서 프로파일 제어 알고리즘의 복수의 인스턴스들을 실행하고 ― 상기 복수의 인스턴스들은 제어 파라미터에 대한 상이한 값들을 갖는 제1 인스턴스 및 제2 인스턴스를 포함하고, 상기 프로파일 제어 알고리즘의 상기 제1 인스턴스는 초기 시간 기간 동안 일련의 특성화 값들을 수신하고, 상기 프로파일 제어 알고리즘의 상기 제2 인스턴스는 상기 초기 시간 기간 및 후속 시간 기간 동안 일련의 특성화 값들을 수신함 ―,
    상기 초기 시간 기간 동안, 상기 초기 시간 기간 동안 수신된 일련의 특성화 값들에 기반하여 상기 프로파일 제어 알고리즘의 상기 제1 인스턴스를 사용하여 하나 이상의 연마 파라미터를 제어하고,
    상기 인-시튜 모니터링 시스템으로부터의 상기 일련의 특성화 값들에 기반하여 하부 층의 노출을 검출하고,
    상기 하부 층의 노출을 검출한 후의 상기 후속 시간 기간 동안, 상기 초기 시간 기간 및 상기 후속 시간 기간 동안 수신된 일련의 특성화 값들에 기반하여 상기 프로파일 제어 알고리즘의 상기 제2 인스턴스를 사용하여 상기 하나 이상의 연마 파라미터를 제어
    하도록 구성되는, 연마 시스템.
  18. 연마를 제어하는 방법으로서,
    기판 상의 인접한 전도성 층들의 적층체를 연마하는 단계 ― 상기 인접한 전도성 층들의 상기 적층체는 외측 전도성 층 및 하부 전도성 층을 포함함 ―;
    인-시튜 와전류 모니터링 시스템을 이용하여, 연마 동안 상기 기판의 제1 구역에 대한 제1 일련의 특성화 값들을 측정하는 단계 ― 상기 특성화 값들은, 상기 제1 구역에서 연마를 겪고 있는 상기 외측 전도성 층의 두께를 포함하여, 상기 적층체의 상기 전도성 층들의 두께들 및 전도율들에 의존함 ―;
    상기 제1 일련의 특성화 값들로부터 제1 연마율을 계산하는 단계;
    상기 제1 연마율에 기반하여 제1 연마 파라미터에 대한 제1 조정을 계산하는 단계;
    상기 하부 전도성 층의 노출을 표시하는 적어도 하나의 제1 미리 결정된 기준을 충족하는, 연마율의 제1 변화를 검출하는 단계;
    상기 연마율의 변화를 검출할 시, 인-시튜 와전류 시스템을 이용하여, 연마 동안 상기 기판의 상기 제1 구역에 대한 제2 일련의 특성화 값들을 측정하는 단계 ― 상기 제2 일련의 특성화 값들은, 연마를 겪고 있는 상기 하부 전도성 층의 두께를 포함하여, 상기 적층체의 나머지 전도성 층들의 두께들 및 전도율들에 의존함 ―;
    상기 제2 일련의 특성화 값들로부터 제2 연마율을 계산하는 단계; 및
    상기 제2 연마율에 기반하여 상기 제1 연마 파라미터에 대한 제2 조정을 계산하는 단계
    를 포함하는, 연마를 제어하는 방법.
  19. 연마를 제어하는 방법으로서,
    기판 상의 인접한 전도성 층들의 적층체를 연마하는 단계 ― 상기 인접한 전도성 층들의 적층체는 외측 전도성 층 및 하부 전도성 층을 포함함 ―;
    인-시튜 와전류 모니터링 시스템을 이용하여, 연마 동안 상기 기판에 대한 일련의 특성화 값들을 측정하는 단계;
    연마 동안, 상기 일련의 특성화 값들로부터 연마율을 반복적으로 계산하는 단계;
    초기 시간 기간 동안, 제1 제어 알고리즘을 사용하여, 현재의 연마율에 기반하여 하나 이상의 연마 파라미터에 대한 하나 이상의 조정을 계산하는 단계;
    상기 하부 전도성 층의 노출을 표시하는 적어도 하나의 제1 미리 결정된 기준을 충족하는, 상기 연마율의 변화를 검출하는 단계; 및
    상기 연마율의 변화를 검출한 후의 후속 시간 기간 동안, 상이한 제2 제어 알고리즘을 사용하여, 상기 연마율에 기반하여 하나 이상의 연마 파라미터에 대한 하나 이상의 조정을 계산하는 단계
    를 포함하는, 연마를 제어하는 방법.
  20. 연마를 제어하는 방법으로서,
    기판 상의 인접한 층들의 적층체를 연마하는 단계 ― 상기 인접한 층들의 적층체는 외측 층 및 하부 층을 포함함 ―;
    인-시튜 모니터링 시스템을 이용하여, 연마 동안 상기 기판에 대한 일련의 특성화 값들을 측정하는 단계;
    제어기 상에서 프로파일 제어 알고리즘의 복수의 인스턴스들을 실행하는 단계 ― 상기 복수의 인스턴스들은 제어 파라미터에 대한 상이한 값들을 갖는 제1 인스턴스 및 제2 인스턴스를 포함하고, 상기 프로파일 제어 알고리즘의 상기 제1 인스턴스는 초기 시간 기간 동안 일련의 특성화 값들을 수신하고, 상기 프로파일 제어 알고리즘의 상기 제2 인스턴스는 상기 초기 시간 기간 및 후속 시간 기간 동안 일련의 특성화 값들을 수신함 ―;
    상기 초기 시간 기간 동안, 상기 초기 시간 기간 동안 수신된 일련의 특성화 값들에 기반하여 상기 프로파일 제어 알고리즘의 상기 제1 인스턴스를 사용하여 하나 이상의 연마 파라미터를 제어하는 단계;
    상기 인-시튜 모니터링 시스템으로부터의 상기 일련의 특성화 값들에 기반하여 상기 하부 층의 노출을 검출하는 단계; 및
    상기 하부 층의 노출을 검출한 후의 상기 후속 시간 기간 동안, 상기 초기 시간 기간 및 상기 후속 시간 기간 동안 수신된 일련의 특성화 값들에 기반하여 상기 프로파일 제어 알고리즘의 상기 제2 인스턴스를 사용하여 하나 이상의 연마 파라미터를 제어하는 단계
    를 포함하는, 연마를 제어하는 방법.
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