JP5542802B2 - Endpoint detection in chemical mechanical polishing using multiple spectra - Google Patents

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Description

本発明は一般に、化学機械研磨の間の基板の分光学的監視に関する。   The present invention relates generally to spectroscopic monitoring of a substrate during chemical mechanical polishing.

集積回路は典型的には、シリコンウェハー上への導電性、半導電性、または絶縁性の層の順次堆積によって基板上に形成される。1つの製作ステップは、非平面の表面を覆ってフィラー層を堆積させるステップおよびフィラー層を平坦化するステップを伴う。ある種の用途では、フィラー層は、パターン化層の上面が露出されるまで平坦化される。導電性フィラー層は、例えば、絶縁層の溝または穴を充填するためにパターン化絶縁層上に堆積させることができる。平坦化後に、絶縁層の高くなったパターン間に残る導電層の部分は、基板上の薄膜回路間の導電性経路を提供するビア、プラグ、および配線を形成する。酸化物研磨などの他の適用については、フィラー層は、所定の厚さが非平面の表面を覆って残されるまで平坦化される。加えて、基板表面の平坦化は通常、フォトリソグラフィのために必要とされる。   Integrated circuits are typically formed on a substrate by sequential deposition of conductive, semiconductive, or insulating layers on a silicon wafer. One fabrication step involves depositing a filler layer over a non-planar surface and planarizing the filler layer. For certain applications, the filler layer is planarized until the top surface of the patterned layer is exposed. A conductive filler layer can be deposited on the patterned insulating layer, for example, to fill the grooves or holes in the insulating layer. After planarization, the portions of the conductive layer that remain between the raised patterns of the insulating layer form vias, plugs, and wiring that provide conductive paths between the thin film circuits on the substrate. For other applications such as oxide polishing, the filler layer is planarized until a predetermined thickness is left over the non-planar surface. In addition, planarization of the substrate surface is usually required for photolithography.

化学機械研磨(CMP)は、一般に認められた平坦化の1つの方法である。この平坦化方法は典型的には、基板がキャリアまたは研磨ヘッドに取り付けられることを必要とする。基板の露出面は典型的には、回転研磨ディスクパッドまたはベルトパッドに接触して配置される。研磨パッドは、標準パッドまたは固定研磨剤パッドとすることができる。標準パッドは、耐久性のある粗面を有するが、一方固定研磨剤パッドは、閉じ込め媒体に保持された研磨用粒子を有する。キャリアヘッドは、基板を研磨パッドに押し付けるために基板に制御可能な負荷を提供する。研磨用粒子を含むスラリーなどの研磨液体は典型的には、研磨パッドの表面に供給される。   Chemical mechanical polishing (CMP) is one accepted method of planarization. This planarization method typically requires that the substrate be attached to a carrier or polishing head. The exposed surface of the substrate is typically placed in contact with the rotating abrasive disc pad or belt pad. The polishing pad can be a standard pad or a fixed abrasive pad. Standard pads have a durable rough surface, while fixed abrasive pads have abrasive particles held in a containment medium. The carrier head provides a controllable load on the substrate to press the substrate against the polishing pad. A polishing liquid, such as a slurry containing abrasive particles, is typically supplied to the surface of the polishing pad.

CMPの1つの問題は、研磨プロセスが完了しているかどうか、すなわち基板層が所望の平坦度または厚さに平坦化されたかどうか、またはいつ所望の量の材料が除去されたかを決定することである。導電層または膜の過剰研磨(多すぎる除去)は、回路抵抗の増加につながる。他方では、導電層の研磨不足(少なすぎる除去)は電気的短絡につながる。基板層の初期厚さの変化、スラリー組成、研磨パッド状態、研磨パッドと基板との間の相対速度、および基板への負荷は、材料除去レートの変化を引き起こす可能性がある。これらの変化は、研磨終点に達するのに必要な時間の変化を引き起こす。従って、研磨終点は、単に研磨時間の関数として決定できない。   One problem with CMP is determining whether the polishing process is complete, i.e., whether the substrate layer has been planarized to the desired flatness or thickness, and when the desired amount of material has been removed. is there. Overpolishing (removing too much) of the conductive layer or film leads to increased circuit resistance. On the other hand, insufficient polishing (too little removal) of the conductive layer leads to electrical shorts. Changes in the initial thickness of the substrate layer, slurry composition, polishing pad condition, relative speed between the polishing pad and the substrate, and loading on the substrate can cause changes in the material removal rate. These changes cause changes in the time required to reach the polishing endpoint. Therefore, the polishing endpoint cannot be determined simply as a function of polishing time.

一般的な一態様では、コンピュータで実施される方法は、その場光学監視システムを使用して少なくとも1つの現在のスペクトルを得るステップと、現在のスペクトルを複数の異なる基準スペクトルと比較するステップと、この比較するステップに基づいて、研磨を受けている最外層を有する基板について研磨終点に達したかどうかを決定するステップとを包含する。現在のスペクトルは、研磨を受けている最外層および少なくとも1つの下位層を有する基板から反射される光のスペクトルである。複数の基準スペクトルは、同じ厚さを有する最外層および異なる厚さを有する下位層を有する基板から反射される光のスペクトルを表す。   In one general aspect, a computer-implemented method includes obtaining at least one current spectrum using an in situ optical monitoring system, comparing the current spectrum to a plurality of different reference spectra, Determining whether a polishing endpoint has been reached for a substrate having an outermost layer undergoing polishing based on the comparing step. The current spectrum is that of light reflected from a substrate having an outermost layer being polished and at least one sublayer. The plurality of reference spectra represents the spectrum of light reflected from a substrate having an outermost layer having the same thickness and a lower layer having a different thickness.

実施形態は下記の1つまたは複数を包含することができる。研磨終点に達したかどうかを決定するステップは、現在のスペクトルと基準スペクトルとの差を計算するステップを包含してもよい。研磨終点に達したかどうかを決定するステップは、差の少なくとも1つがしきい値に達したかどうかを決定するステップを包含してもよい。差の少なくとも1つは最小差であってもよい。研磨終点に達したかどうかを決定するステップは、差の少なくとも1つがしきい値に達したとき終点検出アルゴリズムを起動するステップを包含してもよい。研磨終点に達したかどうかを決定するステップは、複数の点を包含する差トレースを生成するステップを包含してもよく、この場合、これらの各点はプラテンの回転について計算される差の最小を表す。終点検出アルゴリズムは、差トレースが最低値に達したかどうかを決定するステップを包含してもよい。差トレースが最低値に達したかどうかを決定するステップは、差トレースの勾配を計算するステップまたは差トレースが最低値を上回るしきい値まで上昇したかどうかを決定するステップを包含してもよい。基準スペクトルは、実験的に生成するか、または理論から生成することができる。   Embodiments can include one or more of the following. Determining whether the polishing endpoint has been reached may include calculating a difference between the current spectrum and a reference spectrum. Determining whether the polishing endpoint has been reached may include determining whether at least one of the differences has reached a threshold value. At least one of the differences may be a minimum difference. Determining whether the polishing endpoint has been reached may include activating an endpoint detection algorithm when at least one of the differences reaches a threshold value. Determining whether the polishing endpoint has been reached may include generating a difference trace that includes a plurality of points, where each of these points is a minimum difference calculated for platen rotation. Represents. The endpoint detection algorithm may include determining whether the difference trace has reached a minimum value. Determining whether the difference trace has reached a minimum value may include calculating a slope of the difference trace or determining whether the difference trace has risen to a threshold above the minimum value. . The reference spectrum can be generated experimentally or from theory.

別の態様では、有形プログラムキャリア上にエンコードされるコンピュータプログラム製品は、上の方法のステップを含む動作をデータ処理装置に行わせるように動作可能である。   In another aspect, a computer program product encoded on a tangible program carrier is operable to cause a data processing apparatus to perform operations including the method steps above.

本明細書では、基板という用語は、例えば、製品基板(例えば、それは複数のメモリまたはプロセッサダイを包含する)、テスト基板、ベア基板、およびゲーティング基板を包含することができる。基板は、集積回路製作のさまざまな段階にあるとすることができ、例えば、基板は、ベアウェハーとすることができ、またはそれは、1つまたは複数の堆積された層および/またはパターン化された層を包含することができる。基板という術語は、円形ディスクおよび矩形シートを包含することができる。   As used herein, the term substrate can include, for example, a product substrate (eg, it includes multiple memories or processor dies), a test substrate, a bare substrate, and a gating substrate. The substrate can be at various stages of integrated circuit fabrication, for example, the substrate can be a bare wafer, or it can be one or more deposited layers and / or patterned layers. Can be included. The term substrate can encompass circular disks and rectangular sheets.

本発明の実施形態に可能な利点は、下記の1つまたは複数を包含することができる。終点検出システムの、下位層またはパターンの基板間での変化に対する感受性は低下させることができ、それ故に終点システムの信頼性が改善しうる。複数の基準スペクトルの使用は(単一基準スペクトルとは対照的に)、単一基準スペクトル技術を使用することによって生成されるトレースよりも一般に滑らかである差または終点トレースを提供することによって終点決定の正確さを改善する。   Possible advantages of embodiments of the invention can include one or more of the following. The sensitivity of the endpoint detection system to changes between sublayers or patterns between the substrates can be reduced, and therefore the reliability of the endpoint system can be improved. The use of multiple reference spectra (as opposed to a single reference spectrum) determines the endpoint by providing a difference or endpoint trace that is generally smoother than the trace generated by using a single reference spectrum technique Improve the accuracy of

本発明の1つまたは複数の実施形態の詳細は、添付図面および以下の記述で説明される。本発明の他の特徴、態様、および利点は、その記述、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。   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 description, drawings, and claims.

基板を示す図である。It is a figure which shows a board | substrate. 化学機械研磨装置を示す図である。It is a figure which shows a chemical mechanical polishing apparatus. 研磨パッドの俯瞰図であり、その場測定結果が取得される位置を示す。It is a bird's-eye view of a polishing pad, and shows a position where an in-situ measurement result is acquired. 研磨終点決定のフローチャートである。It is a flowchart of polishing end point determination. 分光学的監視システムからの差トレースを例示している。3 illustrates a difference trace from a spectroscopic monitoring system. 研磨終点決定の実施形態のフローチャートである。It is a flowchart of embodiment of grinding | polishing end point determination.

さまざまな図面での同様の参照番号および記号は、同様の要素を表示する。   Like reference numbers and symbols in the various drawings indicate like elements.

図1に示すように、基板10は、ウェハー12、研磨を受けることになる最外層14、および最外層14とウェハー12との間にあって、そのいくつかは典型的にはパターン化される1つまたは複数の下位層16を包含することができる。化学機械研磨の間の分光学的終点検出に関連する1つの潜在的問題は、下位層(複数可)の厚さ(複数可)が基板ごとに変化する可能性があることである。結果として、最外層が同じ厚さを有する基板は実際に、下位層(複数可)に応じて異なるスペクトルを反射する可能性がある。その結果、いくつかの基板について研磨終点のきっかけを与えるために使用される目標スペクトルは、例えば下位層が異なる厚さを有する場合、他の基板については適切に機能しないこともある。しかしながら、研磨の間に得られるスペクトルを複数のスペクトルと対比して比較することによってこの効果を補償することは可能であり、ただし複数のスペクトルは下位層(複数可)の変化を表す。   As shown in FIG. 1, the substrate 10 is a wafer 12, an outermost layer 14 to be polished, and between the outermost layer 14 and the wafer 12, some of which are typically patterned. Alternatively, a plurality of lower layers 16 can be included. One potential problem associated with spectroscopic endpoint detection during chemical mechanical polishing is that the thickness (s) of the underlying layer (s) can vary from substrate to substrate. As a result, a substrate with the outermost layer having the same thickness may actually reflect different spectra depending on the underlying layer (s). As a result, the target spectrum used to trigger the polishing endpoint for some substrates may not function properly for other substrates, for example if the underlying layers have different thicknesses. However, it is possible to compensate for this effect by comparing the spectrum obtained during polishing against multiple spectra, where the multiple spectra represent changes in the lower layer (s).

図2は、基板10を研磨するように動作可能な研磨装置20を示す。研磨装置20は、回転可能なディスク状プラテン24を包含し、その上に研磨パッド30が位置する。プラテンは軸25の周りを回転するように動作可能である。例えば、モータはプラテン24を回転させるために駆動シャフト22を回転させることができる。   FIG. 2 shows a polishing apparatus 20 operable to polish the substrate 10. The polishing apparatus 20 includes a rotatable disk-shaped platen 24 on which a polishing pad 30 is located. The platen is operable to rotate about the axis 25. For example, the motor can rotate the drive shaft 22 to rotate the platen 24.

研磨パッドを通る光アクセス36は、開口(すなわち、パッドを貫通する穴)または固体窓を包含することによって提供される。固体窓は、研磨パッドに固定できるが、いくつかの実施形態では、プラテン24上に支持されて研磨パッドの開口中に突き出ることができる。研磨パッド30は通常、開口または窓がプラテン24の凹部26に位置する光学ヘッド53の上に横たわるようにプラテン24上に置かれる。光学ヘッド53はその結果、研磨されている基板への開口または窓を通る光アクセスを有する。光学ヘッドについては後述でさらに説明する。   Optical access 36 through the polishing pad is provided by including an opening (ie, a hole through the pad) or a solid window. The solid window can be secured to the polishing pad, but in some embodiments can be supported on the platen 24 and protrude into the opening of the polishing pad. The polishing pad 30 is typically placed on the platen 24 such that an opening or window lies on the optical head 53 located in the recess 26 of the platen 24. The optical head 53 consequently has optical access through an opening or window to the substrate being polished. The optical head will be further described later.

研磨装置20は複合スラリー/リンスアーム39を包含する。研磨の間に、アーム39は、スラリーなどの研磨液体38を分注するように動作可能である。別法として、研磨装置は、研磨パッド30上にスラリーを分注するように動作可能なスラリーポートを包含する。   The polishing apparatus 20 includes a composite slurry / rinse arm 39. During polishing, the arm 39 is operable to dispense a polishing liquid 38 such as a slurry. Alternatively, the polishing apparatus includes a slurry port operable to dispense slurry onto the polishing pad 30.

研磨装置20は、研磨パッド30に接触して基板10を保持するように動作可能なキャリアヘッド70を包含する。キャリアヘッド70は、支持構造体72、例えばカルーセルからつるされており、キャリアヘッドが軸71の周りを回転できるように、キャリア駆動シャフト74によってキャリアヘッド回転モータ76に接続される。加えて、キャリアヘッド70は、支持構造体72に形成される放射状スロット中で横方向に振動することができる。動作時には、プラテンはその中心軸25の周りを回転させられ、キャリアヘッドはその中心軸71の周りを回転させられ、研磨パッドの上面を横断して横方向に移動させられる。   The polishing apparatus 20 includes a carrier head 70 that is operable to contact the polishing pad 30 and hold the substrate 10. The carrier head 70 is suspended from a support structure 72, such as a carousel, and is connected to a carrier head rotation motor 76 by a carrier drive shaft 74 so that the carrier head can rotate about an axis 71. In addition, the carrier head 70 can vibrate laterally in radial slots formed in the support structure 72. In operation, the platen is rotated about its central axis 25 and the carrier head is rotated about its central axis 71 and moved laterally across the top surface of the polishing pad.

研磨装置はまた、光学監視システムも包含し、それは、以下で論じられるように研磨終点を決定するために使用できる。光学監視システムは、光源51および光検出器52を包含する。光は、光源51から研磨パッド30の光アクセス36を通り抜けて衝突し、基板10に反射されて光アクセス36を通って戻り、光検出器52へ伝わる。   The polishing apparatus also includes an optical monitoring system that can be used to determine the polishing endpoint as discussed below. The optical monitoring system includes a light source 51 and a photodetector 52. Light impinges from the light source 51 through the optical access 36 of the polishing pad 30, is reflected by the substrate 10, returns through the optical access 36, and is transmitted to the photodetector 52.

分岐光ケーブル54は、光源51から光アクセス36へ、逆に光アクセス36から光検出器52へ、光を伝送するために使用できる。分岐光ケーブル54は、「トランク」55ならびに2つの「ブランチ」56および58を包含することができる。   The branch optical cable 54 can be used to transmit light from the light source 51 to the optical access 36, and conversely from the optical access 36 to the photodetector 52. The branch optical cable 54 can include a “trunk” 55 and two “branches” 56 and 58.

上記のように、プラテン24は凹部26を包含し、その中に光学ヘッド53が位置する。光学ヘッド53は分岐ファイバーケーブル54のトランク55の一端を保持し、ケーブル54は、研磨されている基板表面への光と、基板表面からの光を伝送するように構成される。光学ヘッド53は、分岐ファイバーケーブル54の端部の上に横たわる1つまたは複数のレンズまたは窓を包含することができる。別法として、光学ヘッド53は、研磨パッドの固体窓に隣接するトランク55の端部を単に保持することができる。光学ヘッド53は、フラッシングシステムの上述のノズルを保持することができる。光学ヘッド53は、例えば予防または改良保全のために、必要に応じて凹部26から除去されてもよい。   As described above, the platen 24 includes the recess 26 in which the optical head 53 is positioned. The optical head 53 holds one end of the trunk 55 of the branch fiber cable 54, and the cable 54 is configured to transmit light to and from the substrate surface being polished. The optical head 53 can include one or more lenses or windows that overlie the end of the branch fiber cable 54. Alternatively, the optical head 53 can simply hold the end of the trunk 55 adjacent to the solid window of the polishing pad. The optical head 53 can hold the above-described nozzle of the flushing system. The optical head 53 may be removed from the recess 26 as necessary, for example, for prevention or improved maintenance.

プラテンは、取り外し可能なその場監視モジュール50を包含する。その場監視モジュール50は、光源51、光検出器52、ならびに光源51および光検出器52と信号を送受信するための電気回路の1つまたは複数を包含することができる。例えば、検出器52の出力は、駆動シャフト22の回転連結器、例えばスリップリングを通って光学監視システムのためのコントローラまで行くデジタル電子信号であってもよい。同様に、光源は、コントローラから回転連結器を通ってモジュール50まで行くデジタル電子信号中の制御命令に応答してオンまたはオフにされてもよい。   The platen includes a removable in-situ monitoring module 50. The in-situ monitoring module 50 can include a light source 51, a photodetector 52, and one or more of electrical circuits for transmitting and receiving signals to and from the light source 51 and the photodetector 52. For example, the output of the detector 52 may be a digital electronic signal that goes through a rotary coupling on the drive shaft 22, such as a slip ring, to a controller for an optical monitoring system. Similarly, the light source may be turned on or off in response to control commands in a digital electronic signal going from the controller through the rotary coupler to the module 50.

その場監視モジュールはまた、分岐光ファイバー54のブランチ部分56および58のそれぞれの端部を保持することもできる。光源は、光を伝送するように動作可能であり、その光は、ブランチ56を通って、光学ヘッド53にあるトランク55の端部の外へ伝えられ、研磨されている基板にぶつかる。基板から反射された光は、光学ヘッド53にあるトランク55の端部で受け取られ、ブランチ58を通って光検出器52まで伝えられる。   The in-situ monitoring module can also hold the respective ends of the branch portions 56 and 58 of the branch optical fiber 54. The light source is operable to transmit light, which is transmitted through the branch 56 out of the end of the trunk 55 in the optical head 53 and hits the substrate being polished. The light reflected from the substrate is received at the end of the trunk 55 in the optical head 53 and transmitted through the branch 58 to the photodetector 52.

一実施形態では、分岐ファイバーケーブル54は光ファイバーの束である。その束は、光ファイバーの第1の群および光ファイバーの第2の群を包含する。第1の群の光ファイバーは、光源51から研磨されている基板表面まで光を伝えるように接続される。第2の群の光ファイバーは、研磨されている基板表面から反射する光を受け取り、受け取られた光を光検出器まで伝えるように接続される。光ファイバーは、第2の群の光ファイバーが分岐光ファイバー54の縦軸上に中心があるXのような形状を形成するように配置できる(分岐ファイバーケーブル54の横断面で見ると)。別法として、他の配置を実施できる。例えば、第2の群の光ファイバーは、互いの鏡像であるVのような形状を形成することができる。適切な分岐光ファイバーは、Carrollton、TexasのVerity Instrument、Inc.から入手できる。   In one embodiment, the branch fiber cable 54 is a bundle of optical fibers. The bundle includes a first group of optical fibers and a second group of optical fibers. The first group of optical fibers are connected to transmit light from the light source 51 to the polished substrate surface. The second group of optical fibers are connected to receive light reflected from the substrate surface being polished and to transmit the received light to a photodetector. The optical fibers can be arranged such that the second group of optical fibers forms an X-like shape centered on the longitudinal axis of the branch optical fiber 54 (as viewed in the cross section of the branch fiber cable 54). Alternatively, other arrangements can be implemented. For example, the second group of optical fibers can form a V-like shape that is a mirror image of each other. Suitable branch optical fibers can be found in Carrollton, Texas, Verity Instrument, Inc. Available from

光源51は、白色光を放出するように動作可能である。一実施形態では、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包含する。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 51 is operable to emit white light. In one embodiment, the emitted white light includes light having a wavelength of 200-800 nanometers. A suitable light source is a xenon lamp or a xenon mercury lamp.

光検出器52は、分光計とすることができる。分光計は基本的には、電磁スペクトルの一部分にわたって光の強度を測定するための光学機器である。適切な分光計は、回折格子分光計である。分光計についての典型的な出力は、波長の関数としての光の強度である。   The photodetector 52 can be a spectrometer. A spectrometer is basically an optical instrument for measuring the intensity of light over a portion of the electromagnetic spectrum. A suitable spectrometer is a diffraction grating spectrometer. A typical output for a spectrometer is the intensity of light as a function of wavelength.

光源51および光検出器52は、それらの動作を制御し、それらの信号を受け取るように動作可能なコンピュータデバイスに接続される。コンピュータデバイスは、研磨装置の近くに位置するマイクロプロセッサ、例えばパーソナルコンピュータを包含することができる。制御に関しては、コンピュータデバイスは、例えば光源51の起動をプラテン24の回転と同期させることができる。図3で示されるように、コンピュータは、基板10がその場監視モジュールの上を通過する直前に始まり、直後に終わる一連のフラッシュを光源51に放出させることができる。(描画される点301〜311の各々は、その場監視モジュールからの光がぶつかり、反射した位置を表す。)別法として、コンピュータは、基板10がその場監視モジュールの上を通過する直前に始まり、直後に終わる光を連続的に光源51に放出させることができる。どちらの場合にも、検出器からの信号は、サンプリング周期にわたって積分されて、サンプリング周波数でスペクトル測定結果を生成できる。図示しないが、基板10の監視モジュール上の通過毎の、基板の監視モジュールとの位置合わせは、先の通過と異なってもよい。プラテンの1回転にわたって、スペクトルは基板上の異なる半径から得られる。すなわち、いくつかのスペクトルは、基板の中心の方に近い位置から得られ、いくつかはエッジの方に近い位置から得られる。加えて、プラテンの複数の回転にわたって、一連のスペクトルが時間とともに得られてもよい。   The light source 51 and the photodetector 52 are connected to a computing device operable to control their operation and receive their signals. The computing device can include a microprocessor, such as a personal computer, located near the polishing apparatus. With respect to control, the computing device can, for example, synchronize the activation of light source 51 with the rotation of platen 24. As shown in FIG. 3, the computer can cause the light source 51 to emit a series of flashes that begin immediately before the substrate 10 passes over the in situ monitoring module and end immediately thereafter. (Each of the drawn points 301 to 311 represents the position where the light from the in-situ monitoring module has been hit and reflected.) Alternatively, the computer immediately before the substrate 10 passes over the in-situ monitoring module. Light that starts and ends immediately after can be continuously emitted to the light source 51. In either case, the signal from the detector can be integrated over the sampling period to produce a spectral measurement result at the sampling frequency. Although not shown, the alignment of the substrate 10 with the monitoring module for each passage on the monitoring module may be different from the previous passage. Over one rotation of the platen, the spectrum is obtained from different radii on the substrate. That is, some spectra are obtained from locations closer to the center of the substrate, and some are obtained from locations closer to the edge. In addition, a series of spectra may be acquired over time over multiple rotations of the platen.

動作時には、コンピュータデバイスは、例えば光源の特定のフラッシュまたは検出器の時間枠について、光検出器52によって受け取られる光のスペクトルを記述する情報を運ぶ信号を受け取ることができる。このように、このスペクトルは研磨の間にその場で測定されるスペクトルである。   In operation, the computing device may receive a signal carrying information describing the spectrum of light received by the photodetector 52, eg, for a particular flash of the light source or 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限定されることなく、基板10から反射される光のスペクトルは、研磨が進むにつれて最外層の厚さの変化に起因して変化し、それ故に一連の時間変化するスペクトルを生じさせる。その上、特定のスペクトルは、特定の厚さの積層によって提示される。   Without being limited to any particular theory, the spectrum of light reflected from the substrate 10 changes due to changes in the thickness of the outermost layer as polishing progresses, and hence a series of time-varying spectra. Cause it to occur. Moreover, a specific spectrum is presented by a stack of specific thickness.

コンピュータデバイスは、研磨ステップの終点を決定するために信号を処理することができる。特に、コンピュータデバイスは、測定スペクトルに基づいて、いつ終点に達したかを決定するロジックを実行することができる。   The computing device can process the signal to determine the end point of the polishing step. In particular, the computing device can execute logic to determine when the end point has been reached based on the measured spectrum.

要するに、コンピュータデバイスは、測定スペクトルを複数の基準スペクトルと比較することができ、比較の結果を使用していつ終点に達したかを決定する。   In short, the computing device can compare the measured spectrum with a plurality of reference spectra and use the result of the comparison to determine when the end point has been reached.

本明細書で使用されるように、基準スペクトルは、基板の研磨より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、最外層の厚さなどの基板特性の値との、所定の、すなわち研磨動作よりも前に規定される関連を有することができる。基準スペクトルは、実験的に、例えば既知の層厚を有するテスト基板からのスペクトルを測定することによって生成できるか、または理論から生成できる。   As used herein, a reference spectrum is a predetermined spectrum that is generated prior to polishing of a substrate. The reference spectrum can have an association with a value of the substrate characteristic, such as the thickness of the outermost layer, that is defined prior to the polishing operation. The reference spectrum can be generated experimentally, for example by measuring a spectrum from a test substrate having a known layer thickness, or can be generated from theory.

基準スペクトルは、目標スペクトルとすることができ、それは、終点プロセス補償目標スペクトルまたは非補償目標スペクトルとすることができる。非補償目標スペクトルは、最外層が目標厚さを有するとき基板によって提示されるスペクトルのことである。例として、目標厚さは、1から3ミクロンとすることができる。別法として、目標厚さは、例えば下位層が露出されるように対象の膜が取り除かれるとき、ゼロとすることができる。しかしながら、システムが目標厚さを表すスペクトルを受け取るのと研磨が停止する時間との間に時間のずれがあることもある(それは、複数のプラテン回転からのスペクトルを必要とする終点検出アルゴリズム、命令がコントローラから処理システムに伝送される時間、およびプラテンの回転を停止するのに必要な時間に起因する可能性もある)。従って、研磨終点は、目標厚さを達成するより前の時間に設定できる。終点プロセス補償目標スペクトルは、特定の終点アルゴリズムおよび研磨制御システムのもとで研磨終点のきっかけを与えるために使用されるとき、実質的に目標厚さを有する、例えば時間のずれの補償がなされなかった場合よりも目標厚さに著しく近い厚さの基板をもたらすスペクトルである。   The reference spectrum can be a target spectrum, which can be an endpoint process compensated target spectrum or an uncompensated target spectrum. The uncompensated target spectrum is the spectrum presented by the substrate when the outermost layer has a target thickness. As an example, the target thickness can be 1 to 3 microns. Alternatively, the target thickness can be zero, for example when the target film is removed so that the underlying layer is exposed. However, there may be a time lag between when the system receives a spectrum representing the target thickness and when polishing stops (it is an endpoint detection algorithm, command that requires spectra from multiple platen rotations) May be due to the time that is transmitted from the controller to the processing system and the time required to stop the rotation of the platen). Therefore, the polishing end point can be set to a time before the target thickness is achieved. The end point process compensation target spectrum has substantially the target thickness when used to provide a polishing end point trigger under a specific end point algorithm and polishing control system, for example, no time offset compensation is made. It is a spectrum that results in a substrate with a thickness that is significantly closer to the target thickness.

上で述べたように、最外層の特定の対象厚さについて、複数の基準スペクトルがある。異なる基板について下位層(複数可)の異なる厚さは、たとえ最外層が同じ厚さを有しても、異なるスペクトルをもたらす可能性があるので、そういうことである。加えて、異なる集積化チップ製品のための基板は、層の異なるパターン化を有することになり、それはまた、たとえ最外層が同じ厚さを有しても、異なるスペクトルをもたらす可能性がある。このように、最外層の特定の厚さに対して複数のスペクトルがある可能性があり、その複数のスペクトルは、基板が異なる製品を提供することを目的としていることに起因して下位層(複数可)の異なる厚さまたは異なるパターンのために互いに異なるスペクトルを包含することができる。   As noted above, there are multiple reference spectra for a particular target thickness of the outermost layer. That is because different thicknesses of the lower layer (s) for different substrates can result in different spectra even though the outermost layer has the same thickness. In addition, substrates for different integrated chip products will have different patterning of layers, which may also result in different spectra even though the outermost layer has the same thickness. Thus, there may be multiple spectra for a particular thickness of the outermost layer, and the multiple spectra are sublayers (because the substrate is intended to provide different products) Different spectra can be included for different thickness (es) or different patterns.

基準スペクトルは研磨動作より前に収集され、各基準スペクトルのその関連する基板特性との関連は保存される。基準スペクトルは実験的に決定できる。   The reference spectrum is collected prior to the polishing operation and the association of each reference spectrum with its associated substrate characteristics is preserved. The reference spectrum can be determined experimentally.

例えば、目標スペクトルを決定するために、製品基板と同じパターンを有する「設定」基板の特性は、計測ステーションで研磨前に測定できる。基板特性は最外層の厚さとすることができる。設定基板は次いで、スペクトルが収集されながら研磨される。設定基板は研磨システムから周期的に除去でき、その特性は計測ステーションで測定される。基板は、目標厚さが達せられるとき基板から反射される光のスペクトルを得ることができるように過剰研磨されてもよく、すなわち所望の厚さを越えて研磨されてもよい。   For example, to determine a target spectrum, the properties of a “set” substrate that has the same pattern as the product substrate can be measured before polishing at a metrology station. The substrate characteristic can be the thickness of the outermost layer. The setting substrate is then polished while the spectrum is collected. The setting substrate can be periodically removed from the polishing system, and its properties are measured at a measurement station. The substrate may be overpolished so that a spectrum of light reflected from the substrate can be obtained when the target thickness is reached, i.e., polished beyond the desired thickness.

測定厚さおよび収集スペクトルは、基板が対象の厚さを有したとき基板によって提示されると決定される1つまたは複数のスペクトルを収集スペクトルの中から選択するために使用される。特に、目標厚さが達成されたときに提示される時間および対応するスペクトルを決定するために、測定された研磨前の膜厚さおよび研磨後の基板厚さを使用して、線形補間を行うことができる。目標厚さが達成されたときに提示されると決定されるスペクトルまたは複数スペクトルは、目標スペクトルまたは複数目標スペクトルであると指定される。   The measured thickness and the acquired spectrum are used to select one or more spectra from the acquired spectrum that are determined to be presented by the substrate when the substrate has the thickness of interest. In particular, linear interpolation is performed using the measured pre-polishing film thickness and post-polishing substrate thickness to determine the time presented when the target thickness is achieved and the corresponding spectrum. be able to. The spectrum or multispectrum determined to be presented when the target thickness is achieved is designated to be the target spectrum or multitarget spectrum.

次に、これらのステップを、追加の基準スペクトルを生成するために、製品基板と同じパターンを有するが、異なる厚さの下位層(複数可)を有する1つまたは複数の追加の設定基板について繰り返すことができる。このように、結果として生じる基準スペクトルの集積は、同じ目標厚さについてではあるが、下位層(複数可)の異なる厚さのために互いに異なる目標スペクトルを包含する。   These steps are then repeated for one or more additional configuration substrates that have the same pattern as the product substrate, but have different thickness (es) of the lower layer (s) to generate additional reference spectra. be able to. Thus, the resulting collection of reference spectra includes different target spectra for different target layer (s) thicknesses, but for the same target thickness.

別法としてまたは加えて、次に、これらのステップを、追加の基準スペクトルを生成するために、製品基板と異なるパターンを有する1つまたは複数の追加の設定基板について繰り返すことができる。このように、結果として生じる基準スペクトルの集積は、同じ目標厚さについてではあるが、異なるパターンのために互いに異なる目標スペクトルを包含する。   Alternatively or additionally, these steps can then be repeated for one or more additional setting substrates that have a different pattern than the product substrate to generate additional reference spectra. Thus, the resulting collection of reference spectra includes different target spectra for different patterns but for the same target thickness.

オプションとして、収集されたスペクトルは、正確さおよび/または精密さを高めるために処理される。スペクトルは、例えばスペクトルを共通基準に正規化するために、スペクトルを平均化するために、および/またはスペクトルからのノイズをフィルターにかけるために、処理できる。   Optionally, the collected spectrum is processed to increase accuracy and / or precision. The spectrum can be processed, for example, to normalize the spectrum to a common reference, to average the spectrum, and / or to filter noise from the spectrum.

加えて、基準スペクトルのいくつかまたはすべては、理論から、例えば基板層の光学モデルを使用して計算できる。   In addition, some or all of the reference spectra can be calculated from theory using, for example, an optical model of the substrate layer.

図4は、研磨ステップの終点を決定するためにスペクトルを基にした終点決定ロジックを使用するための方法200を示す。製品基板を、上述の研磨装置を使用して研磨される(ステップ402)。プラテンの各回転で次のステップが行われる。   FIG. 4 shows a method 200 for using spectrum-based endpoint determination logic to determine the endpoint of a polishing step. The product substrate is polished using the polishing apparatus described above (step 402). The following steps occur at each rotation of the platen.

研磨されている基板表面から反射する光の少なくとも1つのスペクトルを測定する(ステップ404)。オプションとして、複数のスペクトルを測定することができ、例えば、基板上の異なる半径で測定されるスペクトルは、プラテンの単一回転から、例えば点301〜311(図3)で得ることができる。複数のスペクトルが測定される場合、スペクトルの1つまたは複数のサブセットが、終点検出アルゴリズムでの使用のために選択できる。例えば、基板の中心に近いサンプル位置で(例えば、図3で示される点305、306、および307で)測定されるスペクトルが選択されることもあり得る。現在のプラテン回転の間に測定されるスペクトルはオプションとして、正確さおよび/または精密さを高めるために処理される。   At least one spectrum of light reflected from the surface of the substrate being polished is measured (step 404). Optionally, multiple spectra can be measured, for example, spectra measured at different radii on the substrate can be obtained from a single rotation of the platen, for example at points 301 to 311 (FIG. 3). If multiple spectra are measured, one or more subsets of the spectra can be selected for use in the endpoint detection algorithm. For example, a spectrum measured at a sample location close to the center of the substrate (eg, at points 305, 306, and 307 shown in FIG. 3) may be selected. The spectrum measured during the current platen rotation is optionally processed to increase accuracy and / or precision.

選択された測定スペクトルの各々と基準スペクトルの各々との差を計算する(ステップ406)。基準スペクトルは目標スペクトルとすることができる。一実施形態では、差は、波長の範囲にわたる強度の差の合計である。すなわち、

Figure 0005542802

式中、aおよびbは、それぞれスペクトルの波長の範囲の下限および上限であり、Icurrent(λ)およびIreference(λ)は、それぞれ所与の波長に対する現在のスペクトルの強度および目標スペクトルの強度である。別法として、差は、平均二乗誤差として計算でき、すなわち、
Figure 0005542802

である。 The difference between each of the selected measured spectra and each of the reference spectra is calculated (step 406). The reference spectrum can be a target spectrum. In one embodiment, the difference is the sum of the intensity differences over a range of wavelengths. That is,
Figure 0005542802

Where a and b are the lower and upper limits of the spectral wavelength range, respectively, and I current (λ) and I reference (λ) are the current spectral intensity and target spectral intensity for a given wavelength, respectively. It is. Alternatively, the difference can be calculated as a mean square error, i.e.
Figure 0005542802

It is.

現在のスペクトルの各々と基準スペクトルの各々との差を計算するための1つの方法は、現在のスペクトルの各々を選択することである。選択された現在の各スペクトルについて、差は、基準スペクトルの各々に対比して計算される。現在のスペクトルe、f、およびg、ならびに基準スペクトルE、F、およびGを所与として、例えば、差は、現在のスペクトルと基準スペクトルの次の組合せ、すなわちeとE、eとF、eとG、fとE、fとF、fとG、gとE、gとF、およびgとGの各々について計算されることになる。   One way to calculate the difference between each of the current spectra and each of the reference spectra is to select each of the current spectra. For each current spectrum selected, the difference is calculated against each of the reference spectra. Given the current spectra e, f, and g and the reference spectra E, F, and G, for example, the difference 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.

計算された差の最小を、差トレースに付加する(ステップ408)。差トレースは通常、プラテン1回転につき1回更新される。差トレースは一般に、計算された差の1つのプロットである(この場合現在のプラテン回転について計算された差の最小)。最小差の代用として、差のもう1つ、例えば差の中央値または最小差の次のものを、トレースに付加することができる。   The calculated minimum difference is added to the difference trace (step 408). The difference trace is typically updated once per platen revolution. The difference trace is generally a single plot of the calculated difference (in this case, the minimum difference calculated for the current platen rotation). As an alternative to the minimum difference, another difference can be added to the trace, such as the median of the differences or the next of the minimum differences.

オプションとして、差トレースを処理することができ、例えば、先行する1つまたは複数の計算された差からしきいを超えて逸脱する計算された差をフィルターで除去することによって、差トレースを滑らかにすることができる。   Optionally, the difference trace can be processed, for example, to smooth out the difference trace by filtering out calculated differences that deviate beyond the threshold from one or more preceding calculated differences. can do.

差トレースがしきい値を下回るかどうかを決定する(ステップ410)。いったん差トレースがしきい値を下回ると、終点ロジックが開始され、終点条件、例えば差トレースの最低値を検出するために適用できる(ステップ412)。例えば、終点は差トレースが最低値の特定のしきい値を過ぎて上昇し始めるとき、または差トレースの勾配がゼロに近いしきいを下回る場合にコールすることができ、または他の窓ロジックが適用できる。いったん終点ロジックが終点条件を検出すると(ステップ414)、研磨は停止される(ステップ416)。   It is determined whether the difference trace is below a threshold (step 410). Once the difference trace falls below the threshold, endpoint logic is initiated and can be applied to detect the endpoint condition, eg, the lowest value of the difference trace (step 412). For example, the endpoint can be called when the difference trace starts to rise past a certain threshold of the lowest value, or when the slope of the difference trace falls below a threshold close to zero, or other window logic Applicable. Once the endpoint logic detects the endpoint condition (step 414), polishing is stopped (step 416).

いくつかの実施形態では、いったん差トレースがしきい値を下回ると、最近接マッチを、例えば測定スペクトルからの最小差を提供した特定の基準スペクトルは次いで、終点決定プロセスの残りのための唯一の基準スペクトルとして使用される。これは、終点が、下位層が研磨されている基板と似ている基板を表す目標スペクトルに基づくことを保証する。   In some embodiments, once the difference trace falls below the threshold, the closest reference, eg, the particular reference spectrum that provided the smallest difference from the measured spectrum, is then the only one for the rest of the endpoint determination process. Used as a reference spectrum. This ensures that the endpoint is based on a target spectrum that represents a substrate similar to the substrate whose sublayer is being polished.

異なる厚さの下位層を有する基板を表す複数の基準スペクトルを使用することによって、終点検出システムの、下位層の変化に対する感受性が低下し、それ故終点システムの信頼性が改善しうる。同様に、異なるパターンを有する基板を表す複数の基準スペクトルを使用することによって、終点検出システムの、パターンの変化に対する感受性が低下し、それ故終点システムの信頼性が改善しうる。   By using multiple reference spectra representing substrates having sublayers of different thicknesses, the endpoint detection system may be less sensitive to sublayer changes, and thus the reliability of the endpoint system may be improved. Similarly, by using multiple reference spectra representing substrates having different patterns, the endpoint detection system may be less sensitive to pattern changes and thus improve the reliability of the endpoint system.

差トレースが最低値のしきい範囲に達したと決定されない場合、研磨の継続が許可され、ステップ404、406、408は必要に応じて繰り返される。   If it is not determined that the difference trace has reached the minimum threshold range, polishing is allowed to continue and steps 404, 406, and 408 are repeated as necessary.

図5は、時間の関数としての差トレースの例となるグラフであり、しきいを例示する。トレース502は、差トレースであり、すでにフィルターをかけられて滑らかにされていてもよい。終点検出508は、滑らかにされた差トレース502が最低値506を上回るしきい値504に達するとき起動される。   FIG. 5 is an example graph of a difference trace as a function of time, illustrating the threshold. Trace 502 is a difference trace and may already be filtered and smoothed. End point detection 508 is triggered when the smoothed difference trace 502 reaches a threshold 504 above a minimum value 506.

図6は、研磨ステップの終点を決定する方法600を示す。研磨動作より前に、基準スペクトルが生成され、例えば、設定基板を研磨し、スペクトルを測定することなどによって実験的に収集されるか、または例えば基板層の光学モデルを使用して理論から計算される。スペクトルはライブラリーに保存される。しかしながら、目標厚さを表す目標スペクトルだけが使用される図4のプロセスとは異なり、ライブラリーの基準スペクトルは、外層に種々の異なる厚さを有する基板を表す。測定スペクトルは次いで、ライブラリーのスペクトルと比較され、ライブラリーのスペクトルの1つがマッチするものとして選択される。   FIG. 6 shows a method 600 for determining the end point of the polishing step. Prior to the polishing operation, a reference spectrum is generated and collected experimentally, for example, by polishing a set substrate and measuring the spectrum, or calculated from theory using, for example, an optical model of the substrate layer. The The spectrum is stored in a library. However, unlike the process of FIG. 4, where only the target spectrum representing the target thickness is used, the reference spectrum of the library represents substrates having various different thicknesses in the outer layer. The measured spectrum is then compared to the library spectrum and one of the library spectra is selected as the match.

スペクトルは、特定の下位層厚さを有する基板を表すスペクトルの集積のうちの各々が固有の指標値を有するように指標付けされる(異なる下位層厚さを有する基板を表すスペクトルが、同じ指標値と関連付けられてもよい)。指標付けは、研磨の間にスペクトルが測定された順序または測定されると予想される順序で指標値が並べられるように実施される。指標値は、研磨が進むにつれて単調に増加するように選択でき、例えば、指標値は、プラテン回転数に比例する、例えば線形に比例してもよい。このように、各指数は整数とすることができ、指数は、関連するスペクトルが現れることになる予想プラテン回転を表すことができる。ライブラリーは、研磨装置のコンピュータデバイスのメモリで実施できる。   The spectra are indexed such that each of the collection of spectra representing a substrate having a particular sublayer thickness has a unique index value (a spectrum representing a substrate having a different sublayer thickness is the same index May be associated with a value). Indexing is performed such that the index values are arranged in the order in which the spectra were measured during polishing or in the order in which they are expected to be measured. The index value can be selected to increase monotonically as polishing progresses, for example, the index value may be proportional to the platen speed, for example linearly proportional. Thus, each index can be an integer, and the index can represent the expected platen rotation that the associated spectrum will appear in. The library can be implemented in the memory of the computer device of the polishing apparatus.

基板のバッチのうちの1つの基板を研磨し(ステップ602)、次のステップを、各プラテン回転について行う。1つまたは複数のスペクトルを、現在のプラテン回転について現在のスペクトルを得るために測定する(ステップ604)。ライブラリーに保存されたスペクトルのうち、現在のスペクトルに最も近いスペクトルを決定する(ステップ606)。現在のスペクトルに最も近いライブラリースペクトルの指標をライブラリーから決定し(ステップ608)、終点指標トレースに付加する(ステップ610)。上で論じられたように、指標は、研磨動作より前に決定することができ、例えばスペクトルを指標に関係づけるデータベースとして後のアクセスのために保存できる。終点は、終点トレースが目標スペクトルの指標に達するときコールされる(ステップ612)。   One substrate in the batch of substrates is polished (step 602) and the next step is performed for each platen rotation. One or more spectra are measured to obtain a current spectrum for the current platen rotation (step 604). Of the spectra stored in the library, the spectrum closest to the current spectrum is determined (step 606). The index of the library spectrum closest to the current spectrum is determined from the library (step 608) and added to the endpoint index trace (step 610). As discussed above, the index can be determined prior to the polishing operation, and can be stored for later access, for example as a database relating the spectrum to the index. The endpoint is called when the endpoint trace reaches the target spectrum index (step 612).

いくつかの実施形態では、得られた各スペクトルにマッチする指標は、時間またはプラテン回転に従ってプロットされる。線を、ロバスト画像照合(Robust line fitting)を使用してプロットされた指数に適合する。線が目標指標と出会うところが、終点時間または回転を規定する。   In some embodiments, the indices that match each acquired spectrum are plotted according to time or platen rotation. The line is fitted to the index plotted using robust line fitting. Where the line meets the target indicator defines the end point time or rotation.

上で論じられたように、異なる厚さの下位層を有する基板を表す複数の基準スペクトルを使用することによって、終点検出システムの、下位層の変化に対する感受性が低下し、それ故終点システムの信頼性が改善しうる。   As discussed above, by using multiple reference spectra representing substrates with different thickness sublayers, the endpoint detection system is less sensitive to sublayer changes, and therefore the endpoint system's reliability. May improve sex.

終点プロセスの間に適用できる方法は、マッチするスペクトルを探索するライブラリーの部分を限定することである。ライブラリーは典型的には、基板を研磨しながら得られるよりも広い範囲のスペクトルを包含する。範囲が広いということは、スペクトルが、より厚い開始最外層から得られること、および過剰研磨後に得られることを意味する。基板研磨の間は、ライブラリー探索は、ライブラリースペクトルの所定の範囲に限定される。いくつかの実施形態では、研磨されている基板の現在の回転指標Nが決定される。Nは、ライブラリースペクトルのすべてを探索することによって決定できる。その後の回転の間に得られるスペクトルについては、ライブラリーは、Nの自由度の範囲内で探索される。すなわち、1回転の間に指数がNであると見いだされる場合、X回転後であるその後の回転の間に、自由度はYであるとして、探索されることになる範囲は、(N+X)−Yから(N+X)+Yである。例えば、基板の第1の研磨回転で、マッチする指標が8であると見いだされ、自由度が5であると選択される場合、第2の回転の間に得られるスペクトルについては、指数9±5に対応するスペクトルだけが、マッチするものを探して検査される。   A method that can be applied during the endpoint process is to limit the portion of the library that is searched for matching spectra. Libraries typically include a wider range of spectra than can be obtained while polishing a substrate. A broad range means that the spectrum is obtained from a thicker starting outermost layer and after overpolishing. During substrate polishing, the library search is limited to a predetermined range of the library spectrum. In some embodiments, the current rotation index N of the substrate being polished is determined. N can be determined by searching the entire library spectrum. For spectra obtained during subsequent rotations, the library is searched within N degrees of freedom. That is, if an index is found to be N during one rotation, the range to be searched for is Y (Y + X) − during subsequent rotations after X rotations, assuming that the degree of freedom is Y. Y to (N + X) + Y. For example, in the first polishing rotation of the substrate, if the matching index is found to be 8 and the degree of freedom is selected to be 5, for the spectrum obtained during the second rotation, the exponent 9 ± Only the spectrum corresponding to 5 is examined looking for matches.

本発明の実施形態およびこの明細書で述べられる機能的動作のすべては、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、またはこの明細書で開示される構造的手段およびそれの構造的等価物を含むハードウェアで、またはそれらの組合せで実施することができる。本発明の実施形態は、1つまたは複数のコンピュータプログラム製品として、すなわち、データ処理装置、例えばプログラマブルプロセッサ、コンピュータ、または複数のプロセッサまたはコンピュータによる実行のために、またはそれらの動作を制御するために、情報キャリアで、例えば機械可読記憶デバイスでまたは伝播信号で有形に具体化される1つまたは複数のコンピュータプログラムとして実施することができる。コンピュータプログラム(またプログラム、ソフトウェア、ソフトウェア応用、またはコードとしても既知の)は、コンパイラ型またはインタープリタ型言語を含む任意の形式のプログラミング言語で書くことができ、それは、スタンドアローン型プログラムとしてまたはモジュールとしてコンポーネント、サブルーチン、またはコンピュータ環境での使用に適した他のユニットを包含する任意の形式で展開できる。コンピュータプログラムは、必ずしもファイルに対応しない。プログラムは、他のプログラムまたはデータを保持するファイルの一部分に、問題のプログラム専用の単一ファイルに、または複数の協調ファイル(例えば、1つまたは複数のモジュール、副プログラム、またはコードの部分を保存するファイル)に保存することができる。コンピュータプログラムは、1つのサイトで、または複数のサイトに分散されて、通信網によって相互接続される複数のコンピュータ上で、或いは1つのコンピュータ上で、実行されるように開発することができる。   All of the embodiments of the invention and the functional operations described in this specification are based on digital electronic circuits, or in computer software, firmware, or structural means disclosed herein and their structural equivalents. It can be implemented with hardware including, or a combination thereof. Embodiments of the present invention may be used as one or more computer program products, i.e., for execution by a data processing device, e.g., a programmable processor, computer, or multiple processors or computers, or to control their operations Can be implemented as one or more computer programs tangibly embodied in an information carrier, eg, in a machine-readable storage device or in a propagated signal. A computer program (also known as a program, software, software application, or code) can be written in any form of programming language, including a compiled or interpreted language, either as a stand-alone program or as a module It can be deployed in any form including components, subroutines, or other units suitable for use in a computer environment. A computer program does not necessarily correspond to a file. A program stores a part of a file that holds other programs or data, a single file dedicated to the program in question, or multiple collaborative files (eg, one or more modules, subprograms, or portions of code) File). A computer program can be developed to be executed on one computer or on multiple computers interconnected by a communication network, or distributed on multiple sites.

この明細書で述べられるプロセスおよびロジックの流れは、入力データで動作し、出力を生成することによって機能を行うために1つまたは複数のコンピュータプログラムを実行する1つまたは複数のプログラマブルプロセッサによって行うことができる。プロセスおよびロジックの流れはまた、特殊目的ロジック回路、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)によって行うことができ、装置はまた、それらとして実施することもできる。   The process and logic flows described herein are performed by one or more programmable processors that operate on input data and execute one or more computer programs to perform functions by generating output. Can do. Processes and logic flows can also be performed by special purpose logic circuits, such as FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) or ASICs (Application Specific Integrated Circuits), and the devices can also be implemented as such.

上述の研磨装置および方法は、種々の研磨システムで応用できる。研磨パッドか、キャリアヘッド、または両方が、研磨表面と基板との間の相対運動を提供するために動くことができる。例えば、プラテンは、回転するよりもむしろ軌道を回ってもよい。研磨パッドは、プラテンに固定される円形(またはある他の形状)パッドとすることができる。終点検出システムのいくつかの態様は、線形研磨システム、例えば研磨パッドが線形に動く連続的なまたはリールツーリールのベルトである場合に適用可能であってもよい。研磨層は、標準の(例えば、フィラーのあるまたはないポリウレタン)研磨材料、軟質材料、または固定研磨剤材料とすることができる。相対位置決め条件が使用され、研磨表面および基板が、垂直配向またはある他の配向で保持できると理解されるべきである。   The above-described polishing apparatus and method can be applied to various polishing systems. The polishing pad, the carrier head, or both can be moved to provide relative movement between the polishing surface and the substrate. For example, the platen may orbit rather than rotate. The polishing pad can be a circular (or some other shape) pad that is secured to the platen. Some aspects of the endpoint detection system may be applicable when the linear polishing system is, for example, a continuous or reel-to-reel belt in which the polishing pad moves linearly. The abrasive layer can be a standard (eg, polyurethane with or without filler) abrasive material, a soft material, or a fixed abrasive material. It should be understood that relative positioning conditions are used and the polishing surface and substrate can be held in a vertical orientation or some other orientation.

本発明の特定の実施形態について説明した。他の実施形態も特許請求の範囲に含まれる。例えば、特許請求の範囲に列挙されるアクションは、異なる順序で行うことができ、なお望ましい結果を達成することができる。   A particular embodiment of the present invention has been described. Other embodiments are within the scope of the claims. For example, the actions recited in the claims can be performed in a different order and still achieve desirable results.

Claims (15)

インシトゥ光学監視システムを使用して少なくとも1つのスペクトルを得るステップであって、得られたスペクトルが、研磨を受けているそれぞれの最外層および少なくとも1つのそれぞれの下位層を有する基板から反射される光のスペクトルであり、前記基板から反射される前記光のスペクトルは前記最外層の厚さ及び前記下位層の厚さによって決まるステップと、
前記得られたスペクトルを複数の異なる基準スペクトルと比較するステップであって、前記複数の基準スペクトルのそれぞれが複数の基準基板のそれぞれの1つから反射される光のスペクトルを表し、それぞれの基準基板がそれぞれの最外層と少なくも1つのそれぞれの下位層を有し、複数の基準基板の前記それぞれの最外層が共通する厚さを共有し、一方で前記少なくも1つのそれぞれの下位層が、前記複数の基準基板の間で、少なくとも厚さ又はパターン形成の点で異なるステップと、
前記比較するステップに基づき、研磨を受けている前記最外層を有する前記基板について、研磨終点に達したかどうかを決定するステップと
を含むコンピュータで実施される方法。
A step of obtaining at least one spectrum using situ optical monitoring system, resulting spectrum is reflected from each of the outermost layer and at least one respective substrate having a lower layer undergoing polishing light spectrum der of is, the steps spectrum of the light reflected from the substrate is that determined by the thickness of the thickness and the lower layer of the outermost layer,
Comparing the obtained spectrum with a plurality of different reference spectra , each of the plurality of reference spectra representing a spectrum of light reflected from a respective one of a plurality of reference substrates, each reference substrate; Each outermost layer and at least one respective sublayer, and each outermost layer of a plurality of reference substrates share a common thickness, while the at least one respective sublayer is among the plurality of reference substrates, a step that differ in terms of at least the thickness or patterning,
Determining whether a polishing endpoint has been reached for the substrate having the outermost layer undergoing polishing based on the comparing step.
前記研磨終点に達したかどうかを決定するステップが、前記得られたスペクトルと前記基準スペクトルとの差を計算するステップを包含する、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein determining whether the polishing endpoint has been reached comprises calculating a difference between the obtained spectrum and the reference spectrum. 前記研磨終点に達したかどうかを決定するステップが、前記差の少なくとも1つがしきい値に達したかどうかを決定するステップを包含する、請求項2に記載の方法。   The method of claim 2, wherein determining whether the polishing endpoint has been reached comprises determining whether at least one of the differences has reached a threshold value. 前記差の前記少なくとも1つが前記差のうちの最小差である、又は、前記差の中央値である、請求項3に記載の方法。   The method of claim 3, wherein the at least one of the differences is a minimum of the differences or a median of the differences. 前記研磨終点に達したかどうかを決定するステップが、前記差の少なくとも1つがしきい値に達したときに終点検出アルゴリズムを起動するステップを包含する、請求項2に記載の方法。   The method of claim 2, wherein determining whether the polishing endpoint has been reached comprises invoking an endpoint detection algorithm when at least one of the differences reaches a threshold value. 前記研磨終点に達したかどうかを決定するステップが、各々がプラテンの回転について計算される前記差の最小を表す複数の点を包含する差トレースを生成するステップを包含する、請求項5に記載の方法。   6. The method of claim 5, wherein determining whether the polishing endpoint has been reached comprises generating a difference trace that includes a plurality of points, each representing a minimum of the difference calculated for platen rotation. the method of. 前記終点検出アルゴリズムが、前記差トレースが最低値に達したかどうかを決定するステップを包含する、請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, wherein the endpoint detection algorithm includes determining whether the difference trace has reached a minimum value. 前記差トレースが最低値に達したかどうかを決定するステップが、前記差トレースの勾配を計算するステップを包含する、請求項7に記載の方法。   The method of claim 7, wherein determining whether the difference trace has reached a minimum comprises calculating a slope of the difference trace. 前記終点検出アルゴリズムは、前記差トレースが、前記最低値を上回るしきい値まで上昇したかどうかを決定するステップを包含する、請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, wherein the endpoint detection algorithm includes determining whether the difference trace has risen to a threshold value that is greater than the minimum value. 複数のスペクトルを異なる時間に得るステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, further comprising obtaining the plurality of spectra at different times. 複数の得られたスペクトルが、前記基板を横断する前記インシトゥ光学監視システムの複数の掃引に基づく一連の得られたスペクトルを包含する、請求項10に記載の方法。 The method of claim 10, wherein a plurality of acquired spectra comprises a series of acquired spectra based on a plurality of sweeps of the in situ optical monitoring system across the substrate. 複数の得られたスペクトルが、前記基板を横断する前記インシトゥ光学監視システムの1回の同一の掃引に基づく複数の得られたスペクトルを包含する、請求項10に記載の方法。 Spectrum obtained multiple is include a plurality of resulting spectrum one based on the same sweep of the in situ optical monitoring system across the substrate, The method of claim 10. 前記複数の得られたスペクトルと前記複数の基準スペクトルとの複数の差を生成するために、前記同一の掃引に基づく前記複数の得られたスペクトルを前記複数の基準スペクトルと比較するステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。 To generate a plurality of differences between the plurality of spectra obtained with the plurality of reference spectra further comprises a plurality of spectra obtained, wherein the based on the same sweep step for comparing said plurality of reference spectra The method according to claim 12. 前記複数の差の最小を決定するステップおよび前記複数の差の前記最小を使用して研磨終点に達したかどうかを決定するステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。   The method of claim 13, further comprising determining a minimum of the plurality of differences and determining whether a polishing endpoint has been reached using the minimum of the plurality of differences. インシトゥ光学監視システムを使用して少なくとも1つのスペクトルを得るステップであって、得られたスペクトルが、研磨を受けているそれぞれの最外層および少なくとも1つのそれぞれの下位層を有する基板から反射される光のスペクトルであり、前記基板から反射される前記光のスペクトルは前記最外層の厚さ及び前記下位層の厚さによって決まるステップと、
前記得られたスペクトルを複数の異なる基準スペクトルと比較するステップであって、前記複数の基準スペクトルのそれぞれが複数の基準基板のそれぞれの1つから反射される光のスペクトルを表し、それぞれの基準基板がそれぞれの最外層と少なくも1つのそれぞれの下位層を有し、複数の基準基板の前記それぞれの最外層が共通する厚さを共有し、一方で前記少なくも1つのそれぞれの下位層が、前記複数の基準基板の間で、少なくとも厚さ又はパターン形成の点で異なるステップと、
前記比較するステップに基づいて、研磨を受けている前記最外層を有する前記基板について、研磨終点に達したかどうかを決定するステップと
を含む動作を、データ処理装置に行わせるように動作可能な、有形プログラムキャリア上にエンコードされるコンピュータプログラム製品。
A step of obtaining at least one spectrum using situ optical monitoring system, resulting spectrum is reflected from each of the outermost layer and at least one respective substrate having a lower layer undergoing polishing light spectrum der of is, the steps spectrum of the light reflected from the substrate is that determined by the thickness of the thickness and the lower layer of the outermost layer,
Comparing the obtained spectrum with a plurality of different reference spectra , each of the plurality of reference spectra representing a spectrum of light reflected from a respective one of a plurality of reference substrates, each reference substrate; Each outermost layer and at least one respective sublayer, and each outermost layer of a plurality of reference substrates share a common thickness, while the at least one respective sublayer is among the plurality of reference substrates, a step that differ in terms of at least the thickness or patterning,
Based on the comparing step, the data processing device is operable to cause the data processing device to perform an operation including determining whether the polishing end point has been reached for the substrate having the outermost layer undergoing polishing. A computer program product encoded on a tangible program carrier.
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