KR102534756B1 - Polishing with measurement prior to deposition - Google Patents
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Abstract
폴리싱을 제어하는 방법은 베이스 측정(base measurement)를 저장하는 단계를 포함하며, 베이스 측정은, 기판 상에 적어도 하나의 층을 증착한 이후의 그리고 적어도 하나의 층 위에 외측 층을 증착하기 이전의 기판의 측정이다. 외측 층의 증착 이후 그리고 기판 상의 외측 층의 폴리싱 동안, 폴리싱 동안의 기판의 원시 측정들의 시퀀스가 인시츄 모니터링 시스템으로부터 수신된다. 원시 측정 및 베이스 측정을 사용하여, 정규화된 측정들의 시퀀스를 생성하기 위해, 각각의 원시 측정이 정규화된다. 정규화된 측정들의 시퀀스로부터의 적어도 하나의 정규화된 측정에 기초하여, 폴리싱 레이트에 대한 조정 또는 폴리싱 종점 중 적어도 하나가 결정된다. A method of controlling polishing includes storing a base measurement, the base measurement comprising depositing at least one layer on a substrate and prior to depositing an outer layer on the at least one layer. is a measure of After deposition of the outer layer and during polishing of the outer layer on the substrate, a sequence of raw measurements of the substrate during polishing is received from the in situ monitoring system. Each raw measurement is normalized to create a sequence of normalized measurements using the raw and base measurements. Based on at least one normalized measurement from the sequence of normalized measurements, at least one of an adjustment to the polishing rate or a polishing endpoint is determined.
Description
[0001] 본 개시내용은, 예를 들어 기판들의 화학 기계적 폴리싱 동안의 폴리싱 제어 방법들에 관한 것이다.[0001] The present disclosure relates to polishing control methods, for example during chemical mechanical polishing of substrates.
[0002] 전형적으로, 집적 회로는 실리콘 웨이퍼 상의 전도성, 반도체성, 또는 절연 층들의 순차적인 증착에 의해 기판 상에 형성된다. 하나의 제조 단계는 비-평면 표면 위에 필러(filler) 층을 증착하는 것 및 그러한 필러 층을 평탄화하는 것을 수반한다. 특정 적용예들에 대해, 패터닝된 층의 상단 표면이 노출될 때까지 필러 층이 평탄화된다. 예를 들어, 산화물 필러 층이, 절연 층 내의 트렌치들 또는 홀들을 충진(fill)하기 위해, 패터닝된 절연 층 상에 증착될 수 있다. 평탄화 이후, 비 평면 표면 위에 미리 결정된 두께가 남을 때 까지 또는 아래에 있는(underlying) 층의 상단 표면이 노출될 때 까지, 필러 층이 평탄화된다. 다른 적용예들에 대해, 아래에 있는 패터닝된 층 위에 미리 결정된 두께가 남을 때 까지, 필러 층이 평탄화된다. 또한, 일반적으로, 기판 표면의 평탄화가 포토리소그래피를 위해 요구된다. [0002] Typically, an integrated circuit is formed on a substrate by sequential deposition of conductive, semiconducting, 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. For example, an oxide filler layer may be deposited on the patterned insulating layer to fill trenches or holes in the insulating layer. After planarization, the filler layer is planarized until a predetermined thickness remains over the non-planar surface or until the top surface of the underlying layer is exposed. For other applications, the filler layer is planarized until a predetermined thickness remains above the underlying patterned layer. Also, planarization of the substrate surface is generally required for photolithography.
[0003] 화학 기계적 폴리싱(CMP)은 하나의 용인된 평탄화 방법이다. 이러한 평탄화 방법은 전형적으로, 기판이 캐리어 헤드 상에 장착될 것을 요구한다. 전형적으로, 기판의 노출된 표면은 회전하는 폴리싱 패드(polishing pad)에 대하여(against) 배치된다. 캐리어 헤드는 기판 상에 제어가능한 로드(load)를 제공하여 그러한 기판을 폴리싱 패드에 대하여 가압(push)한다. 전형적으로, 폴리싱 액체, 이를테면 연마 입자(abrasive particle)들을 갖는 슬러리가 폴리싱 패드의 표면에 공급된다. [0003] Chemical mechanical polishing (CMP) is one accepted planarization method. These planarization methods typically require the substrate to be mounted on a carrier head. Typically, the exposed surface of the substrate is placed against a rotating polishing pad. The carrier head provides a controllable load on the substrate to push the substrate against the polishing pad. Typically, a polishing liquid, such as a slurry with abrasive particles, is supplied to the surface of the polishing pad.
[0004] CMP에서의 하나의 문제는, 폴리싱 프로세스가 완료되었는지의 여부, 예를 들어, 기판 층이 희망하는 편평도(flatness) 또는 두께로 평탄화되었는지의 여부, 또는 희망하는 재료량이 제거된 때를 결정하는 것이다. 기판 층의 초기 두께, 슬러리 조성, 폴리싱 패드 컨디션, 폴리싱 패드와 기판 사이의 상대 속도, 각각의 증착되는 층의 두께들 및 기판에 대한 로드에 있어서의 편차(variation)들이 재료 제거율의 편차들을 야기할 수 있다. 이러한 편차들은 폴리싱 종점(endpoint)에 도달하는 데에 필요한 시간의 편차들을 야기한다. 따라서, 단지 폴리싱 시간의 함수로서 폴리싱 종점을 결정하는 것이 가능하지 않을 수도 있다. [0004] One problem in CMP is determining whether the polishing process is complete, eg, whether a substrate layer has been planarized to a desired flatness or thickness, or when a desired amount of material has been removed. is to do Variations in the initial thickness of the substrate layer, the slurry composition, the polishing pad condition, the relative speed between the polishing pad and the substrate, the thicknesses of each deposited layer and the load on the substrate will cause variations in material removal rates. can These variations cause variations in the time needed to reach the polishing endpoint. Therefore, it may not be possible to determine the polishing endpoint only as a function of polishing time.
[0005] 몇몇 시스템들에서, 기판은, 예를 들어 폴리싱 패드 내의 윈도우를 통해, 폴리싱 동안 인시츄(in-situ)로 광학적으로 모니터링된다. 하지만, 기존의 광학 모니터링 기법들은 반도체 디바이스 제조업자들의 증대되는 요구들을 충족시키지 못할 수도 있다. [0005] In some systems, the substrate is optically monitored in-situ during polishing, for example through a window in the polishing pad. However, existing optical monitoring techniques may not be able to meet the increasing demands of semiconductor device manufacturers.
[0006] 몇몇 광학 모니터링 프로세스들에서, 예를 들어 CMP의 폴리싱 프로세스 동안 인시츄로 측정된 스펙트럼은, 최적 매칭 기준 스펙트럼(best matching reference spectrum)을 발견하기 위해 기준 스펙트럼들의 라이브러리와 비교된다. 인시츄로 측정된 스펙트럼은 결과들을 왜곡시킬 수 있는 다수의 노이즈 성분(component)들을 포함할 수 있어서, 기준 스펙트럼들의 라이브러리와의 비교를 부정확하게 한다. 하나의 현저한 노이즈 성분은 하층(underlayer)의 변화(variation)이다. 즉, 프로세스 변화들로 인해, 폴리싱되는 층 아래의 다양한 재료 층들은 굴절률들 및 두께들에 있어서 기판마다 다를 수 있다. [0006] In some optical monitoring processes, a spectrum measured in situ, for example during the polishing process of CMP, is compared to a library of reference spectra to find the best matching reference spectrum. Spectra measured in situ can contain a number of noise components that can distort the results, making comparisons with a library of reference spectra inaccurate. One significant noise component is the variation of the underlayer. That is, due to process variations, the various material layers beneath the layer being polished may differ from substrate to substrate in refractive indices and thicknesses.
[0007] 이러한 문제들을 해결할 수 있는 정규화(normalization) 방법은, 하나 또는 그 초과의 유전체 층들을 증착한 후, 하지만 폴리싱될 외측 층(들)을 증착하기 전에, 기판의 베이스 스펙트럼(base spectrum)을 측정하는 것을 포함한다. 측정된 베이스 스펙트럼은 폴리싱 동안 획득된 각각의 측정된 스펙트럼들을 정규화하는 데에 사용되며, 이는 이후 기준 스펙트럼들의 라이브러리와 비교되어, 최적 매칭 기준 스펙트럼을 찾을 수 있다. [0007] A normalization method that can solve these problems is to determine the base spectrum of the substrate after depositing one or more dielectric layers, but before depositing the outer layer(s) to be polished. includes measuring The measured base spectrum is used to normalize each measured spectrum obtained during polishing, which can then be compared to a library of reference spectra to find the best matching reference spectrum.
[0008] 일 양상에서, 머신 판독가능 저장 디바이스에 유형적으로 구현되는 컴퓨터 프로그램 제품은 폴리싱을 제어하는 방법을 수행하기 위한 명령들을 포함한다. 방법은 베이스 스펙트럼을 저장하는 단계를 포함하고, 베이스 스펙트럼은, 금속 층 또는 반도체 웨이퍼 위에 놓이는 복수의 증착되는 유전체 층들의 증착 이후 그리고 복수의 증착되는 유전체 층 위에 비-금속 층을 증착하기 전에, 기판으로부터 반사되는 광의 스펙트럼이다. 복수의 증착되는 유전체 층 위에 비-금속 층을 증착한 이후 그리고 기판 상의 비-금속 층을 폴리싱하는 동안, 폴리싱 동안 기판으로부터 반사되는 광의 원시 스펙트럼들(raw spectra)의 시퀀스의 측정들이 인시츄 광학 모니터링 시스템(in-situ optical monitoring system)으로부터 수신된다. 원시 스펙트럼들의 시퀀스에서의 각각의 원시 스펙트럼은, 원시 스펙트럼과 베이스 스펙트럼을 사용하여, 정규화된 스펙트럼들의 시퀀스를 생성하기 위해 정규화된다. 폴리싱 레이트에 대한 조정 또는 폴리싱 종점 중 적어도 하나가, 정규화된 스펙트럼들의 시퀀스로부터의 적어도 하나의 정규화된 미리 결정된 스펙트럼에 기초하여 결정된다. [0008] In one aspect, a computer program product tangibly embodied on a machine readable storage device includes instructions for performing a method of controlling polishing. The method includes storing a base spectrum, wherein the base spectrum is deposited on a substrate after deposition of a plurality of deposited dielectric layers overlying a metal layer or semiconductor wafer and prior to depositing a non-metallic layer over the plurality of deposited dielectric layers. is the spectrum of light reflected from After depositing a non-metallic layer over a plurality of deposited dielectric layers and during polishing of the non-metallic layer on the substrate, in situ optical monitoring measures the sequence of raw spectra of light reflected from the substrate during polishing. It is received from the system (in-situ optical monitoring system). Each raw spectrum in the sequence of raw spectra is normalized to produce a sequence of normalized spectra using the raw spectrum and the base spectrum. At least one of an adjustment to the polishing rate or a polishing endpoint is determined based on at least one normalized predetermined spectrum from the sequence of normalized spectra.
[0009] 다른 양상에서, 기판을 제조하기 위한 방법은 기판의 반도체 웨이퍼 또는 금속 층 상에 적어도 하나의 유전체 층을 증착하는 단계를 포함한다. 기판으로부터 반사되는 베이스 스펙트럼이, 적어도 하나의 유전체 층을 증착한 이후, 하지만 최외측(outermost) 층을 증착하기 전에, 광학 계측 시스템(optical metrology system)에 의해 측정된다. 최외측 층은 적어도 하나의 유전체 층 상에 증착되고, 기판의 최외측 층은 폴리싱되며, 그리고 최외측 층의 폴리싱 동안, 기판으로부터 반사되는 원시 스펙트럼들의 시퀀스가 인시츄 광학 모니터링 시스템에 의해 측정된다. 원시 스펙트럼들의 시퀀스에서의 각각의 원시 스펙트럼은, 원시 스펙트럼과 증착 후(post deposition) 베이스 스펙트럼을 사용하여, 정규화된 스펙트럼들의 시퀀스를 생성하기 위해 정규화되며, 그리고 폴리싱 레이트에 대한 조정 또는 폴리싱 종점 중 적어도 하나가, 정규화된 스펙트럼들의 시퀀스로부터의 적어도 하나의 정규화된 미리 결정된 스펙트럼에 기초하여 결정된다. [0009] In another aspect, a method for manufacturing a substrate includes depositing at least one dielectric layer on a semiconductor wafer or metal layer of the substrate. A base spectrum reflected from the substrate is measured by an optical metrology system after depositing at least one dielectric layer, but before depositing the outermost layer. An outermost layer is deposited on at least one dielectric layer, an outermost layer of the substrate is polished, and during polishing of the outermost layer, a sequence of raw spectra reflected from the substrate is measured by an in situ optical monitoring system. Each raw spectrum in the sequence of raw spectra is normalized to produce a sequence of normalized spectra, using the raw spectrum and the post deposition base spectrum, and at least one of the adjustment to the polishing rate or the polishing endpoint One is determined based on at least one normalized predetermined spectrum from the sequence of normalized spectra.
[0010] 다른 양상에서, 집적 회로 제조 시스템은 증착 시스템, 계측 시스템 및 폴리싱 시스템을 포함한다. 증착 시스템은, 기판을 수용하고 그리고 금속 층 또는 반도체 기판 위에 놓이는 층들의 스택을 증착하도록 구성되며, 층들의 스택은, 폴리싱을 받을 비-금속 층 및 비-금속 층 아래에 있는 적어도 하나의 유전체 층을 포함한다. 계측 시스템은, 적어도 하나의 유전체 층의 증착 이후 그리고 비-금속 층의 증착 이전에 기판으로부터 반사되는 광의 스펙트럼의 측정을 생성하도록 구성된다. 폴리싱 시스템은, 기판을 수용하고 기판 상의 비-금속 층을 폴리싱하도록 구성되며, 그리고 동작들을 수행하도록 구성된 제어기를 포함하며, 동작들은: 계측 시스템으로부터 광의 스펙트럼의 측정을 수신하고, 그러한 측정을 베이스 스펙트럼으로서 저장하는 것; 인시츄 광학 모니터링 시스템에 의해, 폴리싱 동안 기판으로부터 반사되는 광의 원시 스펙트럼들의 시퀀스의 측정들을 수신하는 것; 원시 스펙트럼 및 베이스 스펙트럼을 사용하여, 정규화된 스펙트럼들의 시퀀스를 생성하기 위해, 원시 스펙트럼들의 시퀀스에서의 각각의 원시 스펙트럼을 정규화하는 것; 및 정규화된 스펙트럼들의 시퀀스로부터의 적어도 하나의 정규화된 미리 결정된 스펙트럼에 기초하여, 폴리싱 레이트에 대한 조정 또는 폴리싱 종점 중 적어도 하나를 결정하는 것을 포함한다. [0010] In another aspect, an integrated circuit manufacturing system includes a deposition system, a metrology system, and a polishing system. The deposition system is configured to receive a substrate and deposit a stack of layers overlying a metal layer or semiconductor substrate, the stack of layers including a non-metal layer to be polished and at least one dielectric layer underlying the non-metal layer. includes The metrology system is configured to produce measurements of a spectrum of light reflected from the substrate after deposition of the at least one dielectric layer and prior to deposition of the non-metallic layer. The polishing system includes a controller configured to receive a substrate and polish a non-metallic layer on the substrate, and configured to perform operations comprising: receiving a measurement of a spectrum of light from a metrology system, and converting the measurement to a base spectrum to store as; receiving, by an in situ optical monitoring system, measurements of a sequence of raw spectra of light reflected from a substrate during polishing; normalizing each raw spectrum in the sequence of raw spectra to produce a sequence of normalized spectra using the raw spectrum and the base spectrum; and based on at least one normalized predetermined spectrum from the sequence of normalized spectra, determining at least one of an adjustment to the polishing rate or a polishing endpoint.
[0011] 다른 양상에서, 폴리싱 시스템은 캐리어, 플래튼(platen), 인시츄 광학 모니터링 시스템 및 제어기를 포함한다. 상기 캐리어는 기판을 장착하도록 구성되고, 상기 기판은, 금속 층 또는 반도체 기판 위에 놓이는 층들의 스택을 포함하며, 층들의 스택은, 폴리싱을 받을 비-금속 층 및 비-금속 층 아래에 있는 복수의 증착되는 유전체 층들을 포함한다. 플래튼은, 기판과 접촉하도록 구성되는 폴리싱 패드를 수용한다. 제어기는 동작들을 수행하도록 구성되며, 동작들은: 복수의 증착되는 유전체 층들의 증착 이후 그리고 비-금속 층의 증착 이전에 기판으로부터 반사되는 광의 스펙트럼인 증착 후 베이스 스펙트럼을 저장하는 것; 인시츄 광학 모니터링 시스템에 의해, 폴리싱 동안 기판으로부터 반사되는 광의 원시 스펙트럼들의 시퀀스의 측정들을 수신하는 것; 원시 스펙트럼 및 증착 후 베이스 스펙트럼을 사용하여, 정규화된 스펙트럼들의 시퀀스를 생성하기 위해, 원시 스펙트럼들의 시퀀스에서의 각각의 원시 스펙트럼을 정규화하는 것; 및 정규화된 스펙트럼들의 시퀀스로부터의 적어도 하나의 정규화된 미리 결정된 스펙트럼에 기초하여, 폴리싱 레이트에 대한 조정 또는 폴리싱 종점 중 적어도 하나를 결정하는 것을 포함한다. [0011] In another aspect, a polishing system includes a carrier, a platen, an in situ optical monitoring system, and a controller. The carrier is configured to mount a substrate, the substrate including a metal layer or a stack of layers overlying a semiconductor substrate, the stack of layers comprising a non-metal layer to be polished and a plurality of layers underlying the non-metal layer. Deposited dielectric layers. The platen receives a polishing pad configured to contact the substrate. The controller is configured to perform operations including: storing a post-deposition base spectrum, which is a spectrum of light reflected from the substrate after deposition of the plurality of deposited dielectric layers and prior to deposition of the non-metallic layer; receiving, by an in situ optical monitoring system, measurements of a sequence of raw spectra of light reflected from a substrate during polishing; normalizing each raw spectrum in the sequence of raw spectra to produce a sequence of normalized spectra using the raw spectrum and the post-deposited base spectrum; and based on at least one normalized predetermined spectrum from the sequence of normalized spectra, determining at least one of an adjustment to the polishing rate or a polishing endpoint.
[0012] 다른 양상에서, 머신 판독가능 저장 디바이스에 유형적으로 구현되는 컴퓨터 프로그램 제품은, 하나 또는 그 초과의 컴퓨터들에 의해 실행될 때, 하나 또는 그 초과의 컴퓨터들로 하여금 동작들을 수행하게 하는 명령들을 포함하며, 동작들은: 베이스 측정(base measurement)을 수신하는 것을 포함하고, 베이스 측정은, 반도체 웨이퍼 위에 놓이는 적어도 하나의 층의 증착 이후의 그리고 적어도 하나의 층 위에 전도성 층을 증착하기 이전의 기판의 와전류(eddy current) 측정이다. 적어도 하나의 층 위에 전도성 층을 증착한 이후 그리고 기판 상의 전도성 층의 폴리싱 동안, 기판의 원시 측정들의 시퀀스가 인시츄 와전류 모니터링 시스템으로부터 수신된다. 원시 측정 및 베이스 측정을 사용하여, 정규화된 측정들의 시퀀스를 생성하기 위해, 원시 측정의 시퀀스에서의 각각의 원시 측정이 정규화되며, 그리고 적어도 정규화된 측정들의 시퀀스에 기초하여, 폴리싱 레이트에 대한 조정 또는 폴리싱 종점 중 적어도 하나를 결정하는 것을 포함한다. [0012] In another aspect, a computer program product tangibly embodied on a machine-readable storage device provides instructions that, when executed by one or more computers, cause the one or more computers to perform operations. wherein the operations include: receiving a base measurement, wherein the base measurement measures a measurement of a substrate after deposition of at least one layer overlying a semiconductor wafer and prior to depositing a conductive layer over the at least one layer. It is an eddy current measurement. After depositing the conductive layer over the at least one layer and during polishing of the conductive layer on the substrate, a sequence of raw measurements of the substrate is received from the in situ eddy current monitoring system. Using the raw measurement and the base measurement, each raw measurement in the sequence of raw measurements is normalized to generate a sequence of normalized measurements, and based on at least the sequence of normalized measurements, an adjustment to the polishing rate or and determining at least one of the polishing endpoints.
[0013] 구현예들은 다음의 장점들 중 하나 또는 그 초과를 선택적으로 포함할 수 있다. 기판의 폴리싱 종점을 결정함에 있어서의 정확성은, 기판들 상의, 아래에 있는 증착된 층들의 두께들 및/또는 굴절률들의 편차들로부터 노이즈를 필터링함으로써 개선될 수 있다. 폴리싱 동안, 기판의 스펙트럼 측정들을 획득함으로써, 폴리싱을 받고 있는 최외측 재료 층의 두께가 추적될 수 있다. [0013] Implementations can optionally include one or more of the following advantages. Accuracy in determining the polishing endpoint of a substrate may be improved by filtering out noise from deviations in refractive indices and/or thicknesses of underlying deposited layers on the substrates. During polishing, by obtaining spectral measurements of the substrate, the thickness of the outermost material layer being polished can be tracked.
[0014] 도 1a-1e는 폴리싱 이전, 폴리싱 동안 및 폴리싱 이후의 예시적인 기판의 개략적인 단면도들이다.
[0015] 도 2는 폴리싱 장치의 예의 개략적인 단면도를 예시한다.
[0016] 도 3은 다수의 구역들을 갖는 기판의 개략적인 평면도를 예시한다.
[0017] 도 4는 폴리싱 패드의 평면도를 예시하며, 그리고 기판 상에서 인시츄 측정들이 취해지는 위치들을 도시한다.
[0018] 도 5는 증착 후 베이스 스펙트럼들이 측정될 수 있는 예시적인 기판의 상이한 제조 스테이지들을 예시한다.
[0019] 도 6은 측정된 스펙트럼으로부터 생성되는 값들의 시퀀스를 예시한다.
[0020] 도 7은 값들의 시퀀스에 대해 피팅(fit)되는 선형 함수(linear function)를 예시한다.
[0021] 도 8은 기판을 제조하고 폴리싱 종점을 검출하기 위한 예시적인 프로세스의 흐름도이다.
[0022] 도 9는 제조 퍼실리티(fabrication facility)의 개략적인 예시이다.
[0023] 다양한 도면들에서의 동일한 참조 번호들 및 명칭(designation)들은 동일한 엘리먼트들을 나타낸다.[0014] Figures 1A-1E are schematic cross-sectional views of an exemplary substrate before, during, and after polishing.
2 illustrates a schematic cross-sectional view of an example of a polishing apparatus.
[0016] Figure 3 illustrates a schematic plan view of a substrate having multiple zones.
[0017] FIG. 4 illustrates a top view of a polishing pad and shows locations on a substrate at which in situ measurements are taken.
[0018] FIG. 5 illustrates different stages of fabrication of an exemplary substrate in which base spectra may be measured after deposition.
6 illustrates a sequence of values generated from a measured spectrum.
[0020] FIG. 7 illustrates a linear function that is fit over a sequence of values.
[0021] FIG. 8 is a flow diagram of an exemplary process for manufacturing a substrate and detecting a polishing endpoint.
9 is a schematic illustration of a fabrication facility.
[0023] Like reference numbers and designations in the various drawings indicate like elements.
[0024] 기판은, 금속 층 또는 반도체 기판 위에 놓이는 층들의 스택을 포함할 수 있고, 층들의 스택은, 폴리싱을 받고 있는 최외측 층 및 그러한 최외측 층 위에 놓이는 복수의 증착된 층들을 포함한다. 몇몇 구현예들에서, 최외측 층은 비-금속 층이다. 예로서, 예를 들어 3D NAND 구조와 같은, 유전체 재료들의 교번하는 층들을 갖는 기판에 대해 전체적으로 참조된다. 다른 기판들이 사용될 수 있고, 도 1에서 설명되는 기판은 하나의 예임을 이해해야 한다. [0024] The substrate may include a metal layer or a stack of layers overlying the semiconductor substrate, the stack of layers including an outermost layer being polished and a plurality of deposited layers overlying the outermost layer. In some implementations, the outermost layer is a non-metallic layer. By way of example, reference is generally made to a substrate having alternating layers of dielectric materials, such as, for example, a 3D NAND structure. It should be understood that other substrates may be used and the substrate described in FIG. 1 is one example.
[0025] 예로서, 도 1a에서의 기판(10)을 참조하면, 예를 들어 유리 시트 또는 반도체 웨이퍼와 같은 기판 베이스(12)는 중간 층 구조(14)를 선택적으로 포함하고, 이러한 중간 층 구조(14)는 하나 또는 그 초과의 패터닝된 또는 패터닝되지 않은 금속, 산화물, 질화물 또는 폴리실리콘 층들을 포함할 수 있다. [0025] As an example, referring to
[0026] 적어도 하나의 부가적인 유전체 층이, 최외측 층과 중간 층 구조(14)(또는, 중간 층 구조가 없는 경우에는, 기판 베이스(12)) 사이에 증착된다. 몇몇 구현예들에서, 적어도 하나의 부가적인 유전체 층은 단일 층이다. 몇몇 구현예들에서, 적어도 하나의 유전체 층은, 층 구조(14) 위에, 예를 들어 전도성 재료 위에 증착되는 복수의 교번하는 층들을 포함한다. 교번하는 층들은, 제 1 층 재료(16)와 제 2 층 재료(18) 사이에서 교번한다. 예를 들어, 제 1 층(16), 예를 들어 산화물 또는 질화물이 전도성 층(14) 위에 증착된다. 제 2 층(18), 예를 들어 질화물 또는 산화물이 제 1 층 위에 증착된다. 예를 들어, 제 1 유전체 층은 실리콘 산화물일 수 있고, 제 2 유전체 층은 실리콘 질화물일 수 있다. 증착은, 재료들의 교번하는 층들을 생성하기 위해 한번 또는 그 초과의 횟수만큼 반복된다. 또한, 제 1 층(16) 또는 제 2 층(18)은 유전체라기 보다는 폴리실리콘일 수 있다. [0026] At least one additional dielectric layer is deposited between the outermost layer and the middle layer structure 14 (or, if there is no middle layer structure, the substrate base 12). In some implementations, the at least one additional dielectric layer is a single layer. In some implementations, the at least one dielectric layer includes a plurality of alternating layers deposited over
[0027] 도 1b는 에칭 프로세스가 수행된 이후의 기판(10)을 예시한다. 기판(10)은 계단 구조를 생성하도록 에칭되었으며, 예를 들어, 기판은 패턴에 따라 패터닝 및 에칭되었다. 패터닝은 도 1a에서 설명된 기판(10)에 포토레지스트를 도포(apply)하는 것을 포함할 수 있고, 이는 에칭 이후의 구조, 예를 들어 계단 구조를 정의한다. 에칭 이후, 포토레지스트가 기판을 패터닝하는 데에 사용된 경우, 플라즈마 애싱 프로세스(plasma ashing process)가, 기판(10) 상에 남아있는 포토레지스트를 제거할 수 있다. [0027] FIG. 1B illustrates the
[0028] 도 1c는 계단 구조 위에 층(20)을 증착한 이후의 기판(10)을 예시한다. 층(20)은 질화물, 예를 들어 실리콘 질화물일 수 있다. 기판(10)에 따라, 질화물 층(20)은 3D NAND 플래시 메모리 구조에서 절연물, 배리어(barrier) 또는 전하 트랩(charge trap)으로서 작용할 수 있다. [0028] FIG. 1C illustrates the
[0029] 도 1d는 리세스(recess)들, 예를 들어 계단 구조에 의해 남겨지는 리세스를 충진하기에 충분히 두꺼운 외측 갭 필러 층(outer gap filler layer)(30)을 증착한 이후의 기판(10)을 예시한다. 외측 갭 필러 층(30)은 비-금속 층, 예를 들어 산화물이다. 예를 들어, 층(30)은 실리콘 산화물일 수 있다. 도 1e는 화학 기계적 평탄화 프로세스를 수행한 이후의 기판(10)을 예시한다. 화학 기계적 폴리싱은, 질화물 층(20)이 노출될 때 까지 기판을 평탄화하는 데에 사용될 수 있다. [0029] FIG. 1d shows a substrate after depositing an outer
[0030] 도 2는 폴리싱 장치(100)의 예를 예시한다. 폴리싱 장치(100)는 회전가능한 디스크-형상의 플래튼(120)을 포함하고, 이러한 플래튼 상에 폴리싱 패드(110)가 위치된다. 플래튼은 축(125)을 중심으로 회전하도록 동작가능하다. 예를 들어, 모터(121)가 구동 샤프트(124)를 선회(turn)시켜서 플래튼(120)을 회전시킬 수 있다. 폴리싱 패드(110)는 외측 폴리싱 층(112) 및 보다 연성인 백킹(softer backing) 층(114)을 가지는 2-층 폴리싱 패드일 수 있다. 2 illustrates an example of a
[0031] 폴리싱 장치(100)는 슬러리와 같은 폴리싱 액체(132)를 폴리싱 패드(110) 상으로 분배하기 위한 포트(130)를 포함할 수 있다. 폴리싱 장치는 또한, 폴리싱 패드(110)를 마멸시켜(abrade) 폴리싱 패드(110)를 일정한 연마 상태(abrasive state)로 유지하기 위한 폴리싱 패드 컨디셔너(conditioner)를 포함할 수 있다. [0031] The
[0032] 폴리싱 장치(100)는 하나 또는 그 초과의 캐리어 헤드들(140)을 포함한다. 각각의 캐리어 헤드(140)는 기판(10)을 폴리싱 패드(110)에 대하여 유지하도록 동작가능하다. 각각의 캐리어 헤드(140)는, 각각의 개별 기판과 연관된 폴리싱 파라미터들, 예를 들어 압력의 독립적인 제어를 가질 수 있다. [0032] The
[0033] 특히, 각각의 캐리어 헤드(140)는 기판(10)을 가요성 멤브레인(144) 아래에 유지(retain)하기 위한 유지 링(retaining ring)(142)을 포함할 수 있다. 각각의 캐리어 헤드(140)는 또한, 멤브레인에 의해 정의되는 복수의 독립적으로 제어가능한 가압가능 챔버들, 예를 들어 3개의 챔버들(146a-146c)을 포함하고, 이러한 챔버들은 가요성 멤브레인(144) 상의 그리고 그에 따라 기판(10) 상의 관련된 구역들(148a-148c)에 독립적으로 제어가능한 압력들을 인가할 수 있다(도 3 참조). 도 3을 참조하면, 중앙 구역(148a)은 실질적으로 원형일 수 있고, 그리고 나머지 구역들(148b-148c)은 중앙 구역(148a) 주위의 동심의 환형 구역들일 수 있다. 비록 예시의 용이함을 위해 도 2 및 3에서 3개의 챔버들 만이 도시되지만, 하나 또는 2개의 챔버들, 또는 4개 또는 그 초과의 챔버들, 예를 들어 5개의 챔버들이 존재할 수 있다. In particular, each
[0034] 도 2로 돌아가면, 각각의 캐리어 헤드(140)는 지지 구조(150), 예를 들어 캐러셀(carousel) 또는 트랙에 의해 현수되고(suspended), 그리고 구동 샤프트(152)에 의해 캐리어 헤드 회전 모터(154)에 연결되며, 그에 따라 캐리어 헤드가 축(155)을 중심으로 회전할 수 있다. 선택적으로, 각각의 캐리어 헤드(140)는, 예를 들어 캐러셀(150) 상의 슬라이더들 상에서; 또는 캐러셀 그 자체의 회전 진동에 의해, 또는 트랙을 따르는 병진운동(translation)에 의해, 측방향으로 진동(oscillate)할 수 있다. 동작시, 플래튼은 그 중심 축(125)을 중심으로 회전되고, 그리고 각각의 캐리어 헤드는 그 중심 축(155)을 중심으로 회전되며 그리고 폴리싱 패드의 상단 표면을 가로질러 측방향으로 병진운동된다(translated). [0034] Returning to FIG. 2, each
[0035] 단지 하나의 캐리어 헤드(140)만이 도시되었지만, 폴리싱 패드(110)의 표면적이 효율적으로 사용될 수 있도록, 보다 많은 캐리어 헤드들이 제공되어 부가적인 기판들을 유지할 수 있다. 따라서, 동시적인 폴리싱 프로세스를 위해 기판들을 유지하도록 적응되는 캐리어 헤드 어셈블리들의 수는, 적어도 부분적으로, 폴리싱 패드(110)의 표면적에 기초할 수 있다. [0035] Although only one
[0036] 폴리싱 장치는 또한, 하기에서 논의되는 바와 같이 폴리싱 레이트를 조정할지의 여부 또는 폴리싱 레이트에 대한 조정을 결정하거나 종점 검출을 위해 사용될 수 있는 인시츄 광학 모니터링 시스템(160), 예를 들어 분광 사진(spectrographic) 모니터링 시스템을 포함할 수 있다. 폴리싱 패드를 통한 광학 액세스(optical access)는, 애퍼처(aperture)(즉, 패드를 통해 이어지는(run) 홀) 또는 솔리드 윈도우(solid window)(118)을 포함시킴으로써, 제공된다.[0036] The polishing apparatus also determines whether or not to adjust the polishing rate or an adjustment to the polishing rate or an in situ
[0037] 광학 모니터링 시스템(160)은 광 소스(162), 광 검출기(164), 그리고 제어기(190), 예를 들어 컴퓨터와 광 소스(162) 및 광 검출기(164) 사이에서 신호들을 송신 및 수신하기 위한 회로망(166)을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 초과의 광섬유들, 예를 들어 두 갈래로 나뉜(bifurcated) 광섬유(170)가 사용되어, 광 소스(162)로부터의 광을 폴리싱 패드 내의 광학 액세스로 송신할 수 있고, 기판(10)으로부터 반사된 광을 검출기(164)로 송신할 수 있다. [0037] The
[0038] 회로망(166)의 출력은 디지털 전자 신호일 수 있고, 그러한 신호는 구동 샤프트(124) 내의 회전식 커플러(rotary coupler)(129), 예를 들어 슬립 링을 통해 광학 모니터링 시스템을 위한 제어기(190)에 전달된다. 유사하게, 제어기(190)로부터 회전식 커플러(129)를 통해 광학 모니터링 시스템(160)에 전달되는 디지털 전자 신호들 내의 제어 명령들에 응답하여, 광 소스가 턴 온 또는 턴 오프될 수 있다. 대안적으로, 회로망(166)은 무선 신호에 의해 제어기(190)와 통신할 수 있다. [0038] The output of the
[0039] 광 소스(162)는 백색 광을 방출하도록 동작가능할 수 있다. 하나의 구현예에서, 방출되는 백색 광은 200-800 나노미터의 파장들을 갖는 광을 포함한다. 적합한 광 소스는 제논 램프 또는 제논 수은 램프이다. 몇몇 다른 구현예들에서, 방출되는 광은, 근적외선 스펙트럼의 파장들, 예를 들어 800-1400 나노미터의 파장들을 갖는 광을 포함한다. [0039] The
[0040] 광 검출기(164)는 분광계(spectrometer)일 수 있다. 분광계는 전자기 스펙트럼의 일부에 걸쳐 광의 세기를 측정하기 위한 광학 기구이다. 적절한 분광계는 격자(grating) 분광계이다. 분광계에 대한 전형적인 출력은, 파장(또는 주파수)의 함수로서의, 광의 세기이다. [0040] The
[0041] 상기 주목한 바와 같이, 광 소스(162) 및 광 검출기(164)는, 이들의 동작을 제어하도록 그리고 이들의 신호들을 수신하도록 동작가능한 컴퓨팅 디바이스, 예를 들어 제어기(190)에 연결될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스는, 폴리싱 장치 근처에 위치된 마이크로프로세서, 예를 들어 프로그램가능한 컴퓨터를 포함할 수 있다. 제어와 관련하여, 컴퓨팅 디바이스는, 예를 들어 광 소스의 활성화를 플래튼(120)의 회전과 동기화시킬 수 있다. [0041] As noted above,
[0042] 몇몇 구현예들에서, 인시츄 모니터링 시스템(160)의 광 소스(162) 및 검출기(164)는 플래튼(120) 내에 설치되고, 플래튼(120)과 회전한다. 이 경우, 플래튼의 운동은 센서가 각각의 기판을 가로질러 스캐닝하게 할 것이다. 특히, 플래튼(120)이 회전할 때, 제어기(190)는 광학 액세스가 기판(10) 아래를 지나기 직전에 시작하여 그 직후에 끝나는 일련의 플래시들을 광 소스(162)가 방출하게 할 수 있다. 대안적으로, 컴퓨팅 디바이스는 각각의 기판(10)이 광학 액세스 위를 지나기 직전에 시작하여 그 직후에 끝나는 광을 광 소스(162)가 연속적으로 방출하게 할 수 있다. 어느 경우이든, 검출기로부터의 신호는 샘플링 주파수에서 스펙트럼 측정들을 생성하기 위해 샘플링 기간에 걸쳐서 통합될(integrated) 수 있다.[0042] In some implementations, the
[0043] 동작시, 제어기(190)는, 예를 들어 광 소스의 특정 플래시에 대해 또는 검출기의 시간 프레임(time frame) 동안 광 검출기에 의해 수신되는 광의 스펙트럼을 설명하는 정보를 운반(carry)하는 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 이러한 스펙트럼은 폴리싱 동안 인시츄로 측정되는 스펙트럼이다.[0043] In operation, the
[0044] 도 4에 의해 도시된 바와 같이, 검출기가 플래튼 내에 설치되는 경우, (화살표(204)에 의해 도시된) 플래튼의 회전으로 인해, 윈도우(108)가 캐리어 헤드 아래에서 이동할 때, 샘플링 주파수에서 스펙트럼 측정들을 실행하는 광학 모니터링 시스템은 기판(10)을 가로지르는 호형(arc)으로 위치들(201)에서 스펙트럼 측정들이 이루어지게 할 것이다. 예를 들어, 포인트들(201a 내지 201k) 각각은 모니터링 시스템에 의한 스펙트럼 측정의 위치를 나타낸다(포인트들의 수는 예시적이며; 샘플링 주파수에 따라서, 도시된 것보다 더 많거나 더 적은 측정들이 이루어질 수 있다). 샘플링 주파수는 윈도우(108)의 스위프(sweep) 당 5개 내지 20개의 스펙트럼들이 수집되도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 샘플링 기간은 3 내지 100 밀리초일 수 있다.[0044] As shown by FIG. 4, when the detector is installed within the platen, rotation of the platen (shown by arrow 204) causes the
[0045] 도시된 바와 같이, 플래튼의 1 회전에 걸쳐서, 기판(10) 상의 상이한 반경들로부터 스펙트럼들이 획득된다. 즉, 몇몇 스펙트럼들은 기판(10)의 중심에 더 가까운 위치들로부터 획득되고, 몇몇은 에지에 더 가깝다. 따라서, 타이밍, 모터 인코더 정보, 및 기판 및/또는 유지 링의 에지의 광학적 검출에 기초하여, 기판을 가로지르는 광학 모니터링 시스템의 임의의 주어진 스캔에 대해, 제어기(190)는 스캔으로부터 각각의 측정된 스펙트럼에 대하여 (스캐닝 중인 기판의 중심에 대한) 방사상 위치를 계산할 수 있다. 폴리싱 시스템은 또한 회전식 위치 센서, 예를 들어 고정식 광학 차단기(optical interrupter)를 통과할 플래튼의 에지에 부착된 플랜지를 포함하여, 어느 기판인지에 대해 및 측정된 스펙트럼의 기판 상의 위치에 대해 결정하기 위한 추가 데이터를 제공할 수 있다. 그에 따라, 제어기는 측정된 다양한 스펙트럼들을 기판들(10a 및 10b) 상의 제어가능한 구역들(148b 내지 148e)(도 2 참조)과 연관시킬 수 있다. 몇몇 구현예들에서, 스펙트럼의 측정 시간은 방사상 위치의 정확한 계산을 위한 대체물로서 사용될 수 있다. [0045] As shown, over one revolution of the platen, spectra are acquired from different radii on the
[0046] 플래튼의 다수의 회전들에 걸쳐서, 각각의 구역에 대해, 시간의 경과에 따라 스펙트럼들의 시퀀스가 획득될 수 있다. 임의의 특정 이론으로 제한되지 않으면서, 기판(10)으로부터 반사되는 광의 스펙트럼은, 최외측 층의 두께의 변화들로 인해 (예를 들어, 기판에 걸친 단일 스위프 동안이 아니라, 플래튼의 다수의 회전들에 걸쳐서) 폴리싱이 진행됨에 따라 전개(evolve)되며, 그에 따라, 시변(time-varying) 스펙트럼들의 시퀀스를 산출한다. 또한, 층 스택의 특정 두께들에 의해 특정 스펙트럼들이 나타난다. [0046] A sequence of spectra may be acquired over time, for each zone, over multiple rotations of the platen. Without being limited to any particular theory, the spectrum of light reflected from the
[0047] 몇몇 구현예들에서, 제어기, 예를 들어 컴퓨팅 디바이스는, 증착 이후에 하지만 폴리싱 이전에 측정되는, 기판(10)의 측정된 증착 후 베이스 스펙트럼을 수신하고, 각각의 구역으로부터의 측정된 스펙트럼들의 시퀀스를 정규화하도록 프로그램될 수 있다. 제어기는 이후, 각각의 구역에 대한 최적 매칭 기준 스펙트럼들의 시퀀스를 생성하기 위해, 각각의 구역으로부터의 정규화된 측정된 스펙트럼들의 시퀀스로부터의 각각의 정규화된 스펙트럼을 다수의 기준 스펙트럼들과 비교하도록 프로그램될 수 있다. [0047] In some implementations, a controller, eg, a computing device, receives the measured post-deposition base spectrum of the
[0048] 본원에서 사용되는 바와 같이, 기준 스펙트럼은 기판의 폴리싱 전에 생성되는 미리 정의되는 스펙트럼이다. 기준 스펙트럼은, 실제 폴리싱 레이트가, 예상되는 폴리싱 레이트를 따른다는 가정하에, 스펙트럼이 나타날 것으로 예상되는 폴리싱 프로세스에서의 시간을 나타내는 값과 미리 정의된 연관성을 가질 수 있는 바, 즉 폴리싱 동작 이전에 정의될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 기준 스펙트럼은, 최외측 층, 예를 들어 폴리싱될 층의 두께와 같은 기판 특성의 값과 미리 정의된 연관성을 가질 수 있다. [0048] As used herein, a reference spectrum is a predefined spectrum generated prior to polishing of a substrate. The reference spectrum may have a predefined association with a value representing the time in the polishing process at which the spectrum is expected to appear, under the assumption that the actual polishing rate follows the expected polishing rate, i.e. defined prior to the polishing operation. It can be. Alternatively or additionally, the reference spectrum may have a predefined correlation with a value of a substrate property, such as the thickness of the outermost layer, eg the layer to be polished.
[0049] 기준 스펙트럼은, 예를 들어, 테스트 기판, 예를 들어, 알려진 층 두께들의 증착된 층들을 포함하는 테스트 기판으로부터의 스펙트럼들을 측정함으로써 경험적으로 생성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 기준 스펙트럼들을 생성하기 위해, 셋업 기판은, 스펙트럼들의 시퀀스가 수집되는 동안, 디바이스 웨이퍼들의 폴리싱 중에 사용될 동일한 폴리싱 파라미터들을 사용하여 폴리싱된다. 각각의 스펙트럼에 대해, 스펙트럼이 수집되었던 폴리싱 프로세스에서의 시간을 나타내는 값이 기록된다. 예를 들어, 값은 경과 시간 또는 플래튼 회전들의 수일 수 있다. [0049] A reference spectrum may be empirically generated, for example, by measuring spectra from a test substrate, eg, a test substrate comprising deposited layers of known layer thicknesses. For example, to generate a plurality of reference spectra, the setup substrate is polished while the sequence of spectra is being collected using the same polishing parameters to be used during polishing of the device wafers. For each spectrum, a value representing the time in the polishing process at which the spectrum was collected is recorded. For example, the value can be elapsed time or number of platen revolutions.
[0050] 경험적으로 결정되는 것에 부가하여, 기준 스펙트럼들의 일부 또는 전부는 이론으로부터, 예를 들어, 기판 층들의 광학 모델을 사용하여 계산될 수 있다. 예를 들어, 광학 모델은, 알려진 두께들의 증착된 층들, 및 주어진 외측 층 두께(D)를 포함하는 주어진 기판에 대한 기준 스펙트럼을 계산하는 데에 사용될 수 있다. 기준 스펙트럼이 수집될 폴리싱 프로세스에서의 시간을 나타내는 값은, 예를 들어, 외측 층이 균일한 폴리싱 레이트로 제거된다고 가정함으로써, 계산될 수 있다. [0050] In addition to being determined empirically, some or all of the reference spectra may be calculated from theory, for example using an optical model of the substrate layers. For example, an optical model can be used to calculate a reference spectrum for a given substrate comprising deposited layers of known thicknesses, and a given outer layer thickness (D). A value representative of the time in the polishing process at which the reference spectrum will be collected can be calculated, for example, by assuming that the outer layer is removed at a uniform polishing rate.
[0051] 폴리싱을 받고 있는 기판의 측정된 스펙트럼은 하나 또는 그 초과의 라이브러리들로부터의 기준 스펙트럼들에 대해 비교될 수 있다. [0051] A measured spectrum of a substrate undergoing polishing may be compared against reference spectra from one or more libraries.
[0052] 몇몇 구현예들에서, 각각의 기준 스펙트럼에는 인덱스 값이 할당된다. 일반적으로, 각각의 라이브러리는, 기판의 예상되는 폴리싱 시간에 걸쳐서 각각의 플래튼 회전에 대해 많은 기준 스펙트럼들(320), 예를 들어 하나 또는 그 초과, 예를 들어 정확히 하나의 기준 스펙트럼을 포함할 수 있다. 이러한 인덱스는, 기준 스펙트럼이 관찰될 것으로 예상되는 폴리싱 프로세스에서의 시간을 나타내는 값, 예를 들어 숫자(number)일 수 있다. 스펙트럼들은, 특정 라이브러리에서의 각각의 스펙트럼이 고유의 인덱스 값을 갖도록 인덱싱될 수 있다. 인덱싱은, 테스트 기판의 스펙트럼들이 측정된 순서로 인덱스 값들이 시퀀싱되도록 구현될 수 있다. 폴리싱이 진행됨에 따라, 인덱스 값은, 단조롭게 변하도록, 예를 들어 증가 또는 감소하도록 선택될 수 있다. 특히, 기준 스펙트럼들의 인덱스 값들은, (폴리싱 레이트가, 라이브러리에서의 기준 스펙트럼들을 생성하는 데에 사용되는 테스트 기판 또는 모델의 폴리싱 레이트를 따른다는 가정하에), 그러한 인덱스 값들이 시간 또는 플래튼 회전들의 수의 선형 함수를 형성하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 인덱스 값은, 기준 스펙트럼들이 테스트 기판에 대해 측정되었거나 또는 광학 모델에서 나타나게 될 플래튼 회전들의 수에 비례, 예를 들어 그러한 플래튼 회전들의 수와 같을 수 있다. 따라서, 각각의 인덱스 값은 정수(whole number)일 수 있다. 인덱스 넘버(index number)는, 연관된 스펙트럼이 나타나게 될 예상되는 플래튼 회전을 나타낼 수 있다. [0052] In some implementations, each reference spectrum is assigned an index value. In general, each library will contain many reference spectra 320, eg one or more, eg exactly one reference spectrum, for each platen rotation over the expected polishing time of the substrate. can This index may be a value representing the time in the polishing process at which the reference spectrum is expected to be observed, for example a number. Spectra can be indexed such that each spectrum in a particular library has a unique index value. Indexing may be implemented such that the index values are sequenced in the order in which the spectra of the test substrate were measured. As polishing progresses, the index value may be selected to change monotonically, eg increase or decrease. In particular, the index values of the reference spectra (provided that the polishing rate follows the polishing rate of the test substrate or model used to generate the reference spectra in the library), such index values are dependent on time or platen rotations. can be chosen to form a linear function of a number. For example, the index value may be proportional to, eg equal to, the number of platen rotations for which reference spectra have been measured for the test substrate or will appear in the optical model. Accordingly, each index value may be a whole number. The index number may indicate an expected platen rotation at which the associated spectrum will appear.
[0053] 기준 스펙트럼들 및 이들의 연관된 인덱스 값들은 기준 스펙트럼들의 라이브러리에 저장될 수 있다. 예를 들어, 각각의 기준 스펙트럼 및 그것의 연관된 인덱스 값은 데이터베이스의 레코드(record)에 저장될 수 있다. 기준 스펙트럼들의 기준 라이브러리들의 데이터베이스는 폴리싱 장치의 컴퓨팅 디바이스의 메모리에 구현될 수 있다. [0053] Reference spectra and their associated index values may be stored in a library of reference spectra. For example, each reference spectrum and its associated index value may be stored in a record in a database. The database of reference libraries of reference spectra may be implemented in the memory of the computing device of the polishing apparatus.
[0054] 상기 주목한 바와 같이, 각각의 기판의 각각의 구역에 대해, 기판의 그러한 구역에 대해 측정된 스펙트럼들의 시퀀스에 기초하여, 제어기(190)는 최적 매칭 스펙트럼들의 시퀀스를 생성하도록 프로그램될 수 있다. 최적 매칭 기준 스펙트럼은, 폴리싱 동안 획득되는 측정된 스펙트럼을 특정 라이브러리로부터의 기준 스펙트럼들과 비교함으로써 결정될 수 있다. [0054] As noted above, for each region of each substrate, based on the sequence of spectra measured for that region of the substrate, the
[0055] 측정되는 원시 스펙트럼들은 기판으로부터 측정된 증착 후 베이스 스펙트럼을 사용하여 정규화된다. 증착 후 베이스 스펙트럼을 획득하는 것이, 도 5와 관련하여 하기에서 설명된다. 베이스 스펙트럼은 기판을 폴리싱하기 전에 획득될 수 있다. 특히, 베이스 스펙트럼은, 기판 상에 하나 또는 그 초과의 유전체 층들을 증착한 이후, 하지만 폴리싱될 층을 증착하기 전에, 측정될 수 있다. 베이스 스펙트럼은, 교번하는 산화물 및 질화물 층들의 전체 스택을 증착한 이후 측정될 수 있다. 예를 들어, 교번하는 층들의 스택은, 3D NAND 메모리의 생성시에 증착되는 ONON 스택(즉, 교번하는 산화물 및 질화물 층들의 스택)일 수 있다. 몇몇 구현예들에서, 베이스 스펙트럼은, 기판을 에칭하기 전에, 예를 들어 계단 구조를 생성하기 전에, 측정된다. 몇몇 구현예들에서, 베이스 스펙트럼은, 기판을 에칭한 이후, 하지만 중간 층, 예를 들어 질화물 층을 증착하기 전에, 측정된다. 몇몇 구현예들에서, 베이스 스펙트럼은, 중간 층을 증착한 이후, 하지만 에칭된 애퍼처를 충진하기에 충분히 두꺼운 갭 필러 층, 예를 들어 산화물 층을 증착하기 전에, 측정된다. 원시 스펙트럼을 정규화한 이후, 정규화된 스펙트럼은 그런 다음, 최적의 매치를 결정하기 위해, 예를 들어, 교차-상관(cross-correlation), 제곱된 차들의 합 등을 계산함으로써, 기준 스펙트럼들과 비교된다. [0055] The raw spectra to be measured are normalized using the post-deposition base spectrum measured from the substrate. Acquisition of the base spectrum after deposition is described below with respect to FIG. 5 . The base spectrum may be obtained prior to polishing the substrate. In particular, the base spectrum can be measured after depositing one or more dielectric layers on the substrate, but before depositing the layer to be polished. The base spectrum can be measured after depositing the entire stack of alternating oxide and nitride layers. For example, the stack of alternating layers can be an ONON stack (ie, a stack of alternating oxide and nitride layers) deposited in the creation of a 3D NAND memory. In some implementations, the base spectrum is measured prior to etching the substrate, eg, prior to creating the stepped structure. In some implementations, the base spectrum is measured after etching the substrate, but before depositing an intermediate layer, eg, a nitride layer. In some implementations, the base spectrum is measured after depositing the intermediate layer, but before depositing a gap filler layer, eg, an oxide layer, that is thick enough to fill the etched aperture. After normalizing the raw spectrum, the normalized spectrum is then compared to the reference spectra to determine the best match, e.g., by calculating cross-correlation, sum of squared differences, etc. do.
[0056] 베이스 스펙트럼은, 독립형 계측 스테이션, 예를 들어 Nova Measuring Instruments 또는 Nanometrics로부터의 시스템에서, 또는 도 5와 관련하여 설명되는 증착 또는 에칭 프로세스들을 수행하는 것을 담당하는 증착 또는 에칭 시스템 내에 통합되는 인-라인 계측 스테이션에서 측정될 수 있다. [0056] The base spectrum is measured in a stand-alone metrology station, for example a system from Nova Measuring Instruments or Nanometrics, or integrated into a deposition or etch system responsible for performing the deposition or etch processes described with respect to FIG. 5. - Can be measured at the line measuring station.
[0057] 정규화는 나눗셈 연산(division operation)을 포함할 수 있고, 여기서, 원시 스펙트럼이 분자에 있고, 베이스 스펙트럼이 분모에 있다. 베이스 스펙트럼은, 광이 도달할 것으로 예상되는 맨 아래 층의 재료 및 다수의 유전체 층들로부터 반사되는 광의 스펙트럼일 수 있다. 베이스 스펙트럼의 측정은, 예를 들어, 층 스택의 증착 후, 에칭 후, 및 중간층의 증착 후에, 측정을 위한 3개의 프로세스 포인트들과 관련하여 상기에서 설명되었다.[0057] Normalization may include a division operation, where the raw spectrum is in the numerator and the base spectrum is in the denominator. The base spectrum may be the spectrum of light reflected from the bottom layer of material and multiple dielectric layers from which the light is expected to reach. Measurement of the base spectrum has been described above with respect to three process points for measurement, eg after deposition of a layer stack, after etching, and after deposition of an intermediate layer.
[0058] 측정된 스펙트럼은 다음과 같이 정규화될 수 있다: [0058] The measured spectrum can be normalized as follows:
R=(A-DA)/(B-DB)R=(A-DA)/(B-DB)
여기서, R은 정규화된 스펙트럼이고, A는 원시 스펙트럼이고, DA 및 DB는 다크 컨디션(dark condition) 하에서 획득된 다크 스펙트럼(dark spectrum)들이며, 그리고 B는 베이스 스펙트럼이다. 다크 스펙트럼은, 인시츄 광학 모니터링 시스템에 의해 기판이 측정되지 않을 때 인시츄 광학 모니터링 시스템에 의해 측정되는 스펙트럼이다. 몇몇 구현예들에서, DA 및 DB는 동일한 스펙트럼이다. 몇몇 구현예들에서, DA는, 예를 들어, 동일한 플래튼 회전에서, 원시 스펙트럼이 수집될 때에 수집되는 다크 스펙트럼이며, 그리고 DB는, 예를 들어 동일한 플래튼 회전에서, 원시 스펙트럼이 수집될 때에 수집되는 다크 스펙트럼이다. where R is the normalized spectrum, A is the raw spectrum, DA and DB are dark spectra obtained under dark conditions, and B is the base spectrum. A dark spectrum is a spectrum measured by an in situ optical monitoring system when the substrate is not being measured by the in situ optical monitoring system. In some implementations, DA and DB are the same spectrum. In some implementations, DA is the dark spectrum collected when the raw spectrum is collected, eg, at the same platen rotation, and DB is the dark spectrum collected when the raw spectrum is collected, eg, at the same platen rotation. This is the dark spectrum being collected.
[0059] 도 5는 증착 후 베이스 스펙트럼들이 측정될 수 있는 상이한 제조 스테이지들을 예시한다. 도 5는, 초기 스테이지(502)로부터, 증착 후 스테이지(504)(예를 들어, 증착된 유전체 재료들의 층들을 갖는 기판(502))까지의 그리고 마지막의 폴리싱 후 스테이지(506)까지의, 상이한 제조 스테이지들에서의 예시적인 기판(502)을 예시한다. 증착 후 베이스 스펙트럼, 예를 들어, 증착 후 스테이지, 즉 스테이지(504) 및 그 이후에 기판의 스펙트럼을 획득하기 위해, 광학 모니터링 시스템에 의해 스펙트럼이 측정될 수 있다. 상기 설명된 바와 같이, 증착 후 베이스 스펙트럼은 또한, 에칭 후(post etch) 기판(512), 예를 들어, 기판 상에 증착된 하나 또는 그 초과의 층들로부터 재료(예를 들어, 증착(510) 이후 기판으로부터 제거되는 재료)를 제거한 이후의 기판의 스펙트럼으로부터 획득될 수 있다. 또한, 증착 후 베이스 스펙트럼은, 갭 필 전 기판(pre gap fill substrate)(514), 예를 들어, 에칭(512) 이후, 하지만 갭 필 층(예를 들어, 두꺼운 산화물)의 증착 이전에, 기판에 도포되는 재료의 층(예를 들어, 질화물 증착 층)을 갖는 기판의 스펙트럼으로부터 획득될 수 있다. [0059] Figure 5 illustrates different fabrication stages at which base spectra may be measured after deposition. 5 shows different stages from the
[0060] 이제, 단일 기판의 단일 구역에 대한 결과들 만을 예시하는 도 6을 참조하면, 인덱스 값들(212)의 시변 시퀀스를 생성하기 위해, 시퀀스 내의 최적 매칭 스펙트럼들 각각의 인덱스 값이 결정될 수 있다. 인덱스 값들의 이러한 시퀀스는 인덱스 트레이스(210)라 지칭될 수 있다. 몇몇 구현예들에서, 인덱스 트레이스는, 예를 들어, 측정된 증착 후 베이스 스펙트럼에 대해 정규화된, 각각의 정규화된 측정된 스펙트럼을, 정확히 하나의 라이브러리로부터의 기준 스펙트럼들과 비교함으로써 생성된다. 일반적으로, 인덱스 트레이스(210)는 기판 아래에서의 광학 모니터링 시스템의 스위프 당 하나의, 예를 들어 정확히 하나의 인덱스 값을 포함할 수 있다. [0060] Referring now to FIG. 6, which illustrates only results for a single region of a single substrate, to generate a time-varying sequence of index values 212, the index value of each of the best matching spectra in the sequence may be determined. . This sequence of index values may be referred to as
[0061] 광학 모니터링 시스템의 단일 스위프로 특정 구역에 대하여 다수의 스펙트럼들("현재 스펙트럼들(current spectra)"이라 지칭됨)이 측정 및 정규화되는 주어진 인덱스 트레이스(210)에 대해, 현재의 정규화된 측정된 스펙트럼들 각각과 하나 또는 그 초과의, 예를 들어 정확히 하나의 라이브러리의 기준 스펙트럼들 간에 최적 매치(best match)가 결정될 수 있다. 몇몇 구현예들에서, 각각의 선택된 현재 스펙트럼들은 선택된 라이브러리 또는 라이브러리들의 각각의 기준 스펙트럼들에 대해 비교된다. 대안적으로, 몇몇 구현예들에서, 현재 스펙트럼들은 결합, 예를 들어 평균화될(averaged) 수 있으며, 그리고 결과적인 결합된 스펙트럼이 기준 스펙트럼들에 대해 비교되어, 최적 매치 및 그에 따라 인덱스 값을 결정한다. [0061] For a given
[0062] 요약하면, 각각의 인덱스 트레이스는 인덱스 값들(212)의 시퀀스(210)를 포함하며, 시퀀스의 각각의 특정 인덱스 값(212)은, 주어진 라이브러리로부터, 정규화된 측정된 스펙트럼에 가장 근접하게 피팅(fit)되는 기준 스펙트럼의 인덱스를 선택함으로써 생성된다. 인덱스 트레이스(210)의 각각의 인덱스에 대한 시간 값은, 정규화된 측정된 스펙트럼이 측정된 시간과 동일할 수 있다. [0062] In summary, each index trace comprises a
[0063] 도 7에 도시된 바와 같이, 함수, 예를 들어 공지된 차수(order)의 다항식 함수, 예를 들어 1차 함수(first-order function)(예를 들어, 라인(214))가, 예를 들어 강건한 라인 피팅(robust line fitting)을 사용하여, 스펙트럼들의 인덱스 값들의 시퀀스에 피팅된다. 다른 함수들, 예를 들어, 2차(second-order)의 다항식 함수들이 사용될 수 있지만, 라인이 계산의 용이성을 제공한다. 라인(214)이 타겟 인덱스(IT)를 가로지르는 종점 시간(TE)에서 폴리싱이 중단될 수 있다. [0063] As shown in Figure 7, a function, e.g. a polynomial function of known order, e.g. a first-order function (e.g. line 214), The spectra are fitted to a sequence of index values, for example using robust line fitting. Lines provide ease of computation, although other functions can be used, for example second-order polynomial functions. Polishing may be stopped at an endpoint time TE where
[0064] 도 8은 제품 기판(product substrate)을 제조하고 폴리싱하는 방법의 흐름도를 도시한다. 제품 기판은 적어도, 라이브러리의 기준 스펙트럼들을 생성하기 위해 사용되는 테스트 기판들과 동일한 층 구조 및 동일한 패턴을 가질 수 있다. 몇몇 구현예들에서, 도 8의 방법은, 도 9와 관련하여 하기 설명되는 제조 퍼실리티를 사용하여 수행될 수 있다. 도 8은, 예를 들어 3D NAND 구조와 같은 예시적인 기판을 제조 및 폴리싱하는 방법을 예시하지만, 단계(804) 및 단계들(808-816)은 임의의 적합한 제조된 기판에 대해 적용될 수 있음을 이해해야 한다. [0064] Figure 8 shows a flow diagram of a method of manufacturing and polishing a product substrate. The product substrate may have at least the same layer structure and the same pattern as the test substrates used to generate the library's reference spectra. In some implementations, the method of FIG. 8 can be performed using the manufacturing facility described below with respect to FIG. 9 . 8 illustrates a method of fabricating and polishing an exemplary substrate, such as, for example, a 3D NAND structure, although
[0065] 도 9는 제조 퍼실리티(900)의 개략적인 예시이다. 제조 퍼실리티(900)는, 인-라인 계측 시스템(904)을 선택적으로 포함하는 증착 시스템(902), 예를 들어, 화학 기상 증착 시스템 또는 플라즈마 강화 화학 기상 증착 시스템을 포함한다. 몇몇 구현예들에서, 제조 퍼실리티(900)는 독립형 계측 시스템(906)을 포함할 수 있다. 9 is a schematic illustration of a
[0066] 제조 퍼실리티(900)는, 기판을 수용하고, 기판을 패터닝하고, 에칭 프로세스를 수행할 수 있는 에칭 시스템(908)을 더 포함한다. 에칭 시스템(908)은 인라인 계측 시스템(910)을 포함할 수 있다. [0066] The
[0067] 또한, 제조 퍼실리티(900)는, 기판을 수용하고, 기판 상의 외측 재료 층을 폴리싱, 예를 들어 제거할 수 있는 폴리싱 시스템(912)을 포함한다. 폴리싱 시스템(912)은, 인시츄 광학 계측 시스템(914), 및 동작들을 수행하도록 구성된 제어기(916)를 갖도록 구성된다. [0067] The
[0068] 재료의 층들이 기판 상에 증착된다(단계 802). 도 1a 및 도 5와 관련하여 상기 주목한 바와 같이, 기판 베이스(12), 예를 들어 유리 시트 또는 반도체 웨이퍼는, 기판 베이스 위에 배치되는 전도성 층(14), 예를 들어 금속, 이를테면 구리, 텅스텐 또는 알루미늄을 포함할 수 있다. [0068] Layers of material are deposited on the substrate (step 802). As noted above with respect to FIGS. 1A and 5 , a
[0069] 기판은 증착 시스템(902)으로 운반된다. 몇몇 구현예들에서, 교번하는 층들, 예를 들어, 교번하는 제 1 층 재료 및 제 2 층 재료가 증착 시스템(902)에 의해 기판 위에, 또는 몇몇 구현예들에서는 전도성 층(14) 위에 증착된다. 예를 들어, 제 1 유전체 층(16), 예를 들어 산화물 또는 질화물이 전도성 층 위에 증착되며, 그리고 제 2 유전체 층, 예를 들어 산화물 또는 질화물이 제 1 층 위에 증착된다. 예를 들어, 제 1 유전체 층은 실리콘 산화물일 수 있고, 제 2 유전체 층은 실리콘 질화물일 수 있다. 증착은, 재료들의 교번하는 층들의 스택을 생성하기 위해 한번 또는 그 초과의 횟수만큼 반복된다. 도 1과 관련하여 상기 설명된 바와 같이, 층들 중 하나, 예를 들어, 제 1 층 재료 또는 제 2 층 재료는 폴리실리콘일 수 있다. [0069] The substrate is transported to the
[0070] 단계(804)에서 설명되는 바와 같이, 기판으로부터 반사되는 스펙트럼이 제조 프로세스에서의 이 시점(point)에서 측정될 수 있고, 증착 후 베이스 스펙트럼으로서 저장될 수 있다. 기판은, 증착 시스템(902) 내의 인-라인 계측 시스템(904)에 의해, 또는 독립형 계측 시스템(906)에 의해 측정될 수 있다. [0070] As described in
[0071] 다음으로, 예를 들어, 계단 구조를 생성하기 위해, 기판이 패터닝 및 에칭된다. 에칭을 수행하기 위해, 기판은 에칭 시스템(908)으로 운반될 수 있다. 임의의 남아있는 포토레지스트를 제거한 후, 대안적으로, 기판으로부터 반사되는 스펙트럼이 제조 프로세스에서의 이 시점에서 측정되고, 증착 후 베이스 스펙트럼으로서 저장될 수 있다. 기판은, 에칭 시스템(908) 내의 인-라인 계측 시스템(910)에 의해, 또는 독립형 계측 시스템(906)에 의해 측정될 수 있다. [0071] Next, the substrate is patterned and etched, for example to create a stepped structure. To perform etching, the substrate may be transported to an
[0072] 다음으로, 중간 층, 예를 들어, 도 1에서와 같은 질화물 층(20), 이를테면 실리콘 질화물이, 에칭된 애퍼처를 갖는 교번하는 재료 층들 위에 증착된다. 중간 층의 증착은, 교번하는 층들의 스택을 증착한 것과 동일한 증착 시스템(902)에 의해 또는 상이한 증착 시스템에 의해 수행될 수 있다. 대안적으로, 기판으로부터 반사되는 스펙트럼이, 외측 갭 필 층(30)의 증착 이전에, 제조 프로세스의 이 시점에서 측정되고, 증착 후 베이스 스펙트럼으로서 저장될 수 있다. 기판은, 인-라인 계측 시스템, 예를 들어 증착 시스템(902) 내의 인-라인 계측 시스템(904)에 의해, 또는 독립형 계측 시스템(906)에 의해 측정될 수 있다. [0072] Next, an intermediate layer, eg, a
[0073] 결과적으로, 제품 기판은, 증착 후에, 하지만 폴리싱 전에 그리고 폴리싱될 층의 증착 전에 측정된다(단계 804). 제품 기판으로부터 반사되는 스펙트럼은, 하기 설명되는 바와 같이, 폴리싱 동안 측정되는 스펙트럼들을 정규화하는 데에 사용하기 위해 측정된다. 증착 후 베이스 스펙트럼, 예를 들어, 폴리싱 동안 측정되는 원시 스펙트럼들을 정규화하는 데에 사용되는, 증착 후 스테이지에서의 기판의 스펙트럼을 획득하기 위해, 제품 기판이 측정된다. 증착 후 베이스 스펙트럼은, 증착 이후 그리고 에칭 이전에, 제품 기판의 스펙트럼으로부터 측정될 수 있다. 증착 후 베이스 스펙트럼은 또한, 에칭 이후, 예를 들어, 계단 구조를 생성하기 위해, 제품 기판 상에 증착된 하나 또는 그 초과의 층들로부터 재료를 제거한 이후, 측정될 수 있다. 또한, 증착 후 베이스 스펙트럼은, 에칭, 및 제품 기판 상에 질화물 층을 증착한 이후, 하지만 폴리싱 전에 측정될 수 있다. [0073] Consequently, the product substrate is measured after deposition but before polishing and before deposition of the layer to be polished (step 804). The spectrum reflected from the product substrate is measured for use in normalizing the spectra measured during polishing, as described below. The product substrate is measured to obtain a post-deposition base spectrum, eg, a spectrum of the substrate at the post-deposition stage that is used to normalize the raw spectra measured during polishing. The post-deposition base spectrum can be measured from the spectrum of the product substrate after deposition and prior to etching. The post-deposition base spectrum can also be measured after etching, eg, after removing material from one or more layers deposited on the product substrate to create a stepped structure. Also, the post-deposition base spectrum can be measured after etching and depositing the nitride layer on the product substrate, but before polishing.
[0074] 증착 후 베이스 스펙트럼을 측정한 후, 외측 갭 필 층, 예를 들어 두꺼운 산화물이 기판 상에 증착된다(단계 806). 중간 층의 증착은, 교번하는 층들의 스택을 증착한 것과 동일한 증착 시스템(902)에 의해, 그리고/또는 중간 층을 증착한 것과 동일한 증착 시스템(902)에 의해, 또는 상이한 증착 시스템에 의해 수행될 수 있다. [0074] After measuring the post-deposition base spectrum, an outer gap fill layer, for example a thick oxide, is deposited on the substrate (step 806). Deposition of the intermediate layer may be performed by the
[0075] 갭 필 층을 제거하기 위해 제품 기판이 폴리싱된다(단계 808). 예를 들어, 갭 필 층은, 폴리싱 시스템(912), 예를 들어, 도 2에서 설명된 폴리싱 장치에서, 폴리싱 패드를 사용하여, 폴리싱 및 제거될 수 있다. 물론, 단계들(802-806)은 다른 곳에서 수행될 수 있으며, 그에 따라, 폴리싱 시스템(912)의 특정 오퍼레이터에 대한 프로세스는 단계(808)에서 시작된다. [0075] The product substrate is polished to remove the gap fill layer (step 808). For example, the gap fill layer may be polished and removed using a polishing pad in the
[0076] 인시츄 계측 시스템(914)은, 상기 설명된 인시츄 모니터링 시스템(914)을 사용하여, 폴리싱 동안 제품 기판의 측정된 스펙트럼들을 검출하는 데에 사용된다(단계 810). [0076] The in
[0077] 폴리싱 시스템(912) 내의 제어기(916)는, 상기 논의된 바와 같이, 측정된 증착 후 베이스 스펙트럼을 사용하여, 측정된 스펙트럼들을 정규화한다(단계 812). 몇몇 구현예들에서, 함수, 예를 들어 선형 함수가, 갭 필 층의 클리어런스(clearance)가 검출되는 시간(TC) 이후 수집되는 스펙트럼들에 대한 인덱스 값들의 시퀀스에 대해 피팅된다. [0077] The
[0078] 정규화된 측정된 스펙트럼들을 분석하여 인덱스 값들의 시퀀스를 생성하며, 그리고 인덱스 값들의 시퀀스에 대해 함수가 피팅된다. 특히, 측정된 스펙트럼들의 시퀀스 내의 각각의 측정된 스펙트럼에 대해, 인덱스 값들의 시퀀스를 생성하기 위해, 최적으로 피팅되는 기준 스펙트럼에 대한 인덱스 값이 결정된다(단계 814). 즉, 정규화된 측정된 스펙트럼들을 분석하여 인덱스 값들의 시퀀스를 생성하며, 그리고 인덱스 값들의 시퀀스에 대해 함수가 피팅된다. [0078] The normalized measured spectra are analyzed to generate a sequence of index values, and a function is fitted to the sequence of index values. In particular, for each measured spectrum in the sequence of measured spectra, an index value for the best fitting reference spectrum is determined to produce a sequence of index values (step 814). That is, the normalized measured spectra are analyzed to generate a sequence of index values, and a function is fitted to the sequence of index values.
[0079] 인덱스 값(예를 들어, 인덱스 값들의 새로운 시퀀스에 대해 피팅되는 선형 함수로부터 생성되는 계산된 인덱스 값)이 타겟 인덱스에 도달하면, 폴리싱이 중단될 수 있다(단계 816). 타겟 두께(IT)가 폴리싱 동작 이전에 사용자에 의해 설정되어 저장될 수 있다. 대안적으로, 제거하기 위한 타겟 양(target amount)이 사용자에 의해 설정될 수 있고, 제거하기 위한 타겟 양으로부터 타겟 인덱스(IT)가 계산될 수 있다. [0079] When an index value (eg, a computed index value generated from a linear function fitted to a new sequence of index values) reaches the target index, polishing may be stopped (step 816). The target thickness IT may be set and stored by a user prior to the polishing operation. Alternatively, a target amount for removal may be set by the user, and a target index IT may be calculated from the target amount for removal.
[0080] 폴리싱 균일성을 개선하기 위해, 폴리싱 파라미터들을 조정하도록, 예를 들어, 기판 상의 하나 또는 그 초과의 구역들의 폴리싱 레이트를 조정하도록, 최외측 층, 예를 들어 갭 필 층의 클리어런스가 검출된 이후 수집되는 스펙트럼들로부터의 인덱스 값들에 대해 피팅되는 함수를 사용하는 것이 또한 가능하다. [0080] detecting a clearance of an outermost layer, e.g., a gap fill layer, to adjust polishing parameters, e.g., to adjust a polishing rate of one or more zones on a substrate, to improve polishing uniformity. It is also possible to use a function that is fitted to the index values from spectra collected after they have been collected.
[0081] 몇몇 구현예들에서, 각각의 구역에 대해 인덱스 트레이스가 생성될 수 있다. 폴리싱 종점을 검출하는 데에 사용되는 것에 대해 대안적으로 또는 부가적으로, 인덱스 트레이스들은, 상이한 구역들이, 폴리싱을 감소시키는 타겟 두께에 더 가까운 자신들의 타겟 두께에 도달하도록, 예를 들어, 미국 특허 출원 일련 번호 제13/094,677호에서 설명된 바와 같이, 폴리싱 균일성을 개선하기 위해 구역들 중 하나 또는 그 초과에 대한 폴리싱 레이트를 조정하게 될 폴리싱 파라미터에 대한 조정을 계산하는 데에 사용될 수 있다. [0081] In some implementations, an index trace may be generated for each zone. Alternatively or in addition to those used to detect the polishing endpoint, the index traces can be used such that different zones reach their target thickness closer to the target thickness reducing polishing, e.g. As described in application Ser. No. 13/094,677, it can be used to calculate adjustments to polishing parameters that will adjust the polishing rate for one or more of the zones to improve polishing uniformity.
[0082] 비록 상기의 논의가, 플래튼 내에 설치된 광학 종점 모니터를 가지는 회전하는 플래튼을 추정하고 있기는 하지만, 시스템은 모니터링 시스템과 기판 사이의 다른 타입들의 상대적인 운동에 대해 적용가능할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 구현예들에서, 예를 들어 궤도 운동에서, 광 소스는 기판의 상이한 위치들을 횡단하지만, 기판의 에지는 가로지르지 않는다. 그러한 경우들에서, 수집된 스펙트럼들은 여전히 그룹화될 수 있고, 예를 들어 스펙트럼들은 특정 빈도수(frequency)로 수집될 수 있으며 그리고 소정 시간 기간 내에 수집된 스펙트럼들이 그룹의 일부로 고려될 수 있다. 그러한 시간 기간은, 각각의 그룹에 대해 5개 내지 20개의 스펙트럼들이 수집될 수 있을 정도로 충분히 길어야 한다. [0082] Although the discussion above assumes a rotating platen with an optical endpoint monitor installed within the platen, the system may be applicable for other types of relative motion between the monitoring system and the substrate. For example, in some implementations, for example in orbital motion, the light source traverses different locations of the substrate, but not the edge of the substrate. In such cases, the collected spectra may still be grouped, eg spectra may be collected with a certain frequency and spectra collected within a certain time period may be considered part of the group. The time period should be long enough so that 5 to 20 spectra can be collected for each group.
[0083] 또한, 상기 논의가 정규화를 위해 베이스 스펙트럼을 사용하는 것에 대해 집중하였지만, 베이스 스펙트럼은 다른 적용예들에 대해 사용될 수 있다. 제 1 예로서, 정규화보다는, 베이스 스펙트럼은 폴리싱 프로세스 동안 기준 스펙트럼으로서 사용될 수 있다. [0083] Further, although the discussion above focused on using the base spectrum for normalization, the base spectrum may be used for other applications. As a first example, rather than normalization, the base spectrum can be used as a reference spectrum during the polishing process.
[0084] 제 2 예로서, 베이스 스펙트럼에서의 밸리들 또는 피크들의 위치가 결정될 수 있다. 이러한 데이터는 스펙트럼 특징 추적 알고리즘(spectral feature tracking algorithm)에서 타겟을 조정하는 데에 사용될 수 있다. 예를 들어, 본원에서 참조로서 포함되는 미국 특허 제7,998,358호에서 설명되는 알고리즘은, 베이스 스펙트럼에서의 밸리 또는 피크의 위치에 기초하여 타겟 위치를 소정의 양 만큼 변경시킴으로써, 조정될 수 있다. [0084] As a second example, the location of valleys or peaks in the base spectrum can be determined. This data can be used to adjust targets in a spectral feature tracking algorithm. For example, the algorithm described in US Pat. No. 7,998,358, incorporated herein by reference, can be tuned by changing the target location by a predetermined amount based on the location of a valley or peak in the base spectrum.
[0085] 제 3 예로서, 나눗셈보다는, 측정된 스펙트럼으로부터 베이스 스펙트럼을 뺄 수 있다. [0085] As a third example, rather than division, one can subtract the base spectrum from the measured spectrum.
[0086] 제 4 예로서, 여러 가지의 저장된 종점 알고리즘들 중 하나가 베이스 스펙트럼에 기초하여 제어기에 의해 자동적으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 폴리싱 이전에, 베이스 스펙트럼은 복수의 스펙트럼들과 비교될 수 있고, 최적 매칭 스펙트럼이 식별될 수 있다. 복수의 스펙트럼들 각각은, 연관된 알고리즘 타입, 예를 들어 푸리에 변환, 스펙트럼 특징 추적, 기준 스펙트럼에 대한 차이의 추적, 또는 라이브러리로부터의 매칭하는 기준 스펙트럼의 식별을 가질 수 있다. 제어기가, 어떤 스펙트럼이 최적으로 매칭하는 지를 결정한 후, 제어기는 그 스펙트럼과 연관된 종점 알고리즘을 자동적으로 선택할 수 있다. [0086] As a fourth example, one of several stored endpoint algorithms may be automatically selected by the controller based on the base spectrum. For example, prior to polishing, a base spectrum can be compared to a plurality of spectra, and a best matching spectrum can be identified. Each of the plurality of spectra may have an associated algorithm type, such as Fourier transform, spectral feature tracking, difference tracking relative to a reference spectrum, or identification of a matching reference spectrum from a library. After the controller determines which spectrum best matches, the controller can automatically select an endpoint algorithm associated with that spectrum.
[0087] 또한, 상기 논의가 유전체 층의 폴리싱 동안 측정되는 스펙트럼의 정규화에 대해 집중하였지만, 이러한 접근법은 전도성 층의 폴리싱 동안 와전류 측정의 정규화에도 또한 적용가능할 것이다. 이 경우, 최외측 층은 전도성 층, 예를 들어 구리와 같은 금속이다. 예를 들어, 미국 특허 공보 제2012/0276661호에서 설명되는 바와 같은 와전류 모니터링 시스템이 광학 모니터링 시스템을 대체하며, 폴리싱 동안 기판을 모니터링하는 데에 사용된다. 독립형 또는 인-라인 와전류 계측 디바이스가, 반도체 웨이퍼 위에 놓이는 전도성 층의 증착 이후, 하지만 최외측 전도성 층의 증착 이전에, 기판의 베이스 측정을 생성하는 데에 사용된다. 와전류 측정은 다음과 같이 정규화될 수 있다: [0087] Further, although the discussion above focused on normalization of spectra measured during polishing of dielectric layers, this approach would also be applicable to normalization of eddy current measurements during polishing of conductive layers. In this case, the outermost layer is a conductive layer, for example a metal such as copper. For example, an eddy current monitoring system as described in US Patent Publication No. 2012/0276661 replaces the optical monitoring system and is used to monitor the substrate during polishing. A stand-alone or in-line eddy current measurement device is used to generate a base measurement of the substrate after deposition of a conductive layer overlying the semiconductor wafer, but prior to deposition of an outermost conductive layer. Eddy current measurements can be normalized as follows:
R=(A-DA)/(B-DB)R=(A-DA)/(B-DB)
여기서, R은 정규화된 측정이고, A는 폴리싱 동안의 원시 측정(raw measurement)이고, DA 및 DB는, 센서가 기판 아래 있지 않을 때 인시츄 와전류 모니터링 시스템에 의해 이루어지는 측정들이며, 그리고 B는 외측의 전도성의 최외측 층의 증착 이전에 이루어지는 베이스 측정이다. where R is the normalized measurement, A is the raw measurement during polishing, DA and DB are measurements made by the in situ eddy current monitoring system when the sensor is not under the substrate, and B is the outside It is a base measurement made prior to the deposition of the outermost conductive layer.
[0088] 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 기판이라는 용어는, 예를 들어, 제품 기판(예를 들어, 다수의 메모리 또는 프로세서 다이들을 포함함), 테스트 기판, 및 게이팅(gating) 기판을 포함할 수 있다. 기판이라는 용어는 원형 디스크들 및 직사각형 시트들을 포함할 수 있다. [0088] As used herein, the term substrate may include, for example, a product substrate (eg, containing multiple memory or processor dies), a test substrate, and a gating substrate. can The term substrate can include circular disks and rectangular sheets.
[0089] 본 명세서에서 설명되는 본 발명의 실시예들 및 모든 기능적인 동작들은, 디지털 전자 회로로 또는 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어, 또는, 본 명세서에서 개시된 구조적 수단들 및 그 구조적 수단들의 구조적인 균등물들을 포함하는, 하드웨어로, 또는 이들의 조합들로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예들은, 데이터 프로세싱 장치, 예를 들어 프로그램가능 프로세서, 컴퓨터, 또는 다수의 프로세서들 또는 컴퓨터들에 의해 실행하기 위한, 또는 그러한 데이터 프로세싱 장치의 동작을 제어하기 위한, 하나 또는 그 초과의 컴퓨터 프로그램 제품들로서, 즉 머신 판독가능 저장 매체에 유형적으로 구현되는 하나 또는 그 초과의 컴퓨터 프로그램들로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램(또한, 프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 애플리케이션, 또는 코드로 알려져 있음)은, 컴파일링된 또는 해석된(interpreted) 언어들을 포함하는 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 작성될 수 있고, 그리고 독립형(stand-alone) 프로그램과 같은, 또는 모듈, 컴포넌트, 서브루틴, 또는 컴퓨팅 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛과 같은 것을 포함하는, 임의의 형태로 전개될(deployed) 수 있다. 컴퓨터 프로그램이 반드시 파일에 상응하는 것은 아니다. 프로그램은, 다른 프로그램들 또는 데이터를 유지하는 파일의 일부 내에, 해당 프로그램에 전용되는 단일 파일 내에, 또는 다수의 협력적인(coordinated) 파일들(예를 들어, 하나 또는 그 초과의 모듈들, 서브 프로그램들, 또는 코드의 부분들을 저장하는 파일들) 내에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 컴퓨터 상에서, 또는 하나의 장소(site)의 또는 다수의 장소들에 걸쳐 분산되고 통신 네트워크에 의해 서로 연결되어 있는 다수의 컴퓨터들 상에서 실행되도록 전개될 수 있다. 본 명세서에 설명된 프로세스들 및 논리 흐름들은, 입력 데이터에 대해 동작하고 출력을 생성함으로써 기능들을 수행하도록 하나 또는 그 초과의 컴퓨터 프로그램들을 실행하는 하나 또는 그 초과의 프로그램가능 프로세서들에 의해 수행될 수 있다. 프로세스들 및 논리 흐름들은 또한, 특수 목적 논리 회로망, 예를 들어 FPGA(field programmable gate array) 또는 ASIC(application specific integrated circuit)에 의해 수행될 수 있고, 그리고 장치는 또한 그러한 FPGA 또는 ASIC로서 구현될 수 있다. [0089] Embodiments and all functional operations of the invention described herein may be implemented in digital electronic circuitry or in computer software, firmware, or the structural means disclosed herein and their structural equivalents. It can be implemented in hardware, including, or in combinations thereof. Embodiments of the invention may be directed to one or more data processing apparatus, eg, for execution by, or for controlling the operation of, a data processing apparatus, a programmable processor, a computer, or multiple processors or computers. may be implemented as computer program products of, ie, as one or more computer programs tangibly embodied in a machine-readable storage medium. A computer program (also known as a program, software, software application, or code) may be written in any form of programming language, including compiled or interpreted languages, and stand-alone. may be deployed in any form, such as a program alone, or including such as a 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 may reside within a portion of a file that holds other programs or data, within a single file dedicated to that program, or within multiple coordinated files (e.g., one or more modules, subprograms). , or files that store parts of code). A computer program can be deployed to be executed on one computer or on multiple computers distributed at one site or across multiple sites and interconnected by a communication network. The processes and logic flows described in this specification may be performed by one or more programmable processors executing one or more computer programs to perform functions by operating on input data and generating output. there is. The processes and logic flows may also be performed by special purpose logic circuitry, such as a field programmable gate array (FPGA) or application specific integrated circuit (ASIC), and the apparatus may also be implemented as such an FPGA or ASIC. there is.
[0090] 상기 설명된 폴리싱 장치 및 방법들은 다양한 폴리싱 시스템들에서 적용될 수 있다. 폴리싱 패드 또는 캐리어 헤드들, 또는 양자 모두가 이동되어, 폴리싱 표면과 기판 간에 상대 운동을 제공할 수 있다. 예를 들어, 플래튼은 회전하는 것이 아니라, 궤도 운동(orbit)을 할 수 있다. 폴리싱 패드는 플래튼에 고정된 원형(또는 어떠한 다른 형상)의 패드일 수 있다. 종점 검출 시스템의 일부 양상들은, 예를 들어 폴리싱 패드가 연속적이거나, 선형으로 이동하는 릴-투-릴(reel-to-reel) 벨트인 경우, 선형 폴리싱 시스템들에 대해 적용가능할 수 있다. 폴리싱 층은 표준(예를 들어, 필러들을 가지거나 가지지 않는 폴리우레탄) 폴리싱 재료, 연성 재료, 또는 고정형-연마(fixed-abrasive) 재료일 수 있다. 상대적인 포지셔닝(positioning)의 용어들이 사용되며; 폴리싱 표면 및 기판은 수직 배향 또는 어떠한 다른 배향으로 유지될 수 있음을 이해해야 한다. [0090] The above-described polishing apparatus and methods can be applied in various polishing systems. The polishing pad or the carrier heads, or both, may be moved to provide relative motion between the polishing surface and the substrate. For example, the platen may orbit rather than rotate. The polishing pad may be a circular (or any other shaped) pad fixed to the platen. Some aspects of the endpoint detection system may be applicable for linear polishing systems, for example where the polishing pad is continuous or a linearly moving reel-to-reel belt. The polishing layer can be a standard (eg polyurethane with or without fillers) polishing material, a soft material, or a fixed-abrasive material. Terms of relative positioning are used; It should be understood that the polishing surface and substrate may be held in a homeotropic orientation or any other orientation.
[0091] 본 발명의 특정 실시예들이 설명되었다. 다른 실시예들이 하기의 청구항들의 범위 내에 있다. [0091] Certain embodiments of the invention have been described. Other embodiments are within the scope of the following claims.
Claims (24)
상기 컴퓨터 프로그램은, 하나 또는 그 초과의 컴퓨터들에 의해 실행될 때, 상기 하나 또는 그 초과의 컴퓨터들로 하여금 동작들을 수행하게 하는 명령들을 포함하고,
상기 동작들은:
베이스 측정(base measurement)을 저장하는 동작 ― 상기 베이스 측정은, 반도체 웨이퍼 및 상기 반도체 웨이퍼 위에 놓이는 적어도 하나의 층을 포함하는 기판의 와전류(eddy current) 측정이고, 상기 와전류 측정은 상기 적어도 하나의 층 위의 전도성 외측(outer) 층의 증착 이전에 수행됨 ―;
상기 적어도 하나의 층 위의 상기 전도성 외측 층의 증착 이후 그리고 상기 기판 상의 상기 전도성 외측 층의 폴리싱(polishing) 동안, 상기 기판의 와전류들의 원시 측정(raw measurement)들의 시퀀스를 인시츄(in-situ) 모니터링 시스템으로부터 수신하는 동작 ― 상기 인시츄 모니터링 시스템은 인시츄 와전류 모니터링 시스템임 ―;
상기 원시 측정들에서의 노이즈를 감소시키기 위해, 상기 원시 측정들을 사용하여 그리고 상기 베이스 측정을 사용하여, 조정된 측정들의 시퀀스를 생성하는 동작; 및
적어도 상기 조정된 측정들의 시퀀스에 기초하여, 폴리싱 레이트에 대한 조정 또는 폴리싱 종점 중 적어도 하나를 결정하는 동작을 포함하는,
하나 또는 그 초과의 컴퓨터 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.A computer program stored on one or more computer storage media,
the computer program includes instructions that, when executed by one or more computers, cause the one or more computers to perform operations;
The above actions are:
storing a base measurement - the base measurement is an eddy current measurement of a substrate comprising a semiconductor wafer and at least one layer overlying the semiconductor wafer, wherein the eddy current measurement is a measurement of the eddy current of the at least one layer performed prior to deposition of the above conductive outer layer;
in-situ a sequence of raw measurements of eddy currents of the substrate after deposition of the conductive outer layer on the at least one layer and during polishing of the conductive outer layer on the substrate; receiving from a monitoring system, wherein the in-situ monitoring system is an in-situ eddy current monitoring system;
generating a sequence of adjusted measurements using the raw measurements and using the base measurement to reduce noise in the raw measurements; and
determining at least one of an adjustment to a polishing rate or a polishing endpoint based on at least the adjusted sequence of measurements.
A computer program stored on one or more computer storage media.
상기 베이스 측정은, 상기 적어도 하나의 층의 증착 이후이나 상기 적어도 하나의 층의 에칭 이전에, 또는 상기 적어도 하나의 층의 에칭 이후이나 배리어(barrier) 층의 증착 이전에, 또는 상기 배리어 층의 증착 이후이나 상기 외측 층의 증착 이전에 측정되는 상기 기판의 와전류 측정인,
하나 또는 그 초과의 컴퓨터 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램. According to claim 1,
The base measurement may be performed after deposition of the at least one layer but prior to etching of the at least one layer, or after etching of the at least one layer but prior to deposition of a barrier layer, or deposition of the barrier layer. an eddy current measurement of the substrate measured after or prior to deposition of the outer layer,
A computer program stored on one or more computer storage media.
상기 컴퓨터 프로그램은, 하나 또는 그 초과의 컴퓨터들에 의해 실행될 때, 상기 하나 또는 그 초과의 컴퓨터들로 하여금 동작들을 수행하게 하는 명령들을 포함하고,
상기 동작들은:
베이스 측정을 저장하는 동작 ― 상기 베이스 측정은, 반도체 웨이퍼 및 상기 반도체 웨이퍼 위에 놓이는 적어도 하나의 층을 포함하는 기판의 분광 사진(spectrographic) 측정이고, 상기 분광 사진 측정은 상기 적어도 하나의 층 위의 외측(outer) 층의 증착 이전에 수행되고, 상기 적어도 하나의 층은 적어도 하나의 유전체 층을 포함하며, 상기 베이스 측정은 상기 기판으로부터 반사되는 광의 스펙트럼을 나타내는 베이스 스펙트럼(base spectrum)임 ―;
상기 적어도 하나의 층 위의 상기 외측 층의 증착 이후 그리고 상기 기판 상의 상기 외측 층의 폴리싱 동안, 상기 기판으로부터 반사되는 광의 스펙트럼들의 원시 측정들의 시퀀스를 인시츄 모니터링 시스템으로부터 수신하는 동작 ― 상기 인시츄 모니터링 시스템은 인시츄 광학 모니터링 시스템임 ―;
상기 원시 측정들에서의 노이즈를 감소시키기 위해, 상기 원시 측정들을 사용하여 그리고 상기 베이스 측정을 사용하여, 조정된 측정들의 시퀀스를 생성하는 동작; 및
적어도 상기 조정된 측정들의 시퀀스에 기초하여, 폴리싱 레이트에 대한 조정 또는 폴리싱 종점 중 적어도 하나를 결정하는 동작을 포함하는,
하나 또는 그 초과의 컴퓨터 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.A computer program stored on one or more computer storage media,
the computer program includes instructions that, when executed by one or more computers, cause the one or more computers to perform operations;
The above actions are:
storing a base measurement - wherein the base measurement is a spectrographic measurement of a substrate comprising a semiconductor wafer and at least one layer overlying the semiconductor wafer, the spectrographic measurement comprising an outer surface over the at least one layer performed prior to deposition of an outer layer, wherein the at least one layer includes at least one dielectric layer, and wherein the base measurement is a base spectrum representing a spectrum of light reflected from the substrate;
receiving from an in situ monitoring system a sequence of raw measurements of spectra of light reflected from the substrate after deposition of the outer layer over the at least one layer and during polishing of the outer layer on the substrate - the in situ monitoring The system is an in situ optical monitoring system;
generating a sequence of adjusted measurements using the raw measurements and using the base measurement to reduce noise in the raw measurements; and
determining at least one of an adjustment to a polishing rate or a polishing endpoint based on at least the adjusted sequence of measurements.
A computer program stored on one or more computer storage media.
상기 외측 층은 비-금속 층인,
하나 또는 그 초과의 컴퓨터 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램. According to claim 3,
wherein the outer layer is a non-metallic layer;
A computer program stored on one or more computer storage media.
상기 베이스 스펙트럼은, 금속 층 또는 반도체 웨이퍼 위에 놓이는 복수의 유전체 층들의 증착 이후 그리고 상기 복수의 증착된 유전체 층 위에 상기 비-금속 층을 증착하기 이전에, 상기 기판으로부터 반사되는 광의 스펙트럼인,
하나 또는 그 초과의 컴퓨터 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램. According to claim 4,
wherein the base spectrum is a spectrum of light reflected from the substrate after deposition of a plurality of dielectric layers overlying a metal layer or semiconductor wafer and prior to depositing the non-metallic layer over the plurality of deposited dielectric layers;
A computer program stored on one or more computer storage media.
상기 베이스 스펙트럼은, 상기 복수의 유전체 층들의 증착 이후이나 에칭 프로세스 이전에, 또는 상기 에칭 프로세스 이후이나 질화물 층의 증착 이전에, 또는 상기 질화물 층의 증착 이후이나 폴리싱을 받는 상기 비-금속 층을 증착하기 전에 측정되는 상기 기판으로부터 반사되는 광의 스펙트럼인,
하나 또는 그 초과의 컴퓨터 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램. According to claim 5,
The base spectrum may be applied after deposition of the plurality of dielectric layers but prior to an etching process, or after the etching process but prior to deposition of a nitride layer, or after deposition of the nitride layer but depositing the non-metallic layer undergoing polishing. The spectrum of the light reflected from the substrate measured before
A computer program stored on one or more computer storage media.
상기 조정된 측정들의 시퀀스를 생성하는 것은,
상기 원시 측정 및 상기 베이스 측정을 사용하여, 정규화된 측정들의 시퀀스를 생성하기 위해, 원시 측정의 시퀀스 내의 각각의 원시 측정을 정규화하는 것을 포함하는,
하나 또는 그 초과의 컴퓨터 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램. According to any one of claims 1 to 6,
Generating the adjusted sequence of measurements comprises:
normalizing each raw measurement in the sequence of raw measurements to produce a sequence of normalized measurements using the raw measurement and the base measurement;
A computer program stored on one or more computer storage media.
정규화하는 것은 나눗셈 연산(division operation)을 포함하고, 여기서, 상기 원시 측정이 분자에 있고, 상기 베이스 측정은 분모에 있는,
하나 또는 그 초과의 컴퓨터 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램. According to claim 7,
normalizing comprises a division operation, wherein the raw measure is in the numerator and the base measure is in the denominator;
A computer program stored on one or more computer storage media.
상기 나눗셈 연산은,
를 만족시키는 정규화된 측정(R)를 계산하고,
여기서, A는 원시 측정이고, B는 베이스 측정이며, 그리고 DA 및 DB는, 상기 인시츄 모니터링 시스템에 의해 기판이 측정되지 않을 때에 상기 인시츄 모니터링 시스템에 의해 이루어지는 측정들인,
하나 또는 그 초과의 컴퓨터 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램. According to claim 8,
The division operation is
Calculate a normalized measure (R) that satisfies
where A is a raw measurement, B is a base measurement, and D A and D B are measurements made by the in situ monitoring system when the substrate is not being measured by the in situ monitoring system.
A computer program stored on one or more computer storage media.
반도체 웨이퍼 위에 적어도 하나의 층을 증착하는 단계;
기판의 베이스 측정을 획득하는 단계 ― 상기 베이스 측정은, 상기 적어도 하나의 층의 증착 이후의 그리고 상기 적어도 하나의 층 위의 외측 층의 증착 이전의 상기 기판의 와전류 측정이고, 상기 외측 층은 전도성 층임 ―;
상기 적어도 하나의 층 상에 상기 외측 층을 증착하는 단계;
상기 기판의 상기 외측 층을 폴리싱하는 단계;
상기 외측 층의 폴리싱 동안, 인시츄 모니터링 시스템에 의해 상기 기판의 와전류들의 원시 측정들의 시퀀스를 획득하는 단계 ― 상기 인시츄 모니터링 시스템은 인시츄 와전류 모니터링 시스템임 ―;
상기 원시 측정들에서의 노이즈를 감소시키기 위해, 상기 원시 측정들을 사용하여 그리고 상기 베이스 측정을 사용하여, 조정된 측정들의 시퀀스를 생성하는 단계; 및
상기 조정된 측정들의 시퀀스로부터의 적어도 하나의 조정된 측정에 기초하여, 폴리싱 레이트에 대한 조정 또는 폴리싱 종점 중 적어도 하나를 결정하는 단계를 포함하는,
기판을 제조하는 방법. As a method of manufacturing a substrate,
depositing at least one layer over the semiconductor wafer;
obtaining a base measurement of a substrate, wherein the base measurement is an eddy current measurement of the substrate after deposition of the at least one layer and prior to deposition of an outer layer over the at least one layer, wherein the outer layer is a conductive layer. -;
depositing the outer layer on the at least one layer;
polishing the outer layer of the substrate;
during polishing of the outer layer, acquiring a sequence of raw measurements of eddy currents of the substrate by an in situ monitoring system, wherein the in situ monitoring system is an in situ eddy current monitoring system;
generating a sequence of adjusted measurements using the raw measurements and using the base measurement to reduce noise in the raw measurements; and
determining at least one of an adjustment to a polishing rate or a polishing endpoint based on at least one adjusted measurement from the sequence of adjusted measurements.
How to make a substrate.
상기 적어도 하나의 층은 상기 반도체 웨이퍼 위의 적어도 하나의 하부(underlying) 전도성 층 및 적어도 하나의 유전체 층을 포함하는 복수의 층들인,
기판을 제조하는 방법. According to claim 10,
wherein the at least one layer is a plurality of layers including at least one underlying conductive layer and at least one dielectric layer over the semiconductor wafer;
How to make a substrate.
상기 베이스 측정은, 상기 기판 상에 복수의 교번하는 층들을 증착한 이후이나 상기 기판을 에칭하기 이전의, 또는 상기 기판을 에칭한 이후이나 배리어 층을 증착하기 이전의, 또는 배리어 층을 증착한 이후이나 상기 전도성 층을 증착하기 이전의, 상기 기판의 와전류 측정인,
기판을 제조하는 방법. According to claim 11,
The base measurement is taken after depositing a plurality of alternating layers on the substrate but before etching the substrate, or after etching the substrate but before depositing a barrier layer, or after depositing a barrier layer. or before depositing the conductive layer, the eddy current measurement of the substrate,
How to make a substrate.
상기 복수의 교번하는 층들은 폴리실리콘 및 실리콘 산화물을 포함하는,
기판을 제조하는 방법. According to claim 12,
wherein the plurality of alternating layers comprises polysilicon and silicon oxide.
How to make a substrate.
반도체 웨이퍼 위에 적어도 하나의 층을 증착하는 단계 ― 상기 적어도 하나의 층은 적어도 하나의 유전체 층을 포함함 ―;
기판의 베이스 측정을 획득하는 단계 ― 상기 베이스 측정은, 상기 적어도 하나의 층의 증착 이후의 그리고 상기 적어도 하나의 층 위의 외측 층의 증착 이전의 상기 기판의 측정이고, 상기 베이스 측정은 상기 기판으로부터 반사되는 광의 스펙트럼을 나타내는 베이스 스펙트럼임 ―;
상기 적어도 하나의 층 상에 상기 외측 층을 증착하는 단계;
상기 기판의 상기 외측 층을 폴리싱하는 단계;
상기 외측 층의 폴리싱 동안, 인시츄 모니터링 시스템에 의해 상기 기판으로부터 반사되는 광의 스펙트럼들의 원시 측정들의 시퀀스를 획득하는 단계 ― 상기 인시츄 모니터링 시스템은 인시츄 광학 모니터링 시스템임 ―;
상기 원시 측정들에서의 노이즈를 감소시키기 위해, 상기 원시 측정들을 사용하여 그리고 상기 베이스 측정을 사용하여, 조정된 측정들의 시퀀스를 생성하는 단계; 및
상기 조정된 측정들의 시퀀스로부터의 적어도 하나의 조정된 측정에 기초하여, 폴리싱 레이트에 대한 조정 또는 폴리싱 종점 중 적어도 하나를 결정하는 단계를 포함하는,
기판을 제조하는 방법. As a method of manufacturing a substrate,
depositing at least one layer over the semiconductor wafer, the at least one layer comprising at least one dielectric layer;
obtaining a base measurement of a substrate, the base measurement being a measurement of the substrate after deposition of the at least one layer and prior to deposition of an outer layer over the at least one layer, the base measurement comprising: is a base spectrum representing the spectrum of reflected light;
depositing the outer layer on the at least one layer;
polishing the outer layer of the substrate;
during polishing of the outer layer, acquiring a sequence of raw measurements of spectra of light reflected from the substrate by an in situ monitoring system, wherein the in situ monitoring system is an in situ optical monitoring system;
generating a sequence of adjusted measurements using the raw measurements and using the base measurement to reduce noise in the raw measurements; and
determining at least one of an adjustment to a polishing rate or a polishing endpoint based on at least one adjusted measurement from the sequence of adjusted measurements.
How to make a substrate.
상기 외측 층은 비-금속 층인,
기판을 제조하는 방법. According to claim 14,
wherein the outer layer is a non-metallic layer;
How to make a substrate.
상기 베이스 스펙트럼은, 금속 층 또는 반도체 웨이퍼 위에 놓이는 복수의 유전체 층들의 증착 이후 그리고 상기 복수의 증착된 유전체 층 위에 비-금속 층을 증착하기 이전에, 상기 기판으로부터 반사되는 광의 스펙트럼인,
기판을 제조하는 방법. According to claim 15,
wherein the base spectrum is a spectrum of light reflected from the substrate after deposition of a plurality of dielectric layers overlying a metal layer or semiconductor wafer and prior to depositing a non-metallic layer over the plurality of deposited dielectric layers;
How to make a substrate.
상기 기판 상에 교번하는 비-금속 층들을 증착하는 단계 ― 상기 교번하는 비-금속 층들은 적어도 하나의 유전체 층을 포함함 ― ;
계단 구조를 생성하기 위해, 상기 기판을 에칭하는 단계;
상기 에칭된 기판 상에 중간 층을 증착하는 단계; 및
상기 중간 층 상에 최외측 층을 증착하는 단계를 포함하는,
기판을 제조하는 방법. According to any one of claims 14 to 16,
depositing alternating non-metallic layers on the substrate, the alternating non-metallic layers comprising at least one dielectric layer;
etching the substrate to create a stepped structure;
depositing an intermediate layer on the etched substrate; and
depositing an outermost layer on the intermediate layer;
How to make a substrate.
베이스 스펙트럼을 측정하는 것은, 상기 기판 상에 교번하는 산화물 및 질화물 층들을 증착한 이후, 하지만 상기 기판을 에칭하기 전에, 또는 상기 기판을 에칭한 이후, 하지만 질화물 층을 증착하기 전에, 또는 질화물 층을 증착한 이후, 하지만 상기 최외측 층을 증착하기 전에, 상기 베이스 스펙트럼을 측정하는 것을 포함하는,
기판을 제조하는 방법. According to claim 17,
Measuring the base spectrum may be done after depositing alternating oxide and nitride layers on the substrate, but before etching the substrate, or after etching the substrate, but before depositing a nitride layer, or after etching the nitride layer. measuring the base spectrum after depositing, but before depositing the outermost layer;
How to make a substrate.
상기 조정된 측정들의 시퀀스를 생성하는 단계는,
정규화된 측정들의 시퀀스를 생성하기 위해, 상기 원시 측정 및 상기 베이스 측정을 사용하여, 상기 원시 측정들의 시퀀스 내의 각각의 원시 측정을 정규화하는 단계를 포함하는,
기판을 제조하는 방법. According to any one of claims 10 to 16,
Generating the adjusted sequence of measurements comprises:
normalizing each raw measurement in the sequence of raw measurements using the raw measurement and the base measurement to produce a sequence of normalized measurements;
How to make a substrate.
기판을 수용하고 그리고 상기 기판 상에 층들의 스택을 증착하도록 구성된 증착 시스템 ― 상기 층들의 스택은 폴리싱을 받을 외측 층 및 상기 외측 층 아래에 있는 적어도 하나의 층을 포함하고, 상기 외측 층은 전도성 층임 ― ;
상기 적어도 하나의 층의 증착 이후 그리고 상기 외측 층의 증착 이전에 상기 기판의 와전류 측정을 생성하도록 구성된 계측 시스템; 및
상기 기판을 수용하고 그리고 상기 기판 상의 상기 외측 층을 폴리싱하도록 구성된 폴리싱 시스템을 포함하고,
상기 폴리싱 시스템은 동작들을 수행하도록 구성된 제어기를 포함하며,
상기 동작들은:
상기 계측 시스템으로부터 상기 측정을 수신하고, 상기 측정을 베이스 측정으로서 저장하는 동작;
인시츄 와전류 모니터링 시스템으로부터 폴리싱 동안 상기 기판의 와전류들의 원시 측정들의 시퀀스를 수신하는 동작;
상기 원시 측정들에서의 노이즈를 감소시키기 위해, 상기 원시 측정들을 사용하여 그리고 상기 베이스 측정을 사용하여, 조정된 측정들의 시퀀스를 생성하는 동작; 및
상기 조정된 측정들의 시퀀스로부터의 적어도 하나의 조정된 측정에 기초하여, 폴리싱 레이트에 대한 조정 또는 폴리싱 종점 중 적어도 하나를 결정하는 동작을 포함하는,
집적 회로 제조 시스템. As an integrated circuit manufacturing system,
A deposition system configured to receive a substrate and deposit a stack of layers on the substrate, the stack of layers including an outer layer to be polished and at least one layer underlying the outer layer, the outer layer being a conductive layer. — ;
a metrology system configured to generate eddy current measurements of the substrate after deposition of the at least one layer and prior to deposition of the outer layer; and
a polishing system configured to receive the substrate and polish the outer layer on the substrate;
The polishing system includes a controller configured to perform operations;
The above actions are:
receiving the measurement from the metrology system and storing the measurement as a base measurement;
receiving a sequence of raw measurements of eddy currents in the substrate during polishing from an in situ eddy current monitoring system;
generating a sequence of adjusted measurements using the raw measurements and using the base measurement to reduce noise in the raw measurements; and
determining at least one of an adjustment to a polishing rate or a polishing endpoint based on at least one adjusted measurement from the adjusted sequence of measurements.
Integrated circuit manufacturing system.
기판을 수용하고 그리고 상기 기판 상에 층들의 스택을 증착하도록 구성된 증착 시스템 ― 상기 층들의 스택은 폴리싱을 받을 외측 층 및 상기 외측 층 아래에 있는 적어도 하나의 층을 포함하고, 상기 적어도 하나의 층은 적어도 하나의 유전체 층을 포함함 ―;
상기 적어도 하나의 층의 증착 이후 그리고 상기 외측 층의 증착 이전에 상기 기판으로부터 반사되는 광의 스펙트럼의 측정을 생성하도록 구성된 계측 시스템; 및
상기 기판을 수용하고 그리고 상기 기판 상의 상기 외측 층을 폴리싱하도록 구성된 폴리싱 시스템을 포함하고,
상기 폴리싱 시스템은 동작들을 수행하도록 구성된 제어기를 포함하며,
상기 동작들은:
상기 계측 시스템으로부터 상기 측정을 수신하고, 상기 측정을 베이스 측정으로서 저장하는 동작;
인시츄 광학 모니터링 시스템으로부터 폴리싱 동안 상기 기판으로부터 반사되는 광의 스펙트럼들의 원시 측정들의 시퀀스를 수신하는 동작;
상기 원시 측정들에서의 노이즈를 감소시키기 위해, 상기 원시 측정들을 사용하여 그리고 상기 베이스 측정을 사용하여, 조정된 측정들의 시퀀스를 생성하는 동작; 및
상기 조정된 측정들의 시퀀스로부터의 적어도 하나의 조정된 측정에 기초하여, 폴리싱 레이트에 대한 조정 또는 폴리싱 종점 중 적어도 하나를 결정하는 동작을 포함하는,
집적 회로 제조 시스템.
As an integrated circuit manufacturing system,
A deposition system configured to receive a substrate and deposit a stack of layers on the substrate, the stack of layers including an outer layer to be polished and at least one layer underlying the outer layer, the at least one layer comprising: including at least one dielectric layer;
a metrology system configured to produce a measurement of a spectrum of light reflected from the substrate after deposition of the at least one layer and prior to deposition of the outer layer; and
a polishing system configured to receive the substrate and polish the outer layer on the substrate;
The polishing system includes a controller configured to perform operations;
The above actions are:
receiving the measurement from the metrology system and storing the measurement as a base measurement;
receiving a sequence of raw measurements of spectra of light reflected from the substrate during polishing from an in situ optical monitoring system;
generating a sequence of adjusted measurements using the raw measurements and using the base measurement to reduce noise in the raw measurements; and
determining at least one of an adjustment to a polishing rate or a polishing endpoint based on at least one adjusted measurement from the adjusted sequence of measurements.
Integrated circuit manufacturing system.
상기 계측 시스템은 상기 증착 시스템 내의 인-라인 계측 스테이션인,
집적 회로 제조 시스템. According to claim 20 or 21,
wherein the metrology system is an in-line metrology station within the deposition system;
Integrated circuit manufacturing system.
상기 계측 시스템은 독립형 계측 시스템인,
집적 회로 제조 시스템. According to claim 20 or 21,
The measurement system is an independent measurement system,
Integrated circuit manufacturing system.
상기 조정된 측정들의 시퀀스를 생성하는 것은,
정규화된 측정들의 시퀀스를 생성하기 위해, 원시 측정 및 상기 베이스 측정을 사용하여, 상기 원시 측정들의 시퀀스 내의 각각의 원시 측정을 정규화하는 것을 포함하는,
집적 회로 제조 시스템. According to claim 20 or 21,
Generating the adjusted sequence of measurements comprises:
normalizing each raw measurement in the sequence of raw measurements using a raw measurement and the base measurement to generate a sequence of normalized measurements;
Integrated circuit manufacturing system.
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