(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上のコンピュータ記憶媒体上にコード化されたコンピュータプログラム製品であって、１つ以上のコンピュータによって実行されると、前記１つ以上のコンピュータに、
半導体ウェハ上に少なくとも１つの層を堆積させた後で、且つ前記少なくとも１つの層の上に導電層である外側層を堆積させる前の基板の渦電流測定値である、ベース測定値を記憶することと、
前記少なくとも１つの層の上に前記外側層を堆積させた後で、且つ前記基板上の前記外側層の研磨中に、インシトゥ渦電流モニタシステムであるインシトゥモニタシステムから、前記基板の渦電流の未加工測定値のシーケンスを受け取ることと、
前記未加工測定値のノイズを低減するために、前記未加工測定値及び前記ベース測定値を使用して調整された測定値のシーケンスを生成することと、
少なくとも調整された測定値の前記シーケンスに基づいて、研磨終点又は研磨速度の調整のうちの少なくとも１つを決定することと
を含むオペレーションを実行させる命令を備える、コンピュータプログラム製品。
【請求項２】
前記ベース測定値は、前記少なくとも１つの層の堆積後であるが前記少なくとも１つの層のエッチング前、前記少なくとも１つの層のエッチング後であるがバリア層の堆積前、又は前記バリア層の堆積後であるが前記外側層の堆積前に測定された、前記基板の渦電流測定値である、請求項１に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項３】
１つ以上のコンピュータ記憶媒体上にコード化されたコンピュータプログラム製品であって、１つ以上のコンピュータによって実行されると、前記１つ以上のコンピュータに、
半導体ウェハ上に少なくとも１つの誘電体層を含む少なくとも１つの層を堆積させた後で、且つ前記少なくとも１つの層の上に外側層を堆積させる前の基板の測定値であり、前記基板から反射された光のスペクトルを表すベーススペクトルである、ベース測定値を記憶することと、
前記少なくとも１つの層の上に前記外側層を堆積させた後で、且つ前記基板上の前記外側層の研磨中に、インシトゥ光学モニタシステムであるインシトゥモニタシステムから、前記基板から反射された光のスペクトルの未加工測定値のシーケンスを受け取ることと、
前記未加工測定値のノイズを低減するために、前記未加工測定値及び前記ベース測定値を使用して調整された測定値のシーケンスを生成することと、
少なくとも調整された測定値の前記シーケンスに基づいて、研磨終点又は研磨速度の調整のうちの少なくとも１つを決定することと
を含むオペレーションを実行させる命令を備える、コンピュータプログラム製品。
【請求項４】
前記外側層は非金属層である、請求項３に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項５】
前記ベーススペクトルは、金属層又は半導体ウェハの上に複数の誘電体層を堆積させた後であり且つ堆積された前記複数の誘電体層の上に前記非金属層を堆積させる前である前記基板から反射された光のスペクトルである、請求項４に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項６】
前記ベーススペクトルは、前記複数の誘電体層の堆積後であるがエッチングプロセス前、前記エッチングプロセス後であるが窒化物層の堆積前、又は前記窒化物層の堆積後であるが研磨を受ける前記非金属層を堆積させる前に測定された、前記基板から反射された光のスペクトルである、請求項５に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項７】
調整された測定値の前記シーケンスを生成することは、正規化された測定値のシーケンスを生成するために、前記未加工測定値及び前記ベース測定値を使用して未加工測定値の前記シーケンスにおける各未加工測定値を正規化することを含む、請求項１から６のいずれか１項に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項８】
正規化することは、前記未加工測定値が分子にあり、前記ベース測定値が分母にある除算オペレーションを含む、請求項７に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項９】
前記除算オペレーションは、下記式、
Ｒ＝（Ａ−ＤＡ）／（Ｂ−ＤＢ）
（式中、Ａは前記未加工測定値であり、Ｂは前記ベース測定値であり、ＤＡ及びＤＢは、前記インシトゥモニタシステムによって基板が測定されていないときに前記インシトゥモニタシステムによって行われた測定値である。）を満たす正規化された測定値Ｒを計算する、請求項８に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１０】
基板を製造する方法であって、
半導体ウェハ上に少なくとも１つの層を堆積させることと、
基板のベース測定値であって、前記少なくとも１つの層の堆積後で、且つ前記少なくとも１つの層の上への導電層である外側層の堆積前の前記基板の渦電流測定値である、ベース測定値を得ることと、
前記少なくとも１つの層の上に前記外側層を堆積させることと、
前記基板の前記外側層を研磨することと、
前記外側層の研磨中に、インシトゥ渦電流モニタシステムであるインシトゥモニタシステムを用いて、前記基板の渦電流の未加工測定値のシーケンスを得ることと、
前記未加工測定値のノイズを低減するために、前記未加工測定値及び前記ベース測定値を使用して調整された測定値のシーケンスを生成することと、
調整された測定値の前記シーケンスからの少なくとも１つの調整された測定値に基づいて、研磨終点又は研磨速度の調整のうちの少なくとも１つを決定することと
を含む方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの層は、前記半導体ウェハ上の少なくとも１つの下層導電層及び少なくとも１つの誘電体層を含む複数の層である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ベース測定値は、複数の交互の層を前記基板上に堆積させた後であるが前記基板をエッチングする前、前記基板をエッチングした後であるがバリア層を堆積させる前、又はバリア層を堆積させた後であるが前記導電層を堆積させる前の前記基板の渦電流測定値である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数の交互の層は、ポリシリコン及び酸化ケイ素を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
基板を製造する方法であって、
半導体ウェハ上に、少なくとも１つの誘電体層を含む少なくとも１つの層を堆積させることと、
基板のベース測定値であって、前記少なくとも１つの層の堆積後で、且つ前記少なくとも１つの層の上への外側層の堆積前の前記基板の測定値であり、前記基板から反射された光のスペクトルを表すベーススペクトルである、ベース測定値を得ることと、
前記少なくとも１つの層の上に前記外側層を堆積させることと、
前記基板の前記外側層を研磨することと、
前記外側層の研磨中に、インシトゥ光学モニタシステムであるインシトゥモニタシステムを用いて、前記基板から反射された光のスペクトルの未加工測定値のシーケンスを得ることと、
前記未加工測定値のノイズを低減するために、前記未加工測定値及び前記ベース測定値を使用して調整された測定値のシーケンスを生成することと、
調整された測定値の前記シーケンスからの少なくとも１つの調整された測定値に基づいて、研磨終点又は研磨速度の調整のうちの少なくとも１つを決定することと
を含む方法。
【請求項１５】
前記外側層は非金属層である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ベーススペクトルは、金属層又は半導体ウェハの上に複数の誘電体層を堆積させた後であり且つ堆積された前記複数の誘電体層の上に前記非金属層を堆積させる前である前記基板から反射された光のスペクトルである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの誘電体層を含む交互の非金属層を前記基板上に堆積させることと、
前記基板をエッチングして、階段構造を形成することと、
エッチングされた前記基板上に中間層を堆積させることと、
最外層を前記中間層の上に堆積させることと
を含む、請求項１４から１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記ベーススペクトルを測定することは、交互の酸化物層及び窒化物層を前記基板上に堆積させた後であるが前記基板をエッチングする前、前記基板をエッチングした後であるが窒化物層を堆積させる前、又は窒化物層を堆積させた後であるが前記最外層を堆積させる前に、前記ベーススペクトルを測定することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
調整された測定値の前記シーケンスを生成することは、正規化された測定値のシーケンスを生成するために、前記未加工測定値及び前記ベース測定値を使用して未加工測定値の前記シーケンスにおける各未加工測定値を正規化することを含む、請求項１０から１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
基板を受け取り、研磨を受ける導電層である外側層と、前記外側層の下にある少なくとも１つの層とを含む層のスタックを、前記基板上に堆積させるように構成された堆積システムと、
前記少なくとも１つの層の堆積後で且つ前記外側層の堆積前の、前記基板の渦電流の測定値を生成するように構成された計測システムと、
前記基板を受け取り、前記基板上の前記外側層を研磨するように構成された研磨システムと
を備える集積回路製造システムであって、前記研磨システムは、
前記計測システムから前記測定値を受け取り、前記測定値をベース測定値として記憶することと、
研磨中の前記基板の渦電流の未加工測定値のシーケンスを、インシトゥ渦電流モニタシステムから受け取ることと、
前記未加工測定値のノイズを低減するために、前記未加工測定値及び前記ベース測定値を使用して調整された測定値のシーケンスを生成することと、
調整された測定値の前記シーケンスからの少なくとも１つの調整された測定値に基づいて、研磨終点又は研磨速度の調整のうちの少なくとも１つを決定することと
を含むオペレーションを実行するように構成されたコントローラを含む、集積回路製造システム。
【請求項２１】
基板を受け取り、研磨を受ける外側層と、前記外側層の下にある少なくとも１つの層とを含む層のスタックを、前記基板上に堆積させるように構成され、前記少なくとも１つの層は少なくとも１つの誘電体層を含む、堆積システムと、
前記少なくとも１つの層の堆積後で且つ前記外側層の堆積前の、前記基板から反射された光のスペクトルの測定値を生成するように構成された計測システムと、
前記基板を受け取り、前記基板上の前記外側層を研磨するように構成された研磨システムと
を備える集積回路製造システムであって、前記研磨システムは、
前記計測システムから前記測定値を受け取り、前記測定値をベース測定値として記憶することと、
研磨中の前記基板から反射された光のスペクトルの未加工測定値のシーケンスを、インシトゥ光学モニタシステムから受け取ることと、
前記未加工測定値のノイズを低減するために、前記未加工測定値及び前記ベース測定値を使用して調整された測定値のシーケンスを生成することと、
調整された測定値の前記シーケンスからの少なくとも１つの調整された測定値に基づいて、研磨終点又は研磨速度の調整のうちの少なくとも１つを決定することと
を含むオペレーションを実行するように構成されたコントローラを含む、集積回路製造システム。
【請求項２２】
前記計測システムは、前記堆積システム内のインライン計測ステーションである、請求項２０または２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記計測システムは、スタンドアローンの計測システムである、請求項２０または２１に記載のシステム。
【請求項２４】
調整された測定値の前記シーケンスを生成することは、正規化された測定値のシーケンスを生成するために、前記未加工測定値及び前記ベース測定値を使用して未加工測定値の前記シーケンスにおける各未加工測定値を正規化することを含む、請求項２０から２３のいずれか１項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えば基板の化学機械研磨中の、研磨制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路は、通常、シリコンウェハ上の導電層、半導体層、又は絶縁層の連続した堆積によって基板上に形成される。一つの製造ステップは、非平面表面上に充填層を堆積させること及び充填層を平坦化することを含む。幾つかの応用において、充填層は、パターニングされた層の上面が露出されるまで、平坦化される。例えば、酸化物充填層が、パターニングされた絶縁層上に堆積され、絶縁層の中のトレンチ又は孔を充填することができる。平坦化の後、充填層は、所定の厚さが非平面表面上に残されるまで、又は下層の上面が露出されるまで、平坦化される。他の応用において、充填層は、パターニングされた下層の上に所定の厚さが残るまで、平坦化される。加えて、基板表面の平坦化が、フォトリソグラフィのために通常必要とされる。
【０００３】
化学機械研磨（ＣＭＰ）は、１つの受け入れられている平坦化の方法である。この平坦化方法は、基板がキャリアヘッドに取り付けられることを、通常必要とする。基板の露出面が、回転する研磨パッドに当接して一般に配置される。キャリアヘッドが、基板に制御可能な荷重を与え、基板を研磨パッドに押し付ける。研磨粒子を伴ったスラリなどの研磨液が、研磨パッドの表面に通常供給される。
【０００４】
ＣＭＰにおける１つの問題は、研磨プロセスが完了したかどうか、例えば、基板の層が、所望の平坦度又は厚さまで平坦化されたかどうか、又はいつ材料の所望の量が除去されたか、を決定することである。基板の層の初期の厚さにおける変動、スラリの組成、研磨パッドの状態、研磨パッドと基板の間の相対速度、各堆積層の厚さ、及び基板に対する荷重が、材料の除去速度における変動を引き起こし得る。これらの変動は、研磨終点に達するのに必要とされる時間における変動を引き起こす。従って、単に研磨時間の関数として研磨終点を決定することは、可能でないかもしれない。
【０００５】
幾つかのシステムにおいて、基板は、例えば研磨パッドにおける窓を通して、研磨中にインシトゥで光学的にモニタリングされる。しかしながら、既存の光学モニタ技術は、半導体デバイス製造業者の増大する要求を満たさないことがある。
【発明の概要】
【０００６】
幾つかの光学モニタプロセスにおいて、例えばＣＭＰの研磨プロセス中に、インシトゥで測定されたスペクトルが、最も良くマッチングする基準スペクトルを見出すために、基準スペクトルのライブラリと比較される。インシトゥで測定されたスペクトルは、結果を歪め、基準スペクトルのライブラリとの不正確な比較をもたらし得る複数のノイズ成分を含み得る。１つの顕著なノイズ成分は、下層の変動である。すなわち、プロセス変動のため、研磨されている層の下の種々の材料層は、屈折率及び厚さにおいて基板ごとに変わり得る。
【０００７】
これらの問題に対処し得る正規化方法は、１つ以上の誘電体層の堆積の後であるが、研磨されるべき外側の層（複数可）の堆積の前に、基板のベーススペクトルを測定することを含む。測定されたベーススペクトルは、研磨中に得られた測定されたスペクトルの各々を正規化するために用いられ、これは、その後、最も良くマッチングする基準スペクトルを見出すために、基準スペクトルのライブラリと比較され得る。
【０００８】
一態様では、機械可読記憶装置に有形に具現化されたコンピュータプログラム製品は、研磨を制御する方法を実行するための命令を含む。この方法は、金属層または半導体ウェハの上にある複数の堆積された誘電体層を堆積させた後で且つ複数の堆積された誘電体層の上に非金属層を堆積させる前に、基板から反射された光のスペクトルであるベーススペクトルを記憶することを含む。複数の堆積された誘電体層上への非金属層の堆積後且つ基板上の非金属層の研磨中に、研磨中に基板から反射された光の未加工スペクトルのシーケンスの測定値が、インシトゥ光学モニタシステムから受け取られる。未加工スペクトルのシーケンス中の各未加工スペクトルは、正規化されて、未加工スペクトルおよびベーススペクトルを使用して正規化されたスペクトルのシーケンスを生成する。研磨終点または研磨速度の調整のうちの少なくとも１つが、正規化されたスペクトルのシーケンスからの少なくとも１つの正規化された所定のスペクトルに基づいて決定される。
【０００９】
別の態様では、基板を製造する方法は、基板の金属層または半導体ウェハ上に少なくとも１つの誘電体層を堆積させることを含む。基板から反射されたベーススペクトルが、少なくとも１つの誘電体層を堆積した後、最外層を堆積する前に、光学計測システムによって測定される。最外層が、少なくとも１つの誘電体層上に堆積され、基板の最外層が研磨され、最外層の研磨中に、基板から反射された未加工スペクトルのシーケンスが、インシトゥ光学モニタシステムによって測定される。未加工スペクトルのシーケンスにおける各未加工スペクトルは正規化されて、未加工スペクトルおよび堆積後ベーススペクトルを用いて正規化されたスペクトルのシーケンスを生成し、研磨終点または研磨速度の調整のうちの少なくとも１つが、正規化されたスペクトルのシーケンスからの少なくとも１つの正規化された所定のスペクトルに基づいて決定される。
【００１０】
別の態様では、集積回路製造システムは、堆積システム、計測システムおよび研磨システムを含む。堆積システムは、基板を受け取り、研磨を受ける非金属層と、非金属層の下にある少なくとも１つの誘電体層とを含む、金属層または半導体基板の上にある層のスタックを堆積するように構成される。計測システムは、少なくとも１つの誘電体層の堆積後で且つ非金属層の堆積前に基板から反射された光のスペクトルの測定値を生成するように構成される。研磨システムは、基板を受け取り、基板上の非金属層を研磨するように構成され、計測システムから光のスペクトルの測定値を受け取り、その測定値をベーススペクトルとして記憶することと、インシトゥ光学モニタシステムを用いて研磨中に基板から反射された光の未加工スペクトルのシーケンスの測定値を受け取ることと、未加工スペクトルのシーケンス中の各未加工スペクトルを正規化して、未加工スペクトルおよびベーススペクトルを使用して正規化されたスペクトルのシーケンスを生成することと、正規化されたスペクトルのシーケンスからの少なくとも１つの正規化された所定のスペクトルに基づいて、研磨終点または研磨速度の調整のうちの少なくとも１つを決定することと、を含むオペレーションを実行するように構成されたコントローラを含む。
【００１１】
別の態様では、研磨システムは、キャリア、プラテン、インシトゥ光学モニタシステム、およびコントローラを含む。キャリアは、基板を搭載するように構成され、基板は、金属層または半導体基板の上にある層のスタックを含み、層のスタックは、研磨されている非金属層および非金属層の下にある複数の堆積された誘電体層を含む。プラテンは、基板と接触するように構成された研磨パッドを受ける。コントローラは、複数の堆積された誘電体層を堆積させた後で且つ非金属層を堆積させる前に基板から反射された光のスペクトルである堆積後ベーススペクトルを記憶することと、インシトゥ光学モニタシステムを用いて研磨中に基板から反射された光の未加工スペクトルのシーケンスの測定値を受け取ることと、未処理スペクトルのシーケンスにおける各未処理スペクトルを正規化して、未処理スペクトルおよび堆積後ベーススペクトルを使用して正規化されたスペクトルのシーケンスを生成することと、正規化されたスペクトルのシーケンスからの少なくとも１つの正規化された所定のスペクトルに基づいて、研磨終点または研磨速度の調整のうちの少なくとも１つを決定することと、を含むオペレーションを実行するように構成される。
【００１２】
別の態様では、機械可読記憶装置に有形に具現化されたコンピュータプログラム製品は、１つ以上のコンピュータによって実行されると、１つ以上のコンピュータに、ベース測定値を受け取ることを含むオペレーションを実行させる命令を含み、ベース測定値は、半導体ウェハ上にある少なくとも１つの層の堆積後且つ少なくとも１つの層上への導電層の堆積前における、基板の渦電流測定値である。少なくとも１つの層の上への導電層の堆積後且つ基板上の導電層の研磨中に、基板の未加工測定値のシーケンスが、インシトゥ渦電流モニタシステムから受け取られる。未加工測定値のシーケンスにおける各未加工測定値は正規化されて、未加工測定値およびベース測定値を用いて正規化された測定値のシーケンスを生成し、研磨終点または研磨速度の調整のうちの少なくとも１つが、少なくとも正規化された測定値のシーケンスに基づいて決定される。
【００１３】
実施形態は、以下の利点のうちの１つ以上を任意選択で含み得る。基板の研磨に対する終点を決定する際の精度は、基板上に堆積された下層の厚さおよび／または屈折率の変動からのノイズをフィルタリングすることによって改善することができる。研磨中、研磨されている最も外側の材料層の厚さは、基板のスペクトル測定値を得ることによって追跡することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】研磨前、研磨中、研磨後における例示的な基板の概略断面図である。
【図２】研磨装置の一例の概略断面図を示す。
【図３】複数のゾーンを有する基板の概略上面図を示す。
【図４】研磨パッドの上面図を示し、インシトゥ測定値が基板上で取得される場所を示す。
【図５】堆積後ベーススペクトルが測定され得る、例示的基板の製造の様々な段階を示す。
【図６】測定されたスペクトルから生成された値のシーケンスを示す。
【図７】値のシーケンスにフィッティングされた線形関数を示す。
【図８】基板を製造し、研磨終点を検出するための例示的プロセスのフロー図である。
【図９】製造設備の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
様々な図の中の類似の参照番号及び記号は、類似の要素を示す。
【００１６】
基板は、金属層または半導体基板の上にある層のスタックを含むことができ、層のスタックは、研磨されている最外層および最外層の下にある複数の堆積層を含む。幾つかの実施形態では、最外層は、非金属層である。一例として、誘電体材料の交互の層、例えば３Ｄ  ＮＡＮＤ構造を有する基板について全体を通して言及する。他の基板を使用することができ、図１に記載された基板は一例であるということが、理解されるべきである。
【００１７】
一例として、図１Ａの基板１０を参照すると、基板ベース１２、例えばガラスシートまたは半導体ウェハは、任意選択で、１つ以上のパターニングされた又はパターニングされていない金属、酸化物、窒化物またはポリシリコン層を含むことができる中間層構造１４を含む。
【００１８】
中間層構造１４（または中間層構造が存在しない場合は基板ベース１２）と最外層との間に、少なくとも１つの追加の誘電体層が堆積される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの追加の誘電体層は、単一層である。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの誘電体層は、層構造１４上に、例えば導電性材料の上に堆積された複数の交互の層を含む。交互の層は、第１の層材料１６と第２の層材料１８との間で交互になる。例えば、第１の層１６、例えば、酸化物または窒化物が、導電層１４の上に堆積される。第２の層１８、例えば窒化物または酸化物が、第１の層の上に堆積される。例えば、第１の誘電体層は、酸化ケイ素であってもよく、第２の誘電体層は、窒化ケイ素であってもよい。堆積が１回以上繰り返され、交互の材料層を生成する。さらに、第１の層１６または第２の層１８は、誘電体ではなくポリシリコンであってもよい。
【００１９】
図１Ｂは、エッチングプロセスが実行された後の基板１０を示す。基板１０はエッチングされて、階段構造を形成しており、例えば、基板は、パターンに従ってパターニングされエッチングされている。パターニングは、図１Ａに示す基板１０にフォトレジストを塗布することを含むことができ、これは、エッチング後の構造、例えば階段構造を定める。エッチング後、フォトレジストを用いて基板をパターニングした場合、プラズマアッシングプロセスが、基板１０上の残留フォトレジストを除去することができる。
【００２０】
図１Ｃは、階段構造の上に層２０を堆積した後の基板１０を示す。層２０は窒化物、例えば窒化ケイ素とすることができる。基板１０に応じて、窒化物層２０は、３Ｄ  ＮＡＮＤフラッシュメモリ構造における絶縁体、バリア、または電荷トラップとして作用することができる。
【００２１】
図１Ｄは、凹部、例えば階段構造によって残された凹部を充填するのに十分な厚さの外側間隙充填層３０を堆積した後の基板１０を示す。外側間隙充填層３０は、非金属層、例えば、酸化物である。例えば、層３０は、酸化ケイ素であってもよい。図１Ｅは、化学機械平坦化プロセスを行った後の基板１０を示す。化学機械研磨を使用して、窒化物層２０が露出されるまで、基板を平坦化することができる。
【００２２】
図２は、研磨装置１００の一例を示す。研磨装置１００は、研磨パッド１１０が載せられている回転可能な円板状のプラテン１２０を含む。プラテンは、軸１２５の周りに回転するように動作することができる。例えば、モータ１２１が、ドライブシャフト１２４を回転させて、プラテン１２０を回転させることができる。研磨パッド１１０は、外側研磨層１１２及びより軟質のバッキング層１１４とを有する２層研磨パッドとすることができる。
【００２３】
研磨装置１００は、スラリーなどの研磨液１３２を研磨パッド１１０上にパッドに対して分配するためのポート１３０を含むことができる。研磨装置はまた、研磨パッド１１０を研磨して、研磨パッド１１０を一貫した研磨状態に維持する研磨パッドコンディショナを含むことができる。
【００２４】
研磨装置１００は、１つ以上のキャリアヘッド１４０を含む。各キャリアヘッド１４０は、基板１０を研磨パッド１１０に対して保持するように動作可能である。各キャリアヘッド１４０は、それぞれの基板に関連する研磨パラメータ、例えば圧力を独立して制御することができる。
【００２５】
詳細には、各キャリアヘッド１４０は、フレキシブル膜１４４の下に基板１０を保持する保持リング１４２を含むことができる。各キャリアヘッド１４０はまた、膜によって画定された複数の独立に制御可能な加圧可能なチャンバ、例えば３つのチャンバ１４６ａ〜１４６ｃを含み、フレキシブル膜１４４上の及びそれ故に基板１０上の対応するゾーン１４８ａ〜１４８ｃに、独立に制御可能な圧力をかけることができる（図３を参照）。図３を参照すると、中心ゾーン１４８ａは、ほぼ円形であり得、残りのゾーン１４８ｂ〜１４８ｃは、中心ゾーン１４８ａの周りの同心環状ゾーンであり得る。説明を容易にするために、図２および図３には３つのチャンバのみが示されているが、１つまたは２つのチャンバ、または４つ以上のチャンバ、例えば５つのチャンバが存在し得る。
【００２６】
図２に戻って、各キャリアヘッド１４０は、カルーセルまたはトラックなどの支持構造１５０から懸架され、キャリアヘッドが軸１５５の周りで回転できるように、ドライブシャフト１５２によってキャリアヘッド回転モータ１５４に接続される。任意選択で、各キャリアヘッド１４０は、例えば、カルーセル１５０上の滑動部上で、カルーセル自体の回転振動によって、又はトラックに沿った並進運動によって、横方向に振動することができる。動作中、プラテンは、その中心軸１２５の周りに回転され、各キャリアヘッドは、その中心軸１５５の周りに回転され、研磨パッドの上面を横切って横方向に並進運動する。
【００２７】
ただ１つのキャリアヘッド１４０が示されているが、研磨パッド１１０の表面積を効率的に使用できるように、追加の基板を保持するためにより多くのキャリアヘッドを設けることができる。したがって、同時研磨プロセスのために基板を保持するように適合されたキャリアヘッドアセンブリの数は、少なくとも部分的に研磨パッド１１０の表面積に基づくことができる。
【００２８】
研磨装置はまた、以下に論じられるように、終点検出のために、又は研磨速度を調整すべきかどうかを決定するために、又は研磨速度の調整のために使用することができる、インシトゥ光学モニタシステム１６０、例えば、分光モニタシステムを含むことができる。研磨パッドを通る光アクセスが、開孔（すなわち、パッドを通る孔）又は中実の窓１１８を含むことによって提供される。
【００２９】
光学モニタシステム１６０は、光源１６２、光検出器１６４、並びに、コントローラ１９０、例えばコンピュータと光源１６２および光検出器１６４との間で信号を送受信するための回路１６６を含むことができる。１つ以上の光ファイバ、例えば分岐光ファイバ１７０を使用して、光源１６２からの光を研磨パッド内の光アクセスに伝達し、基板１０から反射された光を検出器１６４に伝達することができる。
【００３０】
回路１６６の出力は、ドライブシャフト１２４内の回転カプラ１２９、例えばスリップリングを通って光学モニタシステムのコントローラ１９０に流れる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１９０からロータリカプラ１２９を通って光学モニタシステム１６０へ流れるデジタル電子信号の中の制御コマンドに応答してオン又はオフにすることができる。あるいは、回路１６６は、無線信号によってコントローラ１９０と通信することができる。
【００３１】
光源１６２は、白色光を放射するように動作可能である。一実施形態では、放射される白色光は、２００〜８００ナノメートルの波長を有する光を含む。１つの適切な光源は、キセノンランプまたはキセノン水銀ランプである。いくつかの他の実施形態では、放射された光は、近赤外スペクトル、例えば、８００〜１４００ナノメートルの波長を有する光を含む。
【００３２】
光検出器１６４は、分光計とすることができる。分光計は、電磁スペクトルの一部分の光の強度を測定するための光学機器である。１つの適切な分光計は、格子分光計である。分光計の典型的な出力は、波長（又は周波数）の関数としての光の強度である。
【００３３】
上述したように、光源１６２および光検出器１６４は、それらの動作を制御し、それらの信号を受信するように動作可能な計算デバイス、例えばコントローラ１９０に接続することができる。計算デバイスは、研磨装置の近くに位置するマイクロプロセッサ、例えばプログラマブルコンピュータを含むことができる。制御に関して、計算デバイスは、例えば、光源の作動をプラテン１２０の回転と同期させることができる。
【００３４】
いくつかの実施形態では、インシトゥモニタシステム１６０の光源１６２および検出器１６４は、プラテン１２０内に設置され、プラテン１２０と共に回転する。この場合、プラテンの運動によって、センサが各基板を横切ってスキャンする。詳細には、プラテン１２０が回転するとき、コントローラ１９０により、光源１６２は、光アクセスが基板１０の下を通る直前に始まり、直後に終わる一連の閃光を放射することができる。代替的に、計算デバイスにより、光源１６２は、各基板１０が光アクセスの上を通る直前に始まり、直後に終わる光を連続的に放射することができる。いずれの場合も、検出器からの信号が、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値を生成することができる。
【００３５】
動作中、コントローラ１９０は、例えば、光源のある特定の閃光の間に又は検出器のある特定の時間枠の間に光検出器によって受け取られた光のスペクトルを記述している情報を運ぶ信号を受信することができる。従って、このスペクトルは、研磨中にインシトゥで測定されたスペクトルである。
【００３６】
図４に示すように、検出器がプラテンに設置されている場合、プラテンの回転（矢印２０４で示す）により、窓１０８がキャリアヘッドの下を進むとき、サンプリング周波数でスペクトル測定を行う光学モニタシステムは、基板１０を横切る円弧内の位置２０１でスペクトル測定値を取得する。例えば、点２０１ａ〜２０１ｋの各々は、モニタシステムによるスペクトル測定の位置を表す（点の数は例示的なものであり、サンプリング周波数に依存して、図示されているより多いまたは少ない測定値が取得され得る）。サンプリング周波数は、窓１０８の掃引ごとに５〜２０個のスペクトルが収集されるように選択することができる。例えば、サンプリング周期は、３〜１００ミリ秒とすることができる。
【００３７】
図示されているように、プラテンの１回転の間に、基板１０上の様々な半径からスペクトルが得られる。すなわち、幾つかのスペクトルは、基板１０の中心に近い場所から得られ、幾つかのスペクトルは、エッジに近い場所から得られる。したがって、基板を横切る光学モニタシステムの任意の所与のスキャンに対して、タイミング、モータエンコーダ情報、並びに基板のエッジ及び／又は保持リングの光学的検出に基づいて、コントローラ１９０は、スキャンから測定された各スペクトルについて、（スキャンされている基板の中心に対する）半径方向の位置を計算することができる。研磨システムはまた、測定されたスペクトルの基板及び基板上の位置の決定のための追加データを提供する回転位置センサ、例えば、静止した光インタラプタを通過するプラテンのエッジに取り付けられたフランジを含むことができる。このようにして、コントローラは、様々な測定されたスペクトルを、基板１０ａおよび１０ｂ上の制御可能なゾーン１４８ｂ〜１４８ｅ（図２参照）と関連付けることができる。幾つかの実施形態では、スペクトルの測定の時間が、半径方向位置の正確な計算の代用として使用され得る。
【００３８】
プラテンの複数の回転の間に、各ゾーンについて、スペクトルのシーケンスを時間と共に得ることができる。いかなる特定の理論にも限定されるものではないが、基板１０から反射された光のスペクトルは、最外層の厚さの変化のため、（例えば、基板を横切る１回の掃引の間ではなく、プラテンの複数回の回転にわたって）研磨が進行するにつれて変化し、時間変化するスペクトルのシーケンスを生成する。更に、特定のスペクトルが、層スタックの特定の厚さによって表される。
【００３９】
いくつかの実施形態では、コントローラ、例えば計算デバイスは、堆積後であるが研磨前に測定された基板１０の測定された堆積後ベーススペクトルを受け取り、各ゾーンから測定されたスペクトルのシーケンスを正規化するようにプログラムすることができる。次に、コントローラは、各ゾーンからの正規化された測定されたスペクトルのシーケンスからの各正規化されたスペクトルを複数の基準スペクトルと比較して、各ゾーンに対して最も良くマッチングする基準スペクトルのシーケンスを生成するようにプログラムすることができる。
【００４０】
本明細書で使用される場合、基準スペクトルは、基板の研磨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、実際の研磨速度が予想される研磨速度に従うと仮定して、スペクトルが現れることが予想される研磨プロセスにおける時間を表す値との、所定の、すなわち研磨作業の前に定められた関連付けを有することができる。これに代えて、または加えて、基準スペクトルは、最外層、例えば、研磨される層の厚さなどの基板特性の値との所定の関連付けを有することができる。
【００４１】
基準スペクトルは、例えば、既知の層の厚さの堆積された層を含むテスト基板などのテスト基板からスペクトルを測定することによって、経験的に生成することができる。例えば、複数の基準スペクトルを生成するために、スペクトルのシーケンスが収集されているデバイスウェーハの研磨中に使用されるであろう同じ研磨パラメータを使用して、セットアップ基板が研磨される。各スペクトルについて、スペクトルが収集された研磨プロセスにおける時間を表す値が記録される。例えば、値は、経過時間、またはプラテン回転の数とすることができる。
【００４２】
経験的に決定されることに加えて、基準スペクトルの一部または全部は、例えば、基板層の光学モデルを使用して、理論から計算することができる。例えば、光学モデルを使用して、既知の厚さの堆積された層と所与の外側層の厚さＤとを含む所与の基板について基準スペクトルを計算することができる。基準スペクトルが収集されるであろう研磨プロセスにおける時間を表す値が、例えば、外側層が均一な研磨速度で除去されると仮定することによって、計算することができる。
【００４３】
研磨されている基板の測定されたスペクトルは、１つ以上のライブラリからの基準スペクトルと比較することができる。
【００４４】
いくつかの実施形態では、各基準スペクトルにインデックス値が割り当てられる。一般に、各ライブラリは、基板の予想される研磨時間にわたる各プラテン回転のための多くの基準スペクトル３２０、例えば１つ以上、例えば正確に１つの基準スペクトルを含むことができる。このインデックスは、基準スペクトルが観察されると予想される研磨プロセスにおける時間を表す値、例えば数であり得る。スペクトルは、特定のライブラリの各スペクトルが一意のインデックス値を持つように、インデックス付けすることができる。インデックス付けは、テスト基板のスペクトルが測定された順序でインデックス値が配列されるように実施することができる。インデックス値は、研磨が進行するにつれて単調に変化するように、例えば増加または減少するように選択することができる。特に、基準スペクトルのインデックス値は、それらが時間またはプラテン回転数の線形関数を形成するように選択することができる（研磨速度は、ライブラリ内の基準スペクトルを生成するために使用されたモデルまたはテスト基板の速度に従うと仮定する）。例えば、インデックス値は、基準スペクトルがテスト基板について測定された又は光学モデルに現れるプラテン回転数に比例する、例えば等しくすることができる。したがって、各インデックス値は整数であってもよい。インデックス番号は、関連するスペクトルが現れることが予想されるプラテンの回転を表すことができる。
【００４５】
基準スペクトルおよびそれらに関連するインデックス値は、基準スペクトルのライブラリに記憶され得る。たとえば、各基準スペクトルおよび関連するインデックス値は、データベースのレコードに記憶され得る。基準スペクトルの基準ライブラリのデータベースは、研磨装置の計算デバイスのメモリに実装することができる。
【００４６】
上述したように、各基板の各ゾーンについて、測定されたスペクトルまたはそのゾーンおよび基板のシーケンスに基づいて、コントローラ１９０は、最も良くマッチングするスペクトルのシーケンスを生成するようにプログラムすることができる。最も良くマッチングする基準スペクトルは、研磨中に得られた測定されたスペクトルを、特定のライブラリからの基準スペクトルと比較することによって決定することができる。
【００４７】
測定された未加工スペクトルは、基板から測定された堆積後ベーススペクトルを用いて正規化される。堆積後ベーススペクトルの取得について、図５を参照して以下に述べる。ベーススペクトルは、基板を研磨する前に得ることができる。詳細には、ベーススペクトルは、１つ以上の誘電体層を基板上に堆積した後であるが、研磨すべき層を堆積させる前に測定することができる。ベーススペクトルは、交互の酸化物層と窒化物層のスタック全体の堆積後に測定することができる。例えば、交互の層のスタックは、３Ｄ  ＮＡＮＤメモリの作製において堆積されるＯＮＯＮスタック（すなわち、交互の酸化物層と窒化物層のスタック）とすることができる。いくつかの実施形態では、基板をエッチングする前に、例えば階段構造を形成する前に、ベーススペクトルが測定される。いくつかの実施形態では、基板をエッチングした後であるが、中間層、例えば窒化物層を堆積する前に、ベーススペクトルが測定される。いくつかの実施形態では、中間層を堆積した後であるが、間隙充填層、例えばエッチングされた開孔を充填するのに十分な厚さの酸化物層を堆積する前に、ベーススペクトルが測定される。未加工スペクトルを正規化した後、正規化されたスペクトルは、例えば、差分二乗和、相互相関等を計算することによって、基準スペクトルと比較され、最良のマッチングが決定される。
【００４８】
ベーススペクトルは、スタンドアローンの計測ステーション、例えば、Ｎｏｖａ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ若しくはＮａｎｏｍｅｔｒｉｃｓのシステムで、または図５を参照して記述される堆積若しくはエッチングの実行を担当する堆積若しくはエッチングシステムに組み込まれたインライン計測ステーションで測定することができる。
【００４９】
正規化は、未加工スペクトルが分子にあり、ベーススペクトルが分母にある除算演算を含むことができる。ベーススペクトルは、複数の誘電体層及び光が到達すると予想される最下層の材料から反射された光のスペクトルとすることができる。ベーススペクトルの測定が、例えば、層スタックの堆積後、エッチング後、および中間層の堆積後に測定する３つのプロセス点を参照して、上で説明されている。
【００５０】
測定されたスペクトルは、以下のように正規化することができる。
Ｒ＝（Ａ−ＤＡ）／（Ｂ−ＤＢ）
ここで、Ｒは正規化されたスペクトル、Ａは未加工スペクトル、ＤＡおよびＤＢは暗条件下で得られた暗スペクトル、Ｂはベーススペクトルである。暗スペクトルは、インシトゥ光学モニタシステムによって基板が測定されていないときにインシトゥ光学モニタシステムによって測定されたスペクトルである。いくつかの実施形態では、ＤＡとＤＢは同じスペクトルである。いくつかの実施形態では、ＤＡは、未加工スペクトルが収集されるとき、例えば同じプラテン回転で収集される暗スペクトルであり、ＤＢは、未加工スペクトルが収集されるとき、例えば同じプラテン回転で収集される暗スペクトルである。
【００５１】
図５は、堆積後ベーススペクトルを測定することができる製造の異なる段階を示す。図５は、初期段階５０２から堆積後段階５０４、例えば堆積された誘電体材料の層を有する基板５０２へ、および最終の研磨後段階５０６への製造の異なる段階における例示的基板５０２を示す。堆積後ベーススペクトル、例えば堆積後段階すなわち段階５０４以降の基板のスペクトルを得るために、スペクトルは光学モニタシステムによって測定することができる。上述したように、堆積後ベーススペクトルは、エッチング後の基板５１２、例えば、基板上に堆積された１つ以上の層から材料を除去した後の、例えば、堆積後の基板５１０から材料が除去された後の基板のスペクトルから得ることもできる。さらに、堆積後ベーススペクトルは、間隙充填前基板５１４、例えば、エッチング５１２の後に材料の層、例えば窒化物堆積層が塗布されたが、間隙充填層、例えば厚い酸化物の堆積前である基板のスペクトルから得ることができる。
【００５２】
次に、単一基板の単一ゾーンのみの結果を示す図６を参照すると、シーケンス内の最も良くマッチングするスペクトルの各々のインデックス値を決定して、インデックス値２１２の時間変化するシーケンスを生成することができる。インデックス値のこのシーケンスは、インデックストレース２１０と呼ぶことができる。いくつかの実施形態では、インデックストレースは、例えば測定された堆積後ベーススペクトルに対して正規化された、各々の正規化された測定されたスペクトルを、正確に１つのライブラリからの基準スペクトルと比較することによって生成される。一般に、インデックストレース２１０は、基板の下の光学モニタシステムの掃引ごとに１つ、例えば正確に１つのインデックス値を含むことができる。
【００５３】
光学モニタシステムの１回の掃引において、ある特定のゾーンについて測定され、正規化された複数のスペクトル（「現在のスペクトル」と呼ばれる）が存在する所与のインデックストレース２１０について、最良のマッチングは、現在の正規化された測定されたスペクトルの各々と、１つ以上の、例えば正確に１つのライブラリの基準スペクトルとの間で決定され得る。いくつかの実施形態では、選択された各現在のスペクトルが、選択された１つまたは複数のライブラリの各基準スペクトルと比較される。あるいは、いくつかの実施形態では、複数の現在のスペクトルを組み合わせる、例えば平均化することができ、得られた組み合わされたスペクトルを基準スペクトルと比較して、最良のマッチング、ひいてはインデックス値を決定する。
【００５４】
要約すると、各インデックストレースは、インデックス値２１２のシーケンス２１０を含み、シーケンスの各特定のインデックス値２１２は、正規化された測定されたスペクトルに最も良くフィッティングする所与のライブラリからの基準スペクトルのインデックスを選択することによって生成される。インデックストレース２１０の各インデックスの時間の値は、正規化された測定されたスペクトルが測定された時間と同じであってもよい。
【００５５】
図７に示すように、ある関数、例えば既知の次数の多項式関数、例えば一次関数（例えば、直線２１４）が、例えばロバストラインフィッティングを用いて、スペクトルのインデックス値のシーケンスにフィッティングされる。他の関数、例えば二次の多項式関数を使用することができるが、直線が計算の容易さを提供する。直線２１４がターゲットインデックスＩＴと交差する終点時間ＴＥにおいて、研磨を停止することができる。
【００５６】
図８は、製品基板の製造および研磨の方法のフローチャートを示す。製品基板は、ライブラリの基準スペクトルを生成するために使用されるテスト基板と少なくとも同じ層構造および同じパターンを有することができる。いくつかの実施形態では、図８の方法は、図９を参照して以下に説明する製造設備を使用して実施することができる。図８は、例示的な基板、例えば、３Ｄ  ＮＡＮＤ構造を製造し研磨する方法を示すが、ステップ８０４およびステップ８０８〜８１６は、任意の適切な製造基板に適用することができることを理解されたい。
【００５７】
図９は、製造設備９００の概略図である。製造設備９００は、任意選択でインライン計測システム９０４を含む堆積システム９０２、例えば化学気相堆積システムまたはプラズマ化学気相堆積システムを含む。いくつかの実施形態では、製造設備９００は、スタンドアローンの計測システム９０６を含むことができる。
【００５８】
製造設備９００は、基板を受け取り、基板をパターニングし、エッチングプロセスを実行することができるエッチングシステム９０８をさらに含む。エッチングシステム９０８は、インライン計測システム９１０を含むことができる。
【００５９】
さらに、製造設備９００は、基板を受け取り、基板上の材料の外側層を研磨、例えば除去することができる研磨システム９１２を含む。研磨システム９１２は、インシトゥ光学計測システム９１４と、オペレーションを実行するように構成されたコントローラ９１６とを備えて構成される。
【００６０】
材料の層が基板上に堆積される（ステップ８０２）。上述したように、図１Ａおよび図５に示すように、基板ベース１２、例えばガラスシートまたは半導体ウェハは、基板ベースの上に配置された銅、タングステンまたはアルミニウムなどの金属などの導電層１４を含むことができる。
【００６１】
基板は、堆積システム９０２に搬送される。いくつかの実施形態では、交互の層、例えば交互の第１の層材料および第２の層材料が、堆積システム９０２によって基板上に、またはいくつかの実施形態では導電層１４上に堆積される。例えば、第１の誘電体層１６、例えば酸化物または窒化物が、導電層の上に堆積され、第２の誘電体層、例えば酸化物または窒化物が、第１の層の上に堆積される。例えば、第１の誘電体層は、酸化ケイ素であってもよく、第２の誘電体層は、窒化ケイ素であってもよい。堆積が、１回以上繰り返されて、材料の交互の層のスタックを生成する。図１を参照して上述したように、層の１つ、例えば、第１の層材料または第２の層材料は、ポリシリコンであり得る。
【００６２】
ステップ８０４で説明されるように、基板から反射されたスペクトルが、製造プロセスのこの時点で測定され、堆積後ベーススペクトルとして記憶され得る。基板は、堆積システム９０２のインライン計測システム９０４によって、またはスタンドアローンの計測システム９０６によって測定することができる。
【００６３】
次に、基板をパターニングしてエッチングして、例えば階段構造を形成する。エッチングを実行するために、基板はエッチングシステム９０８に搬送することができる。残存するフォトレジストを除去した後、基板から反射されたスペクトルが、製造プロセスのこの時点で代替的に測定され、堆積後ベーススペクトルとして記憶され得る。基板は、エッチングシステム９０８内のインライン計測システム９１０によって、またはスタンドアローンの計測システム９０６によって測定することができる。
【００６４】
次に、中間層、例えば、図１のような窒化物層２０、例えば窒化ケイ素が、エッチングされた開孔を有する材料の交互の層の上に堆積される。中間層の堆積は、交互の層のスタックを堆積させたのと同じ堆積システム９０２によって、または異なる堆積システムによって行うことができる。代替的に、基板から反射されたスペクトルは、外側間隙充填層３０の堆積前の製造プロセスのこの時点で測定され、堆積後ベーススペクトルとして記憶され得る。基板は、インライン計測システム、例えば、堆積システム９０２のインライン計測システム９０４によって、またはスタンドアローンの計測システム９０６によって測定することができる。
【００６５】
その結果、製品基板は、堆積後であるが研磨前、および研磨されるべき層の堆積前に測定される（ステップ８０４）。製品基板から反射されたスペクトルは、後述するように、研磨中に測定されたスペクトルを正規化する際に使用するために測定される。製品基板は、堆積後ベーススペクトル、例えば、研磨中に測定された未加工スペクトルを正規化するために使用される堆積後の段階での基板のスペクトルを得るために測定される。堆積後ベーススペクトルは、堆積後およびエッチング前の製品基板のスペクトルから測定することができる。堆積後ベーススペクトルは、エッチング後、例えば製品基板上に堆積された１つ以上の層から材料を除去して階段構造を形成した後に測定することもできる。さらに、堆積後ベーススペクトルは、エッチング及び製品基板上の窒化物層の堆積後で研磨前に測定することができる。
【００６６】
外側間隙充填層、例えば、厚い酸化物が、堆積後ベーススペクトルを測定した後に基板上に堆積される（ステップ８０６）。中間層の堆積は、交互の層のスタックを堆積した同じ堆積システム９０２によって、および／または中間層を堆積した同じ堆積システム９０２によって、または異なる堆積システムによって行うことができる。
【００６７】
製品基板を研磨して、間隙充填層を除去する（ステップ８０８）。例えば、間隙充填層は、研磨パッドを使用して、研磨システム９１２、例えば図２に記載された研磨装置で、研磨され、除去され得る。もちろん、ステップ８０２〜８０６は、他の場所で実行されてもよく、その結果、研磨システム９１２のある特定のオペレータにとってプロセスは、ステップ８０８から始まる。
【００６８】
インシトゥ計測システム９１４を使用して、上述したインシトゥモニタシステム９１４を使用して、研磨中に製品基板の測定されたスペクトルを検出する（ステップ８１０）。
【００６９】
研磨システム９１２内のコントローラ９１６は、上述したように、測定された堆積後ベーススペクトルを使用して、測定されたスペクトルを正規化する（ステップ８１２）。いくつかの実施形態では、関数、例えば線形関数が、間隙充填層のクリアランスが検出される時間ＴＣ後に収集されたスペクトルのインデックス値のシーケンスにフィッティングされる。
【００７０】
正規化された測定されたスペクトルは、インデックス値のシーケンスを生成するために分析され、関数がインデックス値のシーケンスにフィッティングされる。具体的には、測定されたスペクトルのシーケンスにおける各測定されたスペクトルについて、最も良くフィッティングする基準スペクトルのためのインデックス値が、インデックス値のシーケンスを生成するために決定される（ステップ８１４）。すなわち、測定された正規化されたスペクトルは、インデックス値のシーケンスを生成するために分析され、関数がインデックス値のシーケンスにフィッティングされる。
【００７１】
インデックス値（例えば、インデックス値の新しいシーケンスにフィッティングされた線形関数から生成された計算されたインデックス値）がターゲットインデックスに達すると、研磨は停止することができる（ステップ８１６）。ターゲット厚さＩＴは、研磨作業の前にユーザによって設定され、記憶され得る。あるいは、除去するターゲット量をユーザが設定することができ、除去するターゲット量からターゲットインデックスＩＴを算出することができる。
【００７２】
研磨パラメータを調整するために、例えば、研磨の均一性を改善するために基板上の１つ以上のゾーンの研磨速度を調整するために、最外層、例えば間隙充填層のクリアランスが検出された後に収集されたスペクトルからのインデックス値にフィッティングされた関数を使用することも可能である。
【００７３】
いくつかの実施形態では、各ゾーンについてインデックストレースを生成することができる。研磨終点を検出するために使用されることに加えて、または代わりに、インデックストレースは、例えば、米国特許出願第１３／０９４，６７７号に記載されているように、異なるゾーンが、研磨を低減するのとほとんど同じにターゲット厚さに達するように、研磨均一性を改善するために、１つ以上のゾーンの研磨速度を調整する研磨パラメータの調整を計算するために使用することができる。
【００７４】
上記の説明では、プラテン内に光学終点モニタを設置した回転プラテンを想定しているが、システムは、そのモニタシステムと基板との間の他のタイプの相対運動にも適用可能である。例えば、軌道運動などのいくつかの実施形態では、光源は、基板上の異なる位置を横切るが、基板のエッジを横切らない。そのような場合、収集されたスペクトルは、依然としてグループ化することができ、例えば、スペクトルは、ある周波数で収集することができ、ある期間内に収集されたスペクトルは、グループの一部と考えることができる。期間は、各グループについて５〜２０個のスペクトルが収集されるのに十分な長さでなければならない。
【００７５】
さらに、上記の議論では、正規化のためにベーススペクトルを使用することに焦点を当てているが、ベーススペクトルは、他の用途にも使用することができる。第１の例として、正規化ではなく、ベーススペクトルを研磨プロセス中に基準スペクトルとして使用することができる。
【００７６】
第２の例として、ベーススペクトルにおけるピークまたは谷の位置を決定することができる。このデータは、スペクトル特徴追跡アルゴリズムにおいてターゲットを調整するために使用することができる。例えば、参照により本明細書に組み入れられる米国特許第７，９９８，３５８号に記載されたアルゴリズムは、ベーススペクトルにおけるピークまたは谷の位置に基づく量によってターゲット位置を修正することによって調整され得る。
【００７７】
第３の例として、除算ではなく、ベーススペクトルを、測定されたスペクトルから差し引くことができる。
【００７８】
第４の例として、様々な格納された終点アルゴリズムのうちの１つを、ベーススペクトルに基づいてコントローラによって自動的に選択することができる。例えば、研磨する前に、ベーススペクトルを複数のスペクトルと比較し、最も良くマッチングするスペクトルを特定することができる。複数のスペクトルのそれぞれは、関連するアルゴリズムタイプ、例えば、フーリエ変換、スペクトル特徴追跡、基準スペクトルに対する差の追跡、またはライブラリからのマッチングする基準スペクトルの特定を有することができる。どのスペクトルが最良のマッチングであるかをコントローラが決定した後、コントローラは、そのスペクトルに関連する終点アルゴリズムを自動的に選択することができる。
【００７９】
さらに、上記の議論は、誘電体層の研磨中に測定されたスペクトルの正規化に焦点を当てているが、このアプローチは、導電層の研磨中の渦電流測定の正規化にも適用可能である。この場合、最外層は導電層、例えば銅などの金属である。例えば、米国特許出願公開第２０１２／０２７６６６１号に記載されているような渦電流モニタシステムは、光学モニタシステムを置き換え、研磨中に基板をモニタするために使用される。スタンドアローンまたはインライン渦電流計測装置を使用して、半導体ウェハの上にある導電層の堆積後であるが、最も外側の導電層の堆積前に、基板のベース測定値を生成する。渦電流測定値は、以下のように正規化することができる。
Ｒ＝（Ａ−ＤＡ）／（Ｂ−ＤＢ）
ここで、Ｒは、正規化された測定値であり、Ａは、研磨中の未加工測定値であり、ＤＡおよびＤＢは、センサが基板の下にない場合のインシトゥ渦電流モニタシステムによって行われた測定値であり、Ｂは、外側の導電性最外層の堆積前に行われたベース測定値である。
【００８０】
本明細書で使用されるとき、基板という用語は、例えば、製品基板（例えば、複数のメモリまたはプロセッサダイを含む）、テスト基板、およびゲーティング基板を含むことができる。基板という用語は、円形ディスク及び長方形シートを含むことができる。
【００８１】
本明細書に記載された本発明の実施形態およびすべての機能的動作は、本明細書に開示される構造的手段およびその構造的均等物を含む、デジタル電子回路、またはコンピュータソフトウェア、ファームウェア、またはハードウェア、またはそれらの組み合わせにおいて実施することができる。本発明の実施形態は、１つ以上のコンピュータプログラム製品、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って実行されるか、またはデータ処理装置の動作を制御する、機械可読記憶媒体に有形に具現化された１つ以上のコンピュータプログラムとして実施され得る。コンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、またはコードとしても知られている）は、コンパイルまたはインタープリートされる言語を含む任意の形式のプログラミング言語で記述することができ、スタンドアローンプログラムまたはモジュール、コンポーネント、サブルーチン、またはコンピューティング環境で使用するのに適した他のユニットを含む、任意の形式で展開することができる。コンピュータプログラムは、必ずしもファイルに対応しているとは限らない。プログラムは、他のプログラム若しくはデータを保持するファイルの一部に、そのプログラム専用の単一のファイルに、又は複数の連携したファイル（例えば、１つ以上のモジュール、サブプログラム、若しくはコードの一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つのコンピュータ上で、又は１つの場所にある、若しくは複数の場所にわたって分散され、通信ネットワークによって相互接続されている複数のコンピュータ上で実行されるように、展開され得る。
本明細書で説明されたプロセスおよび論理フローは、入力データ上で動作して出力を生成することによって機能を実行するために、１つ以上のコンピュータプログラムを実行する１つ以上のプログラマブルプロセッサによって実行することができる。プロセス及び論理フローは、専用論理回路、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレー）又はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって実行することもでき、装置もまた、専用論理回路として実施することができる。
【００８２】
上述の研磨装置および方法は、様々な研磨システムで適用することができる。研磨パッド又はキャリアヘッドのいずれか、又はその両方が、研磨面と基板との間の相対運動をもたらすように移動することができる。例えば、プラテンは、回転するのではなく、軌道を描いて回ってもよい。研磨パッドは、プラテンに固定された円形の（又は他の形状の）パッドであってもよい。終点検出システムの幾つかの態様は、例えば研磨パッドが、直線的に移動する連続的又はリールツーリールのベルトである、直線研磨システムに適用可能であり得る。研磨層は、標準的な（例えば、フィラーを有する又は有しないポリウレタン）研磨材料、軟質材料、又は固定砥粒研磨材料であってよい。相対的な位置決めの用語が用いられている。研磨面及び基板が垂直配向又は他のある配向に保持され得るということが、理解されるべきである。
【００８３】
本発明の特定の実施形態について説明した。他の実施形態が、以下の請求項の範囲内にある。
【図１】
0006666897.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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