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公開番号2024158610
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-08
出願番号2023073956
出願日2023-04-28
発明の名称研磨対象ではない誤ったワークピースを検出する方法、および光学的膜厚測定装置
出願人株式会社荏原製作所
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01L 21/304 20060101AFI20241031BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】研磨対象ではない誤ったワークピース(例えばウェーハ)を検出することができる方法を提供する。
【解決手段】本方法は、ワークピースWの研磨前または研磨開始後にワークピースWからの反射光の検査用スペクトルデータを作成し、検査用スペクトルデータをオートエンコーダに入力し、オートエンコーダから出力された出力データと、検査用スペクトルデータとの差を算定し、差がしきい値よりも大きいときに、検査用スペクトルデータの作成に使用されたワークピースWは、研磨対象ではない誤ったワークピースであると判定する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
研磨対象ではない誤ったワークピースを検出する方法であって、
ワークピースの研磨前または研磨開始後に前記ワークピースからの反射光の検査用スペクトルデータを作成し、
前記検査用スペクトルデータをオートエンコーダに入力し、前記オートエンコーダは、研磨対象である正しいワークピースからの複数の反射光の複数の指標スペクトルデータを含む訓練データを用いて機械学習により構築された学習済みモデルであり、
前記オートエンコーダから出力された出力データと、前記検査用スペクトルデータとの差を算定し、
前記差がしきい値よりも大きいときに、前記検査用スペクトルデータの作成に使用された前記ワークピースは、研磨対象ではない誤ったワークピースであると判定する、方法。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記検査用スペクトルデータを作成する工程は、前記ワークピースの化学機械研磨の前に実行される前記ワークピースの水研磨中、または前記ワークピースの化学機械研磨の初期段階において、前記ワークピースからの反射光の検査用スペクトルデータを作成する工程である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
過去のワークピースの研磨前または研磨開始後に取得された複数のスペクトルデータをクラスタリングのアルゴリズムに従って複数のグループに分類し、
前記複数のグループのうちの１つに属する複数の指標スペクトルデータを含む前記訓練データを作成し、
前記訓練データを用いて前記機械学習を実行して前記学習済みモデルである前記オートエンコーダを構築することをさらに含み、
前記複数のグループのうちの１つに属する前記複数の指標スペクトルデータは、研磨対象である正しいワークピースからの複数の反射光の複数のスペクトルデータである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
研磨対象ではない誤ったワークピースを検出する方法であって、
研磨対象である正しいワークピースからの複数の反射光の複数の指標スペクトルデータから基準スペクトルデータを決定し、
ワークピースの研磨前または研磨開始後に前記ワークピースからの反射光の検査用スペクトルデータを作成し、
前記基準スペクトルデータと前記検査用スペクトルデータとの差を算定し、
前記差がしきい値よりも大きいときに、前記検査用スペクトルデータの作成に使用された前記ワークピースは、研磨対象ではない誤ったワークピースであると判定する、方法。
【請求項５】
前記検査用スペクトルデータを作成する工程は、前記ワークピースの化学機械研磨の前に実行される前記ワークピースの水研磨中、または前記ワークピースの化学機械研磨の初期段階において、前記ワークピースからの反射光の検査用スペクトルデータを作成する工程である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記差は、ユークリッド距離である、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記基準スペクトルデータを決定する工程は、
過去のワークピースの研磨前または研磨開始後に取得された複数のスペクトルデータをクラスタリングのアルゴリズムに従って複数のグループに分類し、
前記複数のグループのうちの１つに属する複数の指標スペクトルデータから前記基準スペクトルデータを決定する工程を含み、
前記複数のグループのうちの１つに属する前記複数の指標スペクトルデータは、研磨対象である正しいワークピースからの複数の反射光の複数のスペクトルデータである、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記複数の指標スペクトルデータを正規化して、複数の正規化された指標スペクトルデータを作成し、
前記検査用スペクトルデータを正規化して、正規化された検査用スペクトルデータを作成する工程をさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
ワークピースの膜厚を光学的に測定する光学的膜厚測定装置であって、
光を発する光源と、
前記光源から発せられた光を前記ワークピースに照射し、前記ワークピースからの反射光を受ける光学センサヘッドと、
前記ワークピースからの反射光のスペクトル測定データに基づいて、前記ワークピースの膜厚を決定する処理システムを備え、
前記処理システムは、
前記ワークピースの研磨前または研磨開始後に前記ワークピースからの反射光の検査用スペクトルデータを作成し、
前記検査用スペクトルデータをオートエンコーダに入力し、前記オートエンコーダは、研磨対象である正しいワークピースからの複数の反射光の複数の指標スペクトルデータを含む訓練データを用いて機械学習により構築された学習済みモデルであり、
前記オートエンコーダから出力された出力データと、前記検査用スペクトルデータとの差を算定し、
前記差がしきい値よりも大きいときに、前記検査用スペクトルデータの作成に使用された前記ワークピースは、研磨対象ではない誤ったワークピースであると判定するように構成されている、光学的膜厚測定装置。
【請求項１０】
前記処理システムは、前記ワークピースの化学機械研磨の前に実行される前記ワークピースの水研磨中、または前記ワークピースの化学機械研磨の初期段階において、前記ワークピースからの反射光の検査用スペクトルデータを作成するように構成されている、請求項９に記載の光学的膜厚測定装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハ、基板、パネルなどの半導体デバイスの製造に使用されるワークピースからの反射光のスペクトルに基づいて膜厚を測定する技術に関し、特に研磨対象ではない誤ったワークピースを検出する技術に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスには、ＳｉＯ
２
などの絶縁膜を研磨する工程や、銅、タングステンなどの金属膜を研磨する工程などの様々な工程が含まれる。裏面照射型ＣＭＯＳセンサおよびシリコン貫通電極（ＴＳＶ）の製造工程では、絶縁膜や金属膜の研磨工程の他にも、シリコン層（シリコンウェーハ）を研磨する工程が含まれる。ウェーハの研磨は、その表面を構成する膜（絶縁膜、金属膜、シリコン層など）の厚さが所定の目標値に達したときに終了される。
【０００３】
ウェーハの研磨は研磨装置を使用して行われる。絶縁膜やシリコン層などの非金属膜の膜厚を測定するために、研磨装置は、一般に、光学式膜厚測定装置を備える。この光学式膜厚測定装置は、光源から発せられた光をウェーハの表面に導き、ウェーハからの反射光のスペクトルを解析することで、ウェーハの膜厚を検出するように構成される。ウェーハの膜厚が目標値に達すると、ウェーハの研磨が終了される。
【０００４】
ウェーハの研磨は、研磨装置に設定された研磨レシピに従って実行される。この研磨レシピは、ウェーハの種類ごとに異なるため、研磨対象のウェーハの種類に基づいて研磨レシピを変える必要がある。また、ウェーハの種類が異なると、ウェーハからの反射光のスペクトルも異なるため、研磨終点検出のための条件も異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１８－１９４４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
もし、研磨対象ではないウェーハ（すなわち、研磨装置に設定され研磨レシピに対応していない、種類が異なるウェーハ）が研磨装置内に搬入され、研磨装置によりウェーハが研磨されると、研磨レシピがそのウェーハには適していなく、かつ研磨終点検出が適切に実行されないため、そのウェーハに対して正常な研磨を行うことができない。
【０００７】
そこで、本発明は、研磨対象ではない誤ったワークピース（例えばウェーハ）を検出することができる方法および光学的膜厚測定装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様では、研磨対象ではない誤ったワークピースを検出する方法であって、ワークピースの研磨前または研磨開始後に前記ワークピースからの反射光の検査用スペクトルデータを作成し、前記検査用スペクトルデータをオートエンコーダに入力し、前記オートエンコーダは、研磨対象である正しいワークピースからの複数の反射光の複数の指標スペクトルデータを含む訓練データを用いて機械学習により構築された学習済みモデルであり、前記オートエンコーダから出力された出力データと、前記検査用スペクトルデータとの差を算定し、前記差がしきい値よりも大きいときに、前記検査用スペクトルデータの作成に使用された前記ワークピースは、研磨対象ではない誤ったワークピースであると判定する、方法が提供される。
【０００９】
一態様では、前記検査用スペクトルデータを作成する工程は、前記ワークピースの化学機械研磨の前に実行される前記ワークピースの水研磨中、または前記ワークピースの化学機械研磨の初期段階において、前記ワークピースからの反射光の検査用スペクトルデータを作成する工程である。
一態様では、前記方法は、過去のワークピースの研磨前または研磨開始後に取得された複数のスペクトルデータをクラスタリングのアルゴリズムに従って複数のグループに分類し、前記複数のグループのうちの１つに属する複数の指標スペクトルデータを含む前記訓練データを作成し、前記訓練データを用いて前記機械学習を実行して前記学習済みモデルである前記オートエンコーダを構築することをさらに含み、前記複数のグループのうちの１つに属する前記複数の指標スペクトルデータは、研磨対象である正しいワークピースからの複数の反射光の複数のスペクトルデータである。
【００１０】
一態様では、研磨対象ではない誤ったワークピースを検出する方法であって、研磨対象である正しいワークピースからの複数の反射光の複数の指標スペクトルデータから基準スペクトルデータを決定し、ワークピースの研磨前または研磨開始後に前記ワークピースからの反射光の検査用スペクトルデータを作成し、前記基準スペクトルデータと前記検査用スペクトルデータとの差を算定し、前記差がしきい値よりも大きいときに、前記検査用スペクトルデータの作成に使用された前記ワークピースは、研磨対象ではない誤ったワークピースであると判定する、方法が提供される。
（【００１１】以降は省略されています）

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