导电沟槽深度的感应监测制造技术

在制造具有带有多个导电互连件的层的集成电路时，抛光基板的层以提供所述集成电路的所述层。所述基板的所述层包括的导电线以提供导电互连件。所述基板的所述层包括由沟槽中的导电材料形成的封闭的导电环路。使用感应监测系统来监测沟槽中的导电材料的深度，并且生成信号。监测包括：生成间歇地通过所述封闭的导电环路的磁场。从信号中提取随时间进展的值序列，所述值序列表示随时间进展的导电材料的深度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及在基板的化学机械抛光期间的感应(inductive)监测。
技术介绍
集成电路通常通过导电层、半导电层或绝缘层在硅晶片上的依序的沉积而在基板上形成。多种制造工艺要求对基板上的层平坦化。例如，一个制造步骤涉及在经图案化的绝缘层上沉积导电填料层，以填充绝缘层中的沟槽或孔。填料层接着经抛光，直到所述绝缘层的凸起的图案被暴露为止。在平坦化之后，在绝缘层的凸起图案之间剩余的导电填料层的多个部分形成通孔、插塞和线，所述通孔、插塞和线在基板上的薄膜电路之间提供导电路径。化学机械抛光(CMP)是一种公认的平坦化方法。此平坦化方法通常要求基板被装配在承载头上。基板的被暴露的表面抵靠旋转的抛光垫而放置。承载头在基板上提供可控制的负载，以将所述基板推靠至抛光垫。抛光液(诸如，具有磨料颗粒的浆料(slurry))供应至抛光垫的表面。化学机械抛光的一个问题在于确定抛光工艺是否完成，即，基板层是否已平坦化至所期望的平坦度或厚度，或何时已去除期望量的材料。浆料组分、抛光垫条件、抛光垫与基板之间的相对速度、基板层的初始厚度以及基板上负载的变化可能导致材料去除速率的变化。这些变化造成达到抛光终点所需要的时间的变化。因此，仅将抛光终点确定为抛光时间的函数可能导致晶片内不均匀性或晶片间不均匀性。在一些系统中，在例如通过抛光垫抛光期间，原位地(in-situ)检测基板。一种监测技术用于诱发导电层中的涡电流(eddycurrent)，并且随着导电层被去除来检测涡电流变化。
技术实现思路
在一些集成电路制造工艺中，在经图案化的绝缘层已暴露之后，抛光继续，例如，为了减小沟槽中导电线的深度。当沟槽具有目标深度时，可靠地停止基板的抛光将是所期望的。然而，由于沟槽小的线宽度，在导线中诱发涡电流可能是困难的。因此，常规的涡电流监测技术可能不足以可靠地确定沟槽的深度，并因此可能无法可靠地在沟槽具有目标深度时停止抛光。然而，替代方法将导电环路结合至经抛光的基板中。磁场通过导电环路可在所述环路中诱发电流。相对于生成磁场的电压源，导电环路通常充当阻抗，所述阻抗取决于导电材料的深度。这准许生成取决于沟槽中的导电材料的深度的信号。一方面，一种对基板进行化学机械抛光的方法包括以下步骤：在制造具有带有多个导电互连件的层的集成电路时，抛光基板的层以提供集成电路的层，其中所述基板的层包括导电线以提供导电互连件。基板的层包括封闭的导电环路，所述封闭的导电环路由沟槽中的导电材料形成。使用感应监测系统监测沟槽中的导电材料的深度，并且生成信号。监测步骤包括：生成间歇地通过所述封闭的导电环路的磁场。从信号中提取随时间进展的值序列，所述值序列表示随时间进展的导电材料的深度。通过从值序列来确定导电材料的深度已达到目标深度来检测抛光终点；或者基于值序列来调整由承载头在层的抛光期间施加至基板的至少一个压力，使得基板上的不同区域相比没有此类调整更接近相同的抛光终点。另一方面，一种对基板进行化学机械抛光的方法包括以下步骤：在制造具有带有多个导电互连件的层的集成电路时，抛光基板的层以提供集成电路的层。所述基板的层包括导电线以提供导电互连件，并且所述基板的层包括封闭的导电环路，所述封闭的导电环路由沟槽中的导电材料形成。使用感应监测系统来监测沟槽中的导电材料的深度，并且生成信号。监测步骤包括：从芯生成磁场，所述芯具有基本上垂直于所述基板的层而定向的分叉(prong)。磁场间歇地通过所述封闭的导电环路。所述封闭的导电环路的横向尺度约为所述分叉的横向尺度的1至2倍。另一方面，提供执行这些方法的计算机程序产品或抛光系统。另一方面，供在集成电路的制造中使用的基板具有带有多个导电互连件的层。所述基板包括：半导体主体；电介质层，设置在所述半导体主体上方；多个导电材料的导电线，设置在所述电介质层中的第一沟槽中以提供导电互连件；以及导电材料的封闭的导电环路结构，设置在所述电介质层中的第二沟槽中。所述封闭的导电环路结构包括穿过导电区域的多个开口，以提供多个电性连接的导电环路。所述封闭的导电环路不电性连接到任何导电线。另一方面，供在集成电路的制造中使用的基板具有带有多个导电互连件的层。所述基板包括：半导体主体；设置在所述半导体主体上方；导电材料的第一组多个导电线，设置在所述第一电介质层中的第一沟槽中以提供导电互连件中的至少一些；导电材料的第一封闭的导电环路结构，设置在所述第一电介质层中的第二沟槽中；第二电介质层，设置在所述第一电介质层上方；导电材料的第二组多个导电线，设置在所述第二电介质层中的第三沟槽中以提供导电互连件中的至少一些；以及导电材料的第二封闭的导电环路结构，设置在所述第二电介质层中的第四沟槽中，其中所述第二封闭的导电环路结构的宽度大于所述第一封闭的导电环路结构的宽度。特定实现方式可包括以下优点中的一个或更多个。在沟槽中的导电材料的深度(或导电率)可被感测，所述导电材料例如金属，诸如，铜。在沟槽具有目标深度时，可更可靠地停止抛光，并且可执行对承载头压力的闭环控制以驱动至均匀的金属线厚度和导电度。因此，整个制造工艺可具有改善的良率。在所附附图和以下描述中陈述了一个或更多个实现方式的细节。通过说明书、附图，并且通过权利要求书，其他方面、特征和优点将是明显的。附图说明图1是化学机械抛光站的示意性局部剖面侧视图，所述化学机械抛光站包括感应监测系统。图2是感应监测系统的多个部分的示意性电路图。图3是化学机械抛光站的平台的示意性俯视图。图4A是基板的示意性俯视图。图4B是基板上的导电环路的示意性透视图。图5是例如沿图4A的线5得到的基板的示意性剖面图。图6是具有多个层的基板的示意性剖面图。图7是多个导电环路结构的示意性俯视图。图8绘示来自感应监测系统的信号。图9绘示由感应监测系统生成的值序列。图10绘示由感应监测系统生成的、针对基板上的两个区域的两个值序列。图11A-图11E示意性地绘示基板的抛光。各附图中的相同的参考符号指示相同的元件。具体实施方式CMP系统可以使用感应监测系统来检测基板上的沟槽中的导电材料的深度。所述测量可用于在沟槽具有目标深度时停止抛光，或用于实时地调整抛光工艺的处理参数。例如，基板承载头可调整基板背侧上的压力，使得在基板的不同区域中的沟槽在抛光之后具有基本上相同的深度。图1绘示的化学机械抛光设备的抛光站20的示例。抛光站20包括可旋转盘形平台24，其中抛光垫30位于所述可旋转盘形平台上。平台24可操作以绕轴25旋转。例如，电机22可转动驱动轴28来旋转平台24。抛光垫30可以是具有外层34和较软的背衬层32的两层式抛光垫。抛光站22可包括供应端口或组合式供应-冲洗臂39，以将抛光液38(诸如，浆料)分配到抛光垫30上。抛光站22可包括具有调节盘的垫调节器设备，以维持抛光垫的条件。承载头70可操作以固持基板100抵靠抛光垫30。承载头70从支撑结构72(例如，旋转料架或轨道)悬吊，并且所述承载头通过驱动轴74连接至承载头旋转电机76，使得所述承载头可绕轴71旋转。任选地，承载头70可例如在旋转料架或轨道上的滑块上横向地振荡；或通过旋转料架本身的旋转振动。在操作中，绕着平台中心轴25旋转平台，且绕承载头的中心轴71旋转承载头并跨抛光垫30的顶表面横向地平移承载头。在有多个承载头的情本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对基板进行化学机械抛光的方法，所述方法包括以下步骤：在制造具有带有多个导电互连件的层的集成电路时，抛光基板的层以提供所述集成电路的所述层，其中所述基板的所述层包括导电线以提供所述导电互连件，并且其中所述基板的所述层包括封闭的导电环路，所述封闭的导电环路由沟槽中的导电材料形成；使用感应监测系统来监测所述沟槽中的所述导电材料的深度，并且生成信号，其中所述监测步骤包括生成间歇地通过所述封闭的导电环路的磁场；以及从信号提取随时间进展的值序列，所述值序列表示所述导电材料随时间进展的深度；以及以下至少一个步骤：通过从所述值序列确定所述导电材料的深度已达到目标深度来检测抛光终点，或基于所述值序列来调整由承载头在所述层的抛光期间施加至所述基板的至少一个压力，使得所述基板上的不同区域相比没有此类调整更接近相同的终点时刻。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.23 US 14/312,5031.一种对基板进行化学机械抛光的方法，所述方法包括以下步骤：在制造具有带有多个导电互连件的层的集成电路时，抛光基板的层以提供所述集成电路的所述层，其中所述基板的所述层包括导电线以提供所述导电互连件，并且其中所述基板的所述层包括封闭的导电环路，所述封闭的导电环路由沟槽中的导电材料形成；使用感应监测系统来监测所述沟槽中的所述导电材料的深度，并且生成信号，其中所述监测步骤包括生成间歇地通过所述封闭的导电环路的磁场；以及从信号提取随时间进展的值序列，所述值序列表示所述导电材料随时间进展的深度；以及以下至少一个步骤：通过从所述值序列确定所述导电材料的深度已达到目标深度来检测抛光终点，或基于所述值序列来调整由承载头在所述层的抛光期间施加至所述基板的至少一个压力，使得所述基板上的不同区域相比没有此类调整更接近相同的终点时刻。2.如权利要求1所述的方法，其中提取所述值序列的步骤包括以下步骤：当所述磁场冲击该基板时，对一时段的信号求平均以从所述值序列生成值。3.如权利要求1所述的方法，其中提取所述值序列的步骤包括以下步骤：当所述磁场冲击所述基板时，标识一时段的信号中的波峰；以及确定每一个波峰的信号强度。4.如权利要求3所述的方法，其中提取所述值序列的步骤包括以下步骤：对所述波峰的信号强度求平均以从所述值序列生成值。5.如权利要求1所述的方法，其中所述封闭的导电环路不电性连接到所述导电线中的任一导电线。6.如权利要求1所述的方法，所述方法包括以下步骤：在抛光沟槽中的所述导电材料之前，清除所述导电材料的上覆层，以使沟槽形成于其中的电介质层的表面暴露。7.如权利要求6所述的方法，所述方法包括以下步骤：将所述感应监测系统从体块厚度监测模式切换至沟槽深度监测模式。8.如权利要求7所述的方法，所述方法包括以下步骤：通过检测所述值序列的振幅的变化速率的变化来确定所述上覆层的清除。9.如权利要求1所述的方法，所述方法包括以下步骤：过滤所述值序列以去除规则的周期性振荡。10.一种编码在非暂态计算机存储介质上的计算机程序产品，所述计算机程序产品可操作以使处理器执...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·陆，Z·王，Z·王，H·G·伊拉瓦尼，D·J·本韦格努，I·卡尔松，B·A·斯伟德克，WC·图，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US