利用沉积前测量的研磨制造技术

一种控制研磨的方法包括存储基部测量，基部测量是在至少一个层沉积于基板上以后且在外层沉积于该至少一个层上以前的基板的测量。在外层沉积以后且在研磨基板上的外层期间，接收来自实时监控系统在研磨期间的一系列基板原始测量(raw measurement)。使用原始测量与基部测量来标准化各原始测量以产生一系列的标准化测量。基于来自该系列标准化测量的至少一个标准化测量来决定研磨端点或研磨速率调整中的至少一个。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术公开涉及例如在化学机械研磨基板期间的研磨控制方法。
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连续沉积而形成于基板上。一个制造步骤包含沉积填料层于非平坦表面上并平坦化填料层。对于特定应用，平坦化填料层直至图案层的顶表面暴露。例如，氧化填料层可以沉积于图案绝缘层上以填充绝缘层中的沟槽或孔。在平坦化之后，将填料层平坦化直至在非平坦表面上留下预定厚度或下层的顶表面暴露。对于其他应用，平坦化填料层直至在图案化的下层上保持预定厚度。此外，基板表面的平坦化常要求用于光刻。化学机械研磨(CMP)是一个被接受的平坦化方法。此平坦化方法通常要求基板安装于承载头上。基板的暴露表面通常抵靠旋转研磨垫置放。研磨头对基板提供可控制的负载以将基板推抵研磨垫。研磨液(如带有研磨粒子的研磨浆(slurry))通常供应于研磨垫的表面。CMP的一个问题是决定研磨处理是否完全，如基板层是否已经被平坦化到所需的平坦度或厚度，或预期的材料量何时被移除。基板层的初始厚度、研磨浆组成、研磨垫状况、研磨垫与基板间的相对速度、各沉积层的厚度及基板上的负载的变化可能导致材料移除速率的变化。这些变化导致达到研磨端点所需时间的变化。因此，决定研磨端点不可能仅是研磨时间的函数。在某些系统中，在研磨期间，基板受到光学实时监控，如透过研磨垫的窗。然而，现存的光学监控技术可能无法满足半导体器件制造商不断增加的要求。
技术实现思路
在某些光学监控过程中，如在CMP研磨过程期间，实时测量的光谱与基准光谱的数据库对比以找到最佳的匹配基准光谱。实时测量的光谱可以包括可能使结果失真的多个噪声分量(noisecomponent)，而对基准光谱的数据库有不准确的对比。一个显著的噪声分量是底层变化。也即，由于过程不同，正被研磨的层之下的不同材料层可能在折射率与厚度上有基板至基板的变化。可处理该等问题的标准化方法包括在沉积一个或多个介电层以后但在沉积欲研磨的外层以前测量基板的基部光谱。测量的基部光谱用于标准化研磨期间获得的各测量的光谱，研磨期间获得的各测量的光谱接着可以与基准光谱的数据库对比以找到最佳的匹配基准光谱。在一个方面中，一种于机器可读取存储装置中有形地体现的计算机程序产品，包括指令以执行控制研磨的方法。该方法包括存储基部光谱，基部光谱是多个沉积的介电层的沉积于金属层或半导体晶片上以后且非金属层沉积于多个沉积的介电层上以前自基板反射的光的光谱。在非金属层沉积于多个沉积的介电层上以后且在研磨基板上的非金属层期间，研磨期间自基板反射的光的一系列原始光谱的测量自实时光学监控系统接收。使用原始光谱与基部光谱来标准化该系列的原始光谱中的各原始光谱而产生一系列的标准化光谱。基于来自该系列的标准化光谱的至少一个标准化预定光谱，来决定研磨端点或对于研磨速率的调整中的至少一个。在另一个方面中，制造基板的方法包括将至少一个介电层沉积于基板的金属层或半导体晶片上。在沉积至少一个介电层以后但在沉积最外层以前，光学计量系统(opticalmetrologysystem)测量自基板反射的基部光谱。最外层沉积于至少一个介电层上，研磨基板的最外层，以及在研磨最外层期间，实时光学监控系统测量自基板反射的一系列原始光谱。使用原始光谱与后沉积基部光谱来标准化该系列的原始光谱中的各原始光谱以产生一系列的标准化光谱，以及基于来自该系列的标准化光谱的至少一个标准化预定光谱，来决定研磨端点或对于研磨速率的调整中的至少一个。在另一个方面中，集成电路制造系统包括沉积系统、计量系统与研磨系统。沉积系统经配置而接收基板，以及沉积叠层于金属层或半导体基板上，该叠层包括要经受研磨的非金属层及在非金属层下的至少一个介电层。在沉积至少一个介电层以后及在沉积非金属层以前，计量系统经配置而产生来自基板反射的光的光谱的测量。研磨系统经配置而接收基板及研磨基板上的非金属层，以及包括控制器，控制器经配置而执行操作，该等操作包括：接收来自计量系统的光的光谱的测量并将测量存储作为基部光谱，以实时光学监控系统接收研磨期间自基板反射的光的一系列原始光谱的测量，使用原始光谱与基部光谱来标准化该系列的原始光谱中的各原始光谱以产生一系列的标准化光谱，以及基于来自该系列的标准化光谱的至少一个标准化预定光谱，来决定研磨端点或对于研磨速率的调整中的至少一个。在另一个方面中，研磨系统包括载体、平台、实时光学监控系统及控制器。载体经配置而装载基板，其中基板包括叠层，该叠层于金属层或半导体基板上，该叠层包括经受研磨的非金属层以及在非金属层下的多个沉积的介电层。平台容纳研磨垫，研磨垫经配置而与基板接触。控制器经配置而执行操作，该等操作包括：存储后沉积基部光谱，后沉积基部光谱是在沉积多个沉积的介电层以后且在沉积非金属层以前自基板反射的光的光谱；以实时光学监控系统接收研磨期间自基板反射的光的一系列原始光谱的测量；使用原始光谱与后沉积基部光谱来标准化该系列原始光谱中的各原始光谱以产生一系列的标准化光谱；及基于来自该系列的标准化光谱的至少一个标准化预定光谱，来决定研磨端点或对于研磨速率的调整中的至少一个。在另一个方面中，一种于机器可读取存储装置中有形地体现的计算机程序产品，包括指令，当一个或多个计算机执行该等指令时，该等指令执行操作，包括：接收基部测量，基部测量是沉积至少一个层于半导体晶片上以后且在沉积导电层于该至少一个层上以前的基板的涡流测量。在沉积导电层于该至少一个层上以后且在研磨基板上的导电层期间，一系列基板的原始测量自实时涡流监控系统接收。使用原始测量与基部测量来标准化该系列的原始测量中的各原始测量以产生一系列的标准化测量，以及基于至少该系列的标准化测量，来决定研磨端点或对于研磨速率的调整中的至少一个。实施可选择性地包括以下优点中的一个或多个。决定对于基板的端点的准确度可以通过过滤来自基板上的沉积下层的厚度及/或折射率中的变化的噪声而改进。在研磨期间，经受研磨的最外材料层的厚度可以通过取得基板的光谱测量追踪。【附图说明】图1A-1E是研磨前、研磨中及研磨后的示例基板的示意性截面图。图2绘示研磨设备的示例的示意性截面图。图3绘示具有多个区域的基板的示意性顶视图。图4绘示研磨垫的顶视图并表示在基板上进行实时测量的位置。图5绘示制造示例基板的不同阶段，后沉积基部光谱可以于该等不同阶段测量。图6绘示自测量的光谱产生的一系列值。图7绘示符合该系列值的线性函数。图8是用于制造基板与检测研磨端点的示例过程的流程图。图9是制造设备的示意性说明。不同图标中的相同数字编号与代号代表相同组件。【具体实施方式】基板可以包括叠层于金属层或半导体基板的上，该叠层包括经受研磨的最外层以及在最外层下的多个沉积的层。在某些实施中，最外层是非金属层。作为示例，整个参考了具有介电材料交替层的基板，如3DNAND结构。应可了解可以使用其他基板，而图1所描述的基板是一个示例。作为示例，参考图1A的基板10，基板基部12(如玻璃片或半导体晶片)选择性地包括中间层结构14，该中间层结构可以包括一个或多个图案化或非图案化的金属层、氧化层、氮化层或聚硅层。至少一个额外的介电层沉积于中间层结构14(或是基板基部12，如果没有中间层结构)与最外层之间。在某些实施中，至少一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算机程序产品，该计算机程序产品编码于一个或多个计算机存储介质上，该计算机程序产品包括指令，当一个或多个计算机执行该等指令时，该等指令导致该一个或多个计算机执行操作，包括以下步骤：存储基部测量，该基部测量是在至少一个层重叠于半导体晶片上地沉积以后且在外层沉积于该至少一个层上以前的基板的测量，该基部测量是涡流测量或基部光谱，该基部光谱表现自所述基板反射的光的光谱；在该外层沉积于该至少一个层上以后且在研磨基板上的该外层期间，接收来自实时监控系统的一系列的该基板的原始测量；使用该原始测量与该基部测量来标准化该系列的原始测量中的各原始测量以产生一系列的标准化测量；及基于至少该系列的标准化测量来决定研磨端点或对于研磨速率的调整中的至少一个。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.16 US 14/333,395;2014.07.18 US 62/026,3061.一种计算机程序产品，该计算机程序产品编码于一个或多个计算机存储介质上，该计算机程序产品包括指令，当一个或多个计算机执行该等指令时，该等指令导致该一个或多个计算机执行操作，包括以下步骤：存储基部测量，该基部测量是在至少一个层重叠于半导体晶片上地沉积以后且在外层沉积于该至少一个层上以前的基板的测量，该基部测量是涡流测量或基部光谱，该基部光谱表现自所述基板反射的光的光谱；在该外层沉积于该至少一个层上以后且在研磨基板上的该外层期间，接收来自实时监控系统的一系列的该基板的原始测量；使用该原始测量与该基部测量来标准化该系列的原始测量中的各原始测量以产生一系列的标准化测量；及基于至少该系列的标准化测量来决定研磨端点或对于研磨速率的调整中的至少一个。2.如权利要求1所述的计算机程序产品，其中该外层是导电层以及该实时监控系统包括实时涡流监控系统。3.如权利要求2所述的计算机程序产品，其中该基部测量包括在该至少一个层的沉积以后但在该至少一个层的蚀刻以前，在该至少一个层的蚀刻以后但在阻障层的沉积以前，或在该阻障层的沉积以后但在沉积该导电层以前所测量的该基板的测量。4.如权利要求1所述的计算机程序产品，其中该外层是非金属层及该实时监控系统包括实时光学监控系统。5.如权利要求4所述的计算机程序产品，其中该基部测量是基部光谱，该基部光谱是多个沉积的介电层的沉积重叠于金属层或半导体晶片以后且该非金属层沉积于该多个沉积的介电层上以前自基板反射的光的光谱，及该系列的原始测量包括研磨期间自该基板反射的光的一系列的原始光谱。6.如权利要求5所述的计算机程序产品，其中该基部光谱包括该等介电层的沉积以后但蚀刻处理以前，该蚀刻处理以后但氮化层沉积以前，或该氮化层沉积以后但沉积经受研磨的该非金属层以前所测量的该基板的光谱。7.如权利要求1所述的计算机程序产品，其中标准化包括除法运算，其中该原始测量是分子及该基部测量是分母。8.如权利要求7所述的计算机程序产品，其中该除法运算计算标准化测量R，该R满足R=A-DAB-DB]]>其中A是该原始测量，B是该基部测量，及当没有基板正被该实时监控系统测量时，该实时监控系统产生的测量是DA与DB。9.一种制造基板的方法，包括以下步骤：沉积至少一个层于半导体晶片上；产生基板的基部测量，该基部测量是沉积该至少一个层以后且外层沉积于该至少一个层上以前的该基板的测量，所述基部测量是涡流测量或基部光谱，该基部光谱表现自所述基板反射的光的光谱；该外...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·北岛，J·D·戴维，J·钱，关根健人，G·C·梁，S·P·休伊，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US