基于光谱的监测化学机械研磨的装置及方法制造方法及图纸

本申请公开了基于光谱的监测化学机械研磨的装置及方法。本发明专利技术是揭示用于化学机械研磨的光谱基底监测的设备与方法，包含光谱基底终点侦测、光谱基底研磨速率调整、冲洗光学头的上表面、或具有窗口的垫片。该光谱基底终点侦测依经验法则为特定光谱基底终点判定逻辑选用一参考光谱，因此当应用该特定光谱基底终点逻辑判定出终点时，即是达到目标厚度。该研磨终点可利用一差异图形或一系列指针值来判定。该冲洗系统在该光学头上表面产生层流。该真空喷孔和真空来源是经配置以使该气流为层流型态。该窗口包含一软质塑料部分及一结晶或玻璃类部分。光谱基底研磨速率调整包含取得基材上不同区域的光谱。

Device and method for monitoring chemical mechanical grinding based on spectrum

The present invention discloses a device and a method for monitoring chemical mechanical grinding based on spectroscopy. The invention is a device and method for substrate spectrum monitoring of chemical mechanical polishing of the basal end point detection, spectrum, including spectral basal grinding rate adjustment, flushing of optical head upper surface, or having a window washer. The basal end point detection spectrum according to the experience rules for specific spectral base end point decision logic selects a reference spectrum, so when using the specific spectrum to determine the end point when the basal end point of logic, that is to reach the target thickness. The grinding end can be determined by a difference pattern or a series of pointer values. The washing system produces laminar flow over the upper surface of the optical head. The vacuum jet hole and vacuum source are configured to make the airflow laminar. The window contains a soft plastic part and a crystalline or glass part. The spectral base grinding rate adjustment includes spectra obtained from different regions of the substrate.

【技术实现步骤摘要】
基于光谱的监测化学机械研磨的装置及方法本申请是针对分案申请201410667878.0再次提出的分案申请。分案申请201410667878.0是PCT国际申请号为PCT/US2006/032659、国际申请日为2006年8月21日、进入中国国家阶段的申请号为200680030404.9，题为“基于光谱的监测化学机械研磨的装置及方法”的申请的分案申请。
本专利技术大体来说是有关于基材的化学机械研磨。
技术介绍
一集成电路通常是藉由在硅晶片上的一系列的导体、半导体、或绝缘层的沉积而形成在一基材上。一制造步骤包含在一非平坦表面上沉积一填充层并平坦化该填充层。对于某些应用而言，会持续平坦化该填充层直到一图案化层的上表面暴露出为止。一导电填充层，例如，可沉积在一图案化绝缘层上以填充该绝缘层的沟槽或孔洞。在平坦化的后，余留在该凸起的绝缘层图案间的导电层部分形成介层洞、栓塞孔、及联机，其在该基材上的薄膜电路间提供信道。就其它应用而言，例如氧化物研磨，平坦化该填充层直到在该非平坦表面上剩下一预定厚度为止。此外，微影通常必定要平坦化该基材表面。化学机械研磨(CMP)是一种公认的平坦化方法。此平坦化方法一般需要将该基材设置在一载具或研磨头上。该基材的暴露表面通常相对一旋转盘或带状研磨垫设置。该研磨垫可以是标准研磨垫或固定磨粒研磨垫。一标准研磨垫拥有长效的粗糙表面，而固定磨粒研磨垫则拥有保持在一容纳媒介内的研磨微粒。该载具头在该基材上提供可控制的负载，以将其推向该研磨垫。通常供应一研浆至该研磨垫表面。该研浆包含至少一种化学反应剂及，若用于标准研磨垫，研磨微粒。CMP的一个问题是判定研磨制程是否已经完成，即，是否已将一基材层平坦化至预期平坦度或厚度，或是何时是已经移除预期材料量的时间点。过研磨(除去过多)导电层或薄膜会造成电路阻抗的增加。反之，研磨不足量(除去太少)导电层则会造成短路。该基材层的最初厚度、研浆成份、研磨垫条件、研磨垫和基材间的相对速度、以及基材上的负载等变异皆可导致材料移除速率的变异。这些变异造成达到研磨终点所需时间的变异。因此，研磨终点不能只视为研磨时间的函数来判定。
技术实现思路
在一一般观点中，本专利技术的特征在于一种包含选择一参考光谱的计算机执行方法。该参考光谱是从位于一第一基材上并且厚度大于一目标厚度的感兴趣的薄膜反射回来的白光光谱。该参考光谱是依经验法则为特定光谱基底终点判定逻辑选用，因此当应用该特定光谱基底终点逻辑判定出终点时，即是达到该目标厚度。该方法包含取得一现时光谱。该现时光谱是从位于一第二基材上并且现时厚度大于该目标厚度的感兴趣的薄膜反射回来的白光光谱。使在该第二基材上的感兴趣的薄膜经受一研磨步骤。该方法包含判定，为该第二基材，该研磨步骤何时达到终点。该判定是基于该参考光谱及该现时光谱。在另一一般观点中，本专利技术的特征在于一种包含选择两或多种参考光谱的计算机执行方法。每一种参考光谱皆是从位于一第一基材上并且厚度大于一目标厚度的感兴趣的薄膜反射回来的白光光谱。所述参考光谱是依经验法则为特定光谱基底终点判定逻辑选用，因此当应用所述特定光谱基底终点逻辑判定出终点时，即是达到该目标厚度。该方法包含取得两或多种现时光谱。每一种现时光谱皆是从位于一第二基材上并且现时厚度大于该目标厚度的感兴趣的薄膜反射回来的白光光谱。使在该第二基材上的薄膜经受一研磨步骤。该方法包含判定，为该第二基材，该研磨步骤何时达到终点，该判定是基于所述参考光谱及所述现时光谱。在另一一般观点中，本专利技术的特征在于一计算机程序产品，其包含能够使一处理器选择一参考光谱的指令。该参考光谱是从位于一第一基材上并且厚度大于一目标厚度的感兴趣的薄膜反射回来的白光光谱。该参考光谱是依经验法则为特定光谱基底终点判定逻辑选用，因此当应用该特定光谱基底终点逻辑判定出终点时，即是达到该目标厚度。该产品包含使该处理器取得一现时光谱的指令。该现时光谱是从位于一第二基材上并且现时厚度大于该目标厚度的感兴趣的薄膜反射回来的白光光谱。使在该第二基材上的感兴趣的薄膜经受一研磨步骤。该产品包含使该处理器判定，为该第二基材，该研磨步骤何时达到终点的指令。该判定是基于该参考光谱及该现时光谱。该产品是具体地储存在机器可读媒介中。在又另一一般观点中，本专利技术的特征在于具体储存在机器可读媒介中的计算机程序产品。该产品包含能够使一处理器选择两或多种参考光谱的指令。每一种参考光谱皆是从位于一第一基材上并且厚度大于一目标厚度的感兴趣的薄膜反射回来的白光光谱。所述参考光谱是依经验法则为特定光谱基底终点判定逻辑选用，因此当应用所述特定光谱基底终点逻辑判定出终点时，即是达到该目标厚度。该产品更包含取得两或多种现时光谱的指令。每一种现时光谱皆是从位于一第二基材上并且现时厚度大于该目标厚度的感兴趣的薄膜反射回来的白光光谱。使在该第二基材上的感兴趣的薄膜经受一研磨步骤。该产品更包含用来判定，为该第二基材，该研磨步骤是否达到终点的指令，该判定是基于所述参考光谱及所述现时光谱。在一一般观点中，本专利技术的特征在于一种用来冲洗一光学头上表面的冲洗系统。该系统包含一气体来源，配置来提供一气流，一输送喷孔，一输送线，其连接该气体来源至该输送喷孔，一真空来源，配置来提供真空，一真空喷孔，以及一真空线，其连接该真空来源至该真空喷孔。该气体来源和该输送喷孔是经配置来引导一气流通过该光学头的上表面。该真空喷孔和真空来源是经配置以使该气流为层流型态。在另一一般观点中，本专利技术的特征在于一种用来冲洗一研磨垫窗口下表面的冲洗系统。该系统包含一气体来源，配置来提供一气流，一输送喷孔，一输送线，其连接该气体来源至该输送喷孔，一真空来源，配置来提供真空，一真空喷孔，以及一真空线，其连接该真空来源至该真空喷孔。该气体来源和该输送喷孔是经配置来引导一气流至该研磨垫窗口底部，其中防止凝结物形成在该研磨垫窗口的下表面上。在一一般观点中，本专利技术的特征在于一种用于化学机械研磨的组件。该组件包含一研磨垫，具有一研磨表面。该组件包含一坚固窗口，设置在该研磨垫中以提供通过该研磨垫的光学近接。该坚固窗口包含由聚氨酯形成的第一部分以及由石英形成的第二部分。该第一部分的表面与该研磨垫的研磨表面共平面。在另一一般观点中，本专利技术的特征在于一种研磨垫，其包含拥有一上表面及一下表面的研磨层。该研磨垫包含一孔洞，具有一第一开口在该上表面及一第二开口在该下表面。该上表面是一研磨表面。该研磨垫包含一窗口，其含有由软质塑料形成的第一部分及结晶或玻璃类的第二部分。该窗口对于白光而言是可穿透的。该窗口是设置在该孔洞内，因此该第一部分塞住该孔洞，而该第二部分则在该第一部分的底侧上，其中该第一部分作用为一研浆密封障蔽。在另一一般观点中，本专利技术的特征在于一种制造研磨垫的方法。该方法包含将结晶或玻璃类的材料块置于一研磨垫窗口铸模中，该材料块对于白光而言是可穿透的。该方法包含将一软质塑料材料的液态前驱物配送至该铸模中，该软质塑料材料对于白光而言是可穿透的。该方法包含固化该液态前驱物以形成拥有由软质塑料材料形成的第一部分及结晶或玻璃类的第二部分的窗口。该方法包含将该窗口置于一研磨垫铸模中。该方法包含将一研磨垫材料的液态前驱物配送至该研磨垫铸模中。该方法包含固化该研磨垫材料的液态前驱物以产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种监控抛光制程的计算机执行方法，所述方法包括以下步骤：存储参考光谱，所述参考光谱表示从来自参考基材的白光的反射得到的光谱；对于光学传感器跨正经历研磨的基材的多次扫略中的每一次扫略，取得多个所测得的光谱，每一次扫略的所述多个所测得的光谱中的每一个所测得的光谱是从来自所述正经历研磨的基材的白光的反射得到的光谱；对于所述多次扫略中的每一次扫略，确定在所述扫略中取得的所述多个所测得的光谱中的每一个所测得的光谱与所述参考光谱之间的差异以产生针对每一次扫略的多个差异；对于所述多次扫略中的每一次扫略，基于所述多个差异的幅度的比较来从针对所述扫略的所述多个差异中选择差异，由此产生一系列所选择的差异；以及基于所述一系列所选择的差异来判定出研磨终点。

【技术特征摘要】
2005.08.22 US 60/710,682;2005.08.26 US 11/213,344;1.一种监控抛光制程的计算机执行方法，所述方法包括以下步骤：存储参考光谱，所述参考光谱表示从来自参考基材的白光的反射得到的光谱；对于光学传感器跨正经历研磨的基材的多次扫略中的每一次扫略，取得多个所测得的光谱，每一次扫略的所述多个所测得的光谱中的每一个所测得的光谱是从来自所述正经历研磨的基材的白光的反射得到的光谱；对于所述多次扫略中的每一次扫略，确定在所述扫略中取得的所述多个所测得的光谱中的每一个所测得的光谱与所述参考光谱之间的差异以产生针对每一次扫略的多个差异；对于所述多次扫略中的每一次扫略，基于所述多个差异的幅度的比较来从针对所述扫略的所述多个差异中选择差异，由此产生一系列所选择的差异；以及基于所述一系列所选择的差异来判定出研磨终点。2.一种监控抛光制程的计算机执行方法，所述方法包括以下步骤：存储多个参考光谱，所述多个参考光谱中的每一个参考光谱都表示从来自参考基材的白光的反射得到的光谱；对于光学传感器跨正经历研磨的基材的多次扫略中的每一次扫略，取得所测得的光谱，所述所测得的光谱是从来自所述正经历研磨的基材的白光的反射得到的光谱；对于所述多次扫略中的每一次扫略，确定所述所测得的光谱与所述多个参考光谱中的每一个参考光谱之间的差异以产生针对每一次扫略的多个差异；对于所述多次扫略中的每一次扫略，基于所述多个差异的幅度的比较来从针对所述扫略的所述多个差异中选择差异，由此产生一系列所选择的差异；以及基于所述一系列所选择的差异来判定出研磨终点。3.如权利要求1或2所述的方法，其中从针对所述扫略的所述多个差异中选择差异的步骤包括：从所述多个差异中选择最小差异；从所述多个差异中选择第二小的差异；或从所述多个差异中选择中位数差异。4.如权利要求1或2所述的方法，其中确定来自所述多个所测得的光谱中的所测得的光谱与所述参考光谱之间的差异的步骤包括：计算现时光谱与所述参考光谱在一波长范围内的强度差异的绝对值总和；或计算现时光谱与所述参考光谱在一波长范围内的强度的平方差总和。5.如权利要求1所述的方法，所述方法包括以下步骤：存储多个参考光谱，所述多个参考光谱包括所述参考光谱；以及对于所述多次扫略中的每一次扫略，确定在所述扫略中取得的所述多个所测得的光谱中的每一个所测得的光谱与所述多个参考光谱中的每一个参考光谱之间的差异以...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·J·本韦格努，J·D·戴维，B·斯韦德克，H·Q·李，L·卡鲁皮亚，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US