基于光譜的監(jiān)測化學(xué)機械研磨的裝置及方法
【專利說明】
[0001] 本發(fā)明專利申請是國際申請?zhí)枮镻CT/US2006/032659,國際申請日為2006年8月 21日，進入中國國家階段的申請?zhí)枮?01210109226. 6,名稱為"基于光譜的監(jiān)測化學(xué)機械 研磨的裝置及方法"的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明大體來說是有關(guān)于基材的化學(xué)機械研磨。
【背景技術(shù)】
[0003] -集成電路通常是藉由在硅晶片上的一系列的導(dǎo)體、半導(dǎo)體、或絕緣層的沉積而 形成在一基材上。一制造步驟包含在一非平坦表面上沉積一填充層并平坦化該填充層。對 于某些應(yīng)用而言，會持續(xù)平坦化該填充層直到一圖案化層的上表面暴露出為止。一導(dǎo)電填 充層，例如，可沉積在一圖案化絕緣層上以填充該絕緣層的溝槽或孔洞。在平坦化的后，余 留在該凸起的絕緣層圖案間的導(dǎo)電層部分形成介層洞、栓塞孔、及聯(lián)機，其在該基材上的薄 膜電路間提供信道。就其它應(yīng)用而言，例如氧化物研磨，平坦化該填充層直到在該非平坦表 面上剩下一預(yù)定厚度為止。此外，微影通常必定要平坦化該基材表面。
[0004] 化學(xué)機械研磨（CMP)是一種公認的平坦化方法。此平坦化方法一般需要將該基材 設(shè)置在一載具或研磨頭上。該基材的暴露表面通常相對一旋轉(zhuǎn)盤或帶狀研磨墊設(shè)置。該研 磨墊可以是標準研磨墊或固定磨粒研磨墊。一標準研磨墊擁有長效的粗糙表面，而固定磨 粒研磨墊則擁有保持在一容納媒介內(nèi)的研磨微粒。該載具頭在該基材上提供可控制的負 載，以將其推向該研磨墊。通常供應(yīng)一研漿至該研磨墊表面。該研漿包含至少一種化學(xué)反 應(yīng)劑及，若用于標準研磨墊，研磨微粒。
[0005] CMP的一個問題是判定研磨制程是否已經(jīng)完成，S卩，是否已將一基材層平坦化至預(yù) 期平坦度或厚度，或是何時是已經(jīng)移除預(yù)期材料量的時間點。過研磨（除去過多）導(dǎo)電層 或薄膜會造成電路阻抗的增加。反之，研磨不足量（除去太少）導(dǎo)電層則會造成短路。該 基材層的最初厚度、研漿成份、研磨墊條件、研磨墊和基材間的相對速度、以及基材上的負 載等變異皆可導(dǎo)致材料移除速率的變異。這些變異造成達到研磨終點所需時間的變異。因 此，研磨終點不能只視為研磨時間的函數(shù)來判定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 在一一般觀點中，本發(fā)明的特征在于一種包含選擇一參考光譜的計算機執(zhí)行方 法。該參考光譜是從位于一第一基材上并且厚度大于一目標厚度的感興趣的薄膜反射回來 的白光光譜。該參考光譜是依經(jīng)驗法則為特定光譜基底終點判定邏輯選用，因此當應(yīng)用該 特定光譜基底終點邏輯判定出終點時，即是達到該目標厚度。該方法包含取得一現(xiàn)時光譜。 該現(xiàn)時光譜是從位于一第二基材上并且現(xiàn)時厚度大于該目標厚度的感興趣的薄膜反射回 來的白光光譜。使在該第二基材上的感興趣的薄膜經(jīng)受一研磨步驟。該方法包含判定，為 該第二基材，該研磨步驟何時達到終點。該判定是基于該參考光譜及該現(xiàn)時光譜。
[0007] 在另一一般觀點中，本發(fā)明的特征在于一種包含選擇兩或多種參考光譜的計算機 執(zhí)行方法。每一種參考光譜皆是從位于一第一基材上并且厚度大于一目標厚度的感興趣的 薄膜反射回來的白光光譜。所述參考光譜是依經(jīng)驗法則為特定光譜基底終點判定邏輯選 用，因此當應(yīng)用所述特定光譜基底終點邏輯判定出終點時，即是達到該目標厚度。該方法包 含取得兩或多種現(xiàn)時光譜。每一種現(xiàn)時光譜皆是從位于一第二基材上并且現(xiàn)時厚度大于該 目標厚度的感興趣的薄膜反射回來的白光光譜。使在該第二基材上的薄膜經(jīng)受一研磨步 驟。該方法包含判定，為該第二基材，該研磨步驟何時達到終點，該判定是基于所述參考光 譜及所述現(xiàn)時光譜。
[0008] 在另一一般觀點中，本發(fā)明的特征在于一計算機程序產(chǎn)品，其包含能夠使一處理 器選擇一參考光譜的指令。該參考光譜是從位于一第一基材上并且厚度大于一目標厚度的 感興趣的薄膜反射回來的白光光譜。該參考光譜是依經(jīng)驗法則為特定光譜基底終點判定邏 輯選用，因此當應(yīng)用該特定光譜基底終點邏輯判定出終點時，即是達到該目標厚度。該產(chǎn)品 包含使該處理器取得一現(xiàn)時光譜的指令。該現(xiàn)時光譜是從位于一第二基材上并且現(xiàn)時厚度 大于該目標厚度的感興趣的薄膜反射回來的白光光譜。使在該第二基材上的感興趣的薄膜 經(jīng)受一研磨步驟。該產(chǎn)品包含使該處理器判定，為該第二基材，該研磨步驟何時達到終點的 指令。該判定是基于該參考光譜及該現(xiàn)時光譜。該產(chǎn)品是具體地儲存在機器可讀媒介中。
[0009] 在又另一一般觀點中，本發(fā)明的特征在于具體儲存在機器可讀媒介中的計算機程 序產(chǎn)品。該產(chǎn)品包含能夠使一處理器選擇兩或多種參考光譜的指令。每一種參考光譜皆是 從位于一第一基材上并且厚度大于一目標厚度的感興趣的薄膜反射回來的白光光譜。所述 參考光譜是依經(jīng)驗法則為特定光譜基底終點判定邏輯選用，因此當應(yīng)用所述特定光譜基底 終點邏輯判定出終點時，即是達到該目標厚度。該產(chǎn)品更包含取得兩或多種現(xiàn)時光譜的指 令。每一種現(xiàn)時光譜皆是從位于一第二基材上并且現(xiàn)時厚度大于該目標厚度的感興趣的薄 膜反射回來的白光光譜。使在該第二基材上的感興趣的薄膜經(jīng)受一研磨步驟。該產(chǎn)品更包 含用來判定，為該第二基材，該研磨步驟是否達到終點的指令，該判定是基于所述參考光譜 及所述現(xiàn)時光譜。
[0010] 在一一般觀點中，本發(fā)明的特征在于一種用來沖洗一光學(xué)頭上表面的沖洗系統(tǒng)。 該系統(tǒng)包含一氣體來源，配置來提供一氣流，一輸送噴孔，一輸送線，其連接該氣體來源至 該輸送噴孔，一真空來源，配置來提供真空，一真空噴孔，以及一真空線，其連接該真空來源 至該真空噴孔。該氣體來源和該輸送噴孔是經(jīng)配置來引導(dǎo)一氣流通過該光學(xué)頭的上表面。 該真空噴孔和真空來源是經(jīng)配置以使該氣流為層流型態(tài)。
[0011] 在另--般觀點中，本發(fā)明的特征在于一種用來沖洗一研磨墊窗口下表面的沖洗 系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含一氣體來源，配置來提供一氣流，一輸送噴孔，一輸送線，其連接該氣體 來源至該輸送噴孔，一真空來源，配置來提供真空，一真空噴孔，以及一真空線，其連接該真 空來源至該真空噴孔。該氣體來源和該輸送噴孔是經(jīng)配置來引導(dǎo)一氣流至該研磨墊窗口底 部，其中防止凝結(jié)物形成在該研磨墊窗口的下表面上。
[0012] 在一一般觀點中，本發(fā)明的特征在于一種用于化學(xué)機械研磨的組件。該組件包含 一研磨墊，具有一研磨表面。該組件包含一堅固窗口，設(shè)置在該研磨墊中以提供通過該研磨 墊的光學(xué)近接。該堅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。該 第一部分的表面與該研磨墊的研磨表面共平面。
[0013] 在另一一般觀點中，本發(fā)明的特征在于一種研磨墊，其包含擁有一上表面及一下 表面的研磨層。該研磨墊包含一孔洞，具有一第一開口在該上表面及一第二開口在該下表 面。該上表面是一研磨表面。該研磨墊包含一窗口，其含有由軟質(zhì)塑料形成的第一部分及 結(jié)晶或玻璃類的第二部分。該窗口對于白光而言是可穿透的。該窗口是設(shè)置在該孔洞內(nèi)， 因此該第一部分塞住該孔洞，而該第二部分則在該第一部分的底側(cè)上，其中該第一部分作 用為一研漿密封障蔽。
[0014] 在另--般觀點中，本發(fā)明的特征在于一種制造研磨墊的方法。該方法包含將結(jié) 晶或玻璃類的材料塊置于一研磨墊窗口鑄模中，該材料塊對于白光而言是可穿透的。該方 法包含將一軟質(zhì)塑料材料的液態(tài)前驅(qū)物配送至該鑄模中，該軟質(zhì)塑料材料對于白光而言是 可穿透的。該方法包含固化該液態(tài)前驅(qū)物以形成擁有由軟質(zhì)塑料材料形成的第一部分及結(jié) 晶或玻璃類的第二部分的窗口。該方法包含將該窗口置于一研磨墊鑄模中。該方法包含將 一研磨墊材料的液態(tài)前驅(qū)物配送至該研磨墊鑄模中。該方法包含固化該研磨墊材料的液 態(tài)前驅(qū)物以產(chǎn)生該研磨墊，其中該窗口是設(shè)置在該研磨墊鑄模中，因此，當生產(chǎn)出該研磨墊 時，該窗口是設(shè)置在該研磨墊中，而使該第一部分作用為一研衆(zhòng)密封障蔽。
[0015] 在另--般觀點中，本發(fā)明的特征在于一種制造研磨墊的方法。該方法包含將結(jié) 晶或玻璃類的材料塊置于一研磨墊窗口鑄模中，該材料塊對于白光而言是可穿透的。該方 法包含將一軟質(zhì)塑料材料的液態(tài)前驅(qū)物配送至該鑄模中，該軟質(zhì)塑料材料對于白光而言是 可穿透的。該方法包含固化該液態(tài)前驅(qū)物以形成擁有由軟質(zhì)塑料材料形成的第一部分及結(jié) 晶或玻璃類的第二部分的窗口。該方法包含形成含有一孔洞的研磨層，該研磨層具有一上 表面及一下表面，該孔洞具有一第一開口在該上表面及一第二開口在該下表面，該上表面 是一研磨表面。該方法包含將該窗口嵌入該孔洞中，該窗口是設(shè)置在該孔洞中，因此該第一 部分塞住該孔洞，而該第二部分則在該第一部分的底側(cè)上，其中該第一部分作用為一研漿 密封障蔽。
[0016] 在另--般觀點中，本發(fā)明的特征在于一種制造研磨墊的方法。該方法包含形成 一研磨墊窗口的第一部分，該第一部分具有一凹槽，并且對于白光而言是可穿透的。該方法 包含將一結(jié)晶或玻璃類材料塊嵌入該凹槽中，該材料塊對于白光而言是可穿透的。該方法 包含形成含有一孔洞的研磨層，該研磨層具有一上表面及一下表面，該孔洞具有一第一開 口在該上表面及一第二開口在該下表面，該上表面是一研磨表面。該方法包含將該窗口嵌 入該孔洞中，該窗口是設(shè)置在該孔洞中，因此該第一部分塞住該孔洞，而該第二部分則在該 第一部分的底側(cè)上，其中該第一部分作用為一研漿密封障蔽。
[0017] 在另一一般觀點中，本發(fā)明的特征在于一種計算機執(zhí)行方法。在一研磨程序期間， 從一基材上的第一區(qū)域取得反射光的第一光譜，并且從該基材上的第二區(qū)域取得第二光 譜。將該第一光譜及該第二光譜與一光譜庫做比較，以判定該第一光譜的第一指針，以及該 第二光譜的第二指針。在該研磨程序期間的不同時間點，從該第一區(qū)域取得反射光的第三 光譜，并從該第二區(qū)域取得第四光譜。將該第三光譜及該第四光譜與該光譜庫做比較，以判 定該第一區(qū)域的第三指針，以及該第二區(qū)域的第四指針。該第一區(qū)域的研磨速率是從該第 一指針和該第三指針來判定，而該第二區(qū)域的研磨速率則是從該第二指針和該第四指針來 判定?；谠摰谝谎心ニ俾剩摰诙心ニ俾?，該第一區(qū)域的第一目標相對厚度及該第二區(qū) 域的第二目標相對厚度，為該第二區(qū)域判定出適應(yīng)研磨速率，以使該第二區(qū)域基本上在該 第一區(qū)域研磨至該第一目標相對厚度的同時研磨至該第二目標相對厚度。
[0018] 本發(fā)明的實施可包含一或多種如下特征。該第一區(qū)域可以是一內(nèi)部區(qū)域，而該第 二區(qū)域可以是一外部環(huán)狀區(qū)域。判定該第二區(qū)域的適應(yīng)研磨速率可包含判定何時該第一目 標相對厚度會落在距離該第二目標相對厚度的一預(yù)定門限內(nèi)。判定該第二區(qū)域的適應(yīng)研磨 速率可包含判定該研磨程序的估計終點時間。取得該第一光譜及第二光譜可包含取得白光 光譜。該方法可更包含調(diào)整該研磨系統(tǒng)的參數(shù)，以使該第二區(qū)域可以