專利名稱：計(jì)算過(guò)度拋光時(shí)間和/或最后拋光步驟的拋光時(shí)間以控制襯底化學(xué)機(jī)械式拋光工藝的方 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及集成電路的制造領(lǐng)域，尤其是涉及在集成電路的各制造階段內(nèi)，譬如金屬化層的材料層的化學(xué)機(jī)械式拋光(ChemicalMechanical Polishing，CMP)的工藝。
背景技術(shù)：
在精密集成電路的制造中，龐大數(shù)目的半導(dǎo)體組件，譬如場(chǎng)效應(yīng)晶體管、電容器、以及類似物，被制造在多片芯片區(qū)域(晶粒)上，該些芯片遍及襯底的全部表面而延伸。由于個(gè)別半導(dǎo)體組件的結(jié)構(gòu)尺寸持續(xù)縮小，所以有必要提供各種材料層，這些材料層被盡可能均勻地配置于全部襯底表面上，并呈現(xiàn)盡可能符合底層的某種表面形狀，以確保隨后的圖形化工藝，譬如光刻、刻蝕與類似情形所需要的品質(zhì)。最近，化學(xué)機(jī)械式拋光在平坦化存在的材料層以用作隨后材料層沉積的制備程序上，已經(jīng)變?yōu)閺V泛使用的技術(shù)?；瘜W(xué)機(jī)械式拋光特別著眼于所謂的金屬化層的形成，也就是說(shuō)，包括譬如通孔與溝槽的凹入部份的層，這些凹入部份被充填適當(dāng)?shù)慕饘?，以形成金屬線來(lái)連接各個(gè)的半導(dǎo)體組件。在先前技術(shù)中，鋁已經(jīng)被用作較佳的金屬化層，而且在精密的集成電路中，有可能必須設(shè)置多達(dá)十二層的金屬化層的情形，以得到在半導(dǎo)體組件之間所需數(shù)目的連接。由于銅的電遷移以及傳導(dǎo)率比鋁優(yōu)異，半導(dǎo)體制造業(yè)者現(xiàn)在正開(kāi)始以銅替代鋁。一般而言，因?yàn)殂~與鋁相比具有較高的傳導(dǎo)率而銅線可被制成較小的截面，通過(guò)使用銅，可減少為了所需功能而需要的金屬化層數(shù)目。不過(guò)，個(gè)別金屬化層的平坦化仍然非常重要。一般使用的用于形成銅金屬化線的技術(shù)稱為金屬鑲嵌方法(damascene process)，其中通孔與溝槽形成在絕緣層里，而銅則隨后填充入通孔與溝槽內(nèi)。此后，多余的金屬則在金屬沉積之后由化學(xué)機(jī)械式拋光移除，由此而能獲得平坦化的金屬化層。雖然CMP成功地使用在半導(dǎo)體工業(yè)中，但是已經(jīng)證實(shí)該方法復(fù)雜且操作困難，尤其當(dāng)大量的大直徑襯底將要處理的時(shí)候更加困難。
在CMP工藝中，襯底，譬如支承半導(dǎo)體組件的晶片，是安裝在稱為拋光頭的適當(dāng)形成的載體上，而且載體相對(duì)于拋光墊片移動(dòng)，而晶片表面則與拋光墊片接觸。在此工藝期間，將包含一化學(xué)合成物的研磨劑應(yīng)用到拋光墊片，該化學(xué)合成物則與該層的該種材料或該些材料反應(yīng)，例如，通過(guò)將金屬轉(zhuǎn)換成一氧化物而平坦化，而該反應(yīng)產(chǎn)物，譬如氧化銅，則通過(guò)包含在研磨劑與拋光墊片中的粘結(jié)劑而予以機(jī)械式移除。CMP工藝有一問(wèn)題，是起因于在該工藝的某階段上，不同材料可能出現(xiàn)在該層上以同時(shí)予以拋光的事實(shí)。例如，在將大多數(shù)多余的銅移除之后，必需將例如二氧化硅等絕緣材料層，以及銅與氧化銅，通過(guò)由研磨劑、拋光墊片以及研磨劑內(nèi)的粘結(jié)劑而同時(shí)予以化學(xué)式與機(jī)械式地處理。通常，選擇研磨劑的組成物以顯示對(duì)特定材料的最佳拋光特性。一般而言，不同材料顯示不同的移除率，以致于能夠例如將銅與氧化銅比周圍絕緣材料更快速地予以移除。結(jié)果，在金屬線頂部形成相對(duì)于周圍絕緣材料凹入的部分。此效果通常稱為″碟形凹陷(dishing)″。而且，在存在絕緣材料的情形下同時(shí)將多余金屬移除的期間內(nèi)，也可同樣地將絕緣材料移除，雖然絕緣材料的移除率比銅的移除率低，最初沉積絕緣層的厚度則因此而減少。絕緣層厚度的減少通常稱為″蝕減″(erosion)。
然而，蝕減與碟形凹陷，不僅取決于包含絕緣層與金屬層的材料的差異性，而且也可能沿襯底表面而改變，甚至可能與將被平坦化的圖案一致而在單一芯片區(qū)域內(nèi)改變。也就是說(shuō)，該金屬與絕緣材料的移除率是依據(jù)各種因子而求出，譬如例如研磨劑的種類、拋光墊片的構(gòu)造、拋光頭的結(jié)構(gòu)與類型、拋光墊片與襯底之間的相對(duì)移動(dòng)量、當(dāng)相對(duì)拋光墊片而移動(dòng)時(shí)施加到襯底的壓力、襯底上的位置、要拋光的特征圖案的樣式、以及底層絕緣層與金屬層的均勻性等等。
出于以上考慮，有多個(gè)相關(guān)參數(shù)明顯地影響最后獲得的金屬化層的表面形狀。于是，已經(jīng)進(jìn)行大量的努力，以發(fā)展CMP工具與方法，以改善CMP工藝的可靠度與堅(jiān)實(shí)度。例如，在精密的CMP工具中，安裝拋光頭以提供可能施加一可調(diào)節(jié)的壓力到該襯底的兩或更多部分，從而控制摩擦力以及在對(duì)應(yīng)這些不同頭部分的襯底區(qū)域上的移除率。再且，采用在整個(gè)表面區(qū)域能得到盡可能均勻的移除率的此種方式，將運(yùn)載拋光墊片的拋光平臺(tái)以及拋光頭彼此相對(duì)地移動(dòng)，以便將在操作期間逐漸磨損的拋光墊片的使用壽命最大化。為了此目的，將所謂的墊片調(diào)節(jié)器額外地設(shè)置于CMP工具中，該CMP工具在拋光墊片上移動(dòng)并且修訂該拋光表面，以致于對(duì)盡可能多的襯底能維持類似的拋光情況。以充分均勻地調(diào)節(jié)拋光墊片，而同時(shí)墊片調(diào)節(jié)器卻不干擾拋光頭的移動(dòng)的方式，控制墊片調(diào)節(jié)器的移動(dòng)。
由于CMP工藝的復(fù)雜性，必須在不同的拋光平臺(tái)上實(shí)施兩個(gè)或更多個(gè)工藝步驟，以得到滿足制造尖端半導(dǎo)體器件上嚴(yán)格的必要條件的拋光結(jié)果。例如，在制造金屬化層時(shí)，必須將個(gè)別金屬線的最小截面根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)則而建立，以得到希望的電阻。個(gè)別金屬線的電阻取決于材料型態(tài)、線長(zhǎng)以及截面。雖然在制造工藝期間內(nèi)，兩個(gè)前面的因素并沒(méi)有實(shí)質(zhì)改變，但是金屬線的截面可能會(huì)明顯地改變，并從而因?yàn)樵谙嚓P(guān)CMP工藝中產(chǎn)生的蝕減與拋光而影響金屬線的電阻與品質(zhì)。于是，半導(dǎo)體設(shè)計(jì)者必須考慮這些變化，并且實(shí)施一額外的金屬線″安全″厚度，以致于在完成拋光操作之后，使各金屬線的截面可靠地處于特定容差的范圍內(nèi)。
如由以上考慮所能明白的是，正在進(jìn)行大量的努力，以改善該襯底的化學(xué)機(jī)械式拋光的成品率，而同時(shí)仍維持高品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)。由于CMP工藝的特性，予以移除的層的厚度的原位測(cè)量以及/或者移除率，在預(yù)測(cè)上非常困難。實(shí)際上，在預(yù)定數(shù)目的產(chǎn)品襯底已經(jīng)被加工處理之前或者之后，使用多片仿造襯底來(lái)調(diào)節(jié)以及/或者校準(zhǔn)該CMP工具。因?yàn)樵摲略炀募庸ぬ幚順O其成本密集以及耗時(shí)，所以它最近則已經(jīng)嘗試通過(guò)實(shí)施合適的控制機(jī)制而明顯降低試樣測(cè)定的數(shù)目，以維持CMP工藝的性能。一般而言，人們高度希望的是具有一控制工藝，在該工藝中，將具體CMP參數(shù)依據(jù)已經(jīng)予以加工處理的襯底的測(cè)量結(jié)果而操作，以致于能精確地維持規(guī)格內(nèi)的最后層厚度以及碟形凹陷與蝕減。為了在此生產(chǎn)線上完成此種所謂的″一批接一批″控制，那么必須至少滿足兩種情況。首先，必須將恰當(dāng)?shù)亩攘亢夤ぞ?metrology)實(shí)施到生產(chǎn)線內(nèi)，以致于已經(jīng)完成CMP工藝的各襯底能夠立即接受測(cè)量，其結(jié)果則必須在CMP工藝之前或者至少緊接著襯底的CMP工藝的最后階段之前，提供到該CMP工具。第二，必須建立CMP工藝的一模型，以揭露出恰當(dāng)?shù)牟僮髯兞浚玫较Ｍ膾伖饨Y(jié)果。
第一情況不可能在沒(méi)有明顯不利地影響其它制造工藝參數(shù)，譬如生產(chǎn)量以及因此的成本效應(yīng)的情形下完成。于是，實(shí)際上，使多片襯底經(jīng)過(guò)CMP加工，直到最初加工的襯底的第一測(cè)量結(jié)果有效為止。也就是說(shuō)，該控制循環(huán)包含一特定量的延遲，該特定量的延遲必須在以測(cè)量結(jié)果為基礎(chǔ)來(lái)調(diào)整工藝參數(shù)的時(shí)候予以考慮。
關(guān)于第二項(xiàng)，已經(jīng)建立了多個(gè)CMP模型，以考慮這些操作變量依據(jù)過(guò)時(shí)的反饋結(jié)果而受到控制的事實(shí)。例如，在2001年AEC/APC第八次座談會(huì)的會(huì)議記錄中，″CMP用的R2R控制算法與測(cè)量延遲的比較″，Chamness等人揭露出在延遲測(cè)量反饋的情況下操作時(shí)，三種CMP模型的比較結(jié)果。在此份論文中，作者顯示當(dāng)該測(cè)量結(jié)果設(shè)有對(duì)CMP工具的某種程度的延遲時(shí)，僅一種預(yù)言性模型的過(guò)程控制可避免控制功能中的任何不穩(wěn)定性。
有鑒于此先前技術(shù)，一般而言，需要一預(yù)言性模型，譬如在以上所引用的論文與一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中所說(shuō)明的模型，以取得能操作以得到CMP工藝的希望輸出的工藝變量，譬如施加到襯底的壓力，研磨劑組成等等。
雖然將CMP工藝控制成功地應(yīng)用于許多半導(dǎo)體設(shè)備中，不過(guò)由到目前為止所產(chǎn)生的考慮，精密集成電路所用的可靠與結(jié)實(shí)的CMP工藝包含關(guān)于工藝工具與控制操作的大量努力，因此人們高度希望的是具有一簡(jiǎn)化卻仍然有效的CMP控制工藝與控制系統(tǒng)，而卻能同樣地確保加工的襯底所需要的高品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明提出有關(guān)可能解決或者至少減少一些或所有上述問(wèn)題的方法。

發(fā)明內(nèi)容
大致上，本發(fā)明是關(guān)于通過(guò)操作可簡(jiǎn)單使用的一工藝參數(shù)而允許CMP工藝的控制的方法與控制器，由此，明確的工藝特征通過(guò)憑經(jīng)驗(yàn)求出的參數(shù)來(lái)說(shuō)明，然而，其精確性對(duì)適當(dāng)?shù)目刂乒δ芏圆⒉恢匾?br> 于是，在本發(fā)明的說(shuō)明性具體實(shí)施例中，控制襯底的化學(xué)機(jī)械式拋光的方法包含憑經(jīng)驗(yàn)獲得第一靈敏度參數(shù)，其定量地說(shuō)明第一材料層的過(guò)度拋光時(shí)間與相關(guān)于第一材料層的控制變量之間的關(guān)系，以及憑經(jīng)驗(yàn)地獲得第二靈敏度參數(shù)，其定量地說(shuō)明相關(guān)于第二材料層的控制變量與相關(guān)于先前襯底的第二材料層的控制變量之間的關(guān)系。此外，該方法包括從線性模型的第一材料層的過(guò)度拋光時(shí)間的計(jì)算，該線性模型包括相關(guān)于第二材料層的控制變量、第一靈敏度參數(shù)、第二靈敏度參數(shù)、控制變量用的指令值、第二材料層的過(guò)度拋光時(shí)間、第二材料層的控制變量以及相關(guān)于先前襯底第二材料層的控制變量，其中該過(guò)度拋光時(shí)間是由加權(quán)移動(dòng)平均所求出。此外，將第一材料層的過(guò)度拋光時(shí)間調(diào)整到算出的過(guò)度拋光時(shí)間。
根據(jù)進(jìn)一步的說(shuō)明性具體實(shí)施例，在襯底中控制第一金屬化層的化學(xué)機(jī)械式拋光的方法包含憑經(jīng)驗(yàn)求出的靈敏度參數(shù)α，該靈敏度參數(shù)定量地說(shuō)明過(guò)度拋光時(shí)間Top對(duì)相關(guān)于第一金屬化層的控制變量Efirst的影響。此外，憑經(jīng)驗(yàn)地求出靈敏度參數(shù)γ，其定量地說(shuō)明該襯底的第二金屬化層的控制變量Esecond以及先前襯底的第二金屬化層的控制變量Ep，second對(duì)控制變量Efirst的影響。再者，該方法包含從一線性模型計(jì)算第一金屬化層的過(guò)度拋光時(shí)間Top，該一線性模型至少包括以下項(xiàng)Efirst、Ep，first、α(Top-Tp，op)、γ(Esecond-Ep，second)，其中Tp，op是先前襯底的過(guò)度拋光時(shí)間。此外，將化學(xué)機(jī)械式拋光工藝的實(shí)際過(guò)度拋光時(shí)間調(diào)節(jié)到算出的過(guò)度拋光時(shí)間Top。
依照進(jìn)一步的說(shuō)明性具體實(shí)施例，該襯底的化學(xué)機(jī)械式拋光所用的控制器包含一輸入部分，用來(lái)輸進(jìn)靈敏度參數(shù)與控制變量的測(cè)量值的至少其中一個(gè)，以及一輸出部分，用來(lái)輸出一過(guò)度拋光時(shí)間以及作為一操作變量的最后拋光時(shí)間的至少其中一個(gè)。該控制器進(jìn)一步包含一計(jì)算部分，用于算出來(lái)自線性模型的第一材料層的過(guò)度拋光時(shí)間，其中該線性模型包括除了第一材料層外，關(guān)于第二材料層的控制變量、第一靈敏度參數(shù)、第二靈敏度參數(shù)、控制變量的指令值、第二材料層的過(guò)度拋光時(shí)間、關(guān)于第二材料層的控制變量、以及先前襯底的第二材料層的控制變量。此外，安裝計(jì)算部分，以通過(guò)一加權(quán)移動(dòng)平均數(shù)來(lái)求出該操作變量。
根據(jù)進(jìn)一步的說(shuō)明性具體實(shí)施例，襯底的第一金屬化層的化學(xué)機(jī)械式拋光所用的控制器包含輸入部分，用來(lái)輸進(jìn)一靈敏度參數(shù)α、靈敏度參數(shù)γ以及至少一控制變量Efirst的一測(cè)量值，其中控制變量Efirst代表蝕減與碟形凹陷的其中一個(gè)。此外，該控制器包含一輸出部分，用來(lái)輸出作為操作變量的至少一過(guò)度拋光時(shí)間Top，以用來(lái)控制化學(xué)機(jī)械式拋光。此外，該控制器包含計(jì)算部分，其用于從該CMP工藝的線性模型，算出至少第一金屬化層的過(guò)度拋光時(shí)間Top。由此，線性模型至少包括以下項(xiàng)Efirst、Ep，first、α(Top-Tp，op)、γ(Esecond-Ep，second)，其中Ep，first代表相關(guān)于先前襯底的第一金屬化層的控制變量，Tp，op代表先前襯底的過(guò)度拋光時(shí)間，Esecond代表襯底的第二金屬化層的控制變量，而且Ep，second代表關(guān)于先前襯底的第二金屬化層的控制變量。


本發(fā)明可通過(guò)參考與附圖相關(guān)的下述說(shuō)明而予以理解，其中相同的參考數(shù)字代表相同的組件，而且其中圖1顯示一示范性CMP工具的概略圖式，表示實(shí)施本發(fā)明的說(shuō)明性
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的說(shuō)明性具體實(shí)施例被說(shuō)明如下。為使說(shuō)明清楚，并非將真實(shí)實(shí)施的所有特征在本說(shuō)明書中說(shuō)明。當(dāng)然將令人理解的是，在任何這樣的真實(shí)具體實(shí)施例的發(fā)展中，必須確定各種明確的實(shí)施，以達(dá)到發(fā)展者的明確目標(biāo)，譬如服從與系統(tǒng)相關(guān)的以及與企業(yè)相關(guān)的限制，其根據(jù)不同的具體實(shí)施例而改變。并且，應(yīng)當(dāng)理解的是，此發(fā)展努力可能既復(fù)雜且耗時(shí)，不過(guò)對(duì)于從本發(fā)明的公開(kāi)獲得益處的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講其不過(guò)是所能實(shí)施的例行工作。
一般而言，目前所說(shuō)明的具體實(shí)施例以及將于下文說(shuō)明的具體實(shí)施例，取決于可能維持襯底的材料層的碟形凹陷與蝕減的發(fā)現(xiàn)，譬如金屬化層，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整CMP工藝中的過(guò)度拋光時(shí)間而維持在嚴(yán)密設(shè)定容許的誤差。通常，過(guò)度拋光時(shí)間表示在一測(cè)量之后CMP工藝持續(xù)的時(shí)間周期，已經(jīng)表示該材料在襯底上的預(yù)定區(qū)域被移除。檢測(cè)特定區(qū)域的空隙的過(guò)程同樣被稱為端點(diǎn)檢測(cè)，并且被應(yīng)用于制造金屬化層所使用的CMP工藝中。此外，如先前所解釋的，在高端集成電路中鑲嵌金屬化層的CMP工藝，其經(jīng)常被設(shè)計(jì)成為多重步驟工藝，在此，例如該工藝的最后步驟，在將金屬移除之后，在介電層上執(zhí)行拋光操作。于是，通過(guò)調(diào)整最后拋光步驟的工藝時(shí)間，蝕減與碟形凹陷的程度就可能予以控制。為了可靠地預(yù)測(cè)最后CMP步驟的合適的過(guò)度拋光時(shí)間以及/或者工藝時(shí)間，發(fā)明者建議一CMP工藝的線性模型，該線性模型取決于相同的先前金屬化層與先前襯底的蝕減以及/或者碟形凹陷以及/或者層厚度。在此模型中，工藝固有的機(jī)械由兩個(gè)或更多個(gè)靈敏度參數(shù)所表示，該些靈敏度參數(shù)可能由實(shí)驗(yàn)以及/或者計(jì)算與實(shí)驗(yàn)所求出，其中在某些具體實(shí)施例中，靈敏度參數(shù)的精確性則不因?yàn)榭刂乒δ艿摹孱^尾一致的″設(shè)計(jì)而對(duì)成功的控制操作來(lái)說(shuō)不可或缺。因此，相對(duì)例如在本申請(qǐng)的背景金屬部分所說(shuō)明的已知控制策略，在本發(fā)明中，可簡(jiǎn)易使用與可精確調(diào)整的工藝參數(shù)被選作該控制操作的操作變量。
參考圖1，將說(shuō)明典型的CMP工具以及工藝，其可能連同在此所說(shuō)明的說(shuō)明性具體實(shí)施例而被使用。在圖1中，其描述了CMP系統(tǒng)100的概略圖，該系統(tǒng)100包含CMP工具110、度量衡工具130以及CMP控制器150。CMP工具110包括一輸入部分111，其用來(lái)接收予以加工處理的襯底，以及一輸出部分112，用來(lái)在CMP工藝被完成之后接收與儲(chǔ)存襯底。CMP工具110進(jìn)一步包含一工藝箱113，其包括三個(gè)拋光平臺(tái)114、115與116，其分別被稱為平臺(tái)I、平臺(tái)II、平臺(tái)III。在各平臺(tái)114、115與116上，設(shè)有墊片調(diào)節(jié)器117、研磨劑供應(yīng)器118、以及拋光頭119。在平臺(tái)II上，將測(cè)量構(gòu)件120配置與組裝，以檢測(cè)CMP工藝的終點(diǎn)。為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，將襯底從輸入部分111輸送到平臺(tái)I，或者從平臺(tái)I輸送到平臺(tái)II等等的任何進(jìn)一步構(gòu)件，以及反饋氣體、液體、譬如水、研磨劑與類似物所用的任何構(gòu)件，并沒(méi)有描述于圖式中。
在操作中，包含一或更多金屬化層的襯底121，其附著到平臺(tái)I的拋光頭。應(yīng)注意的是，襯底121代表″現(xiàn)有″襯底，而用以說(shuō)明的控制工藝的操縱參數(shù)將予以建立，以用于該襯底，也就是說(shuō)，操作變量代表一工藝參數(shù)，該參數(shù)值被改變以得到一控制變量的希望值，譬如碟形凹陷、蝕減以及最后層厚度。由CMP工具110所立即處理的襯底121的金屬化層則同樣被稱為第一金屬化層，然而在第一金屬化層之下而且已經(jīng)經(jīng)受CMP工藝的襯底121的任何金屬化層同樣被稱為第二金屬化層。此外，已經(jīng)經(jīng)受CMP的任何襯底被稱為先前襯底，而對(duì)應(yīng)現(xiàn)有襯底121的金屬化層的先前襯底的金屬化層也被稱為第一與第二金屬化層，如同在現(xiàn)有襯底121中。
在襯底121以預(yù)定工藝參數(shù)，譬如預(yù)定研磨劑組成物、拋光頭119與平臺(tái)114之間的預(yù)定相對(duì)移動(dòng)、CMP工藝的持續(xù)時(shí)間以及類似物，而已經(jīng)在平臺(tái)I上完成CMP工藝之后，對(duì)于第二CMP步驟，該襯底121則可能以不同工藝參數(shù)而通到平臺(tái)II，直到該測(cè)量裝置120表示出達(dá)到該工藝終點(diǎn)為止。如先前所解釋的，以及將參考圖2而詳細(xì)說(shuō)明的一樣，襯底121的拋光在平臺(tái)II持續(xù)一過(guò)度拋光時(shí)間Top，該過(guò)度拋光時(shí)間Top由控制器150所求出。在過(guò)度拋光時(shí)間Top消逝之后，則將襯底121傳送到平臺(tái)III，在此第一金屬化層的絕緣材料的拋光以適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)來(lái)實(shí)施，譬如研磨劑組成、平臺(tái)116與拋光頭119之間的相對(duì)移動(dòng)，以產(chǎn)生施加到襯底121的壓力以及類似物。在圖1所示的具體實(shí)施例中，在平臺(tái)III的工藝時(shí)間，同樣被稱為TIII，其由控制器150所求出。在將平臺(tái)III上的拋光步驟完成之后，將襯底121輸送到輸出部分112，并可能輸送到度量衡工具130，有關(guān)于第一金屬化層的測(cè)量結(jié)果則以此工具而得到，譬如層厚度、蝕減、以及碟形凹陷。在所說(shuō)明的種種具體實(shí)施例中，層厚度、蝕減、以及碟形凹陷，其將被單獨(dú)或合并地視為CMP工藝的控制變量，然而Top與/或者TIII的作用則如同操作變量。一般而言，控制變量的測(cè)量結(jié)果是由眾所皆知的光學(xué)測(cè)量技術(shù)而獲得，其說(shuō)明則將予以省略。
參照?qǐng)D2，將說(shuō)明用來(lái)得到操作變量Top與TIII的說(shuō)明性具體實(shí)施例。在圖2中，在第一步驟210中，將靈敏度參數(shù)求出，在一具體實(shí)施例中，該靈敏度參數(shù)則依據(jù)先前所加工處理之測(cè)試襯底或者產(chǎn)品襯底的實(shí)驗(yàn)而得到。由此求出第一靈敏度參數(shù)α，并且說(shuō)明過(guò)度拋光時(shí)間Top對(duì)控制變量的影響，例如蝕減、碟形凹陷程度、金屬化層厚度以及類似物。第二靈敏度參數(shù)β也可能被求出，以具體說(shuō)明在平臺(tái)III所進(jìn)行的CMP工藝的拋光時(shí)間TIII對(duì)控制變量的影響。此外，將第三靈敏度參數(shù)γ求出，以數(shù)量化地說(shuō)明先前金屬化層的控制變量，例如先前層的碟形凹陷以及/或者蝕減，如何影響現(xiàn)有，也就是第一金屬化層的控制變量，該先前層也將如先前所注意的被稱為第二金屬化層。特別是，靈敏度參數(shù)α與β包括固有的CMP機(jī)制，譬如移除速率，從而例如因?yàn)閽伖鈮|片的降解、研磨劑的飽和以及類似情形而可能在實(shí)際的CMP工藝期間內(nèi)改變。在一特別的具體實(shí)施例中，如將于稍后所詳細(xì)說(shuō)明，令α與β代表用于簡(jiǎn)單線性CMP模型的好處的單獨(dú)數(shù)字，認(rèn)為α與β的特定工藝上的變動(dòng)實(shí)質(zhì)上對(duì)最后的結(jié)果不會(huì)有不利的影響，相對(duì)應(yīng)地設(shè)計(jì)剩下的控制操作而不考慮α與β的任何改變。在進(jìn)一步的具體實(shí)施例中，鑒于工藝情況的微細(xì)改變，依照時(shí)間，也就是依照已經(jīng)予以加工處理或者正在加工處理的襯底數(shù)目，而選定靈敏度參數(shù)α與β。
在步驟220中，用于操作變量(稱為T*op，T*III)的中間值，是從線性CMP模型所計(jì)算的。在此方面，將線性模型理解為說(shuō)明各種變量，譬如操作變量Top、TIII以及控制變量的關(guān)系的數(shù)學(xué)表示式，其中該變量以不具有譬如T2op，T3op等等的任何較高階項(xiàng)的線性項(xiàng)出現(xiàn)。
參照?qǐng)D3，將說(shuō)明用來(lái)求出T*op與T*III的說(shuō)明性具體實(shí)施例。在圖3中，步驟220被再分為第一副步驟221，描述CMP工藝的線性模型。根據(jù)本方法，第一金屬化層的控制變量以Efirst表示，其中應(yīng)該注意的是，控制變量可能表示蝕減、碟形凹陷、金屬化層厚度、以及類似物的任一者，而且Efirst由以下列之方程式表示Efirst＝Ep，first+α(Top-Tp，op)+β(TIII-Tp，III)+[γ](Esecond-Ep，second)(1)其中指數(shù)p表示一變量，指的是先前襯底，而指數(shù)first與second則分別指的是正在進(jìn)行加工處理的第一金屬化層以及已經(jīng)過(guò)加工處理的第二金屬化層。于是，α的符號(hào)則最好選擇為正，然而β的符號(hào)則最好選擇為負(fù)。γ的大小與符號(hào)由實(shí)驗(yàn)所求出。此外，如先前所說(shuō)明的，在一特定的具體實(shí)施例中，假使在平臺(tái)III上沒(méi)有使用最終CMP步驟，只有單一操作變量，則可能使用Top來(lái)控制全部的CMP工藝。如從方程式1所能明了的是，就一個(gè)特定Ep，first來(lái)說(shuō)，例如相對(duì)于先前襯底Tp，op的第一金屬化層而使第一金屬化層的過(guò)度拋光時(shí)間Top增加的第一金屬化層的蝕減，將使Efirst增加一數(shù)量，該數(shù)量由這些過(guò)度拋光時(shí)間(Top-Tp，op)乘以靈敏度參數(shù)α的差距所求出。因此明顯的是，由單一數(shù)目α所，表示的CMP工藝的固有機(jī)制的改變或者求出α的某一不精確性，可能影響Efirst的結(jié)果，并因而產(chǎn)生一Top值，該值在某些情況下可能被視為不適合用來(lái)獲得一所希望的Etarget，在此Etarget為控制變量的目標(biāo)值。對(duì)靈敏度參數(shù)β而言也是相同的。
于是，在一具體實(shí)施例中，如先前所提及的，在副步驟222中，參數(shù)α與β可能被選作為依時(shí)(time-depent)參數(shù)，或者更適當(dāng)?shù)兀贿x作為取決于予以加工的襯底數(shù)目的參數(shù)。以此方式而可能將拋光墊片、研磨劑組成物以及類似物降解的一般傾向列入考慮，以致使可能對(duì)α與β的系統(tǒng)變化予以補(bǔ)償。也就是，因?yàn)榧庸ひr底的數(shù)目增加，所以隨著時(shí)間的拋光率的有系統(tǒng)的降低則可能通過(guò)相應(yīng)地增加α以及/或者降低β而列入考慮。因此，α以及/或者β可能被選作為方程式α＝α(i)以及/或者β＝β(i)，其中(i)代表加工過(guò)的襯底的數(shù)目。此特征透露出對(duì)CMP控制的某種程度的預(yù)告能力，這種情形可能在如先前所述的控制器必須因應(yīng)測(cè)量結(jié)果而可能具有相關(guān)于現(xiàn)有加工過(guò)的襯底的明顯延遲的時(shí)候有好處。
在副步驟223中，在平臺(tái)III的操作變量過(guò)度拋光時(shí)間以及拋光時(shí)間所用的中間值，是響應(yīng)步驟221的模型而獲得。用于求出中間變量T*op、T*III的原因存在于控制操作應(yīng)該″消除″在CMP工藝中的任何短暫變動(dòng)，并且應(yīng)該以″柔和″的方式來(lái)對(duì)應(yīng)先前加工過(guò)襯底的測(cè)量結(jié)果而不用顯示極度不足與過(guò)度的事實(shí)。此種控制操作的行為可能僅僅在每襯底的一小數(shù)目測(cè)量結(jié)果有效的時(shí)候方便，以致使從一先前襯底到另一先前襯底的測(cè)量結(jié)果可能顯示一明顯的變動(dòng)。也就是，表示Ep，first的測(cè)量結(jié)果，其由先前襯底上預(yù)先求出的之單一位置的單獨(dú)測(cè)量所獲得。因此，在真實(shí)操作變量Top、TIII之前，將中間操作變量T*op與T*III求出。
在副步驟223中，是用于以下時(shí)候的例子Ep，first+γ(Esecond-Ep，second)＝Etarget(2)這意味著公共值Etarget在相對(duì)于先前襯底的過(guò)度拋光時(shí)間而沒(méi)有改變過(guò)度拋光時(shí)間以及相對(duì)于先前襯底的平臺(tái)III上的拋光時(shí)間而沒(méi)有改變拋光時(shí)間的情形下獲得。結(jié)果，T*op相等Tp，op，而且T*III相等Tp，III。
在副步驟224中，將T*op以及T*III算出，以用于以下情形Ep，first+γ(Esecond-Ep，second)＜Etarget(3)那種情形意味著取決于E所真實(shí)代表的先前襯底的第一金屬化層的蝕減以及/或者碟形凹陷，以及現(xiàn)有襯底與先前襯底的第二金屬化層的蝕減效果，導(dǎo)致比希望還小的蝕減以及或者碟形凹陷以及/或者層厚度。明顯地，現(xiàn)有襯底用的過(guò)度拋光時(shí)間必須相等或者大于先前襯底的過(guò)度拋光時(shí)間，而且在平臺(tái)III上的拋光時(shí)間必須相等或者小于先前襯底的拋光時(shí)間。因此，T*op≥Tp，op；T*III≤Tp，III(4)更甚的是，一般來(lái)說(shuō)，最大與最小過(guò)度拋光時(shí)間Top，Top以及平臺(tái)III上的最大與最小拋光時(shí)間TIII、TIII，其可能響應(yīng)工藝需求而予以事先設(shè)定。這些用于過(guò)度拋光時(shí)間以及平臺(tái)III拋光時(shí)間的限制可能由實(shí)驗(yàn)或者經(jīng)驗(yàn)而求出。例如，最大與最小過(guò)度拋光時(shí)間Top_，Top個(gè)別可能選擇為個(gè)別的大約30秒以及5秒。平臺(tái)III上的最大與最小拋光時(shí)間TIII、TIII個(gè)別可能選擇為分別的大約120秒以及20秒。在將過(guò)度拋光時(shí)間Top以及平臺(tái)III拋光時(shí)間TIII同時(shí)使用作為操作變量的具體實(shí)施例中，求出中間值T*op與T*III則令人希望，以致于該些數(shù)值妥當(dāng)?shù)胤謩e位于最小與最大過(guò)度拋光時(shí)間以及平臺(tái)III拋光時(shí)間所給予的可允許范圍內(nèi)。在一具體實(shí)施例中，中間過(guò)度拋光時(shí)間T*or與平臺(tái)III拋光時(shí)間T*III則求出以繞著相對(duì)應(yīng)可允許范圍中央而放于中間，其中必須同時(shí)將T*op與T*III選定，以致使CMP模型提供指令值Etarget，因此T*op與T*III由以下所求出Ep，first+α(T*op-Tp，op)+β(T*III-Tp，III)+γ(Esecond-Ep，second)＝Etarget(5)放置于個(gè)別可允許范圍中間的T*op與T*III，其可能經(jīng)由算出以下表示式的最小值而獲得
(Top*-TopTop‾-Top‾-12)2+w(TIII*-TIIITIII‾-TIII‾-12)2→Minimum---(6)]]>其中方程式4與5因此是用于發(fā)現(xiàn)最小T*op與T*III的次要條件。
以類似的方式，在副步驟225中，將T*op與T*III算出，以用于以下情形Ep，first+γ(Esecond-Ep，second)＞Etarget(7)這種情形意味著先前襯底的第一金屬化層以及并入的第二金屬化層的蝕減超過(guò)所希望的蝕減值。于是，中間過(guò)度拋光時(shí)間必須選定為相等或者小于先前襯底的過(guò)度拋光時(shí)間，而中間平臺(tái)III拋光時(shí)間必須選定為相等或者大于先前襯底的平臺(tái)III拋光時(shí)間。結(jié)果，T*op≤Tp，op；T*III≥Tp，III(8)類似在副步驟224中所進(jìn)行的計(jì)算，同樣在此情形中，表示式(6)的最小值以次要條件(5)與(8)所求出。
為了定性概括用來(lái)獲得中間過(guò)度拋光時(shí)間T*op以及中間平臺(tái)III拋光時(shí)間T*III的以上副步驟，應(yīng)該注意的則是當(dāng)在第二金屬化層的先前襯底的測(cè)量結(jié)果，或者個(gè)別地，因此的計(jì)算值，表示出該預(yù)期蝕減等于希望蝕減，然后中間過(guò)度拋光時(shí)間T*op以及平臺(tái)III拋光時(shí)間T*III則對(duì)應(yīng)先前襯底的過(guò)度拋光時(shí)間Tp，op以及平臺(tái)III拋光時(shí)間Tp，III。就先前襯底以及現(xiàn)有襯底221與先前襯底的第二金屬化層的蝕減值并沒(méi)有屈服于希望的蝕減值Etarget的情形而言，將中間拋光時(shí)間求出以致于將該些值繞著可允許范圍的中間而置于中央，然而卻同時(shí)滿足次要條件(5)與(6)，也就是該中間拋光時(shí)間必須屈服于希望的蝕減值Etarget而且也必須遵守情況(4)與(8)。特別是，次要條件(4)與(8)確保任何T*op的改變沒(méi)有經(jīng)由平臺(tái)III拋光時(shí)間的相對(duì)應(yīng)改變而補(bǔ)償。相對(duì)應(yīng)的行為有可能在根據(jù)(6)而求出最小值時(shí)，導(dǎo)致更簡(jiǎn)單的解答，不過(guò)，但卻導(dǎo)致在不精確參數(shù)α與β所用的錯(cuò)誤方向中的一控制操作，并且從而使控制功能不穩(wěn)定。
應(yīng)該理解的是，實(shí)際上，該計(jì)算可能以預(yù)定的精確度來(lái)進(jìn)行，因此，有關(guān)解答方程式的任何說(shuō)明當(dāng)然會(huì)經(jīng)受取決于算法的某種程度的″變異″以及可容忍程度的″不精確性″。因此，在此所說(shuō)明的計(jì)算結(jié)果一般則以概略的數(shù)目來(lái)取得，而概略的程度由譬如有效的計(jì)算功率、需要的精確性，以及類似物的因子來(lái)求出。例如，在許多的應(yīng)用中，過(guò)度拋光時(shí)間與平臺(tái)III時(shí)間的大約1秒的精確度是足夠的，因?yàn)橐幻雰?nèi)的拋光活動(dòng)導(dǎo)致可能恰當(dāng)?shù)靥幱跍y(cè)量變動(dòng)范圍內(nèi)的蝕減量變化。
在表示式(6)中求出最小值的加權(quán)因子可能選定為w=(TIII‾Top‾-TIII‾Top‾)|β||α|]]>加權(quán)因子亦可能以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)而求出。
此外，應(yīng)該注意的是，在僅僅使用一操作變量，例如過(guò)度拋光時(shí)間Top的時(shí)后，并不需要通過(guò)計(jì)算最小值而求出中間值。
再次參照?qǐng)D2，在步驟230中，過(guò)度拋光時(shí)間以及平臺(tái)III拋光時(shí)間所用的真實(shí)輸出數(shù)值是從先前襯底的中間過(guò)度拋光時(shí)間與中間平臺(tái)III拋光時(shí)間以及過(guò)度拋光時(shí)間與平臺(tái)III拋光時(shí)間來(lái)算出。取決于所使用的算法，這種情形確保過(guò)度拋光時(shí)間與平臺(tái)III拋光時(shí)間的相當(dāng)穩(wěn)定地適應(yīng)于先前襯底的過(guò)度拋光時(shí)間與平臺(tái)III拋光時(shí)間的″進(jìn)展″。
參照?qǐng)D4，說(shuō)明性具體實(shí)施例被顯示用來(lái)在步驟230中獲得過(guò)度拋光時(shí)間以及平臺(tái)III拋光時(shí)間。在第一副步驟231中，可能可檢測(cè)出T*op以及/或者T*III是否處于預(yù)定范圍內(nèi)，該預(yù)定范圍可能不同于由最小與最大過(guò)度拋光時(shí)間與平臺(tái)III拋光時(shí)間所界定的范圍。通過(guò)這些預(yù)定范圍，可能檢測(cè)出控制操作是否傾向于系統(tǒng)化地移出恰當(dāng)定義的范圍，該范圍表示這些參數(shù)α與β、以及因此的CMP情況已經(jīng)明被顯地改變。
在此情形下，在副步驟232中，它可能表示出，在考慮下所進(jìn)行的″接近未來(lái)″的CMP工藝?yán)?，CMP工藝的線性模型不再有效，或者變得無(wú)效。這種表示可采用作為CMP固有機(jī)制的任何預(yù)料外的改變已經(jīng)發(fā)生的跡象。令人注意到的是，副步驟231是選擇性的，并且可省略。
在副步驟233中，過(guò)度拋光時(shí)間以及平臺(tái)III拋光時(shí)間是通過(guò)來(lái)自先前襯底的過(guò)度拋光時(shí)間與中間過(guò)度拋光時(shí)間T*op的加權(quán)移動(dòng)平均數(shù)而算出的，而平臺(tái)III拋光時(shí)間則從先前襯底的平臺(tái)III拋光時(shí)間以及中間平臺(tái)III拋光時(shí)間T*III而計(jì)算作為一加權(quán)移動(dòng)平均數(shù)。如在233中所描述的，過(guò)度拋光時(shí)間Top由下式表示Top＝λT*op+(1-λ)Tp，op其中λ為在0至1范圍內(nèi)的參數(shù)。通過(guò)參數(shù)λ，可能將相關(guān)于過(guò)度拋光時(shí)間的先前發(fā)展的控制擺動(dòng)的自適″速度″予以調(diào)整。類似地，平臺(tái)III拋光時(shí)間可能通過(guò)以下公式獲得TIII＝μT*III+(1-μ)Tp，III其中參數(shù)μ調(diào)整相關(guān)于先前襯底的平臺(tái)III拋光時(shí)間的自適速度。明顯地，當(dāng)例如先前襯底的測(cè)量結(jié)果表示出與指令值Etarget的相當(dāng)大偏差值時(shí)，λ與μ接近1的值則導(dǎo)致過(guò)度拋光時(shí)間與平臺(tái)III拋光時(shí)間的立即響應(yīng)。另一方面，選擇λ與μ作為相當(dāng)?shù)偷闹?，將僅僅導(dǎo)致對(duì)CMP工藝中任何變化的非常慢響應(yīng)。在一特別具體實(shí)施例中，應(yīng)用被稱為指數(shù)加權(quán)移動(dòng)平均(exponentially weighted moving average，EWMA)的算法，其中相同λ值被用于過(guò)度拋光時(shí)間以及平臺(tái)III拋光時(shí)間。以此EWMA模型，可能比任何″過(guò)時(shí)″的工藝情況還更有效地將CMP工藝的最近進(jìn)展的效果列入考慮。當(dāng)沒(méi)有源自先前襯底的測(cè)量結(jié)果的不明顯延遲出現(xiàn)時(shí)，包括EWMA的相對(duì)應(yīng)具體實(shí)施例尤其適合，也就是，僅有一些或沒(méi)有襯底在現(xiàn)有襯底121與先前襯底之間被加工處理。
再次參照?qǐng)D2，在步驟240中，將在步驟230中算出的過(guò)度拋光時(shí)間以及平臺(tái)III時(shí)間輸送到圖1中的CMP工具110，以調(diào)整目前被加工處理的襯底121的相對(duì)應(yīng)加工時(shí)間。
在步驟250中，將襯底輸送到度量衡工具130，以得到控制變量用的測(cè)量值。這些測(cè)量結(jié)果隨后可能用于Esecond、Ep，second、Ep，以用于以下襯底的計(jì)算。如先前所說(shuō)明的，可能會(huì)有某種程度的延遲，直到該測(cè)量結(jié)果對(duì)控制器150來(lái)說(shuō)有效為止，而且在此情形中，可能有利地使用關(guān)于副步驟222而說(shuō)明的具體實(shí)施例，其中靈敏度參數(shù)α與β取決于已經(jīng)加工過(guò)的與正加工的襯底數(shù)目的參數(shù)而產(chǎn)生，因?yàn)殡S后控制器150顯示一″預(yù)言性″行為，并且可能輸出可靠的數(shù)值，以用于過(guò)度拋光時(shí)間以及平臺(tái)III拋光時(shí)間，甚至用于在控制循環(huán)中的一可考慮延遲。此外，當(dāng)將此一預(yù)言性模型應(yīng)用時(shí)，測(cè)量操作的數(shù)目則可能顯著地降低。
在目前所說(shuō)的具體實(shí)施例中，目前予以加工的襯底以及先前襯底被稱為單一襯底，但是，在一說(shuō)明性具體實(shí)施例中，現(xiàn)有襯底與先前襯底則可能代表多個(gè)襯底，譬如很多襯底，其中控制變量Efirst、Ep，first、Esecond、Ep，second以及操作變量Top與TIII代表相對(duì)應(yīng)多個(gè)襯底的中間值。相對(duì)應(yīng)配置已經(jīng)證明在生產(chǎn)線中特別有用，其中將已經(jīng)妥當(dāng)建立的CMP工藝設(shè)置，并且在定義的多個(gè)之內(nèi)的從襯底至襯底的偏差值妥當(dāng)?shù)刂糜诳山邮艿墓に噮?shù)內(nèi)。于是，可用一簡(jiǎn)單、然而有效的方式將工藝控制以量對(duì)量為基礎(chǔ)來(lái)實(shí)施，以用于大多數(shù)的襯底。
在一具體實(shí)施例中，如圖1所示，參照?qǐng)D2至4來(lái)說(shuō)明的說(shuō)明性具體實(shí)施例的其中之一而進(jìn)行控制操作的控制器150，包含一輸入部分151、一計(jì)算部分152、以及一輸出部分153，其中該輸入部分151被操作上連接到度量衡工具130，而輸出部分153則操作上連接到CMP工具110。當(dāng)以襯底對(duì)襯底為基礎(chǔ)而控制CMP工藝時(shí)，度量衡工具130與控制器150則作為直插式裝置來(lái)實(shí)施，以致于將襯底的輸送最小化，并加速測(cè)量結(jié)果輸入到輸入部分151內(nèi)。在進(jìn)一步的具體實(shí)施例中，較佳地，當(dāng)通過(guò)多片的過(guò)度拋光時(shí)間以及/或者平臺(tái)III拋光時(shí)間的中間值而來(lái)控制多片襯底時(shí)，度量衡工具130以及或者控制器150則可能設(shè)置在生產(chǎn)線外面。
該控制器150可實(shí)施作為單一芯片微處理器，因?yàn)槲⒖刂破骶哂心M或者數(shù)字信號(hào)可能直接從度量衡工具130供應(yīng)的輸入，或者可能是部分的外部計(jì)算機(jī)，譬如PC或者工作站，或者它可能是一般使用于半導(dǎo)體制造之工廠中的管理系統(tǒng)。特別是，計(jì)算步驟220與230可能通過(guò)任何數(shù)值算法而進(jìn)行，該算法則包括用來(lái)解答相關(guān)方程式、模糊邏輯、桌面參數(shù)的使用、尤其是用于EWMA的分析方法，而且相對(duì)應(yīng)的操作碼可能設(shè)置在控制器150中。此外，因?yàn)橹挥蝎@得靈敏度參數(shù)α以及/或者β是必要的，所以上述具體實(shí)施例可能可輕易地自適應(yīng)于任何已知的CMP工具，其說(shuō)明相對(duì)應(yīng)CMP工具以及在此工具上所進(jìn)行的基本CMP工藝的固有特性。
以上所揭露的特定具體實(shí)施例僅作說(shuō)明，雖然本發(fā)明可能以那些本領(lǐng)域技術(shù)人員所明了的不同但卻等同的方式來(lái)修改與實(shí)施而仍具有其中學(xué)說(shuō)的好處。例如，以上所述的工藝步驟可能以不同的順序來(lái)進(jìn)行。此外，除了說(shuō)明在以下的權(quán)利要求之外，并無(wú)意圖將在此所示的結(jié)構(gòu)或設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)限制住。因此明了的是，可能將以上所揭露的特別具體實(shí)施例改變或者修改，而且所有此種改變均視為在本發(fā)明的范圍與精神內(nèi)。于是，在此所尋求的保護(hù)則陳述于以下的權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種控制襯底(121)的化學(xué)機(jī)械式拋光的方法，該方法包含獲得第一靈敏度參數(shù)，用于定量地說(shuō)明第一材料層所用的過(guò)度拋光時(shí)間與相關(guān)于第一材料層的控制變量之間的關(guān)系；獲得第二靈敏度參數(shù)，用于定量地說(shuō)明相關(guān)于第二材料層的控制變量與相關(guān)于先前襯底的第二材料層的控制變量之間的關(guān)系；從該化學(xué)機(jī)械式拋光工藝的線性模型計(jì)算出第一材料層的該過(guò)度拋光時(shí)間，其中，該模型至少包括相關(guān)于第二材料層的控制變量、第一靈敏度參數(shù)、第二靈敏度參數(shù)、第一材料層用的指令值、第二材料層的過(guò)度拋光時(shí)間、相關(guān)于第二材料層的控制變量，以及相關(guān)于該先前襯底的第二材料層的該控制變量；計(jì)算出第一材料層的過(guò)度拋光時(shí)間的加權(quán)移動(dòng)平均數(shù)；以及在對(duì)應(yīng)于該計(jì)算出的過(guò)度拋光時(shí)間的該襯底(121)的該化學(xué)機(jī)械式拋光期間內(nèi)，調(diào)整第一材料層的該過(guò)度拋光時(shí)間。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該控制變量代表蝕減、碟形凹陷與材料層厚度的至少其中之一。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包含通過(guò)測(cè)量先前襯底的第一與第二材料層的至少其中一者，以求出蝕減、碟形凹陷以及材料層厚度的至少其中之一。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，每一個(gè)控制變量都代表多片襯底用的中間值。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中第一靈敏度參數(shù)取決于已加工的襯底數(shù)目以及待加工的襯底數(shù)目的其中之一。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該化學(xué)機(jī)械式拋光工藝包含最后拋光步驟，其以可調(diào)整的額外拋光時(shí)間在分離的拋光平臺(tái)上被實(shí)施。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其進(jìn)一步包含獲得第三靈敏度參數(shù)，用于定量地說(shuō)明該控制變量與該額外拋光時(shí)間之間的關(guān)系。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其進(jìn)一步包含從該線性模型計(jì)算出該額外拋光時(shí)間。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中該過(guò)度拋光時(shí)間與該額外拋光時(shí)間的計(jì)算，包括求出中間過(guò)度拋光時(shí)間以及中間額外拋光時(shí)間，如此中間過(guò)度拋光時(shí)間與中間額外拋光時(shí)間距離對(duì)應(yīng)的可允許范圍的中間點(diǎn)的復(fù)合偏差值近似于最小值。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中該最小值在下列條件下求出當(dāng)相對(duì)于先前襯底的各值時(shí)，中間過(guò)度拋光時(shí)間與中間額外拋光時(shí)間在一不同方向改變，以及中間過(guò)度拋光時(shí)間與中間額外拋光時(shí)間產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上相等于該指令值的相關(guān)于第一材料層的控制變量值。
11.一種控制襯底(201)中的第一金屬化層的化學(xué)機(jī)械式拋光的方法，該方法包含求出靈敏度參數(shù)α，該靈敏度參數(shù)定量地說(shuō)明在檢測(cè)一端點(diǎn)之后，使用于CMP(Chemical Mechanical Polishing，化學(xué)機(jī)械式拋光)的過(guò)度拋光時(shí)間Top對(duì)相關(guān)于第一金屬化層的控制變量Efirst的影響；求出靈敏度參數(shù)γ，用于定量地說(shuō)明相關(guān)于該襯底的第二金屬化層的控制變量Esecond以及相關(guān)于先前襯底的第二金屬化層的控制變量Ep，second對(duì)控制變量Efirst的影響；以及從線性模型計(jì)算出第一金屬化層的過(guò)度拋光時(shí)間Top，該線性模型至少包括下列各項(xiàng)Efirst、Ep，first、α(Top-Tp，op)、γ(Esecond-Ep，second)，其中Tp，op為先前襯底的過(guò)度拋光時(shí)間；以及在該襯底的第一金屬化層的化學(xué)機(jī)械式拋光期間內(nèi)，選擇已計(jì)算出的過(guò)度拋光時(shí)間Top作為實(shí)際的過(guò)度拋光時(shí)間。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中計(jì)算Top包括計(jì)算中間過(guò)度拋光時(shí)間T*op，該中間過(guò)度拋光時(shí)間對(duì)獲得該控制變量Efirst的希望值Etarget而言是必要的；以及從先前襯底Tp，op的過(guò)度拋光時(shí)間與該中間過(guò)度拋光時(shí)間T*op計(jì)算出Top，以作為加權(quán)移動(dòng)平均數(shù)。
13.一種用于襯底的化學(xué)機(jī)械式拋光的裝置，該裝置包含拋光工具(110)，其具有至少一拋光平臺(tái)；端點(diǎn)檢測(cè)器，其應(yīng)用指示該拋光端點(diǎn)的端點(diǎn)信號(hào)；以及控制器(150)，在該端點(diǎn)信號(hào)已被供應(yīng)之后，事先求出具有待加工的第一材料層的現(xiàn)有襯底的過(guò)度拋光時(shí)間；其中該控制器(150)以下列基礎(chǔ)求出該過(guò)度拋光時(shí)間先前襯底的第一材料層的蝕減、碟形凹陷，與層厚度的至少其中之一者，先前襯底的第二材料層的蝕減、碟形凹陷，與層厚度的至少其中之一者，該現(xiàn)有襯底的第二材料層的蝕減、碟形凹陷，與層厚度的至少其中之一者，以及憑經(jīng)驗(yàn)求出的靈敏度參數(shù)，其代表該拋光工藝的固有機(jī)制。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，進(jìn)一步包含一最后拋光平臺(tái)，其置于該至少一拋光平臺(tái)的下游，其中該控制器(150)用來(lái)求出該最后拋光平臺(tái)上的拋光時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明揭露出襯底(121)的化學(xué)機(jī)械式拋光(CMP)，而且特別是，金屬化層的化學(xué)機(jī)械式拋光所用的方法與控制器(150)。在CMP工藝的線性模型中，要處理的金屬化層的蝕減通過(guò)該過(guò)度拋光時(shí)間計(jì)算，并可能由用來(lái)拋光該介電層的個(gè)別拋光平臺(tái)上的額外拋光時(shí)間求出，其中該CMP固有特征是由憑經(jīng)驗(yàn)得到的靈敏度參數(shù)所表示。再且，將控制操作設(shè)計(jì)成為即使隨著由于微細(xì)工藝變化的靈敏度參數(shù)的某種不精確性，也能得到合理的控制器反應(yīng)。
文檔編號(hào)B24B37/04GK1620357SQ02828329
公開(kāi)日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2002年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月26日
發(fā)明者D·沃斯坦, J·雷比格, G·馬克森 申請(qǐng)人:先進(jìn)微裝置公司