專利名稱：基于光譜的監(jiān)測(cè)化學(xué)機(jī)械研磨的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體來(lái)說(shuō)是有關(guān)于基材的化學(xué)機(jī)械研磨。
背景技術(shù)：
一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(duì)于某些應(yīng)用而言，會(huì)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(jī)，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。化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)是一種公認(rèn)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(duì)一旋轉(zhuǎn)盤或帶狀研磨墊設(shè)置。該研磨墊可以是標(biāo)準(zhǔn)研磨墊或固定磨粒研磨墊。一標(biāo)準(zhǔn)研磨墊擁有長(zhǎng)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(fù)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(biāo)準(zhǔn)研磨墊，研磨微粒。CMP的一個(gè)問(wèn)題是判定研磨制程是否已經(jīng)完成，即，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(shí)是已經(jīng)移除預(yù)期材料量的時(shí)間點(diǎn)。過(guò)研磨(除去過(guò)多)導(dǎo)電層或薄膜會(huì)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(huì)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(duì)速度、以及基材上的負(fù)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(dá)到研磨終點(diǎn)所需時(shí)間的變異。因此，研磨終點(diǎn)不能只視為研磨時(shí)間的函數(shù)來(lái)判定。

發(fā)明內(nèi)容
在一一般觀點(diǎn)中，本發(fā)明的特征在于一種包含選擇一參考光譜的計(jì)算機(jī)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(biāo)厚度的感興趣的薄膜反射回來(lái)的白光光譜。該參考光譜是依經(jīng)驗(yàn)法則為特定光譜基底終點(diǎn)判定邏輯選用，因此當(dāng)應(yīng)用該特定光譜基底終點(diǎn)邏輯判定出終點(diǎn)時(shí)，即是達(dá)到該目標(biāo)厚度。該方法包含取得一現(xiàn)時(shí)光譜。該現(xiàn)時(shí)光譜是從位于一第二基材上并且現(xiàn)時(shí)厚度大于該目標(biāo)厚度的感興趣的薄膜反射回來(lái)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(shí)達(dá)到終點(diǎn)。該判定是基于該參考光譜及該現(xiàn)時(shí)光譜。、
在另一一般觀點(diǎn)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(jì)算機(jī)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(biāo)厚度的感興趣的薄膜反射回來(lái)的白光光譜。所述參考光譜是依經(jīng)驗(yàn)法則為特定光譜基底終點(diǎn)判定邏輯選用，因此當(dāng)應(yīng)用所述特定光譜基底終點(diǎn)邏輯判定出終點(diǎn)時(shí)，即是達(dá)到該目標(biāo)厚度。該方法包含取得兩或多種現(xiàn)時(shí)光譜。每一種現(xiàn)時(shí)光譜皆是從位于一第二基材上并且現(xiàn)時(shí)厚度大于該目標(biāo)厚度的感興趣的薄膜反射回來(lái)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(shí)達(dá)到終點(diǎn)，該判定是基于所述參考光譜及所述現(xiàn)時(shí)光譜。在另一一般觀點(diǎn)中，本發(fā)明的特征在于一計(jì)算機(jī)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(biāo)厚度的感興趣的薄膜反射回來(lái)的白光光譜。該參考光譜是依經(jīng)驗(yàn)法則為特定光譜基底終點(diǎn)判定邏輯選用，因此當(dāng)應(yīng)用該特定光譜基底終點(diǎn)邏輯判定出終點(diǎn)時(shí)，即是達(dá)到該目標(biāo)厚度。該產(chǎn)品包含使該處理器取得一現(xiàn)時(shí)光譜的指令。該現(xiàn)時(shí)光譜是從位于一第二基材上并且現(xiàn)時(shí)厚度大于該目標(biāo)厚度的感興趣的薄膜反射回來(lái)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(shí)達(dá)到終點(diǎn)的指令。該判定是基于該參考光譜及該現(xiàn)時(shí)光譜。該產(chǎn)品是具體地儲(chǔ)存在機(jī)器可讀媒介中。在又另一一般觀點(diǎn)中，本發(fā)明的特征在于具體儲(chǔ)存在機(jī)器可讀媒介中的計(jì)算機(jī)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(biāo)厚度的感興趣的薄膜反射回來(lái)的白光光譜。所述參考光譜是依經(jīng)驗(yàn)法則為特定光譜基底終點(diǎn)判定邏輯選用，因此當(dāng)應(yīng)用所述特定光譜基底終點(diǎn)邏輯判定出終點(diǎn)時(shí)，即是達(dá)到該目標(biāo)厚度。該產(chǎn)品更包含取得兩或多種現(xiàn)時(shí)光譜的指令。每一種現(xiàn)時(shí)光譜皆是從位于一第二基材上并且現(xiàn)時(shí)厚度大于該目標(biāo)厚度的感興趣的薄膜反射回來(lái)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(lái)判定，為該第二基材，該研磨步驟是否達(dá)到終點(diǎn)的指令，該判定是基于所述參考光譜及所述現(xiàn)時(shí)光譜。在一一般觀點(diǎn)中，本發(fā)明的特征在于一種用來(lái)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(lái)源，配置來(lái)提供一氣流，一輸送噴孔，一輸送線，其連接該氣體來(lái)源至該輸送噴孔，一真空來(lái)源，配置來(lái)提供真空，一真空噴孔，以及一真空線，其連接該真空來(lái)源至該真空噴孔。該氣體來(lái)源和該輸送噴孔是經(jīng)配置來(lái)引導(dǎo)一氣流通過(guò)該光學(xué)頭的上表面。該真空噴孔和真空來(lái)源是經(jīng)配置以使該氣流為層流型態(tài)。在另一一般觀點(diǎn)中，本發(fā)明的特征在于一種用來(lái)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(lái)源，配置來(lái)提供一氣流，一輸送噴孔，一輸送線，其連接該氣體來(lái)源至該輸送噴孔，一真空來(lái)源，配置來(lái)提供真空，一真空噴孔，以及一真空線，其連接該真空來(lái)源至該真空噴孔。該氣體來(lái)源和該輸送噴孔是經(jīng)配置來(lái)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。
在一一般觀點(diǎn)中，本發(fā)明的特征在于一種用于化學(xué)機(jī)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(jiān)固窗口，設(shè)置在該研磨墊中以提供通過(guò)該研磨墊的光學(xué)近接。該堅(jiān)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。
在另一一般觀點(diǎn)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(duì)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衆(zhòng)密封障蔽。在另一一般觀點(diǎn)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(duì)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(duì)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(dāng)生產(chǎn)出該研磨墊時(shí)，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漿密封障蔽。在另--般觀點(diǎn)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(duì)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(duì)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。在另一一般觀點(diǎn)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(duì)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(duì)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。在另一一般觀點(diǎn)中，本發(fā)明的特征在于一種計(jì)算機(jī)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(kù)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(shí)間點(diǎn)，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(kù)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(lái)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(lái)判定?；谠摰谝谎心ニ俾?，該第二研磨速率，該第一區(qū)域的第一目標(biāo)相對(duì)厚度及該第二區(qū)域的第二目標(biāo)相對(duì)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(biāo)相對(duì)厚度的同時(shí)研磨至該第二目標(biāo)相對(duì)厚度。本發(fā)明的實(shí)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(shí)該第一目標(biāo)相對(duì)厚度會(huì)落在距離該第二目標(biāo)相對(duì)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(jì)終點(diǎn)時(shí)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)域可以該適應(yīng)研磨速率研磨。判定該適應(yīng)研磨速率的步驟可在一設(shè)定基材上執(zhí)行，而調(diào)整該研磨系統(tǒng)參數(shù)的步驟可在一產(chǎn)品基材上執(zhí)行，或者該兩個(gè)步驟皆可在該產(chǎn)品基材上執(zhí)行。調(diào)整該研磨系統(tǒng)的參數(shù)可包含調(diào)整壓力。判定一適應(yīng)研磨速率可包含判定能在該研磨程序完成時(shí)讓沿著該基材直徑的剖面擁有平坦輪廓或碗狀輪廓的研磨速率。取得該第一光譜及該第二光譜可包含在不同旋轉(zhuǎn)位置采樣該基材。取得該第一光譜和該第二光譜可包含測(cè)量從一氧化層反射回來(lái)的光譜。該方法可更包含研磨一設(shè)定基材直到該設(shè)定基材被過(guò)蝕刻，在該研磨期間從該測(cè)試基材的單一區(qū)域取得數(shù)個(gè)光譜；以及儲(chǔ)存該數(shù)個(gè)光譜連同取得每一個(gè)光譜的時(shí)間點(diǎn)，以創(chuàng)造出該光譜庫(kù)等步驟。該方法可更包含創(chuàng)造出該光譜庫(kù)的指針，其中一指針代表在一特定時(shí)間點(diǎn)從該設(shè)定基材取得的光譜。在另一一般觀點(diǎn)中，本發(fā)明的特征在于一種監(jiān)控一化學(xué)機(jī)械研磨制程的方法。引導(dǎo)一多波長(zhǎng)光束至正在研磨的基材上，并測(cè)量從該基材反射回來(lái)的光線的光譜。使該光束以橫越該基材表面的路徑移動(dòng)。從該訊號(hào)取得一系列的光譜測(cè)量，并且判定每一個(gè)光譜測(cè)量在該基材上的徑向位置。根據(jù)所述徑向位置將所述光譜測(cè)量分類成為數(shù)種徑向范圍。從該數(shù)種徑向范圍的至少一者中的光譜測(cè)量判定該基材的研磨終點(diǎn)。該方法可更包含判定所述徑向范圍之一的適應(yīng)研磨速率及應(yīng)用該適應(yīng)研磨速率至所述徑向范圍之一。如在此說(shuō)明書中所使用者，基材一詞可包含，例如，一產(chǎn)品基材(例如，含有多種內(nèi)存或處理器晶粒者)、一測(cè)試基材、一裸基材、以及一柵極基材(gating substrate)。該基材可以是在集成電路的各種制造階段下，例如，該基材可以是一裸晶片，或者其可包含一或多個(gè)沉積及/或圖案化層?；囊辉~可包含圓盤及矩形薄片。本發(fā)明的實(shí)施的可能優(yōu)勢(shì)可包含如下一或多種。幾乎可不需考慮研磨速率的變異做出終點(diǎn)判定。影響研磨速率的因素，例如，消耗物，通常不需要列入考慮。多個(gè)參考及/或目標(biāo)光譜的使用(相對(duì)于單一參考光譜及/或單一目標(biāo)光譜)改善終點(diǎn)判定的精確度，藉由提供通常比使用單一參考光譜技術(shù)產(chǎn)生出的圖形平滑的差異或終點(diǎn)圖形。一種較不會(huì)使研漿在研磨的基材表面上干燥的沖洗系統(tǒng)。一種可提高終點(diǎn)判定的精確度及/或準(zhǔn)確度的研磨墊窗口。本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)在如下的附圖及描述中提出。本發(fā)明的其它特征、目的、及優(yōu)勢(shì)可由所述描述及圖式，以及所述權(quán)利要求而變得顯而易見。


圖I標(biāo)出一化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備。第2A-2H圖標(biāo)出一研磨墊窗口的實(shí)施。 圖3標(biāo)出一沖洗系統(tǒng)的實(shí)施。圖4標(biāo)出該沖洗系統(tǒng)的另一種實(shí)施。
圖5是一研磨墊的上視圖，并示出進(jìn)行原位測(cè)量的位置。圖6A標(biāo)出由原位測(cè)量取得的光鐠。圖6B標(biāo)出在研磨進(jìn)展時(shí)由原位測(cè)量取得的光譜的演變。圖7A標(biāo)出一種取得目標(biāo) 光譜的方法。圖7B標(biāo)出一種取得參考光譜的方法。圖8A和8B標(biāo)出一種終點(diǎn)判定的方法。圖9A和9B標(biāo)出終點(diǎn)判定的另一種方法。圖IOA和IOB標(biāo)出終點(diǎn)判定的另一種可選方法。圖11標(biāo)出判定終點(diǎn)的實(shí)施。圖12標(biāo)出一光譜的波峰至波谷標(biāo)準(zhǔn)化。圖13標(biāo)出使用多個(gè)參考光譜提供的平滑效應(yīng)。圖14標(biāo)出一種在研磨期間于區(qū)域內(nèi)取得光譜的方法。圖15標(biāo)出一種調(diào)整區(qū)域內(nèi)的研磨速率以達(dá)到預(yù)期輪廓的方法。圖16標(biāo)出研磨速率經(jīng)過(guò)調(diào)整的制程的研磨進(jìn)展對(duì)于時(shí)間的作圖。圖17標(biāo)出研磨速率未經(jīng)過(guò)調(diào)整的制程的研磨進(jìn)展對(duì)于時(shí)間的作圖。圖18標(biāo)出使用前饋法來(lái)控制研磨的制程的研磨對(duì)于時(shí)間的作圖。在各種圖式中相同的組件符號(hào)表示相同的組件。主要組件符號(hào)說(shuō)明10基材20研磨設(shè)備22驅(qū)動(dòng)桿24平臺(tái)25、71 軸26 凹槽30研磨墊32外研磨層34背研磨層36光學(xué)近接38研漿39手臂50原位監(jiān)控模塊51光源52光偵測(cè)器53光學(xué)頭54光纜55主干56、58分支70載具頭72支撐結(jié)構(gòu)74載具驅(qū)動(dòng)桿76馬達(dá)202聚氨酯部分204石英部分206、314上表面208研磨表面210下表面212 凸出物214路徑216膠黏劑218唇狀物220折射膠222光纖纜線302,402氣體來(lái)源304、404輸送線306,406輸送噴孔308、408抽吸噴孔310、410真空線312、412真空來(lái)源501-511 點(diǎn)602、604、606 光譜
801、803、901、903、1003、1004 圖形805門限值807最小值905門限范圍907目標(biāo)差異1005 線條1302、1304、1306 圖形1505穩(wěn)定研磨期1510、1610中心區(qū)域1515,1630邊緣區(qū)域 1520、1620 中間區(qū)域1530指針1535旋轉(zhuǎn)數(shù)1640門限距離1650可接受限度
具體實(shí)施例方式圖I標(biāo)出可用來(lái)研磨一基材10的研磨設(shè)備20。該研磨設(shè)備20包含一可旋轉(zhuǎn)的盤狀平臺(tái)24，其上設(shè)置有一研磨墊30。該平臺(tái)可以軸25為中心旋轉(zhuǎn)。例如，一馬達(dá)可轉(zhuǎn)動(dòng)一驅(qū)動(dòng)桿22來(lái)旋轉(zhuǎn)該平臺(tái)24。該研磨墊30能夠可拆除地固定在該平臺(tái)24上，例如，利用一層膠黏劑。當(dāng)耗盡時(shí)，可拆除該研磨墊30并替換。該研磨墊30可以是具有外研磨層32和較軟的背研磨層34的兩層研磨墊藉由包含一孔洞(即，貫穿該研磨墊的洞)或一堅(jiān)固窗口來(lái)提供通過(guò)該研磨墊的光學(xué)近接36。該堅(jiān)固窗口可固定在該研磨墊上，雖然在某些實(shí)施中，該堅(jiān)固窗口可以支撐在該平臺(tái)24上，并伸入該研磨墊中的孔洞內(nèi)。該研磨墊30 —般是置放在該平臺(tái)24上，而使該孔洞或窗口位于設(shè)置在該平臺(tái)24的凹槽26內(nèi)的光學(xué)頭53上。該光學(xué)頭53因此通過(guò)該孔洞或窗口擁有對(duì)受到研磨的基材的光學(xué)近接。該光學(xué)頭在后方進(jìn)一步描述。該窗口可以是，例如，堅(jiān)硬的結(jié)晶或玻璃類材料，例如，石英或玻璃，或是較軟的塑料材料，例如硅樹脂、聚氨酯或鹵化聚合物(例如，氟化聚合物)，或所提到材料的組合物。該窗口對(duì)于白光可以是可穿透的。若該堅(jiān)固窗口的上表面是一堅(jiān)硬的結(jié)晶或玻璃類材料，則該上表面應(yīng)該要從該研磨表面凹陷夠深以避免刮傷。若該上表面很接近并且可能與該研磨表面接觸，則該窗口的上表面應(yīng)該是一較軟的塑料材料。在某些實(shí)施中，該堅(jiān)固窗口是固定在該研磨墊內(nèi)并且是聚氨酯窗口，或者是擁有石英和聚氨酯的組合物的窗口。該窗口可具有高穿透率，例如，大約80%的穿透率，對(duì)于特定顏色的單色光而言，例如，藍(lán)光或紅光。該窗口可密封在該研磨墊30上，因此液體不會(huì)通過(guò)該窗口和該研磨墊30的接口漏出。在一實(shí)施中，該窗口包含覆蓋一較軟的塑料材料外層的堅(jiān)硬結(jié)晶或玻璃類材料。該較軟材料的上表面可與該研磨表面共平面。該堅(jiān)硬材料的下表面相較于該研磨墊的下表面可以共平面或凹陷。明確地說(shuō)，若該研磨墊包含兩層，該堅(jiān)固窗口可以合并在該研磨層內(nèi)，而該下層可具有與該堅(jiān)固窗口對(duì)齊的孔洞。假設(shè)該窗口包含堅(jiān)硬的結(jié)晶或玻璃類材料及較軟的塑料材料的組合物，則不需要任何膠黏劑來(lái)固定這兩個(gè)部分。例如，在一實(shí)施中，并沒有使用膠黏劑來(lái)結(jié)合該窗口的聚氨酯部分和該石英部分?；蛘撸墒褂脤?duì)于白光而言可穿透的膠黏劑，或可應(yīng)用一種膠黏劑，而使通過(guò)該窗口的光線不會(huì)通過(guò)該膠黏劑。譬如，可僅在該聚氨酯和石英部分間的接口周圍應(yīng)用該膠黏劑?？稍谠摯翱谙卤砻嫔蠎?yīng)用一折射膠。該窗口下表面可選擇性地包含一或多個(gè)凹槽。一凹槽可經(jīng)塑型以容納，例如，一光纖纜線的終端或一渦流感應(yīng)器的終端。該凹槽使該光纖纜線的終端或該渦流感應(yīng)器的終端可以設(shè)置在距離受到研磨的基材表面一段短于該窗口厚度的距離。在該窗口包含一堅(jiān)硬的結(jié)晶部分或玻璃類部分且該凹槽是藉由加工形成在此一部分內(nèi)的實(shí)施中，該凹槽是經(jīng)研磨以除去由加工所造成的刮痕?；蛘撸墒┘右蝗軇┘?或一液態(tài)聚合物至該凹槽表面，以除去由加工所造成的刮痕。除去通常因?yàn)榧庸に斐傻墓魏劭山档蜕⑸?，并且可改善通過(guò)該窗口的光線的穿透率。
圖2A-2H標(biāo)出該窗口的各種實(shí)施。如圖2A所示，該窗口可具有兩個(gè)部分，一聚氨酯部分202以及一石英部分204。所述部分是幾個(gè)分層，以該聚氨酯部分202設(shè)置在該石英部分204上方的形式。該窗口可設(shè)置在該研磨墊內(nèi)，而使該聚氨酯層的上表面206與該研磨墊的研磨表面208共平面。如圖2B所示，該聚氨酯部分202可擁有該石英部分設(shè)置在其內(nèi)的凹槽。該石英部分的下表面210暴露出來(lái)。如圖2C所示，該聚氨酯部分202可包含凸出物，例如，深入該石英部分204內(nèi)的凸出物212。所述凸出物可作用以降低該聚氨酯部分202因?yàn)閬?lái)自該基材或扣環(huán)的磨擦力而被拉離該石英部分204的可能性。如圖2D所示，該聚氨酯部分202和石英部分204間的接口可以是一粗糙表面。此種表面可改善該窗口的兩個(gè)部分的結(jié)合強(qiáng)度，也可降低該聚氨酯部分202因?yàn)閬?lái)自該基材或扣環(huán)的磨擦力而被拉離該石英部分204的可能性。如圖2E所示，該聚氨酯部分202的厚度可以不平均。在一光束路徑214上的位置的厚度小于不在該光束路徑214上的位置的厚度。譬如，厚度t^j、于厚度t2。或者，該窗口邊緣處的厚度可以比較薄。如圖2F所示，可利用一膠黏劑216連結(jié)該聚氨酯部分202及該石英部分204。可應(yīng)用該膠黏劑而使其不會(huì)在該光束路徑214上。如圖2G所示，該研磨墊可包含一研磨層及一背層。該聚氨酯層202延伸通過(guò)該研磨層，并至少部分進(jìn)入該背層。該背層內(nèi)的孔可比該研磨層內(nèi)的孔大，并且該背層內(nèi)的聚氨酯部分可比該研磨層內(nèi)的聚氨酯部分寬。該研磨層因此提供一唇狀物218，其突出在該窗口上并可作用以抗拒使該聚氨酯部分202離開該石英部分204的拉力。該聚氨酯部分202與該研磨墊的分層的孔洞形狀相符。如圖2H所示，可在該石英部分204的下表面210施加折射膠220，以提供光線從一光纖纜線222行進(jìn)至該窗口的媒介。該折射膠220可填充該光纖纜線222和該石英部分204間的距離，并且可具有符合的折射率或介于該光纖纜線222和該石英部分204的折射率間的折射率。在該窗口含有石英和聚氨酯部分兩者的實(shí)施中，該聚氨酯層應(yīng)當(dāng)有在該研磨墊的使用壽命期間，該聚氨酯部分不會(huì)耗盡而暴露出該石英部分的厚度。該石英可從該研磨墊下表面凹陷進(jìn)去，而該光纖纜線222可部分延伸進(jìn)入該研磨墊內(nèi)?？捎萌舾杉夹g(shù)來(lái)制造上述的窗口及研磨墊。例如，可用膠黏劑來(lái)將該研磨墊的背層34與其外研磨層32連結(jié)。提供光學(xué)近接36的孔洞可形成在該研磨墊30內(nèi)，例如，藉由切割或成型該研磨墊30以包含該孔洞，并且該窗口可以嵌入該孔洞中并固定在該研磨墊30上，例如，利用膠黏劑?；蛘撸膳渌驮摯翱诘囊簯B(tài)前驅(qū)物至該研磨墊30的孔洞內(nèi)并固化以形成該窗口?；蛘撸粓?jiān)固的可穿透構(gòu)件，例如，上述的結(jié)晶或玻璃類部分，可安置在液態(tài)研磨墊材料內(nèi)，并且可固化該液態(tài)研磨墊材料以形成圍繞該可穿透構(gòu)件的研磨墊。在后面的兩個(gè)情況中，可形成一塊研磨墊材料，并且可從該塊狀物切割出一層具有成型的窗口的研磨墊。在該窗口包含一結(jié)晶或玻璃類的第一部分及由軟質(zhì)塑料材料制成的第二部分的實(shí)施中，可應(yīng)用所述的液態(tài)前驅(qū)物技術(shù)來(lái)在該研磨墊30的孔洞內(nèi)形成該第二部分。然后再嵌入該第一部分。若在該第二部分的液態(tài)前驅(qū)物固化前嵌入該第一部分，則固化可結(jié)合該第一及第二部分。若在該第二部分的液態(tài)前驅(qū)物固化后嵌入該第一部分，則可利用一膠黏劑來(lái)固定該第一及第二部分。該研磨設(shè)備20可包含一沖洗系統(tǒng)以改善光線通過(guò)該光學(xué)近接26的傳播。該沖洗系統(tǒng)有不同的實(shí)施。在該研磨墊30包含一孔洞而非一堅(jiān)固窗口的研磨設(shè)備20的實(shí)施中，實(shí)施該沖洗系統(tǒng)以在該光學(xué)頭53的上表面上提供流體，例如，氣體或液體，的層流。(該上表面可以是含在該光學(xué)頭53內(nèi)的一透鏡的上表面)。該光學(xué)頭53上表面上的流體層流可將不可穿透的研漿沖離該光學(xué)近接及/或避免研漿在該上表面上干燥，因而，改善通過(guò)該光學(xué)近接的傳播。在該研磨墊30包含一堅(jiān)固窗口而非一孔洞的實(shí)施中，實(shí)施該沖洗系統(tǒng)以引導(dǎo)一氣流至該窗口下表面。該氣流可避免凝結(jié)物形成在該堅(jiān)固窗口的下表面上，不然會(huì)阻礙光學(xué)近接。圖3標(biāo)出該層流沖洗系統(tǒng)的實(shí)施。該沖洗系統(tǒng)包含一氣體來(lái)源302、一輸送線304、一輸送噴孔306、一抽吸噴孔308、一真空線310、以及一真空來(lái)源312。該氣體來(lái)源302和真空來(lái)源可經(jīng)配置以使其可導(dǎo)入及抽出相同或相似的氣體量。該輸送噴孔306是經(jīng)設(shè)置而使得氣體層流被引導(dǎo)通過(guò)該原位監(jiān)控模塊的可穿透上表面314，而不會(huì)被引導(dǎo)至受到研磨的基材表面處。因此，氣體層流不會(huì)干燥受研磨的基材表面上的研漿，這會(huì)對(duì)研磨產(chǎn)生不良影響。圖4標(biāo)出用來(lái)避免凝結(jié)物形成在該堅(jiān)固窗口下表面上的沖洗系統(tǒng)的實(shí)施。該系統(tǒng)減少或避免凝結(jié)物形成在該研磨墊窗口下表面。該系統(tǒng)包含一氣體來(lái)源402、一輸送線404、一輸送噴孔406、一抽吸噴孔408、一真空線410、以及一真空來(lái)源412。該氣體來(lái)源402和真空來(lái)源可經(jīng)配置以使其可導(dǎo)入及抽出相同或相似的氣體量。該輸送噴孔406是經(jīng)設(shè)置而使得氣體層流被引導(dǎo)至該研磨墊30內(nèi)的窗口下表面處。在圖4的實(shí)施的另一種選擇的實(shí)施中，該沖洗系統(tǒng)并不包含一真空來(lái)源或真空線。取代這些零組件，該沖洗系統(tǒng)包含形成在該平臺(tái)內(nèi)的風(fēng)扇，而使導(dǎo)入該堅(jiān)固窗口下方空間內(nèi)的氣體可以被抽至該平臺(tái)一側(cè)，或者是，至該研磨設(shè)備內(nèi)可以容忍潮濕的其它地方。上述氣體來(lái)源和真空來(lái)源可以設(shè)置、在遠(yuǎn)離該平臺(tái)處，因此不會(huì)跟該平臺(tái)一起旋轉(zhuǎn)。在此情況下，該供給線及該真空線每一個(gè)皆含有輸送氣體的旋轉(zhuǎn)耦合器?；氐綀D1，該研磨設(shè)備20包含一組合的研漿/漂洗手臂39。在研磨期間，該手臂39能夠分布含有液體及pH調(diào)整劑的研漿38?；蛘?，該研磨設(shè)備包含能夠分散研漿至研磨墊30上的研漿埠。該研磨設(shè)備20包含能夠使該基材10保持倚靠該研磨墊30的載具頭70。該載具頭70懸吊在一支撐結(jié)構(gòu)72上，例如，一旋轉(zhuǎn)具，并且利用一載具驅(qū)動(dòng)桿74連接至一載具頭旋轉(zhuǎn)馬達(dá)76，因此該載具頭可以一軸71為中心旋轉(zhuǎn)。此外，該載具頭70可在形成于該支撐結(jié)構(gòu)72內(nèi)的徑向狹縫內(nèi)橫向擺動(dòng)。操作時(shí)，該平臺(tái)以其中央軸25為中心旋轉(zhuǎn)，而該載具頭則以其中央軸71為中心旋轉(zhuǎn)，并在該研磨墊上表面上橫向移動(dòng)。該研磨設(shè)備也包含一光學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)，其可用來(lái)如上述般判定研磨終點(diǎn)。該光學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)包含一光源51以及一光偵測(cè)器52。光從該光源51通過(guò)該研磨墊30內(nèi)的光學(xué)近接36，撞擊該基材10并從其反射回來(lái)通過(guò)該光學(xué)近接36，并行進(jìn)至該光偵測(cè)器52?？墒褂靡环植淼墓饫|54來(lái)從該光源51傳輸光線至該光學(xué)近接36，并從該光學(xué)近接36傳輸光線回到該光偵測(cè)器52。該分岔的光纜54可包含一「主干」55和兩個(gè)「分支」56 及 58。如上所述，該平臺(tái)24包含該凹槽26，其中設(shè)置有該光學(xué)頭53。該光學(xué)頭53容納該分岔光纜54的主干55的一端，其是配置來(lái)傳輸光線往返受研磨的基材表面。該光學(xué)頭 53可包含一或多個(gè)位于該分盆光纜54的端點(diǎn)上方的透鏡或窗口(如圖3所不般)。或者，該光學(xué)頭53可僅在鄰接該研磨墊內(nèi)的堅(jiān)固窗口處容納該主干55端點(diǎn)。該光學(xué)頭53可容納上述沖洗系統(tǒng)的噴孔。該光學(xué)頭53可依需要從該凹槽26移出，例如，以進(jìn)行預(yù)防性或校正性維修。該平臺(tái)包含一可移除的原位監(jiān)控模塊50。該原位監(jiān)控模塊50可包含一或多種如下構(gòu)件該光源51、該光偵測(cè)器52、以及傳送和接收訊號(hào)往返該光源51和光偵測(cè)器52的電路。例如，該偵測(cè)器52的輸出可以是通過(guò)該驅(qū)動(dòng)桿22內(nèi)的旋轉(zhuǎn)耦合器，例如一滑環(huán)，至該光學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)的控制器的數(shù)字電子訊號(hào)。同樣地，該光源可響應(yīng)從該控制器通過(guò)該旋轉(zhuǎn)耦合器至該模塊50的數(shù)字電子訊號(hào)內(nèi)的控制命令而開啟或關(guān)閉。該原位監(jiān)控模塊也可容納該分岔光纖54的分支部分56和58各自的端點(diǎn)。該光源可發(fā)射光線，其是經(jīng)傳輸通過(guò)該分支56并自位于該光學(xué)頭53內(nèi)的主干55的端點(diǎn)離開，且撞擊在受研磨的基材上。從該基材反射出的光線在位于該光學(xué)頭53內(nèi)的主干55的端點(diǎn)處被接收，并傳輸通過(guò)該分支58至該光偵測(cè)器52。在一實(shí)施中，該分岔光纖纜線54是一束光纖。該束光纖包含一第一組光纖以及一第二組光纖。該第一組內(nèi)的光纖是經(jīng)連接以從該光源51傳輸光線至受研磨的基材表面。該第二組內(nèi)的光纖是經(jīng)連接以接收從受研磨的基材表面反射出的光線，并傳輸所接收的光線至一光偵測(cè)器。所述光纖可經(jīng)設(shè)置而使該第二組內(nèi)的光纖成為類似X的形狀，其以該分岔光纖54的縱軸為中心(如以該分岔光纖54的剖面觀看)。或者，可實(shí)施其它配置。例如，該第二組內(nèi)的光纖可成為類似V的形狀，其是彼此的鏡像。適用的分岔光纖可從德州Carrollton 的 Verity Instruments 公司購(gòu)得。該研磨墊窗口和緊鄰該研磨墊窗口的分岔光纖纜線54的主干55的端點(diǎn)間通常有一最佳距離。該距離可依經(jīng)驗(yàn)法則決定并且受到，例如，該窗口的反射率、從該分岔光纖纜線發(fā)射出的光束形狀、以及所監(jiān)控的基材的距離等因素影響。在一實(shí)施中，該分岔光纖纜線是經(jīng)設(shè)置而使緊鄰該窗口的端點(diǎn)盡可能靠近該窗口底部，但不真的接觸該窗口。在此實(shí)施中，該研磨設(shè)備20可包含一種機(jī)構(gòu)，例如，做為該光學(xué)頭53的一部分，其能夠調(diào)整該分岔光纖纜線54的端點(diǎn)和該研磨墊窗口下表面間的距離?；蛘撸摲植砉饫w纜線的緊鄰端點(diǎn)是嵌入在該窗口中。該光源51能夠發(fā)射白光。在一實(shí)施中，所發(fā)射的白光包含波長(zhǎng)200-800納米的光線。適合的光源是氣氣燈或氣萊燈。該光偵測(cè)器52可以是一光譜儀。光譜儀基本上是一種用來(lái)測(cè)量在電磁波譜的一部分范圍內(nèi)的光線特性的光學(xué)儀器，例如，強(qiáng)度。適合的光譜儀是一光柵光譜儀。一光譜儀的典型輸出是做為波長(zhǎng)函數(shù)的光線強(qiáng)度。選擇性地，該原位監(jiān)控模塊50可包含其它感應(yīng)器構(gòu)件。該原位監(jiān)控模塊50可包含，例如，渦流感應(yīng)器、激光、發(fā)光二極管、以及光偵測(cè)器(photodetector)。在該原位監(jiān)控模塊50包含渦流感應(yīng)器的實(shí)施中，該模塊50通常是經(jīng)設(shè)置而使受研磨基材會(huì)位于該渦流感應(yīng)器的工作范圍內(nèi)。該光源51和光偵測(cè)器52與能夠控制其操作以及接收其訊號(hào)的運(yùn)算裝置連接。該運(yùn)算裝置可包含一靠近該研磨設(shè)備設(shè)置的微處理器，例如，一個(gè)人計(jì)算機(jī)。在控制方面，該運(yùn)算裝置可以，例如，讓光源51的激活及該平臺(tái)24的旋轉(zhuǎn)同時(shí)發(fā)生。如圖5所示，該計(jì)算機(jī)可使該光源51剛好在該基材10通過(guò)該原位監(jiān)控模塊之前開始發(fā)射一連串的閃光，并在通過(guò)的后立即結(jié)束。(所描繪的每一點(diǎn)501-511表示來(lái)自該原位監(jiān)控模塊的光線撞擊及反射的位置)?；蛘?，該計(jì)算機(jī)可使該光源51剛好在該基材10通過(guò)該原位監(jiān)控模塊之前開始連續(xù)發(fā)光，并在通過(guò)的后立即結(jié)束。在接收訊號(hào)方面，該運(yùn)算裝置可接收，例如，含有描述該光偵測(cè)器52所接收到的光線的光譜的信息的訊號(hào)。圖6A標(biāo)出從光源的單次閃光所發(fā)射出并從該基材反射回來(lái)的光線所測(cè)得的光譜的范例。該光譜示出一原始光譜(raw spectrum)，也就是，標(biāo)準(zhǔn)化之前的光譜。光譜602是從一產(chǎn)品基材反射回來(lái)的光線所測(cè)得者。光譜604是從一基礎(chǔ)硅基材(僅有一個(gè)硅層的晶片)反射回來(lái)的光線所測(cè)得者。光譜606是來(lái)自該光學(xué)頭53所接收到的光線，當(dāng)沒有基材設(shè)置在該光學(xué)頭53上方時(shí)。在此情況下，在本說(shuō)明書中稱為黑暗條件，所接收到的光線通常是從該研磨墊窗口散射的光線。該運(yùn)算裝置可處理上述訊號(hào)，以判定一研磨步驟的終點(diǎn)。不受限于任何特定理論，從該基材10反射回來(lái)的光線的光譜隨著研磨進(jìn)展演進(jìn)。圖6B提供隨著感興趣的薄膜的研磨進(jìn)展演進(jìn)的范例。圖6B的光譜已經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化。光譜的不同線表示研磨的不同時(shí)間點(diǎn)。如可見到者，反射光的光譜特性隨著該薄膜厚度改變而改變，并且特定的薄膜厚度呈現(xiàn)出特定的光譜。該運(yùn)算裝置可執(zhí)行基于一或多個(gè)光譜來(lái)判定何時(shí)達(dá)到終點(diǎn)的邏輯。終點(diǎn)判定所植基的一或多個(gè)光譜可包含目標(biāo)光譜、參考光譜、或兩者。如在本說(shuō)明書中所使用者，一目標(biāo)光譜表示由感興趣的薄膜反射回來(lái)的白光所呈現(xiàn)的光譜，當(dāng)該感興趣的薄膜具有目標(biāo)厚度時(shí)。譬如，目標(biāo)厚度可以是1、2、或3微米?；蛘撸撃繕?biāo)厚度可以是0，例如，當(dāng)感興趣的薄膜被清除而露出下方薄膜時(shí)。感興趣的特定厚度可以有并且通常有多個(gè)目標(biāo)光譜。會(huì)這樣是因?yàn)檠心ネǔＴ谙薅ㄋ俾氏掳l(fā)生，而使感興趣的薄膜維持該目標(biāo)厚度一段可取得多個(gè)光譜的時(shí)間。此外，圖案化基材的不同區(qū)域通常產(chǎn)生不同的光譜(即使所述光譜是在研磨期間的相同時(shí)間點(diǎn)獲得)。例如，從基材的切割線反射回來(lái)的光線的光譜與從該基材的數(shù)組反射回來(lái)的光線的光譜不同(即，形狀不同)。這種現(xiàn)象在本說(shuō)明書中稱為圖案效應(yīng)。因此，一特定目標(biāo)厚度可有多個(gè)光譜，并且該多個(gè)光譜可因?yàn)閳D案效應(yīng)而包含彼此不同的光譜。
圖7A標(biāo)出取得一或多個(gè)目標(biāo)光譜的方法700。測(cè)量圖案與該產(chǎn)品基材相同的基材的特性(步驟702)。在本說(shuō)明書中將所測(cè)量的基材稱為「設(shè)定」基材。該設(shè)定基材可以純粹是與產(chǎn)品基材相似或相同的基材，或者該設(shè)定基材可以是來(lái)自一個(gè)批次的一個(gè)基材。所述特性可包含在該基材上的感興趣的特定位置處的感興趣的薄膜的研磨前厚度。通常，測(cè)量多個(gè)位置的厚度。所述位置一般是經(jīng)選擇而在每一個(gè)位置測(cè)量相同類型的晶粒特征。測(cè)量可在一量測(cè)站處執(zhí)行。該設(shè)定基材根據(jù)所欲的研磨步驟研磨，并且在研磨期間收集從受研磨的基材表面反射回來(lái)的白光的光譜(步驟704)。研磨及光譜收集可在上述研磨設(shè)備內(nèi)執(zhí)行。在研磨期間，光譜是由該原位監(jiān)控系統(tǒng)收集。每一次平臺(tái)旋轉(zhuǎn)皆可收集多個(gè)光譜。該基材是過(guò)研磨，即，研磨超過(guò)估計(jì)的終點(diǎn)，因此可取得達(dá)到目標(biāo)厚度時(shí)從該基材反射回來(lái)的光線的光譜。測(cè)量受到過(guò)研磨的基材的特性(步驟706)。所述特性包含感興趣的薄膜在研磨前的測(cè)量中所采用的特定位置或多個(gè)位置處的研磨后的厚度。用所測(cè)量的厚度和所收集到的光譜來(lái)選擇，從所收集到的光譜的中，該基材具有所欲的厚度時(shí)會(huì)呈現(xiàn)的一或多個(gè)光譜(步驟708)。明確地說(shuō)，可用所測(cè)量到的研磨前薄膜厚度及研磨后基材厚度來(lái)執(zhí)行線性內(nèi)插，以決定達(dá)到目標(biāo)薄膜厚度時(shí)會(huì)呈現(xiàn)的是哪一個(gè)光譜。所決定的達(dá)到該目標(biāo)厚度時(shí)會(huì)呈現(xiàn)的光譜被指定為該批次基材的目標(biāo)光譜。通常，指定所收集到的光譜中的三個(gè)為目標(biāo)光譜?；蛘?，指定五個(gè)、七個(gè)、和九個(gè)光譜為目標(biāo)光譜。選擇性地，處理所收集到的光譜以增強(qiáng)精確度及/或準(zhǔn)確度?？商幚硭龉庾V以，例如，將其標(biāo)準(zhǔn)化成為共同參考，將其平均，及/或從其中濾除噪聲。下面描述這些處理操作的特定實(shí)施。如在本說(shuō)明書中所使用者，一參考光譜表示與目標(biāo)薄膜厚度有關(guān)的光譜。通常依經(jīng)驗(yàn)法則為特定光譜基底終點(diǎn)判定邏輯選擇一個(gè)、兩個(gè)或更多個(gè)參考光譜，因此當(dāng)該計(jì)算機(jī)裝置應(yīng)用該特定光譜基底終點(diǎn)判定邏輯判定出終點(diǎn)時(shí)，即是達(dá)到目標(biāo)厚度。該或所述參考光譜可以重復(fù)選擇，如會(huì)在下面參考圖7B描述般。參考光譜通常不是目標(biāo)光譜。反之，參考光譜通常是在感興趣的薄膜的厚度大于目標(biāo)厚度時(shí)，從該基材反射回來(lái)的光線的光譜。圖7B標(biāo)出為一特定目標(biāo)厚度及特定光譜基底終點(diǎn)判定邏輯選擇一參考光譜的方法701。在某些實(shí)施例中，可選擇兩個(gè)或多個(gè)光譜，而非僅選一個(gè)。測(cè)量一設(shè)定基材并如上面步驟702-706所述般研磨(步驟703)。明確地說(shuō)，儲(chǔ)存所收集到的光譜及每一個(gè)收集到的光譜被測(cè)量的時(shí)間點(diǎn)。在研磨期間，每一次平臺(tái)旋轉(zhuǎn)皆可收集多個(gè)光譜。為該特定的設(shè)定基材計(jì)算研磨設(shè)備的研磨速率(步驟705)。可利用研磨前及后的厚度T2和實(shí)際研磨時(shí)間PT來(lái)計(jì)算平均研磨速率PR，例如，P R = (T2-T1) /PT。計(jì)算該特定的設(shè)定基材的終點(diǎn)時(shí)間，以提供一校正點(diǎn)來(lái)測(cè)試該參考光譜，如下所討論般(步驟707)。可基于計(jì)算出的研磨速率PR、感興趣的薄膜的研磨前起使厚度ST、以及感興趣的薄膜的目標(biāo)厚度TT來(lái)計(jì)算終點(diǎn)時(shí)間。該終點(diǎn)時(shí)間可以簡(jiǎn)單線性內(nèi)插法來(lái)計(jì)算，假設(shè)在整個(gè)研磨制程期間該研磨速率是固定的，例如，ET = (ST-TT)/PR。選擇性地，可利用研磨該批圖案化基材的另一個(gè)基材，在所算出的終點(diǎn)時(shí)間停止研磨，并測(cè)量感興趣的薄膜的厚度來(lái)評(píng)估所計(jì)算出的終點(diǎn)時(shí)間。若厚度在該目標(biāo)厚度的符合要求的范圍內(nèi)，則所計(jì)算出的終點(diǎn)時(shí)間即是令人滿意的。否則，必須重新計(jì)算所算出的終點(diǎn)時(shí)間。 選擇所收集的光譜的一并指定為該參考光譜(步驟709)。所選擇的光譜是在感興趣的薄膜的厚度大于以及大約等于該目標(biāo)厚度時(shí)從該基材反射回來(lái)的光線的光譜。或者，指定兩個(gè)或多個(gè)光譜做為該參考光譜。通常，指定所收集到的光譜中的三個(gè)做為參考光譜。或者，指定五個(gè)、七個(gè)、或九個(gè)光譜為參考光譜。如同該目標(biāo)光譜般，可以有多個(gè)參考光譜，因?yàn)樵撗心ニ俾适窍薅ǖ摹?br> 在一實(shí)施中，識(shí)別出相應(yīng)于步驟707計(jì)算出的終點(diǎn)時(shí)間的該特定平臺(tái)旋轉(zhuǎn)，并且選擇該特定平臺(tái)旋轉(zhuǎn)期間所收集到的光譜來(lái)指定為參考光譜。譬如，所收集的光譜可以來(lái)自該基材的中央?yún)^(qū)域。相應(yīng)于所計(jì)算出的終點(diǎn)時(shí)間的該平臺(tái)旋轉(zhuǎn)是相應(yīng)于所算出的終點(diǎn)時(shí)間發(fā)生期間的平臺(tái)旋轉(zhuǎn)。譬如，若算出的終點(diǎn)時(shí)間是25. 5秒，則相應(yīng)于此算出的終點(diǎn)時(shí)間的該特定平臺(tái)旋轉(zhuǎn)是在該研磨制程中研磨25. 5秒發(fā)生期間的平臺(tái)旋轉(zhuǎn)。利用為該設(shè)定基材收集的光譜以及指定為該或所述參考光譜的該或所述選擇光譜來(lái)仿真執(zhí)行該特定終點(diǎn)判定邏輯(步驟711)。執(zhí)行該邏輯產(chǎn)生依經(jīng)驗(yàn)法則導(dǎo)出但是是仿真的該邏輯判定是終點(diǎn)的終點(diǎn)時(shí)間。將依經(jīng)驗(yàn)法則導(dǎo)出但是是仿真的終點(diǎn)時(shí)間與所計(jì)算出的終點(diǎn)時(shí)間做比較(步驟713)。若該依經(jīng)驗(yàn)法則導(dǎo)出的終點(diǎn)時(shí)間落在所計(jì)算出的終點(diǎn)時(shí)間的門限范圍內(nèi)，則知道目前所選擇的參考光譜可產(chǎn)生符合該校正點(diǎn)的結(jié)果。因此，當(dāng)在執(zhí)行環(huán)境下利用該或所述參考光譜執(zhí)行該終點(diǎn)邏輯時(shí)，該系統(tǒng)應(yīng)該會(huì)確實(shí)地在該目標(biāo)厚度處偵測(cè)出終點(diǎn)。因此，可保留該或所述參考光譜做為該批次其它基材的執(zhí)行期間的研磨的參考光譜(步驟718)。否則，適當(dāng)?shù)刂貜?fù)步驟709和711。選擇性地，可為每一次重復(fù)(即，每一次執(zhí)行步驟709和711)改變除了選擇的該或所述光譜之外的其它變因。例如，可改變上述光譜處理(例如濾光片參數(shù))及/或距離差異圖形的最小值的門限范圍。后面描述該差異圖形及該差異圖形的最小值的門限范圍圖8A標(biāo)出使用光譜基底終點(diǎn)判定邏輯來(lái)判定一研磨步驟的終點(diǎn)的方法800。利用上述研磨設(shè)備研磨該批次的圖案化基材中的另一個(gè)基材(步驟802)。在該平臺(tái)的每一次旋轉(zhuǎn)執(zhí)行下述步驟。測(cè)量從受研磨的基材表面反射回來(lái)的白光的一或多個(gè)光譜，以取得現(xiàn)時(shí)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)的一或多個(gè)現(xiàn)時(shí)光譜(步驟804)。在點(diǎn)501-511處(圖5)的光譜測(cè)量是現(xiàn)時(shí)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)期間測(cè)得的光譜的范例。選擇性地處理在現(xiàn)時(shí)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)期間所測(cè)得的光譜，以增強(qiáng)精確度及/或準(zhǔn)確度，如上面參考圖7A所描述者，以及如后方參考圖11所描述者。在某些實(shí)施中，若僅測(cè)量一個(gè)光譜，則用該光譜來(lái)做為該現(xiàn)時(shí)光譜。若為一平臺(tái)旋轉(zhuǎn)測(cè)量多于一個(gè)現(xiàn)時(shí)光譜，則將其分組，在每一組中平均，并且指定所述平均做為現(xiàn)時(shí)光譜。可用距離該基材中心的徑向距離來(lái)分組所述光譜。譬如，一第一現(xiàn)時(shí)光譜可取自在點(diǎn)502和510處(圖5)測(cè)得的光譜，一第二現(xiàn)時(shí)光譜可取自在點(diǎn)503和509處(圖5)測(cè)得的光譜，一第三現(xiàn)時(shí)光譜可取自在點(diǎn)504和508處(圖5)測(cè)得的光譜，依此類推。平均在點(diǎn)502和510處測(cè)得的光譜，以取得該現(xiàn)時(shí)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)的第一現(xiàn)時(shí)光譜。平均在點(diǎn)503和509處測(cè)得的光譜，以取得該現(xiàn)時(shí)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)的第二現(xiàn)時(shí)光譜。平均在點(diǎn)504和508處測(cè)得的光譜，以取得該現(xiàn)時(shí)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)的第三現(xiàn)時(shí)光譜。在某些實(shí)施中，選擇在該現(xiàn)時(shí)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)期間測(cè)得的兩個(gè)或多個(gè)光譜來(lái)做為該現(xiàn)時(shí)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)時(shí)光譜。在一實(shí)施中，選擇做為現(xiàn)時(shí)光譜的光譜是在靠近該基材中心的樣本位置處所測(cè)得者(例如，在圖5所示的點(diǎn)505、506、和507處)。并未平均所選擇的光譜，并且每一個(gè)選擇的光譜均指定為該現(xiàn)時(shí)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)時(shí)光譜。計(jì)算每一個(gè)該或所述現(xiàn)時(shí)光譜及每一個(gè)參考光譜間的差異(步驟806)。該或所述參考光譜可如上面參考圖7B所述般獲得。在一實(shí)施中，該差異是在一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的強(qiáng)度差異的總和。也就是，
權(quán)利要求
1.一種計(jì)算機(jī)執(zhí)行方法，其至少包含 從正在研磨的基材取得一系列的現(xiàn)時(shí)光譜； 為該系列中的每一個(gè)現(xiàn)時(shí)光譜，基于該現(xiàn)時(shí)光譜判定該現(xiàn)時(shí)光譜是否相應(yīng)于該基材的第一區(qū)域；以及 利用判定出未相應(yīng)于該第一區(qū)域的現(xiàn)時(shí)光譜來(lái)判定一研磨終點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中上述的區(qū)域是一切割線。
3.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其中基于該現(xiàn)時(shí)光譜判定的步驟包括基于該現(xiàn)時(shí)光譜的形狀，將該現(xiàn)時(shí)光譜分類入多個(gè)組中的一個(gè)組。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中該多個(gè)組中的第一組包括來(lái)自該基材的切割線的現(xiàn)時(shí)光譜，以及該多個(gè)組中的第二組包括來(lái)自該基材的數(shù)組的現(xiàn)時(shí)光譜。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)一步包括將未被判定為相應(yīng)于該第一區(qū)域的該現(xiàn)時(shí)光譜平均化。
6.一種計(jì)算機(jī)執(zhí)行方法，其至少包含 儲(chǔ)存至少一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)定光譜； 從正在研磨的基材取得一系列的現(xiàn)時(shí)光譜； 標(biāo)準(zhǔn)化該系列中的每一個(gè)現(xiàn)時(shí)光譜，以產(chǎn)生一系列標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)時(shí)光譜；以及 利用該至少一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)定光譜以及所述標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)時(shí)光譜來(lái)判定一研磨終點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述基材的最外層正在被研磨，且標(biāo)準(zhǔn)化包括除以該最外層下面的下層的光譜。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中該下層是硅層。
9.如權(quán)利要求6到8中的任一項(xiàng)所述的方法，其中標(biāo)準(zhǔn)化包括減去表示原位光學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)的感應(yīng)器上沒有基材的光譜。
10.如權(quán)利要求6到9中的任一項(xiàng)所述的方法，其中標(biāo)準(zhǔn)化包括計(jì)算(ADark)/(Si-Dark)，其中A是現(xiàn)時(shí)光譜，Dark是當(dāng)沒有基材置于該原位監(jiān)控系統(tǒng)上時(shí)獲得的光譜，且Si是從裸硅基材獲得的光譜。
11.一種計(jì)算機(jī)執(zhí)行方法，包括 儲(chǔ)存至少一個(gè)參考光譜； 從正在研磨的基材取得一系列的現(xiàn)時(shí)光譜； 標(biāo)準(zhǔn)化該系列中的每一個(gè)現(xiàn)時(shí)光譜，以產(chǎn)生一系列標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)時(shí)光譜，以使每一現(xiàn)時(shí)光譜的振幅與所述參考光譜的振幅相同或相似；以及 利用該至少一個(gè)參考光譜以及所述標(biāo)準(zhǔn)化的現(xiàn)時(shí)光譜來(lái)判定研磨終點(diǎn)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中該振幅包括光譜的波峰至波谷強(qiáng)度差異。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括接收指示光譜的一部分的范圍，且該系列的標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)時(shí)光譜使得該范圍內(nèi)的每一現(xiàn)時(shí)光譜的振幅與該范圍內(nèi)的參考光譜的振幅相同或相似。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中標(biāo)準(zhǔn)化使得來(lái)自每一標(biāo)準(zhǔn)化光譜的該范圍中的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)分別被標(biāo)準(zhǔn)化至I和O。
15.如權(quán)利要求14所述的方法,其中標(biāo)準(zhǔn)化包括計(jì)算g= (1-0) / (rmax-rmin),計(jì)算h =l-rmaxg,以及計(jì)算N = Rg+h,其中g(shù)是增益，h是漂移，rmax是該現(xiàn)時(shí)光譜的該范圍內(nèi)的最高值，rmin是該現(xiàn)時(shí)光譜的該范圍內(nèi)的最低值，R是該現(xiàn)時(shí)光譜，且N是標(biāo)準(zhǔn)化光譜。
16.一種用來(lái)沖洗一研磨墊窗口下表面的沖洗系統(tǒng)，該系統(tǒng)至少包含 一氣體來(lái)源，配置來(lái)提供一氣流； 一輸送噴孔；以及 一輸送線，其連接該氣體來(lái)源至該輸送噴孔，其中該氣體來(lái)源和該輸送噴孔是經(jīng)配置來(lái)引導(dǎo)一氣流至該研磨墊窗口底部，并且其中防止凝結(jié)物形成在該研磨墊窗口的下表面上。
17.如權(quán)利要求16所述的沖洗系統(tǒng)，更包含 一真空來(lái)源，配置來(lái)提供真空； 一真空噴孔；以及 一真空線，其連接該真空來(lái)源至該真空噴孔。
18.如權(quán)利要求17所述的沖洗系統(tǒng)，其中 該氣體來(lái)源是經(jīng)配置以提供一特定量的氣體，并且該真空來(lái)源是經(jīng)配置以抽吸相同或相似量的氣體。
19.如權(quán)利要求16所述的沖洗系統(tǒng)，其中 該氣體是一清潔的干燥氣體或氮?dú)狻?br> 20.如權(quán)利要求16所述的沖洗系統(tǒng)，更包含 用來(lái)輸送氣體的一旋轉(zhuǎn)耦合器，該旋轉(zhuǎn)耦合器是設(shè)置在該輸送線內(nèi)。
21.一種用于化學(xué)機(jī)械研磨的組件，其至少包含 一研磨墊，具有一研磨表面；以及 一堅(jiān)固窗口，設(shè)置在該研磨墊中以提供通過(guò)該研磨墊的光學(xué)近接，該堅(jiān)固窗口包含由塑料形成的第一部分以及由結(jié)晶或玻璃類材料形成的第二部分，該第一部分的表面與該研磨墊的研磨表面共平面，該第一部分和該第二部分沿非平面界面鄰接。
22.如權(quán)利要求21所述的組件，其中 該研磨墊具有一預(yù)期的使用壽命；以及 該窗口的第一部分具有一厚度而使，在該研磨墊的預(yù)期使用壽命期間，該第一部分不會(huì)被耗盡而暴露出該第二部分。
23.如權(quán)利要求21或22所述的組件，其中該第一和第二部分之間的界面是粗糙表面。
24.如權(quán)利要求21或22所述的組件，其中該第一部分繞該第二部分的側(cè)邊延伸。
25.如權(quán)利要求21或22所述的組件，其中該第一部分包括進(jìn)入該第二部分的至少一個(gè)凸出物。
全文摘要
本發(fā)明是揭示用于化學(xué)機(jī)械研磨的光譜基底監(jiān)測(cè)的設(shè)備與方法，包含光譜基底終點(diǎn)偵測(cè)、光譜基底研磨速率調(diào)整、沖洗光學(xué)頭的上表面、或具有窗口的墊片。該光譜基底終點(diǎn)偵測(cè)依經(jīng)驗(yàn)法則為特定光譜基底終點(diǎn)判定邏輯選用一參考光譜，因此當(dāng)應(yīng)用該特定光譜基底終點(diǎn)邏輯判定出終點(diǎn)時(shí)，即是達(dá)到目標(biāo)厚度。該研磨終點(diǎn)可利用一差異圖形或一系列指針值來(lái)判定。該沖洗系統(tǒng)在該光學(xué)頭上表面產(chǎn)生層流。該真空噴孔和真空來(lái)源是經(jīng)配置以使該氣流為層流型態(tài)。該窗口包含一軟質(zhì)塑料部分及一結(jié)晶或玻璃類部分。光譜基底研磨速率調(diào)整包含取得基材上不同區(qū)域的光譜。
文檔編號(hào)B24B37/013GK102626895SQ20121010922
公開日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2006年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月22日
發(fā)明者B·斯韋德克, D·J·本韋格努, H·Q·李, J·D·戴維, L·卡魯皮亞 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料公司