專利名稱：將測量光譜匹配至參考光譜以進(jìn)行原位光學(xué)監(jiān)測的技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于如在對基板進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光期間進(jìn)行的光學(xué)監(jiān)測。
背景技術(shù)：
集成電路一般通過在硅晶圓上相繼沉積導(dǎo)電層、半導(dǎo)體層或絕緣層而形成在基板上。一個(gè)制造步驟涉及在非平面表面上沉積填料層以及平坦化填料層。就某些應(yīng)用而言，持續(xù)平坦化填料層直到露出圖案化層的頂表面為止。導(dǎo)電填料層例如可沉積在圖案化絕緣層上，以填充絕緣層內(nèi)的溝渠或孔洞。平坦化后，部分導(dǎo)電層保留在絕緣層的凸起圖案之間而形成通路、插栓和線路，所述通路、插栓和線路提供基板上的薄膜電路間的導(dǎo)電路徑。就其它諸如氧化物拋光等應(yīng)用而言，持續(xù)平坦化填料層直到非平面表面上留下預(yù)定厚度為止。此外，光刻技術(shù)通常需要平坦化基板表面?；瘜W(xué)機(jī)械拋光(CMP)為公認(rèn)的平坦化方法之一。所述平坦化方法一般需要將基板安裝在研磨頭上。露出的基板表面通常抵靠著旋轉(zhuǎn)的拋光墊設(shè)置。研磨頭在基板上提供可控制的負(fù)載，以抵靠著拋光墊推動(dòng)所述基板。拋光液(如具有研磨粒的漿料)一般供應(yīng)至拋光墊的表面。CMP中的一個(gè)問題在于確定拋光工藝是否完成，即，是否已將基板層平坦化成所期望的平坦度或厚度、或者何時(shí)已移除所期望量的材料?；鍖拥某跏己穸?、漿料組成、拋光墊條件、拋光墊與基板之間的相對速度、以及基板上的負(fù)載的變化都會(huì)造成材料移除速率的變化。這些變化將導(dǎo)致到達(dá)拋光終點(diǎn)所需的時(shí)間上的不同。因此，不能只根據(jù)拋光時(shí)間來確定拋光終點(diǎn)。在一些系統(tǒng)中，在拋光期間原位光學(xué)監(jiān)測基板，例如通過拋光墊中的窗口。然而，現(xiàn)有光學(xué)監(jiān)測技術(shù)無法滿足半導(dǎo)體裝置制造業(yè)者不斷提高的要求。

發(fā)明內(nèi)容
在一些光學(xué)監(jiān)測工藝中，將如在拋光工藝期間原位測量的光譜與參考光譜的圖庫進(jìn)行比較，以尋找最佳匹配參考光譜。尋找最佳匹配者的一種技術(shù)為計(jì)算測量光譜與圖庫中各參考光譜間的平方差總和；平方差總和最小的參考光譜為最佳匹配者。然而，對拋光某些基板而言，如在同一壓板移除多個(gè)介電層，匹配算法可能并不可靠。不局限于任何特定理論，平方差總和可深受光譜中的波峰位置的影響，且下層厚度上的變化則會(huì)造成波峰位置的移位。但若采用另一技術(shù)(如交叉相關(guān)法)來尋找最佳匹配參考光譜，則可減少或避免這些問題的發(fā)生。在一個(gè)方面中，控制拋光的方法包括存儲(chǔ)具有多個(gè)參考光譜的圖庫、拋光基板、在拋光期間測量來自基板的光的一序列光譜、利用除平方差總和之外的匹配技術(shù)為所述序列光譜中的每一個(gè)測量光譜尋找最佳匹配參考光譜以產(chǎn)生一序列最佳匹配參考光譜、以及基于所述序列最佳匹配參考光譜確定拋光終點(diǎn)或拋光速率的調(diào)節(jié)至少之一。實(shí)施方式可包括一個(gè)或多個(gè)下列特征。尋找最佳匹配參考光譜可包括用來自圖庫的多個(gè)參考光譜中的兩個(gè)或更多個(gè)參考光譜的每一個(gè)執(zhí)行測量光譜的交叉相關(guān)，并選擇與測量光譜有最大相關(guān)性的參考光譜作為最佳匹配參考光譜。多個(gè)參考光譜中的每一個(gè)參考光譜可具有存儲(chǔ)的關(guān)聯(lián)索引值，并可確定所述序列最佳匹配參考光譜中各最佳匹配光譜的關(guān)聯(lián)索引值，以產(chǎn)生一序列索引值，并使一函數(shù)配適所述序列索引值。當(dāng)線性函數(shù)匹配或超過目標(biāo)索引時(shí)，可停止拋光?；蹇砂ǜ采w第一層的第二層，第一層具有不同于第二層的組成。第二層可為阻擋層，而第一層可為介電層。阻擋層可為氮化鉭或氮化鈦，而介電層可為碳摻雜二氧化硅或者可由四乙氧基硅烷形成。所述函數(shù)可配適一部分的所述序列索引值，所述部分序列索引值對應(yīng)檢測到第一層露出后測量的光譜。尋找最佳匹配參考光譜可包括執(zhí)行計(jì)算測量光譜與圖庫中多個(gè)參考光譜的兩個(gè)或更多個(gè)參考光譜的每一個(gè)參考光譜間的歐幾里得(Euclidean)向量距離的總和，以及選擇總和最小的參考光譜作為最佳匹配參考光譜。尋找最佳匹配參考光譜可包括執(zhí)行計(jì)算測量光譜與圖庫中多個(gè)參考光譜的兩個(gè)或更多個(gè)參考光譜的每一個(gè)參考光譜間的導(dǎo)數(shù)差的總和，以及選擇總和最小的參考光譜作為最佳匹配參考光譜。測量來自基板的光的所述序列光譜可包括使傳感器多次掃描基板各處。所述序列光譜中的每一個(gè)光譜可對應(yīng)于傳感器多次掃描中的單次掃描?；蹇砂ǘ鄠€(gè)區(qū)域，且各區(qū)域的拋光速率可由獨(dú)立變化的拋光參數(shù)單獨(dú)控制。在拋光期間，可測量來自各區(qū)域的序列光譜。可就各區(qū)域的序列光譜中的每一個(gè)測量光譜，用圖庫中多個(gè)參考光譜的兩個(gè)或更多個(gè)參考光譜的每一個(gè)參考光譜執(zhí)行測量光譜的的交叉相關(guān)，并從圖庫中選擇與測量光譜有最大相關(guān)性的參考光譜作為最佳匹配參考光譜，以產(chǎn)生一序列最佳匹配參考光譜?？烧{(diào)節(jié)至少一個(gè)區(qū)域的拋光參數(shù)，以調(diào)節(jié)至少一個(gè)區(qū)域的拋光速率，使多個(gè)區(qū)域在拋光終點(diǎn)具有比在無這種調(diào)節(jié)的情況下更小的厚度差。
在另一方面中，實(shí)體包含在機(jī)器可讀取存儲(chǔ)裝置中的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括執(zhí)行此方法的指令。
在另一方面中，拋光設(shè)備包括用以保持拋光墊的支撐件、用以保持基板使基板抵靠著拋光墊的研磨頭、用以在研磨頭與支撐件之間產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)以拋光基板的馬達(dá)、在拋光基板的同時(shí)測量來自基板的光的一序列光譜的光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)、以及控制器?？刂破髋渲脼榇鎯?chǔ)具有多個(gè)參考光譜的圖庫，多個(gè)參考光譜中的每一個(gè)參考光譜具有存儲(chǔ)的關(guān)聯(lián)索引值，并利用除平方差總和之外的匹配技術(shù)，就所述序列光譜中的每一個(gè)測量光譜，尋找最佳匹配參考光譜，以產(chǎn)生一序列最佳匹配參考光譜，以及基于所述序列最佳匹配參考光譜確定拋光終點(diǎn)或拋光速率的調(diào)節(jié)至少之一。
實(shí)施方式可選擇性地包括一個(gè)或多個(gè)下列優(yōu)點(diǎn)。匹配技術(shù)受測量光譜中波峰位置的影響較小，由此降低對下層厚度變化的敏感度。終點(diǎn)系統(tǒng)檢測所期望拋光終點(diǎn)的可靠性將提高，且晶圓內(nèi)和晶圓間厚度的不均勻性(WIWNU和WTWNU)可降低。
一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)將在附圖和以下的描述中進(jìn)行闡述。其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將在說明書、附圖和權(quán)利要求書中變得更明顯。


圖1A及IB為拋光前后的基板的示意性截面圖。
圖2示出拋光設(shè)備示例的示意性截面圖。
圖3不出具有多個(gè)區(qū)域的基板的不意性俯視圖。
圖4示出拋光墊的俯視圖，并示出在基板上進(jìn)行原位測量的位置。圖5示出來自原位光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)的測量光譜。圖6示出參考光譜的圖庫。圖7示出索引軌跡。圖8示出具有線性函數(shù)的索引軌跡，所述線性函數(shù)配適在檢測到清除上層后采集的索引值。圖9為制造基板及檢測拋光終點(diǎn)的示例工藝的流程圖。圖10示出多個(gè)索引軌跡。圖11示出基于參考區(qū)域的索引軌跡到達(dá)目標(biāo)索引的時(shí)間來計(jì)算多個(gè)可調(diào)節(jié)區(qū)域的多個(gè)所期望斜率。圖12示出基于參考區(qū)域的索引軌跡到達(dá)目標(biāo)索引的時(shí)間來計(jì)算終點(diǎn)。圖13為示例工藝的流程圖，所述示例工藝用以調(diào)節(jié)多個(gè)基板中的多個(gè)區(qū)域的拋光速率，以使多個(gè)區(qū)域在目標(biāo)時(shí)間有近乎相同的厚度。圖14示出檢測上層清除的流程圖。圖15A示出單次掃描期間，在拋光之初采集的光譜的圖。圖15B示出單次掃描期間，在幾乎清除阻擋層時(shí)采集的光譜的圖。圖16示出隨拋光時(shí)間變化的光譜的標(biāo)準(zhǔn)偏差的圖。圖17為示出用于確定最佳匹配參考光譜的不同技術(shù)的比較圖。 各圖中相同的標(biāo)號和名稱代表相同的兀件。
具體實(shí)施例方式一種光學(xué)監(jiān)測技術(shù)是在拋光期間測量從基板反射的光的光譜，并從圖庫中識別匹配的參考光譜。匹配的參考光譜提供一序列索引值，且一函數(shù)(如直線)配適所述序列索引值。將函數(shù)投影到目標(biāo)值可用來確定終點(diǎn)或改變拋光速率。對拋光某些類型的基板而言，如將在同一壓板拋光多層材料的基板，一個(gè)潛在問題在于，用于從圖庫中尋找最佳匹配光譜的技術(shù)(如，選擇平方差總和最小的參考光譜)可能并不可靠。不局限于任何特定理論，平方差的總和可深受光譜中波峰位置的影響，而下層厚度的變化則會(huì)造成波峰位置的移位。但若采用另一技術(shù)(如，交叉相關(guān)法)來尋找最佳匹配參考光譜，則可減少或避免這些問題的發(fā)生。舉例來說，參考圖1A，基板10可包括由第一介電材料組成的圖案化第一層12 (此層也稱為下層)，第一介電材料例如為低k材料,例如碳摻雜二氧化娃,如Black Diamond (來自應(yīng)用材料公司(Applied Materials, Inc.))或Coral (來自諾發(fā)系統(tǒng)公司(NovellusSystems, Inc.))。設(shè)置在第一層12上的為由不同的第二介電材料組成的第二層16 (此層也稱為上層)，第二介電材料例如為阻擋層，例如氮化物，如氮化鉭或氮化鈦。選擇性地設(shè)置在第一層與第二層之間的是由不同于第一與第二介電材料的另一介電材料組成的一個(gè)或多個(gè)附加層14，另一介電材料例如為低k封蓋材料，例如由四乙氧基硅烷(TEOS)形成的材料。第一層12和一個(gè)或多個(gè)附加層14 一起在第二層底下提供層堆疊。設(shè)置在第二層(和由第一層的圖案提供的溝槽中)上的為導(dǎo)電材料18，導(dǎo)電材料例如為金屬，如銅。化學(xué)機(jī)械拋光可用來平坦化基板，直到露出由第一介電材料組成的第一層為止。例如，參考圖1B，平坦化后，部分導(dǎo)電材料18保留在第一層12的凸起圖案之間從而形成通路等。此外，有時(shí)期望移除第一介電材料，直到留下目標(biāo)厚度或已經(jīng)移除目標(biāo)量的材料為止。
一種拋光的方法是在第一拋光墊上拋光導(dǎo)電材料，至少到露出第二層(如阻擋層)為止。此外，可在如過拋光步驟期間，在第一拋光墊移除第二層的部分厚度。接著將基板傳送到第二拋光墊，在第二拋光墊完全移除第二層(如阻擋層)，且還移除下面第一層(如低k介電材料)的部分厚度。此外，可在相同拋光操作中，在第二拋光墊移除第一層與第二層之間的一個(gè)或多個(gè)附加層(若有)(如封蓋層)。
圖2示出拋光設(shè)備100的示例。拋光設(shè)備100包括旋轉(zhuǎn)式盤狀壓板120，壓板120上設(shè)置拋光墊110。壓板可操作以繞著軸125旋轉(zhuǎn)。例如，馬達(dá)121可轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸124，進(jìn)而旋轉(zhuǎn)壓板120。拋光墊110可為具有外部拋光層112與較軟墊層114的雙層拋光墊。
拋光設(shè)備100可包括端口 130，用以將拋光液132 (如漿料)分配至拋光墊110上。拋光設(shè)備還可包括拋光墊調(diào)節(jié)器，用以摩擦拋光墊110，使拋光墊110維持為一致的研磨狀態(tài)。
拋光設(shè)備100包括一個(gè)或多個(gè)研磨頭140。各研磨頭140可操作以保持基板10抵靠著拋光墊110。每一研磨頭140可獨(dú)立控制與各基板相關(guān)的拋光參數(shù)，例如壓力。
特別地，每一研磨頭140可包括把基板10保留在柔性膜144下方的定位環(huán)142。各研磨頭140還包括由膜界定的多個(gè)獨(dú)立控制的可加壓腔室，例如三個(gè)腔室146a-146c，腔室146a-146c可獨(dú)立地將可控制的壓力施加至柔性膜144及因而在基板10上的相關(guān)區(qū)域148a-148c (參見圖3)。參考圖2，中心區(qū)域148a可基本上為圓形，且其余區(qū)域148b_148c可為圍繞中心區(qū)域148a的同心環(huán)狀區(qū)域。雖然為了便于說明，圖2及圖3中僅示出三個(gè)腔室，然而也可具有一個(gè)或兩個(gè)腔室、或者四個(gè)或更多個(gè)腔室，例如五個(gè)腔室。
回到圖2，各研磨頭140從如傳送帶的支撐結(jié)構(gòu)150懸吊，且研磨頭140由驅(qū)動(dòng)軸152連接至研磨頭旋轉(zhuǎn)馬達(dá)154，以使研磨頭繞著軸155旋轉(zhuǎn)。可選擇地，各研磨頭140可在例如傳送帶150上的滑件上橫向擺動(dòng)；或通過傳送帶自身的可旋轉(zhuǎn)振蕩橫向擺動(dòng)。在操作中，壓板繞著壓板中心軸125旋轉(zhuǎn),且各研磨頭繞著研磨頭中心軸155旋轉(zhuǎn)并橫向轉(zhuǎn)移越過拋光墊的頂表面。
雖然僅示出了一個(gè)研磨頭140，但也可設(shè)置更多的研磨頭來保持附加基板，使得可有效地利用拋光墊110的表面積。因此，適于在同步拋光工藝中保持基板的研磨頭裝配件數(shù)量至少部分取決于拋光墊110的表面積。
拋光設(shè)備還包括原位光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)160，例如光譜監(jiān)測系統(tǒng)，光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)160可用于確定是否需調(diào)節(jié)拋光速率或確定對拋光速率的調(diào)節(jié)，這將在以下進(jìn)行討論。通過包括小孔(即，穿過拋光墊的孔)或?qū)嵭拇翱?118提供通過拋光墊的光學(xué)通路。實(shí)心窗口 118可固定于拋光墊110，例如，像填充拋光墊中的小孔的插栓般，例如鑄?；蝠じ降毓潭ㄓ趻伖鈮|，雖然在一些實(shí)施方式中，實(shí)心窗口可支撐在壓板120上并伸進(jìn)拋光墊中的小孔。
光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)160可包括光源162、光檢測器164和電路166，電路166發(fā)送并接收遠(yuǎn)程控制器190 (如計(jì)算機(jī))與光源162和光檢測器164之間的信號。一個(gè)或多個(gè)光纖可用來把來自光源162的光傳遞到拋光墊中的光學(xué)通路，并將從基板10反射的光傳遞到檢測器164。例如，雙叉光纖170可用來把來自光源162的光傳遞到基板10并傳回到檢測器164。雙叉光纖包括鄰近光學(xué)通路設(shè)置的主干172、和分別連接至光源162與檢測器164的兩個(gè)分支174和176。在一些實(shí)施方式中，壓板的頂表面可包括凹槽128，凹槽128內(nèi)配設(shè)光學(xué)頭168，用以保持雙叉光纖的主干172 —端。光學(xué)頭168可包括用以調(diào)整主干172頂部與實(shí)心窗口118之間的垂直距離的機(jī)構(gòu)。電路166的輸出可為數(shù)字電子信號,信號通過驅(qū)動(dòng)軸124中的旋轉(zhuǎn)式聯(lián)結(jié)器129(如滑動(dòng)環(huán))至光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)的控制器190。類似地，可響應(yīng)數(shù)字電子信號中的控制命令而打開或關(guān)閉光源，信號從控制器190經(jīng)旋轉(zhuǎn)式聯(lián)結(jié)器129至光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)160。或者，電路166可通過無線信號與控制器190通信。光源162可操作以發(fā)射白光。在一實(shí)施方式中，發(fā)射的白光包括波長為200至800納米的光。適合的光源為氙氣燈或氙汞燈。光檢測器164可為光譜儀。光譜儀為用于測量部分電磁波譜上的光強(qiáng)度的光學(xué)儀器。適合的光譜儀為光柵光譜儀。光譜儀的典型輸出為隨波長(或頻率)變化的光強(qiáng)度。如上所述，光源162和光檢測器164可連接至計(jì)算裝置(如控制器190)，以可操作地控制光源162和光檢測器164的操作并接收光源162和光檢測器164的信號。計(jì)算裝置可包括位于拋光設(shè)備附近的微處理器，例如可編程計(jì)算機(jī)。至于控制方面，計(jì)算裝置例如可將光源的開啟和壓板120的旋轉(zhuǎn)同步化。在一些實(shí)施方式中，原位監(jiān)測系統(tǒng)160的光源162和檢測器164安裝在壓板120中并與壓板120—起旋轉(zhuǎn)。在此情況下，壓板的運(yùn)動(dòng)將使傳感器掃過各基板。特別地，隨著壓板120旋轉(zhuǎn)，控制器190將使光源162恰在光學(xué)通路通過基板10下方前開始發(fā)射一連串閃光且緊接在光學(xué)通路通過基板10下方后結(jié)束所述發(fā)射?；蛘?，計(jì)算裝置可使光源162恰在各基板10通過光學(xué)通路前開始連續(xù)發(fā)光且緊接在各基板10通過光學(xué)通路后結(jié)束所述發(fā)光。在任一情況下，可在采樣周期上累積來自檢測器的信號，從而以采樣頻率產(chǎn)生光譜測量。在操作中，控制器190例如可接收在光源的特定閃光或檢測器的時(shí)幀內(nèi)攜載用于描述光檢測器接收的光的光譜的信息的信號。因此，此光譜是拋光期間原位測量的光譜。如圖4中所示，若檢測器安裝在壓板中，則當(dāng)窗口 108因壓板旋轉(zhuǎn)(如箭頭204所示)而在研磨頭下方移動(dòng)時(shí)，以采樣頻率進(jìn)行光譜測量的光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)將在越過基板10的弧形中的位置201進(jìn)行光譜測量。例如，各點(diǎn)201a-201k代表監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行光譜測量的位置(點(diǎn)數(shù)僅為舉例說明；可視采樣頻率進(jìn)行比所示點(diǎn)數(shù)更多或更少次的測量)。采樣頻率可經(jīng)選擇以在每次掃描窗口 108時(shí)采集5至20個(gè)光譜。例如，采樣周期可為3至100毫秒。如圖所示，壓板旋轉(zhuǎn)一周，即可從基板10上的不同徑向位置獲得光譜。即，一些光譜取自較靠近基板10中心的位置，而一些光譜則較靠近邊緣。由此，對于光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)對基板各處的任何給定掃描，基于時(shí)序、馬達(dá)編碼器信息和基板邊緣及/或定位環(huán)的光檢測，控制器190可計(jì)算掃描所得的各測量光譜的徑向位置(相對被掃描的基板的中心)。拋光系統(tǒng)還可包括旋轉(zhuǎn)式位置傳感器，例如附接至壓板邊緣的凸緣，所述凸緣將通過固定式光遮斷器，以提供額外數(shù)據(jù)用來確定測量光譜是哪個(gè)基板的和在基板上的位置。由此控制器可使各種測量光譜與基板IOa和IOb上的可控制區(qū)域148b-148c (參見圖2)相關(guān)聯(lián)。在一些實(shí)施方式中，光譜測量的時(shí)間可用作代替對徑向位置的精確計(jì)算。
就各區(qū)域而言，壓板旋轉(zhuǎn)多周后，將隨時(shí)間推移獲得一序列光譜。不局限于任何特定理論，隨著拋光進(jìn)行(如壓板經(jīng)多次旋轉(zhuǎn)、非單一掃描基板各處時(shí))，因最外層厚度上的改變，將逐步形成從基板10反射的光的光譜，由此產(chǎn)生一序列隨時(shí)間變化的光譜。另外，特定厚度的層堆疊將呈現(xiàn)特定光譜。
在一些實(shí)施方式中，控制器(如計(jì)算裝置)可經(jīng)編程以將測量光譜與多個(gè)參考光譜進(jìn)行比較，并確定哪個(gè)參考光譜提供最佳匹配。特別地，控制器可經(jīng)編程以將來自各區(qū)域的一序列測量光譜中的每一個(gè)光譜與多個(gè)參考光譜進(jìn)行比較，以產(chǎn)生各區(qū)域的一序列最佳匹配參考光譜。
如在本文中所使用地，參考光譜是拋光基板前產(chǎn)生的預(yù)定光譜。假設(shè)實(shí)際拋光速率按照預(yù)期的拋光速率，則參考光譜可與代表拋光工藝中預(yù)期出現(xiàn)光譜的時(shí)間的值有預(yù)定關(guān)聯(lián)性，即拋光操作前所定義的?？商鎿Q地或附加地，參考光譜可與基板性質(zhì)的值(如最外層的厚度)有預(yù)定關(guān)聯(lián)性。
參考光譜可憑經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生，例如通過測量來自測試基板(如，具有已知初始層厚度的測試基板)的光譜。例如，為產(chǎn)生多個(gè)參考光譜，使用與將用于拋光裝置晶圓一樣的拋光參數(shù)來拋光設(shè)置基板，同時(shí)采集一序列光譜。對于各光譜，記錄代表拋光工藝中采集光譜的時(shí)間的值。例如，此數(shù)值可為經(jīng)過的時(shí)間或壓板轉(zhuǎn)數(shù)。可對基板進(jìn)行過拋光，即拋光超過期望的厚度，從而在達(dá)到目標(biāo)厚度時(shí)獲得從基板反射的光的光譜。
為使各光譜與基板性質(zhì)的值(如最外層的厚度)相關(guān)聯(lián)，可在拋光前，在測量站測量“設(shè)置”基板的初始光譜和性質(zhì)，“設(shè)置”基板具有與產(chǎn)品基板一樣的圖案。也可在拋光后利用同一測量站或不同測量站測量最終光譜和性質(zhì)。初始光譜與最終光譜間的光譜性質(zhì)可基于測量測試基板的光譜的經(jīng)過時(shí)間通過內(nèi)插法確定，例如線性內(nèi)插法。
除了憑經(jīng)驗(yàn)確定外，部分或所有參考光譜可依據(jù)理論計(jì)算，例如，利用基板層的光學(xué)模型。例如，光學(xué)模型可用于計(jì)算給定外層厚度D的參考光譜。例如，通過假設(shè)以均勻的拋光速率移除外層，可計(jì)算代表拋光工藝中將采集參考光譜的時(shí)間的值。例如，可通過僅僅假設(shè)起始厚度DO和均勻拋光速率R，來計(jì)算特定參考光譜的時(shí)間Ts (Ts= (DO-D)/R)。又例如，基于用于光學(xué)模型的厚度D，拋光前與拋光后的厚度Dl、D2 (或在測量站測量的其它厚度)的測量時(shí)間T1、T2間的線性內(nèi)插可表示成(Ts=T2-TlX (D1-D)/(D1-D2))。
參考圖5及圖6，可將測量光譜300 (參見圖5)與來自一個(gè)或多個(gè)圖庫310的參考光譜320 (參見圖6)進(jìn)行比較。如在本文中所使用地，參考光譜的圖庫是參考光譜的集合，參考光譜的集合代表有共同性質(zhì)的基板。然而，單個(gè)圖庫中的共同性質(zhì)在多個(gè)參考光譜的圖庫中可能會(huì)有改變。例如，兩個(gè)不同的圖庫可包括代表具有兩種不同下層厚度的基板的參考光譜。就給定參考光譜的圖庫而言，上層厚度中的變化可為光譜強(qiáng)度差異的主要原因，而非其它因素(諸如晶圓圖案上的差異、下層厚度或?qū)咏M成)所致。
通過拋光多個(gè)具有不同基板性質(zhì)(如，下層厚度或?qū)咏M成)的“設(shè)置”基板并采集上述光譜，可產(chǎn)生用于不同圖庫310的參考光譜320;來自某一設(shè)置基板的光譜可提供第一圖庫，且來自具有不同下層厚度的另一基板的光譜可提供第二圖庫。可替換地或附加地，不同圖庫的參考光譜可依據(jù)理論計(jì)算，例如，第一圖庫的光譜可利用具有第一厚度的下層的光學(xué)模型來計(jì)算，而第二圖庫的光譜可利用具有不同厚度的下層的光學(xué)模型來計(jì)算。
在一些實(shí)施方式中，每一個(gè)參考光譜320分配到一個(gè)索引值330。通常，每一個(gè)圖庫310可包括許多參考光譜320，例如，在基板的預(yù)期拋光時(shí)間內(nèi)壓板每旋轉(zhuǎn)一周而得的一個(gè)或多個(gè)(如，精確地為一個(gè))參考光譜。所述索引330可為代表拋光工藝中預(yù)期觀察到參考光譜320的時(shí)間的值，例如數(shù)字。可將光譜索引編入索引，以使特定圖庫中的每個(gè)光譜具有唯一的索引值?？蓪?shí)現(xiàn)編入索引，使得索引值以測量測試基板的光譜的順序按順序排好。索引值可經(jīng)選擇以隨拋光的進(jìn)行而單調(diào)地改變，例如，增大或減小。特別地，參考光譜的索引值可經(jīng)選擇以使索引值構(gòu)成時(shí)間或壓板轉(zhuǎn)數(shù)的線性函數(shù)(假設(shè)拋光速率按照模型或測試基板的拋光速率，測試基板用于產(chǎn)生圖庫中的參考光譜)。例如，索引值可與測量測試基板的參考光譜或光學(xué)模型中將出現(xiàn)參考光譜的壓板轉(zhuǎn)數(shù)呈比例(如等于)。因此，每個(gè)索引值可為整數(shù)。索引數(shù)字可代表預(yù)期將出現(xiàn)相關(guān)光譜的壓板轉(zhuǎn)數(shù)。參考光譜和參考光譜的相關(guān)聯(lián)索引值可存儲(chǔ)在參考圖庫中。例如，各參考光譜320和各參考光譜的相關(guān)聯(lián)索引值330可存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫350的記錄340中。參考光譜的參考圖庫的數(shù)據(jù)庫350可在拋光設(shè)備的計(jì)算裝置的存儲(chǔ)器中實(shí)現(xiàn)。如上所述，對于各基板的每一個(gè)區(qū)域，基于所述區(qū)域和基板的序列測量光譜，控制器190可經(jīng)編程以產(chǎn)生一序列最佳匹配參考光譜。通過將測量光譜與來自特定圖庫的參考光譜進(jìn)行比較，可確定最佳匹配參考光譜。在一些實(shí)施方式中，通過為每個(gè)參考光譜計(jì)算測量光譜與參考光譜間的平方差總和，來確定最佳匹配參考光譜。平方差總和最小的參考光譜為最佳適配者。也可采用其它尋找最佳匹配參考光譜的技術(shù)，例如，最小絕對差總和。在一些實(shí)施方式中，可利用除平方差總和之外的匹配技術(shù)，來確定最佳匹配參考光譜。在一實(shí)施方式中，對于各參考光譜，計(jì)算測量光譜與參考光譜間的交叉相關(guān)性，并選擇有最大相關(guān)性的參考光譜作為匹配參考光譜。交叉相關(guān)的潛在優(yōu)點(diǎn)在于較不受光譜橫向移位的影響，且因而較不受下層厚度變化的影響。為進(jìn)行交叉相關(guān)，測量光譜的前端和尾端可填入“零”，以提供數(shù)據(jù)從而在參考光譜相對測量光譜移位時(shí)與參考光譜進(jìn)行比較?；蛘?，測量光譜的前端可填入等于測量光譜前邊緣數(shù)值的數(shù)值，而測量光譜的尾端可填入等于測量光譜尾端數(shù)值的數(shù)值?？焖俑盗⑷~(Fourier)變換可用于提高實(shí)時(shí)匹配技術(shù)應(yīng)用中計(jì)算交叉相關(guān)性的速度。在另一實(shí)施方式中，計(jì)算歐幾里得向量距離的總和，例如D=l/Ua-Xb) *[Σλ = λ3至Ab|lMU)2-1KU)2|]，其中Xa至Xb為所有加在一起的波長，ιΜ(λ)為測量光譜，而ΙΕ(λ)為參考光譜。在又一實(shí)施方式中，對于各參考光譜，計(jì)算導(dǎo)數(shù)差總和，例如D=I/(λ a- λ b).[ Σ λ = λ3$ Ab I dIM( λ )/d λ -dIE( λ )/d λ | ],并選擇總和最小的參考光譜作為匹配參考光譜。圖17示出對于具有不同厚度TEOS層的基板利用交叉相關(guān)法和平方差總和法匹配光譜而得的索引軌跡(最佳匹配參考光譜的索引作為壓板轉(zhuǎn)數(shù)的函數(shù))的比較。所述數(shù)據(jù)針對具有堆疊結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品基板產(chǎn)生，所述堆疊結(jié)構(gòu)由1 500Α厚的黑金剛石(Black Diamond)
層、130A厚的Blok層和厚度為5200A、5100A或5000A的TEOS層組成。參考圖庫針對參考基板產(chǎn)生，參考基板具有厚度為5200A的TEOS層。如軌跡1702所示，在產(chǎn)品基板和參考基板具有相同厚度(即5200A)的TEOS層處，兩個(gè)索引軌跡互相重疊而無明顯差異。然而，在產(chǎn)品基板具有厚度為51OOA的TEOS層且參考基板具有厚度為5200A的TEOS層處，利用平方差總和產(chǎn)生的索引軌跡1704將稍微偏離線性行為。與之相反，利用交叉相關(guān)產(chǎn)生的索引軌跡與索引軌跡1702重疊(且因此無法從圖中看出)。最后，在產(chǎn)品基板具有厚度為5000A的TEOS層且參考基板具有厚度為5200A的TEOS層處，利用平方差總和產(chǎn)生的索引軌跡1706將顯著偏離線性行為和軌跡1702，然而利用交叉相關(guān)產(chǎn)生的索引軌跡1708仍保持大致呈線性且更接近軌跡1702?？傊私Y(jié)果顯示，當(dāng)下層厚度上有變化，則利用交叉相關(guān)來確定最佳匹配光譜將產(chǎn)生更好地匹配理想軌跡的軌跡。
可應(yīng)用來減少計(jì)算機(jī)處理的方法為對圖庫中用于搜索匹配光譜的部分進(jìn)行限制。圖庫一般包括比在拋光基板時(shí)將獲得的光譜范圍更寬的光譜。在基板拋光期間，圖庫搜索限制在預(yù)定的圖庫光譜范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，確定被拋光基板的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)索引N。例如，壓板初始旋轉(zhuǎn)中，可通過搜索圖庫的所有參考光譜來確定N。對于隨后一次旋轉(zhuǎn)期間獲得的光譜，圖庫在自由度為N的范圍內(nèi)被搜索。即，若旋轉(zhuǎn)一周期間索引數(shù)為N，在隨后晚X個(gè)轉(zhuǎn)數(shù)的旋轉(zhuǎn)期間(其中自由度為Y)，將被搜索的范圍為(N+X)-Y至(N+X)+Y。
參考圖7，其中只示出了單個(gè)基板的單個(gè)區(qū)域的結(jié)果，可確定序列中各最佳匹配光譜的索引值，以產(chǎn)生隨時(shí)間變化序列的索引值212。此序列索引值可被稱為索引軌跡210。在一些實(shí)施方式中，索引軌跡通過將各測量光譜與來自確切為一個(gè)圖庫的參考光譜進(jìn)行比較而產(chǎn)生。通常，光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)每次掃描基板下方時(shí)，索引軌跡210可包括一個(gè)索引值(如，確切為一個(gè)索引值)。
對給定索引軌跡210來說，其中光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)單次掃描特定區(qū)域時(shí)有多個(gè)測量光譜(稱為“當(dāng)前光譜”)，可確定各當(dāng)前光譜與一個(gè)或多個(gè)圖庫(如，確切為一個(gè))的參考光譜之間的最佳匹配。在一些實(shí)施方式中，將各選定的當(dāng)前光譜與選定圖庫(一個(gè)或多個(gè))的每一個(gè)參考光譜進(jìn)行比較。假定有當(dāng)前光譜e、f和g以及參考光譜E、F和G，則可計(jì)算下列當(dāng)前與參考光譜的每一個(gè)組合的匹配系數(shù):e與E、e與F、e與G、f與E、f與F、f與G、g與E、g與F、和g與G。任何指示最佳匹配者的匹配系數(shù)(如，系數(shù)為最小)確定最佳匹配參考光譜，且進(jìn)而確定索引值?；蛘?，在一些實(shí)施方式中，可結(jié)合(如平均)當(dāng)前光譜，并將所得的結(jié)合光譜與參考光譜進(jìn)行比較，以確定最佳匹配者，且進(jìn)而確定索引值。
在一些實(shí)施方式中，對于一些基板的至少一些區(qū)域，可產(chǎn)生多個(gè)索引軌跡。對給定基板的給定區(qū)域來說，可為各關(guān)注的參考圖庫產(chǎn)生索引軌跡。即，對于用于給定基板的給定區(qū)域的各關(guān)注的參考圖庫，將一序列測量光譜中的每一個(gè)測量光譜與來自特定圖庫的參考光譜進(jìn)行比較，確定一序列最佳匹配參考光譜，且所述序列最佳匹配參考光譜的索引值提供用于給定圖庫的索引軌跡。
總而言之，各索引軌跡包括一序列210的索引值212，所述序列的每一個(gè)特定索引值212通過從給定圖庫選擇最適配測量光譜的參考光譜的索引而產(chǎn)生。索引軌跡210的各索引的時(shí)間值可與測量測量光譜的時(shí)間相同。
原位監(jiān)測技術(shù)用來檢測對第二層的清除以及下層或?qū)咏Y(jié)構(gòu)的暴露。例如，可從馬達(dá)轉(zhuǎn)矩或從基板反射的光的總強(qiáng)度上的突然改變、或從所采集光譜的散布，檢測到第一層在時(shí)間TC暴露，這將在以下進(jìn)行更詳細(xì)的討論。
如圖8中所示，例如，通過利用穩(wěn)健的線性配適，使一函數(shù)(例如，階數(shù)為已知的多項(xiàng)式函數(shù)，例如一階函數(shù)(如直線214))配適時(shí)間TC后采集的光譜的序列索引值。當(dāng)使函數(shù)配適所述序列索引值時(shí)，忽略時(shí)間TC前采集的光譜的索引值。也可采用其它函數(shù)，例如二階多項(xiàng)式函數(shù)，但直線更易運(yùn)算?？稍谥本€214與目標(biāo)索引IT相交的終點(diǎn)時(shí)間TE，停止拋光。
圖9示出用于制造并拋光產(chǎn)品基板的方法的流程圖。產(chǎn)品基板可至少具有與測試基板一樣的層結(jié)構(gòu)和一樣的圖案，測試基板用于產(chǎn)生圖庫的參考光譜。
最初，將第一層沉積在基板上并圖案化第一層(步驟902)。如上所述，第一層可為介電材料，例如低k材料,例如碳摻雜二氧化娃,如BI ack Di amond (來自應(yīng)用材料公司)或Coral (來自諾發(fā)系統(tǒng)公司)。
可選擇地，根據(jù)第一材料的組成，由不同于第一與第二介電材料的另一介電材料組成的一個(gè)或多個(gè)附加層沉積在產(chǎn)品基板的第一層上(步驟903)，另一介電材料例如為低k封蓋材料,例如四乙氧基娃燒(TE0S)。第一層和一個(gè)或多個(gè)附加層一起提供層堆疊。可選擇地，在沉積一個(gè)或多個(gè)附加層后，可進(jìn)行圖案化(使得一個(gè)或多個(gè)附加層不延伸到第一層中的溝槽內(nèi)，如圖1A中所示)。
接著，由不同的第二介電材料組成的第二層沉積在產(chǎn)品基板的第一層或?qū)佣询B上(步驟904)，第二介電材料例如為阻擋層，例如氮化物，如氮化鉭或氮化鈦。此外，導(dǎo)電層可沉積在產(chǎn)品基板的第二層上(和第一層圖案提供的溝槽中)，導(dǎo)電層例如為金屬層，如銅(步驟906)?？蛇x擇地，在沉積第二層后，可進(jìn)行第一層的圖案化(在這情況下，第二層不會(huì)延伸到第一層中的溝槽內(nèi))。
拋光產(chǎn)品基板(步驟908)。例如,可在第一拋光站中，使用第一拋光墊拋光及移除導(dǎo)電層和部分第二層(步驟908a)。接著，可在第二拋光站，使用第二拋光墊拋光及移除第二層和部分第一層(步驟908b)。然而，應(yīng)注意在一些實(shí)施方式中沒有導(dǎo)電層，例如，開始拋光時(shí)，第二層是最外層。當(dāng)然，可在別處進(jìn)行步驟902至步驟906，使得拋光設(shè)備的特定操作工藝從步驟908開始。
原位監(jiān)測技術(shù)用來檢測對第二層的清除及第一層的暴露(步驟910)。例如，可從馬達(dá)轉(zhuǎn)矩或從基板反射的光的總強(qiáng)度上的突然改變、或從所采集光譜的散布，檢測到第一層在時(shí)間TC暴露(參見圖8)，這將在下面進(jìn)行更詳細(xì)的討論。
至少在檢測到清除第二層時(shí)開始(且可能更早，例如，從用第二拋光墊拋光產(chǎn)品基板開始)，如利用上述原位監(jiān)測系統(tǒng)，在拋光期間獲得一序列測量光譜(步驟912)。
分析測量的光譜以產(chǎn)生一序列索引值，并使一函數(shù)配適所述序列索引值。特別地，對于序列測量光譜中的每一個(gè)測量光譜，確定最佳適配的參考光譜的索引值，以產(chǎn)生一序列索引值(步驟914)。一函數(shù)(如線性函數(shù))配適于在檢測到清除第二層的時(shí)間TC后采集的光譜的序列索引值(步驟916)。換言之，在檢測到清除第二層的時(shí)間TC前采集的光譜的索引值不在函數(shù)的計(jì)算中使用。
一旦索引值(如，從配適于新序列索引值的線性函數(shù)產(chǎn)生的計(jì)算的索引值)達(dá)到目標(biāo)索引，即可停止拋光(步驟918)。目標(biāo)厚度IT可由使用者在拋光操作前設(shè)定并存儲(chǔ)?；蛘撸繕?biāo)移除量可由使用者設(shè)定，而目標(biāo)索引IT可從目標(biāo)移除量計(jì)算而得。例如，索引差I(lǐng)D可從目標(biāo)移除量計(jì)算而得，例如從憑經(jīng)驗(yàn)確定的移除量與索引(如拋光速率)的比，并把索引差I(lǐng)D與檢測到清除上層的時(shí)間TC時(shí)的索引值IC相加(參見圖8)。
也可使用配適于來自在檢測到清除第二層后采集的光譜的索引值的函數(shù)，以調(diào)節(jié)拋光參數(shù)，例如，調(diào)節(jié)基板上的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域的拋光速率，進(jìn)而改善拋光均勻性。
參考圖10，示出了多個(gè)索引軌跡。如上所述，可為各區(qū)域產(chǎn)生索引軌跡。例如，可為第一區(qū)域產(chǎn)生第一序列210索引值212(以空心圓表示)，可為第二區(qū)域產(chǎn)生第二序列220索引值222 (以空心方塊表示)，以及可為第三區(qū)域產(chǎn)生第三序列230索引值232 (以空心三角形表示)。盡管示出三個(gè)區(qū)域，然而也可為兩個(gè)區(qū)域、或四個(gè)或更多區(qū)域。所有區(qū)域可在同一基板上，或者一些區(qū)域可來自在同一壓板上正被同時(shí)拋光的不同基板。
如上所述，原位監(jiān)測技術(shù)用來檢測對第二層的清除及下層或?qū)咏Y(jié)構(gòu)的暴露。例如，可從馬達(dá)轉(zhuǎn)矩或從基板反射的光的總強(qiáng)度上的突然改變、或從所采集光譜的散布，檢測到在時(shí)間TC露出第一層，如以下更詳細(xì)所討論地。
對于各基板索引軌跡，例如利用穩(wěn)健線性配適，使階數(shù)已知的多項(xiàng)式函數(shù)(如一階函數(shù)，例如直線)配適于時(shí)間TC后采集的相關(guān)區(qū)域的光譜的序列索引值。例如，第一直線214可配適于第一區(qū)域的索引值212，第二直線224可配適于第二區(qū)域的索引值222，而第三直線234可配適于第三區(qū)域的索引值232。使直線配適于索引值可包括計(jì)算直線的斜率S和直線與起始索引值(如O)相交的X軸交會(huì)時(shí)間T。函數(shù)可表示成I(t)=S (t-T)的形式，其中t為時(shí)間。X軸交會(huì)時(shí)間T可具有負(fù)值，負(fù)值表示基板層的起始厚度比預(yù)期小。所以，第一直線214可具有第一斜率SI和第一 X軸交會(huì)時(shí)間Tl，第二直線224可具有第二斜率S2和第二 X軸交會(huì)時(shí)間T2，而第三直線234可具有第三斜率S3和第三x軸交會(huì)時(shí)間T3。
在拋光工藝期間的某一時(shí)候，例如時(shí)間T0，調(diào)節(jié)至少一個(gè)區(qū)域的拋光參數(shù)，以調(diào)節(jié)所述基板的區(qū)域的拋光速率，使得多個(gè)區(qū)域在拋光終點(diǎn)時(shí)間比在沒有這種調(diào)節(jié)的情況下更接近所述區(qū)域的目標(biāo)厚度。在一些實(shí)施例中，各區(qū)域在終點(diǎn)時(shí)間可具有近乎相同的厚度。
參考圖11，在一些實(shí)施方式中，選擇一個(gè)區(qū)域作為參考區(qū)域，并確定參考區(qū)域?qū)⑦_(dá)到目標(biāo)索引IT的計(jì)劃終點(diǎn)時(shí)間TE。例如，如圖11中所示，選擇第一區(qū)域作為參考區(qū)域，雖然也可選擇不同區(qū)域及/或不同基板。目標(biāo)厚度IT由使用者在拋光操作前設(shè)定并存儲(chǔ)?；蛘撸繕?biāo)移除量TR可由使用者設(shè)定，且目標(biāo)索引IT可從目標(biāo)移除量TR計(jì)算而得。例如，索引差I(lǐng)D可從目標(biāo)移除量計(jì)算而得，例如從憑經(jīng)驗(yàn)確定的移除量與索引(如拋光速率)的比，并將索引差I(lǐng)D與檢測到清除上層的時(shí)間TC時(shí)的索引值IC相加。
為確定參考區(qū)域?qū)⑦_(dá)到目標(biāo)索引的計(jì)劃時(shí)間，可計(jì)算參考區(qū)域的直線(如直線214)與目標(biāo)索引IT的交點(diǎn)。假設(shè)拋光速率在剩余拋光工藝中不會(huì)偏離預(yù)期拋光速率，則序列索引值應(yīng)保持基本為線性的級數(shù)。所以，預(yù)期終點(diǎn)時(shí)間TE可依直線與目標(biāo)索引IT的簡單線性內(nèi)插來計(jì)算，例如IT=S.(TE-T)。由此，在圖11的示例中，其中第一區(qū)域被選作參考區(qū)域，相關(guān)聯(lián)的第一直線 214，IT=Sl.(TE-Tl)，即 TE=IT/S1_T1。
一個(gè)或多個(gè)區(qū)域(例如，除參考區(qū)域外的所有區(qū)域，包括其它基板上的區(qū)域)可定義為可調(diào)節(jié)區(qū)域?？烧{(diào)節(jié)區(qū)域的直線與預(yù)期終點(diǎn)時(shí)間TE會(huì)合處定義為可調(diào)節(jié)區(qū)域的計(jì)劃終點(diǎn)。各可調(diào)節(jié)區(qū)域的線性函數(shù)(如圖11中的直線224和234)可進(jìn)而用于推算相關(guān)聯(lián)區(qū)域?qū)⒃陬A(yù)期終點(diǎn)時(shí)間TE達(dá)到的索引，例如EI2和EI3。例如，第二直線224可用于推算第二區(qū)域在預(yù)期終點(diǎn)時(shí)間TE的預(yù)期索引EI2，而第三直線234可用于推算第三區(qū)域在預(yù)期終點(diǎn)時(shí)間TE的預(yù)期索引EI3。
如圖11中所示，若時(shí)間TO后沒有調(diào)節(jié)任何區(qū)域的拋光速率，則如果所有區(qū)域被迫同時(shí)達(dá)到終點(diǎn)， 則各區(qū)域可具有不同的厚度(這絕非所期望的，因?yàn)槿绱藭?huì)導(dǎo)致缺陷和產(chǎn)量損失)。
若不同區(qū)域?qū)⒃诓煌瑫r(shí)間達(dá)到目標(biāo)索引(或相當(dāng)于，可調(diào)節(jié)區(qū)域?qū)⒃趨⒖紖^(qū)域的計(jì)劃終點(diǎn)時(shí)間有不同的預(yù)期索引)，則可向上或向下調(diào)節(jié)拋光速率，使得區(qū)域比在無這種調(diào)節(jié)的情況下更接近同時(shí)(例如，近乎同時(shí))地達(dá)到目標(biāo)索引(并進(jìn)而達(dá)到目標(biāo)厚度)，或是在目標(biāo)時(shí)間比在無這種調(diào)節(jié)的情況下將具有更接近相同的索引值(并進(jìn)而具有相同厚度)，例如，近乎相同的索引值(并進(jìn)而具有近乎相同的厚度)。
所以，在圖11的示例中，從時(shí)間TO開始，修改第二區(qū)域的至少一個(gè)拋光參數(shù)，從而提高所述區(qū)域的拋光速率(且結(jié)果，增大了索引軌跡220的斜率)。而且在此示例中，修改第三區(qū)域的至少一個(gè)拋光參數(shù)，從而降低第三區(qū)域的拋光速率(且結(jié)果，減小了索引軌跡230的斜率)。結(jié)果，所述區(qū)域?qū)⒔跬瑫r(shí)達(dá)到目標(biāo)索引(并進(jìn)而達(dá)到目標(biāo)厚度)(或者，若同時(shí)停止對所述區(qū)域施壓，則所述區(qū)域?qū)⒁越跸嗤暮穸冉Y(jié)束)。
在一些實(shí)施方式中，若預(yù)期終點(diǎn)時(shí)間TE時(shí)的計(jì)劃索引指示基板一區(qū)域在預(yù)定目標(biāo)厚度范圍內(nèi)，則不需要調(diào)節(jié)所述區(qū)域。所述范圍可為目標(biāo)索引的2%，例如1%以內(nèi)。
可對可調(diào)節(jié)區(qū)域的拋光速率進(jìn)行調(diào)節(jié)，使所有區(qū)域在預(yù)期終點(diǎn)時(shí)間比在無這種調(diào)節(jié)的情況下更接近目標(biāo)索引。例如，可選擇參考基板的一個(gè)參考區(qū)域并調(diào)節(jié)所有其它區(qū)域的處理參數(shù)，使所有區(qū)域近乎在參考基板的計(jì)劃時(shí)間達(dá)到終點(diǎn)。參考區(qū)域例如可為預(yù)定區(qū)域，例如中心區(qū)域148a或緊鄰中心區(qū)域周圍的區(qū)域148b，所述區(qū)域在任何基板的任何區(qū)域中具有最早或最晚計(jì)劃終點(diǎn)時(shí)間，或基板的區(qū)域具有期望的計(jì)劃終點(diǎn)。若同時(shí)停止拋光，則最早時(shí)間相當(dāng)于最薄基板。同樣地，若同時(shí)停止拋光，則最晚時(shí)間相當(dāng)于最厚基板。參考基板例如可為預(yù)定基板，所述預(yù)定基板為基板中具有最早或最晚計(jì)劃終點(diǎn)時(shí)間的區(qū)域的基板。若同時(shí)停止拋光，則最早時(shí)間相當(dāng)于最薄區(qū)域。同樣地，若同時(shí)停止拋光，則最晚時(shí)間相當(dāng)于最厚區(qū)域。
對于各可調(diào)節(jié)區(qū)域，可計(jì)算索引軌跡的期望斜率，使得可調(diào)節(jié)區(qū)域與參考區(qū)域同時(shí)達(dá)到目標(biāo)索引。例如，期望的斜率SD可從(IT-1)=SDX(TE-TO)計(jì)算而得，其中I是時(shí)間TO時(shí)拋光參數(shù)將改變的索引值(從配適于序列索引值的線性函數(shù)計(jì)算而得)，IT是目標(biāo)索引，而TE是計(jì)算的預(yù)期終點(diǎn)時(shí)間。在圖11的示例中，可為第二區(qū)域，從(IT-12)=SD2X (TE-TO)計(jì)算期望的斜率SD2，且為第三區(qū)域，從(IT-13) =SD3 X (TE-TO)計(jì)算期望的斜率SD3。
或者，在一些實(shí)施方式中，并無參考區(qū)域，而預(yù)期終點(diǎn)時(shí)間可為預(yù)定時(shí)間，例如，由使用者在拋光工藝前設(shè)定，或從一個(gè)或多個(gè)基板中的兩個(gè)或更多個(gè)區(qū)域的預(yù)期終點(diǎn)時(shí)間的平均值或其它組合計(jì)算(如將不同區(qū)域的直線投影到目標(biāo)索引來計(jì)算)。在此實(shí)施方式中，期望的斜率基本上如上所述地計(jì)算，雖然為第一基板的第一區(qū)域也必須計(jì)算期望的斜率，例如，從(IT-1l)=SDlX (TE，-T0)計(jì)算期望的斜率SD1。
或者，在一些實(shí)施方式中，不同區(qū)域有不同的目標(biāo)索引。這在基板上形成預(yù)有準(zhǔn)備、但可控制的非均勻厚度輪廓。目標(biāo)索引可由使用者鍵入，例如利用控制器上的輸入裝置。例如，第一基板的第一區(qū)域可具有第一目標(biāo)索引，第一基板的第二區(qū)域可具有第二目標(biāo)索引，第二基板的第一區(qū)域可具有第三目標(biāo)索引，而第二基板的第二區(qū)域可具有第四目標(biāo)索引。
對于上述任何方法，調(diào)節(jié)拋光速率，以使索引軌跡的斜率更接近期望的斜率。拋光速率例如可通過增大或減小研磨頭的對應(yīng)腔室內(nèi)的壓力而調(diào)節(jié)。拋光速率上的變化可假定與壓力上的變化成正比，例如，簡單的Prestonian模型。例如，就各基板的每一區(qū)域而言，其中時(shí)間TO前以壓力P1日拋光區(qū)域，時(shí)間TO后施加的新壓力P新可按P新=P10 X (SD/S)計(jì)算，其中S為時(shí)間TO前的直線的斜率，而SD為期望的斜率。
例如，假設(shè)壓力Pisi施加于第一基板的第一區(qū)域，壓力P102施加于第一基板的第二區(qū)域，壓力P10 3施加于第二基板的第一區(qū)域，而壓力P舊4施加于第二基板的第二區(qū)域，則對第一基板的第一區(qū)域的新壓力Plil可按Plil=P101X (SD1/S1)計(jì)算，對第一基板的第二區(qū)域的新壓力PIi 2可按PIi 2=p 10 2 X (SD2/S2)計(jì)算，對第二基板的第一區(qū)域的新壓力P # 3可按P#3=P|03X (SD3/S3)計(jì)算，而對第二基板的第二區(qū)域的新壓力Pli4可按Pli4=P104X (SD4/S4)計(jì)算。
拋光工藝期間，確定基板將達(dá)到目標(biāo)厚度的計(jì)劃時(shí)間以及調(diào)節(jié)拋光速率的工藝可只進(jìn)行一次，例如在特定時(shí)間進(jìn)行，例如經(jīng)過預(yù)期拋光時(shí)間的40%至60%后，或可在拋光工藝期間進(jìn)行多次，例如每30至60秒進(jìn)行一次。在拋光工藝期間的隨后時(shí)間，可再次適當(dāng)調(diào)節(jié)速率。拋光工藝期間，拋光速率可只改變幾次，諸如四次、三次、兩次或僅一次。可在拋光工藝開始左右、中間或即將結(jié)束時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
已調(diào)節(jié)拋光速率后，例如時(shí)間TO后，繼續(xù)進(jìn)行拋光，光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)繼續(xù)采集至少參考區(qū)域的光譜并確定參考區(qū)域的索引值。在一些實(shí)施方式中，光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)繼續(xù)采集光譜并確定各區(qū)域的索引值。一旦參考區(qū)域的索引軌跡達(dá)到目標(biāo)索引，即訪問終點(diǎn)，并且停止拋光操作。
例如，如圖12中所示，時(shí)間TO后，光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)繼續(xù)采集參考區(qū)域的光譜并確定參考區(qū)域的索引值312。若參考區(qū)域上的壓力沒有變化(例如，如在圖11的實(shí)施方式中)，則可利用TO前(但非TC前)和TO后的數(shù)據(jù)點(diǎn)計(jì)算線性函數(shù)，以提供最新的線性函數(shù)314，且線性函數(shù)314達(dá)到目標(biāo)索引IT的時(shí)間表示拋光終點(diǎn)時(shí)間。另一方面，若參考區(qū)域上的壓力在時(shí)間TO時(shí)改變，則可從時(shí)間TO后的序列索引值312計(jì)算具有斜率S’的新線性函數(shù)314，且新線性函數(shù)314達(dá)到目標(biāo)索引IT的時(shí)間表示拋光終點(diǎn)時(shí)間。用于確定終點(diǎn)的參考區(qū)域可與上述用以計(jì)算預(yù)期終點(diǎn)時(shí)間的參考區(qū)域?yàn)橥粎⒖紖^(qū)域，或者用于確定終點(diǎn)的參考區(qū)域可為不同區(qū)域(或者，若所有區(qū)域如參考圖11所描述地進(jìn)行調(diào)節(jié)，則可為終點(diǎn)確定選擇參考區(qū)域)。若新線性函數(shù)314比從原線性函數(shù)214計(jì)算的計(jì)劃時(shí)間略晚(如第12圖所示)或略早達(dá)到目標(biāo)索引IT，則可分別使一個(gè)或多個(gè)區(qū)域稍微過拋光或拋光不足。然而，因?yàn)轭A(yù)期終點(diǎn)時(shí)間與實(shí)際拋光時(shí)間之間的差應(yīng)小于幾秒，所以這不需要嚴(yán)重影響拋光均勻性。
在一些實(shí)施方式中，以銅拋光為例，檢測到基板的終點(diǎn)后，基板立即經(jīng)受過拋光工藝處理，從而例如移除銅殘留物。過拋光工藝可對基板的所有區(qū)域施予均勻壓力，例如I至1.5磅/平方英寸。過拋光工藝可具有預(yù)設(shè)持續(xù)時(shí)間，例如10至15秒。
就特定區(qū)域產(chǎn)生多個(gè)索引軌跡處，例如，就各關(guān)注圖庫針對特定區(qū)域產(chǎn)生一個(gè)索引軌跡，則可選擇一個(gè)索引軌跡用于特定區(qū)域的終點(diǎn)或壓力控制算法。例如，對同一區(qū)域產(chǎn)生的各索引軌跡而言，控制器190可使一線性函數(shù)配適于所述索引軌跡的索引值，并確定所述線性函數(shù)與序列索引值的配適契合度。由具有與其自身索引值有最佳配適契合度的直線產(chǎn)生的索引軌跡可選作特定區(qū)域和基板的索引軌跡。例如，當(dāng)確定如何調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)區(qū)域的拋光速率時(shí)，例如在時(shí)間TO時(shí)，可在計(jì)算中采用具有最佳配適契合度的線性函數(shù)。又例如，當(dāng)具有最佳配適契合度的直線的計(jì)算索引(如從配適于序列索引值的線性函數(shù)計(jì)算一樣)匹配或超過目標(biāo)索引時(shí)，可訪問終點(diǎn)。而且，可不從線性函數(shù)計(jì)算索引值，而是將索引值本身與目標(biāo)索引進(jìn)行比較來確定終點(diǎn)。
確定光譜圖庫相關(guān)聯(lián)的索引軌跡是否與圖庫相關(guān)聯(lián)的線性函數(shù)有最佳配適契合度可包括:與相關(guān)聯(lián)穩(wěn)健直線和另一圖庫的相關(guān)聯(lián)索弓I軌跡間的差異相比，確定相關(guān)聯(lián)光譜圖庫的索引軌跡是否相對地與相關(guān)聯(lián)穩(wěn)健直線有最小差異，例如最小標(biāo)準(zhǔn)差、最大相關(guān)性或其它測量變量。在一實(shí)施方式中，配適契合度通過計(jì)算索引數(shù)據(jù)點(diǎn)與線性函數(shù)間的平方差總和而確定；平方差總和最小的圖庫具有最適配者。
參考圖13，示出了概括性的流程圖1300。如上所述，在拋光設(shè)備中，利用同一拋光墊同時(shí)拋光基板的多個(gè)區(qū)域(步驟1302)。在此拋光操作期間，各區(qū)域的拋光速率可通過獨(dú)立變化的拋光參數(shù)獨(dú)立于其它基板地進(jìn)行控制，所述獨(dú)立變化的拋光參數(shù)例如為由研磨頭中的腔室施加至特定區(qū)域上的壓力。如上所述，在此拋光操作期間，例如利用從各區(qū)域獲得的一序列測量光譜，監(jiān)測基板(步驟1304)。就所述序列中的每一個(gè)測量光譜，確定最佳匹配的參考光譜(步驟1306)。確定各參考光譜的最適配的索引值，以產(chǎn)生序列索引值(步驟1308)。
檢測對第二層的清除(步驟1310)。就各區(qū)域，使一線性函數(shù)配適于檢測到清除第二層后采集的光譜的序列索引值(步驟1312)。在一實(shí)施方式中，確定參考區(qū)域的線性函數(shù)將達(dá)到目標(biāo)索引值的預(yù)期終點(diǎn)時(shí)間，例如利用線性函數(shù)的線性內(nèi)插(步驟1314)。在其它實(shí)施方式中，預(yù)期終點(diǎn)時(shí)間是預(yù)先決定的、或依多個(gè)區(qū)域的預(yù)期終點(diǎn)時(shí)間的組合計(jì)算。若有需要，調(diào)節(jié)其它區(qū)域的拋光參數(shù)，以調(diào)節(jié)所述基板的拋光速率，使得多個(gè)區(qū)域近乎同時(shí)達(dá)到目標(biāo)厚度，或使得多個(gè)區(qū)域在目標(biāo)時(shí)間有近乎相同的厚度(或目標(biāo)厚度)(步驟1316)。調(diào)節(jié)參數(shù)后，繼續(xù)進(jìn)行拋光，并就各區(qū)域，測量光譜、從圖庫中確定最佳匹配參考光譜、在已調(diào)節(jié)拋光參數(shù)后的時(shí)段確定最佳匹配光譜的索引值以產(chǎn)生新序列索引值、以及使一線性函數(shù)配適于索引值(步驟1318)。一旦參考區(qū)域的索引值(例如，從配適于新序列索引值的線性函數(shù)產(chǎn)生的計(jì)算的索引值)達(dá)到目標(biāo)索引，即可停止拋光(步驟1330)。
在一些實(shí)施方式中，序列索引值用于調(diào)節(jié)基板的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域的拋光速率，但利用另一原位監(jiān)測系統(tǒng)或技術(shù)來檢測拋光終點(diǎn)。
如上所述，對一些技術(shù)和一些層堆疊結(jié)構(gòu)而言，檢測上層的清除及下層的暴露可能是困難的。在一些實(shí)施方式中，采集一序列光譜組，并計(jì)算每一個(gè)光譜組的分散參數(shù)的值，以產(chǎn)生序列分散值?？蓮乃鲂蛄蟹稚⒅担瑱z測對上層的清除。此技術(shù)可用于檢測第二層的清除及第一層的暴露，例如在上述拋光操作的步驟910或1310中。
圖14示出用于檢測第二層的清除及第一層的暴露的方法1400。當(dāng)拋光基板時(shí)(步驟1402)，采集一序列光譜組(步驟1404)。如圖4中所示，若光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)固定于旋轉(zhuǎn)壓板，則在光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)對基板各處的單次掃描中，可采集基板上多個(gè)不同位置201b至201j的光譜。從單次掃描采集的光譜提供一組光譜。隨著拋光的進(jìn)行，光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)的多次掃描提供一序列光譜組。壓板旋轉(zhuǎn)一周可采集一組光譜，例如，以相當(dāng)于壓板旋轉(zhuǎn)速率的頻率采集所述組。通常，每一組將包括5至20個(gè)光譜。可利用用于上述波峰追蹤技術(shù)中采集光譜的同一個(gè)光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)來采集光譜。
圖15A提供拋光開始時(shí)(例如，當(dāng)仍有明顯厚度的上層留在下層上時(shí))從基板10反射的光的一組測量光譜1500a的示例。所述一組光譜1500a可包括在光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)第一次掃描基板各處時(shí)在基板上不同位置采集的光譜202a至204a。圖15B提供在清除或幾乎清除上層時(shí)從基板10反射的光的一組測量光譜1500b的示例。所述一組光譜1500b可包括在光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)對基板各處進(jìn)行不同的第二次掃描中在基板上不同位置采集的光譜202b至204b (基板上采集光譜1500a的位置可不同于光譜1500b)。
最初，如圖15A中所示，光譜1500a頗為相似。然而，如圖15B中所示，當(dāng)清除上層(如阻擋層)而露出下層(如低k層或封蓋層)時(shí)，來自基板上不同位置的光譜1500b之間的差異傾向于變得更加顯著。
對于各組光譜，計(jì)算所述組中光譜的分散參數(shù)的值(步驟1406)。這產(chǎn)生一序列分散值。
在一實(shí)施方式中，為計(jì)算光譜組的分散參數(shù)，可將強(qiáng)度值(作為波長函數(shù))一起平均化而提供平均光譜。即Ι^^(λ) = (1/Ν) *[Σ^1$ν Ii(A)],其中N是所述組中的光譜數(shù)量，Ii(A)為光譜。對于所述組中的每一個(gè)光譜，例如利用平方差總和或絕對值差總和，可隨后計(jì)算所述光譜與平均光譜間的總差值，例如Di=[l/U a-Xb).[Σ A = Aa$ Ab[IiU )-1￥均(入)]2]]1/2 或 DHl/Ua-Xb)平均(λ) I]]，其中 λ a至 Xb 為所有加在一起的波長范圍。
一旦已經(jīng)計(jì)算了所述光譜組中的每一個(gè)光譜的差值，即可從差值計(jì)算所述組的分散參數(shù)的值。各種分散參數(shù)都有可能，諸如標(biāo)準(zhǔn)偏差、四分位數(shù)間范圍、變化范圍(最大值減去最小值)、平均差、中位絕對偏差和平均絕對偏差。
所述序列分散值可加以分析并用于檢測上層的清除(步驟1408)。
圖16不出隨拋光時(shí)間變化的光譜的標(biāo)準(zhǔn)偏差的圖表1600 (其中各標(biāo)準(zhǔn)偏差從光譜組的差值計(jì)算而得)。由此，圖表中的每一個(gè)繪制點(diǎn)1602是在光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行給定掃描時(shí)采集的光譜組差值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。如圖所示，第一時(shí)段1610期間標(biāo)準(zhǔn)偏差值仍相當(dāng)小。然而在時(shí)段1610后，標(biāo)準(zhǔn)偏差值變得越來越大且越來越分散。不局限于任何特定理論，厚阻擋層可有控制反射光譜的傾向，這掩蓋了阻擋層本身與任何下層的厚度差異。隨著拋光的進(jìn)行，阻擋層變得越來越薄或被完全移除，而反射光譜則變得更易受下層厚度變化的影響。結(jié)果，光譜的分散性將 隨著阻擋層的清除而趨向于增大。
各種算法可用于檢測當(dāng)上層清除時(shí)的分散值的行為上的變化。例如，可將序列分散值與閾值進(jìn)行比較，且若分散值超過閾值，則產(chǎn)生信號以指示已清除上層。又例如，可計(jì)算移動(dòng)窗口內(nèi)的部分序列分散值的斜率，且若斜率超過閾值，則產(chǎn)生信號以指示已清除上層。
作為檢測分散性增大的部分算法，序列分散值可經(jīng)濾波器(如低通濾波器或帶通濾波器)處理，以移除高頻噪聲。低通濾波器的示例包括移動(dòng)平均與巴特沃斯(Butterworth)濾波器。
雖然以上敘述著重于檢測阻擋層的清除，但此技術(shù)也可用于檢測其它方面的上層的清除，例如，在另一種半導(dǎo)體工藝中檢測使用介電層堆疊結(jié)構(gòu)(例如，層間介電(ILD))的上層的清除或檢測介電層上的薄金屬層的清除。
除了如上所述地用作初始化特征結(jié)構(gòu)追蹤的觸發(fā)以外，此用于檢測清除上層的技術(shù)還可用于拋光操作中的其它用途，例如，用作終點(diǎn)信號本身以觸發(fā)定時(shí)器，從而在露出下層后，在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)拋光下層，或者作為修改拋光參數(shù)的觸發(fā)，從而例如在露出下層后，立即改變研磨頭壓力或漿料組成。
此外，雖然以上敘述采取光學(xué)終點(diǎn)監(jiān)測器安裝在壓板中的旋轉(zhuǎn)壓板，但系統(tǒng)也可應(yīng)用到監(jiān)測系統(tǒng)與基板之間的其它類型的相對運(yùn)動(dòng)。例如，在一些實(shí)施方式中，如軌道運(yùn)動(dòng)，光源橫跨基板上的不同位置，但不越過基板的邊緣。在此情況下，仍可將采集的光譜分組，例如以特定頻率采集光譜，且一定時(shí)間段內(nèi)采集的光譜可視為組的一部分。所述時(shí)間段應(yīng)足夠長，使得各組有5至20個(gè)光譜被采集。
如本說明書中所用地，術(shù)語基板例如可包括產(chǎn)品基板(如，包括多個(gè)存儲(chǔ)器或處理器管芯)、測試基板、裸露基板和柵極基板?；蹇商幱诩呻娐分圃斓母鱾€(gè)階段，例如基板可為裸露晶圓，或者基板可包括一個(gè)或多個(gè)沉積層及/或圖案化層。術(shù)語基板可包括圓盤和矩形片。
本發(fā)明的實(shí)施例和本說明書中所述的所有功能操作可在數(shù)字電子電路、或計(jì)算機(jī)軟件、固件或硬件中實(shí)現(xiàn)，包括本說明書中披露的結(jié)構(gòu)裝置、和所述結(jié)構(gòu)裝置的結(jié)構(gòu)等效物或上述結(jié)構(gòu)裝置的組合物。本發(fā)明的實(shí)施例可實(shí)現(xiàn)為一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，即實(shí)體包含于機(jī)器可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序，以供數(shù)據(jù)處理設(shè)備(例如，可編程處理器、計(jì)算機(jī)、或多個(gè)處理器或計(jì)算機(jī))執(zhí)行或控制運(yùn)作。計(jì)算機(jī)程序(也稱為程序、軟件、軟件應(yīng)用或代碼)可以任何包括編譯或解譯語言的編程語言形式編寫，且計(jì)算機(jī)程序可配置為任何形式，包括作為獨(dú)立程序或模塊、組件、子程序、或其它適合用于計(jì)算環(huán)境中的單元。計(jì)算機(jī)程序不一定要對應(yīng)一個(gè)文件。程序可存儲(chǔ)在保持其它程序或數(shù)據(jù)的文件的一部分中、質(zhì)疑程序?qū)Ｓ玫膯为?dú)文件中、或多重坐標(biāo)文件中(例如，存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)模塊、子程序或部分代碼的文件)。計(jì)算機(jī)程序可配置以供在一個(gè)計(jì)算機(jī)或多個(gè)計(jì)算機(jī)上執(zhí)行，計(jì)算機(jī)位于一個(gè)位置或分布遍及在多個(gè)位置且由通信網(wǎng)絡(luò)相連。
本說明書中所述的工藝和邏輯流程可由一個(gè)或多個(gè)用于執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序的可編程處理器進(jìn)行，以通過操作輸入數(shù)據(jù)及產(chǎn)生輸出而執(zhí)行功能。工藝和邏輯流程也可由特定用途的邏輯電路進(jìn)行，且設(shè)備也可實(shí)現(xiàn)為特定用途的邏輯電路，特定用途的邏輯電路例如為現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或ASIC (特定用途集成電路)。
上述拋光設(shè)備和方法可應(yīng)用到各種拋光系統(tǒng)中。無論是拋光墊還是研磨頭或二者，都可移動(dòng)而提供拋光表面與基板間的相對運(yùn)動(dòng)。例如，壓板可不旋轉(zhuǎn)而是繞軌道運(yùn)行。拋光墊可為固定于壓板的圓形墊(或某些其它形狀)。例如，當(dāng)拋光墊為線性移動(dòng)的連續(xù)式或卷盤式拋光帶時(shí)，終點(diǎn)檢測系統(tǒng)的一些方面可應(yīng)用到線性拋光系統(tǒng)。拋光層可為標(biāo)準(zhǔn)拋光材料(例如，含有或不含填料的聚胺酯)、軟材料或固定研磨材料。在此采用相對定位的術(shù)語；應(yīng)理解，拋光表面與基板可保持在垂直方向或一些其它方向。
已描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例。其它實(shí)施例也落在后附權(quán)利要求書所界定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種控制拋光的方法，包含: 存儲(chǔ)具有多個(gè)參考光譜的圖庫； 拋光基板； 在拋光期間，測量來自所述基板的光的序列光譜； 利用除平方差總和之外的匹配技術(shù)，為所述序列光譜中的每一個(gè)測量光譜尋找最佳匹配參考光譜，以產(chǎn)生序列最佳匹配參考光譜；以及 根據(jù)所述序列最佳匹配參考光譜，確定拋光終點(diǎn)或?qū)伖馑俾实恼{(diào)節(jié)的至少之一。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，尋找最佳匹配參考光譜包含:將所述測量光譜與來自所述圖庫的所述多個(gè)參考光譜中的兩個(gè)或更多個(gè)參考光譜中的每一個(gè)參考光譜交叉相關(guān)，以及選擇與所述測量光譜有最大相關(guān)性的參考光譜作為最佳匹配參考光譜。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)參考光譜中的每一個(gè)參考光譜具有存儲(chǔ)的相關(guān)聯(lián)索引值，且所述方法進(jìn)一步包含:確定來自所述序列最佳匹配參考光譜中各最佳匹配光譜的所述相關(guān)聯(lián)索引值以產(chǎn)生序列索引值，以及使函數(shù)配適于所述序列索引值。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包含:當(dāng)所述線性函數(shù)匹配或超過目標(biāo)索引時(shí)，停止拋光。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述基板包括覆蓋第一層的第二層，所述第一層具有不同于所述第二層的組成，且所述方法包括檢測所述第一層的暴露，且所述函數(shù)配適于部分的所述序列索引值，所述部分的序列索引值對應(yīng)于檢測到所述第一層暴露后測量的光譜。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二層是阻擋層，且所述第一層是介電層。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述阻擋層為氮化鉭或氮化鈦，且所述介電層為碳摻雜二氧化硅，或者所述介電層由四乙氧基硅烷形成。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，尋找最佳匹配參考光譜包含:計(jì)算所述測量光譜與來自所述圖庫的所述多個(gè)參考光譜中的兩個(gè)或更多個(gè)參考光譜的每一個(gè)參考光譜間的歐幾里得向量距離的總和，以及選擇總和最小的參考光譜作為最佳匹配參考光譜。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，尋找最佳匹配參考光譜包含:計(jì)算所述測量光譜與來自所述圖庫的所述多個(gè)參考光譜中的兩個(gè)或更多個(gè)參考光譜的每一個(gè)參考光譜間的導(dǎo)數(shù)差的總和，以及選擇總和最小的參考光譜作為最佳匹配參考光譜。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基板包括多個(gè)區(qū)域，且各區(qū)域的拋光速率可由獨(dú)立變化的拋光參數(shù)單獨(dú)控制，且所述方法進(jìn)一步包含: 在拋光期間，測量來自各區(qū)域的序列光譜； 就各區(qū)域的所述序列光譜中的每一個(gè)測量光譜，執(zhí)行所述測量光譜與來自所述圖庫的所述多個(gè)參考光譜中的兩個(gè)或更多個(gè)參考光譜的每一個(gè)參考光譜的交叉相關(guān)，以及從所述圖庫選擇與所述測量光譜有最大相關(guān)性的參考光譜作為最佳匹配參考光譜從而產(chǎn)生序列最佳匹配參考光譜；以及 調(diào)節(jié)至少一個(gè)區(qū)域的所述拋光參數(shù)，以調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)區(qū)域的所述拋光速率，使得所述多個(gè)區(qū)域在拋光終點(diǎn)有比在無這種調(diào)節(jié)的情況下更小的厚度差。
11.一種控制拋光的方法，包含: 存儲(chǔ)具有多個(gè)參考光譜的圖庫； 拋光基板； 在拋光期間，測量來自所述基板的序列光譜； 就所述序列光譜的每一個(gè)測量光譜，執(zhí)行所述測量光譜與來自所述圖庫的所述多個(gè)參考光譜中的兩個(gè)或更多個(gè)參考光譜的每一個(gè)參考光譜的交叉相關(guān)，以及選擇與所述測量光譜有最大相關(guān)性的參考光譜作為最佳匹配參考光譜從而產(chǎn)生序列最佳匹配參考光譜；以及根據(jù)所述序列最佳匹配參考光譜，確定拋光終點(diǎn)或?qū)伖馑俾实恼{(diào)節(jié)的至少之一。
12.—種拋光設(shè)備,包含: 支撐件，所述支撐件用以保持拋光墊； 研磨頭，所述研磨頭用以保持基板使所述基板抵靠著所述拋光墊； 馬達(dá)，所述馬達(dá)用以在所述研磨頭與所述支撐件之間產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)從而拋光所述基板； 光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)，所述光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)在拋光所述基板的同時(shí)測量來自所述基板的序列光譜；以及 控制器，所述控制器配置為: 存儲(chǔ)具有多個(gè)參考光譜的圖庫，所述多個(gè)參考光譜中的每一個(gè)參考光譜具有存儲(chǔ)的相關(guān)聯(lián)索引值； 利用除平方差總和之外的匹配技術(shù)，為所述序列光譜中的每一個(gè)測量光譜尋找最佳匹配參考光譜，以產(chǎn)生序列最佳匹配參考光譜；以及 根據(jù)所述序列最佳匹配參考光譜，確定拋光終點(diǎn)或?qū)伖馑俾实恼{(diào)節(jié)的至少之一。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述控制器配置為對所述測量光譜與來自所述圖庫的所述多個(gè)參考光譜中的兩個(gè)或更多個(gè)參考光譜的每一個(gè)參考光譜執(zhí)行交叉相關(guān)，以及選擇與所述測量光譜有最大相關(guān)性的參考光譜作為所述最佳匹配參考光譜。
14.一種實(shí)體包含于機(jī)器可讀取存儲(chǔ)裝置的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包含多個(gè)指令來執(zhí)行下列步驟: 存儲(chǔ)具有多個(gè)參考光譜的圖庫； 拋光基板； 在拋光期間，測量來自所述基板的序列光譜； 利用除平方差總和之外的匹配技術(shù)，為所述序列光譜中的每一個(gè)測量光譜尋找最佳匹配參考光譜，以產(chǎn)生序列最佳匹配參考光譜；以及 根據(jù)所述序列最佳匹 配參考光譜，確定拋光終點(diǎn)或?qū)伖馑俾实恼{(diào)節(jié)的至少之一。
15.如權(quán)利要求14所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品進(jìn)一步包含多個(gè)指令來對所述測量光譜與來自所述圖庫的所述多個(gè)參考光譜中的兩個(gè)或更多個(gè)參考光譜的每一個(gè)參考光譜執(zhí)行交叉相關(guān)，以及選擇與所述測量光譜有最大相關(guān)性的參考光譜作為所述最佳匹配參考光譜。
全文摘要
控制拋光的方法包括存儲(chǔ)具有多個(gè)參考光譜的圖庫、拋光基板、在拋光期間測量來自基板的光的序列光譜、利用除平方差總和之外的匹配技術(shù)為所述序列光譜中的每一個(gè)測量光譜尋找最佳匹配參考光譜以產(chǎn)生序列最佳匹配參考光譜、以及根據(jù)所述序列最佳匹配參考光譜確定拋光終點(diǎn)或?qū)伖馑俾实恼{(diào)節(jié)的至少之一。尋找最佳匹配參考光譜可包括對測量光譜與來自圖庫的多個(gè)參考光譜中的兩個(gè)或更多個(gè)參考光譜的每一個(gè)參考光譜進(jìn)行交叉相關(guān)，以及選擇與測量光譜有最大相關(guān)性的參考光譜作為最佳匹配參考光譜。
文檔編號H01L21/304GK103155110SQ201180047978
公開日2013年6月12日 申請日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月6日
發(fā)明者X·胡, Z·王, H·Q·李, Z·朱, J·D·戴維, D·J·本韋格努, J·張, W-C·屠 申請人:應(yīng)用材料公司