调整涡流测量制造技术

技术编号:13944458 阅读:84 留言:0更新日期:2016-10-30 00:43
本发明专利技术描述了一种在抛光工艺期间控制抛光的方法等。所述方法包括以下步骤:在时刻t处从原位监测系统接收经历抛光的基板的导电层的厚度的测量thick(t);在时刻t处接收与导电层相关联的所测量的温度T(t);计算在所测量的温度T(t)下的导电层的电阻率ρT;使用计算出电阻率ρT调整厚度的测量以生成经调整的所测量的厚度;以及基于经调整的所测量的厚度来检测抛光终点或对抛光参数的调整。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开关于化学机械抛光,且更特定地关于在化学机械抛光期间对导电层的监测。
技术介绍
集成电路通常通过在硅晶片上顺序沉积导电层、半导电层或绝缘层而形成于基板上。各种制造工艺要求对基板上的层的平面化。例如,一个制造步骤涉及在非平面表面上方沉积填料层,并且平面化此填料层。对于某些应用,填料层经平面化直至暴露经图案化的层的顶表面为止。例如,金属层可沉积在经图案化绝缘层上以填充绝缘层中的沟槽和孔洞。在平面化之后,金属在经图案化的层的沟槽和孔洞中的剩余部分形成通孔、插塞和接线,以在基板上的薄膜电路之间提供导电路径。化学机械抛光(chemical mechanical polishing;CMP)是一种被接受的平面化方法。此平面化方法通常要求基板被安装在承载头上。基板的经暴露表面通常抵靠旋转的抛光垫而放置。承载头在基板上提供可控制负荷以推动此基板抵靠抛光垫。具有磨料颗粒的抛光浆料通常供应至抛光垫的表面。CMP的一个问题在于判定抛光工艺是否完成,即,基板层是否已被平面化至所期望的平坦度或厚度,或何时去除除所期望量的材料。浆料组成、抛光垫条件、抛光垫与基板之间的相对速度、基板层的初始厚度以及基板上的负荷的变化可能导致材料去除速率的变化。这些变化引起达到抛光终点所需的时间的变化。因而,仅根据抛光时间来判定抛光终点可导致晶片内或晶片或晶片间的不均匀性。在一些系统中,在抛光期间例如通过抛光垫原位地(in-situ)监测基板。一种监测技术是在导电层中感应涡流,并且检测在去除导电层时涡流的改变。
技术实现思路
一方面,本公开以一种在抛光工艺期间控制抛光的方法为特征。所述方法包含以下步骤:在时刻t处从原位监测系统接收经历抛光的基板的导电层的厚度的测量thick(t);在时刻t处接收与导电层相关联的所测量的温度T(t);计算在所测量的温度T(t)下的导电层的电阻率ρT;使用计算出电阻率ρT调整厚度的测量以生成经调整的所测量的厚度;以及基于经调整的所测量的厚度来检测抛光终点或对抛光参数的调整。另一方面,本公开也以一种计算机程序产品为特征,所述计算机程序产品有形地编码在非暂态计算机可读介质上,所述计算机程序产品包括指令,所述指令可操作以使数据处理设备执行操作以执行上述方法中的任一者。另一方面,本公开以一种抛光系统为特征,所述抛光系统包含:可旋转平台,用于支撑抛光垫;承载头,用于将基板固持为抵靠抛光垫;温度传感器;原位涡流监测系统,其包括传感器以生成取决于基板上的导电层的厚度的涡流信号;以及控制器。所述控制器经配置以执行包含以下步骤的操作:在时刻t处从原位涡流监测系统接收经历抛光的基板的导电层的厚度的测量thick(t);在时刻t处接收与导电层相关联的所测量的温度T(t);计算在所测量的温度T(t)下的导电层的电阻率ρT;使用计算出的电阻率ρT调整厚度的测量以生成经调整的所测量的厚度;以及基于经调整的所测量的厚度来检测抛光终点或对抛光参数的调整。另一方面,本公开以一种系统为特征,所述系统包含:处理器;存储器;显示器;以及存储装置,所述存储装置使用存储器来存储供由处理器执行的程序。所述程序包含指令,所述指令经配置以使处理器:在显示器上向用户显示图形用户界面。图形用户界面含有供用户可采取以在抛光工艺期间控制导电层的抛光的可激活选项。所述选项包含第一选项,所述第一选项用于基于导电层的温度变化来调整终点判定。所述程序也包含指令,所述指令经配置以使处理器:接收由用户激活所述第一选项的指示;在时刻t处从在线监测系统接收经历抛光的基板的导电层的厚度的测量thick(t);在时刻t处接收与导电层相关联的所测量的温度T(t);计算在所测量的温度T(t)下的导电层的电阻率ρT;使用计算出的电阻率ρT调整厚度的测量以生成经调整的所测量的厚度;以及基于经调整的所测量的厚度来检测抛光终点或对抛光参数的调整。方法、计算机程序产品和/或系统的实现方式可包括以下特征中的一者或多者。检测抛光终点包含:将厚度的经调整的测量与厚度的预定测量进行比较,以判定抛光工艺是否已达到抛光终点。监测系统包含涡流监测系统,并且厚度的测量包含涡流信号A(t)。使用信号至厚度相关方程将涡流信号A(t)转换成所测量的厚度thick(t)。计算导电层的电阻率ρT的步骤包含:基于方程ρT=ρ0[1+α(T(t)-Tini)],来计算所述电阻率ρT,其中Tini是在抛光工艺开始时的导电层的初始温度,ρ0是在Tini下的导电层的电阻率,而α是导电层的电阻率温度系数。基于厚度的测量来确定温度T(t)下的所测量的厚度thick(t),并且使用计算出的ρT将所测量的厚度调整至在Tini处的经调整的厚度thick0(t)。Tini是室温。调整厚度的测量包含:将经调整的厚度thick0(t)转换成对应的经调整的涡流信号。检测抛光终点包含:将经调整的涡流信号与预定涡流信号进行比较以判定抛光工艺是否已达到抛光终点。所测量的温度T(t)是在时刻t处的导电层的温度。所测量的温度T(t)是在时刻t处的抛光导电层的抛光垫的温度。实现方式可包括以下优点中的一个或多个。可降低由导电层的温度变化而导致的所测量的涡流信号与导电层厚度之间的相关关系的可能的不准确性。可自动地原位地执行补偿过程。使用补偿过程的经调整的涡流信号或经调整的导电层厚度可比所测量的信号或厚度更准确。经调整的涡流信号和/或经调整的导电层可用于在抛光工艺期间确定控制参数和/或确定抛光工艺的终点。可改善控制参数确定和终点检测的可靠性,可避免晶片抛光不足,并且可减小晶片内不均匀性。在所附附图和以下描述中陈述一个或多个实现方式的细节。通过说明书和附图并通过权利要求书,其他方面、特征和优点将是明显的。附图说明图1图示包括涡流监测系统的抛光站的示例的横剖面视图。图2图示由涡流传感器生成的示例性磁场的横剖面视图。图3图示示例性化学机械抛光站的俯视图,此图示出跨晶片的传感器扫描路径。图4图示示例涡流相位信号随导电层厚度变化的图表。图5图示示出涡流信号、导电层厚度、抛光时间和导电层温度之间的示例关系的图表。图6是示出针对导电层的温度变化来补偿涡流测量的示例过程的流程图。图7是示出确定导电层的电阻率温度系数α的示例过程的流程图。具体实施方式概述一种用于控制抛光操作的监测技术使用交流(AC)驱动信号以在基板上的导电层中感应涡流。可由涡流传感器在抛光期间原位地测量所感应的涡流以生成信号。假定经历抛光的最外层是导电层,则来自传感器的信号应当取决于此导电层的厚度。涡流监测系统的不同的实现方式可使用从传感器获得的信号的不同方面。例如,信号的振幅可以是正受抛光的导电层的厚度的函数。另外,AC驱动信号与来自传感器的信号之间的相位差可以是正受抛光的导电层的厚度的函数。使用涡流信号,可在抛光操作期间监测导电层的厚度。基于此监测,可原位地调整抛光操作的控制参数(诸如,抛光速率)。另外,抛光操作可基于所监测的厚度已达到所期望的终点厚度的指示而终止。涡流信号与导电层厚度之间的相关性的准确度可受各种因素影响。一个因素是导电层的温度。导电层的电阻率随层温度的变化而变化。在其他参数(诸如涡流系统的组成和装配)相同的情况下,如果在导电层具有不同温度时执行测量,则从具有相同厚度的相同导电层生成的涡流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在抛光工艺期间控制抛光的方法,所述方法包含以下步骤:在时刻t处从原位监测系统接收经历抛光的基板的导电层的厚度的测量thick(t);在所述时刻t处接收与所述导电层相关联的所测量的温度T(t);计算在所述所测量的温度T(t)下的所述导电层的电阻率ρT;使用所述计算出的电阻率ρT来调整所述厚度的所述测量以生成经调整的所测量的厚度;以及基于所述经调整的所测量的厚度来检测抛光终点或对抛光参数的调整。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.12 US 14/179,2971.一种在抛光工艺期间控制抛光的方法,所述方法包含以下步骤:在时刻t处从原位监测系统接收经历抛光的基板的导电层的厚度的测量thick(t);在所述时刻t处接收与所述导电层相关联的所测量的温度T(t);计算在所述所测量的温度T(t)下的所述导电层的电阻率ρT;使用所述计算出的电阻率ρT来调整所述厚度的所述测量以生成经调整的所测量的厚度;以及基于所述经调整的所测量的厚度来检测抛光终点或对抛光参数的调整。2.如权利要求1所述的方法,其中检测抛光终点的步骤包含以下步骤:将所述厚度的所述经调整的测量与厚度的预定的测量进行比较,以判定所述抛光工艺是否已达到所述抛光终点。3.如权利要求1所述的方法,其中所述监测系统包含涡流监测系统,并且所述厚度的所述测量包含涡流信号A(t)。4.如权利要求3所述的方法,包含以下步骤:使用信号至厚度相关方程将所述涡流信号A(t)转换成所测量的厚度thick(t)。5.如权利要求1所述的方法,其中计算所述导电层的所述电阻率ρT的步骤包含以下步骤:基于方程ρT=ρ0[1+α(T(t)-Tini)],来计算所述电阻率ρT,其中Tini是在所述抛光工艺开始时所述导电层的初始温度,ρ0是在Tini下的所述导电层的电阻率,而α是所述导电层的电阻率温度系数。6.如权利要求5所述的方法,包含以下步骤:基于所述厚度的所述测量来确定在所述温度T(t)下的所述所测量的厚度thick(t);以及使用所述计算出的ρT,将所述所测量的厚度调整至在Tini下的经调整的厚度thick0(t)。7.如权利要求6所述的方法,其中调整所述厚度的所述测量的步骤包含以下步骤:将所述经调整的厚度thick0(t)转换成对应的经调整的涡流信号。8.如权利要求7所述的方法,其中检测所述抛光终点的步骤包含以下步骤:将所述经调整的涡流信号与预定的涡流信号进行比较,以判定所述抛光工艺是否已达到所述抛光终点。9.如权利要求1所述的方法,其中所述所测量的温度T(t)是在时刻t处所述导电层的温度,或者所述所测量的温度T(t)是在时间t处抛光所述导电层的抛光垫的温度。10.一种计算机程序产品,有形地编码在非暂态计算机可读介质上,所述计算机程序产...

【专利技术属性】
技术研发人员:K·徐I·卡尔松B·A·斯伟德克D·E·本内特SH·沈H·G·伊拉瓦尼WC·图TY·刘
申请(专利权)人:应用材料公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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