用于终点检测的序列特征跟踪制造技术

控制抛光的方法包含以下步骤：抛光基板，所述基板具有覆盖于第一层上的第二层；利用原位监测系统检测第一层的暴露；接收所选择的光谱特征的标识以及所选择的光谱特征的特性以在抛光期间监测；在基板正在经抛光时，测量来自基板的光的光谱的序列；在第一原位监测技术检测到第一层的暴露时，确定用于特征的特性的第一值；将偏移加到第一值以生成第二值；以及监测特征的特性；以及当确定了特征的特性达到第二值时，停止抛光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开与在基板的化学机械抛光期间的光学监测相关。
技术介绍
集成电路典型地通过在硅晶片上顺序地沉积导电层、半导电层或绝缘层而形成在基板上。一个制造步骤涉及：在非平面表面上沉积填料层；以及平坦化此填料层。对于某些应用，平坦化填料层，直到经图案化的层的顶表面被暴露为止。例如，导电的填料层可沉积在经图案化的绝缘层上以填充绝缘层中的沟槽或孔。在平坦化之后，保留在绝缘层的凸起的图案之间的导电的部分层形成通孔、栓塞和线，所述通孔、栓塞和线在基板上的薄膜电路之间提供导电路径。对于其他应(诸如，氧化抛光)，平坦化填料层，直到在非平面表面上留下预定义的厚度为止。此外，通常需要对基板表面的平坦化以进行光刻。化学机械研磨(CMP)是一种可接受的平坦化方法。此平坦化方法典型地要求基板被安装在载体或抛光头上。基板的被暴露表面典型地紧靠旋转的抛光垫而放置。承载头在基板上提供可控制的承载(load)，以推动基板紧靠抛光垫。典型地，磨料抛光浆供应至抛光垫的表面。在CMP中的一个问题在于，判定抛光工艺是否完成；即，是否已将基板层平坦化至所期望的平坦度或厚度，或确定所期望量的材料何时已被去除。浆分布的变化、抛光垫条件、抛光垫与基板之间的相对速度以及基板上的承载可能导致材料去除率的变化。这些变化以及基板层的初始厚度的变化导致到达抛光终点所需时间的变化。因此，抛光终点可能无法仅确定为抛光时间的函数。在一些系统中，在抛光期间，例如通过抛光垫中的窗口，原位地(in-situ)以光学方式监测基板。然而，现有的光学监测技术可能无法满足半导体器件制造的增长的需求。
技术实现思路
一些光学终点检测技术随着抛光进展而跟踪所选择的光谱特征的特性，例如，光谱中的波峰的波长。然而，对于基板上的一些层结构，所选择的特征可能移动过多，例如，在完成抛光之前，波峰的波长位置可完全移动跨越正由光谱法监测的波长带。用于解决此问题的技术是串列地将对多个特征的跟踪“缝合(stitch)”在一起。例如，一旦初始被跟踪的波峰的波长跨越边界，就选择新波峰并跟踪此新波峰的波长。一方面，一种控制抛光的方法包含以下步骤：抛光基板；当基板正在经抛光时，利用原位光谱光学监测系统测量从所述基板反射的光的光谱的第一序列；以及选择所述光谱的第一序列中的第一光谱特征。第一光谱特征具有通过所述光谱的第一序列的演进的第一位置。对于来自所述光谱的第一序列的每一个测量光谱，确定所述第一光谱特征的第一位置值以生成第一位置值的序列。基于所述第一位置值的序列来确定所述第一光谱特征的位置已越过第一边界。在所述第一光谱特征已越过所述第一边界之后，当所述基板正在经抛光时，测量从所述基板反射的光的光谱的第二序列。在确定了所述第一光谱特征的位置已越过所述第一边界后，选择第二光谱特征。所述第二光谱特征具有通过所述光谱的第二序列的演进的第二位置。对于来自所述光谱的第二序列的每一个测量光谱，确定所述第二光谱特征的第二位置值以生成第二位置值的序列。基于所述第二位置值的序列来触发抛光终点或调整抛光参数。实现方式可任选地包含以下优势中的一项或更多项。可将光谱特征跟踪应用于对各式各样的层结构和组成物的抛光控制。可改善终点控制以及晶片至晶片厚度一致性(WTWU)。在所附附图和以下描述中陈述一个或更多个实现方式的细节。通过说明书、附图并通过权利要求书，其他方面、特征和优势将是明显的。附图说明图1示出化学机械抛光设备。图2示出从原位测量得到的光谱。图3A至图3E是图示从原位测量得到的光谱随抛光进展的演进。图4是光学监测的方法的流程图。图5示出示例以特性值相对于时间而测量的抛光进展的示例图表。图6示出示例以特性值相对于时间而测量的抛光进展的示例图表，其中测量两个不同特征的特性以调整基板的抛光速率。各附图中的相同的参考编号和指称指示相同的元件。具体实施方式一种光学监测技术用于测量从正在经抛光的基板反射的光的光谱，并用于跟踪光谱特征的特性(例如，跟踪测量光谱中的波峰位置)。可基于跨越预先确定的边界的特性值和/或可通过特性改变预先确定的量，(例如，基于越过将预先确定的量加到特性的初始值而计算出的边界)来执行对抛光工艺的修改或触发抛光终点。然而，对于基板上的一些层结构，特征可能移动过多，例如，在完成抛光之前，波峰的波长位置可完全移动跨越正由光谱系统监测的波长带。用于解决此问题的技术是串列地将对多个特征的跟踪“缝合”在一起。例如，一旦初始被跟踪的波峰的波长越过边界，就选择新波峰并跟踪此新波峰的波长。光谱特征可包含光谱波峰、光谱拐点或光谱过零。在此上下文中，“波峰”一般是指局部极值，例如，最大值(波峰)或最小值(波谷)。取决于光谱的测量尺度，所跟踪的典型特性将是光谱特征的位置，例如，波长、频率或波数。波峰的位置可确定为波峰的绝对最大值(或对于波谷来说，绝对最小值)的波长(或频率或波数)，或波峰的位置来自更复杂的算法(诸如，在波峰的任一侧上具有特定高度的两个位置之间的中点)，或对波峰取微分，且通过微分的过零来标识波峰。如果有必要，可将函数(例如，SavitskyGolay函数)拟合至光谱以进一步减小噪声，并且可从经拟合的函数中的极值中确定光谱特征的位置。基板可以是像设置在半导体层上的单个电介质层那样简单，或可具有显著地更复杂的层堆叠。例如，基板可包含第一层以及设置在此第一层下的金属、半导电或电介质的第二层。然而，使用特征的位置在前端(FEOL)抛光工艺中可能是特别有用的，在所述前端抛光工艺中，金属的折射率是高的(例如，高于氧化物)，例如，对于聚合物或氮化物抛光，可使用化学机械抛光以平坦化基板并去除第一层，直到第二层被暴露为止。替代地，有时期望抛光第一层，直到目标厚度保留在第二层上或直到已去除第一层的目标量的材料为止。图1示出抛光设备20，所述抛光设备可操作以抛光基板10。抛光设备20包含可旋转的盘形平台24，抛光垫30位于所述可旋转的盘形平台24上。平台可操作以绕轴25旋转。例如，电机21可转动驱动轴22以旋转平台24。例如，抛光垫30例如可通过粘着层而可拆卸地固定至平台24。当磨损时，可拆卸并替换抛光垫30。抛光垫30可以是具有外抛光层32和较软的背托层34的两层式抛光垫。通过包含隙缝(即，贯穿垫的孔)或立体(solid)窗口以提供透过抛光垫的光学接取(opticalaccess)36。虽然在一些实现方式中，立体窗口可在平台24上被支撑并且可投射至抛光垫中的隙缝中，但是所述立体窗口仍可固定至抛光垫。抛光垫30通常放置在平台24上，使得隙缝或窗口覆于位于平台24的凹槽26内的光学头53上。因此，光学头53具有透过隙缝或窗口至正在经抛光的基板的光学接取。抛光设备20包含组合式浆/冲洗手臂39。在抛光期间，手臂39可操作以分配抛光液38(例如，具有磨料颗粒的浆)。替代地，抛光设备可包含平台中的端口，所述平台中的端口可操作以将抛光液分配到抛光垫30上。抛光设备20包含承载头70，所述承载头70可操作以固持基板10紧靠抛光垫30。承载头70从支撑结构72(例如，旋转料架或轨道)悬吊，且通过载体驱动轴74而连接至承载头旋转电机76，使得承载头可绕轴71旋转。此外，承载头70可例如通过在旋转料架中的径向槽中移动、通过旋转料架的旋转或沿轨道来回移动而跨抛光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制抛光的方法，所述方法包含以下步骤：抛光基板；当所述基板正在经抛光时，利用原位光谱光学监测系统测量从所述基板反射的光的光谱的第一序列；选择所述光谱的第一序列中的第一光谱特征，所述第一光谱特征具有通过所述光谱的第一序列的演进的第一位置；对于来自所述光谱的第一序列的每一个测量光谱，确定所述第一光谱特征的第一位置值以生成第一位置值的序列；基于所述第一位置值的序列，确定所述第一光谱特征的位置已越过第一边界；在所述第一光谱特征已越过所述第一边界之后，当所述基板正在经抛光时，测量从所述基板反射的光的光谱的第二序列；当确定了所述第一光谱特征的位置已越过所述第一边界后，选择第二光谱特征，所述第二光谱特征具有通过所述光谱的第二序列的演进的第二位置；对于来自所述光谱的第二序列的每一个测量光谱，确定所述第二光谱特征的第二位置值以生成第二位置值的序列；以及基于所述第二位置值的序列而进行以下至少一项操作：触发抛光终点；或调整抛光参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.30 US 14/265,7071.一种控制抛光的方法，所述方法包含以下步骤：抛光基板；当所述基板正在经抛光时，利用原位光谱光学监测系统测量从所述基板反射的光的光谱的第一序列；选择所述光谱的第一序列中的第一光谱特征，所述第一光谱特征具有通过所述光谱的第一序列的演进的第一位置；对于来自所述光谱的第一序列的每一个测量光谱，确定所述第一光谱特征的第一位置值以生成第一位置值的序列；基于所述第一位置值的序列，确定所述第一光谱特征的位置已越过第一边界；在所述第一光谱特征已越过所述第一边界之后，当所述基板正在经抛光时，测量从所述基板反射的光的光谱的第二序列；当确定了所述第一光谱特征的位置已越过所述第一边界后，选择第二光谱特征，所述第二光谱特征具有通过所述光谱的第二序列的演进的第二位置；对于来自所述光谱的第二序列的每一个测量光谱，确定所述第二光谱特征的第二位置值以生成第二位置值的序列；以及基于所述第二位置值的序列而进行以下至少一项操作：触发抛光终点；或调整抛光参数。2.如权利要求1所述的方法，进一步包含以下步骤：在确定了所述第二光谱特征的位置已越过第二边界后，触发所述抛光终点。3.如权利要求1所述的方法，其中所述第一光谱特征的波长随时间在第一方向上单调变化，并且预先确定的第二波长范围定位在所述第一边界与所述第一方向反向的侧上。4.如权利要求1所述的方法，其中所述第一边界接近所述光谱光学监测系统的操作范围的边缘。5.如权利要求1所述的方法，其中该第二边界接近所述光谱光学监测系统的操作范围的边缘。6.一种计算机程序产品，所述计算机程序编码在非暂态计算机存储介质上，所述计算机程序产品可操作以执行用于控制抛光操作的操作，所述操作包含：当所述基板正在经抛光时，从原位光谱光学监测系统接收从所述基板反射的光的光谱的第一序列的测量；选择所述光谱的第一序列中的第一光谱特征，所述第一光谱特征具有通过所述光谱的第一序列的演进的第一位置；对于来自所述光谱的第一序列的每一个测量光谱，确定个所述第一光谱特征的第一位置值以生成第一位置值的序列；基于所述第一位置值的序列，确定所述第一光谱特征的位置已越过第一边界；在所述第一光谱特征已越过所述第一边界之后，当所述基板正在经抛光时，从所述原位光谱光学监测系统接收从所述基板反射的光的光谱的第二序列的测量；在确定了所述第一光谱特征的位置已越过所述第一边界后，选择第二光谱特征，所述第二光谱特征具有通过所述光谱的第二序列的演进的第二位置；对于来自所述光谱的第二序列的每一个测量光谱，确定所述第二光谱特征的第二位置值以生成第二位置值的序列；以及基于所述第二位置值的序列而进行以下至少一项操作：触发抛光终点...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·D·大卫，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US