制造系统技术方案

本发明专利技术提供一种制造系统，包括研磨机台、检测机台及控制装置。该研磨机台是通过机械方式移除一基材上的导电物质。该检测机台是通过非破坏性测试方法，测量该导电物质中引起的电磁信号。该控制装置是与该研磨机台及该检测机台耦接，用以在研磨制程进行中，依据测量得到的该电磁信号，决定该导电物质的残余厚度及移除率，并据以调整该研磨机台的第一制程参数。使用本发明专利技术提供的制造系统，可使后一研磨制程的研磨量依据前一研磨制程的结果来进行调整，从而提高化学机械研磨的平坦化效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种制程控制，特别是有关于一种利用原位厚度测量方法，调整化学机械研磨及镀膜制程的制程参数的方法与系统。
技术介绍
随着IC元件逐渐进入小尺寸、高集成度的多层导线后，黄光制程对景深(Depth of Focus，DOF)有较高的限制，因此对平坦化技术的需求更显得重要。化学机械研磨(chemicalmechanical polishing，以下简称为CMP)制程是一种以化学反应结合机械研磨的平坦化制程，其目的是将晶圆上凹凸起伏的介电层或金属层加以平坦化，以利于后续薄膜沉积、高精确度的曝光、蚀刻停止层的控制等。然而，晶片的预定研磨表面的高低起伏轮廓、临界尺寸(critical dimension，CD)的变化、形成于晶片的边缘处的无用途图形而造成边缘厚中央薄的情况等等，均会影响CMP制程的平坦化效果。为了提升CMP制程的平坦化效果，习知技术大多采用调整制程参数的方法，例如研磨头所施加的压力、研磨头与研磨平台的旋转速度、研磨液的流动速度、研磨液所包含的研磨颗粒的化学成份、制程温度以及研磨垫的材料等参数。不过这些制程参数之间具有复杂的关联性且被周围的研磨环境所左右，若要找出与机器硬件设定的直接关联性，有其实验困难性与量测设备花费昂贵之虞。虽然目前业界设计出各种形式的研磨头搭配多区域研磨的控制，以尽量符合各种高低轮廓的研磨需求，不过新样式的研磨头仍无法达到预期效果，且多区域研磨不能控制各区域之间的平坦效果。参见图1A～图1C，其显示在传统CMP制程进行的各阶段中，薄膜表面的状态。如图1A所示，在一基材15a上具有铜薄膜(如斜线部分11a所示)。再一多阶段CMP制程中，大部分的铜于第一研磨阶段中被移除，留下如图1B所示的薄膜表面。在图1B中，基材15b上具有铜薄膜11b。接着，执行第二研磨阶段，该第二研磨阶段是在制程终点测试装置侦测到一终点信号时停止。如图1C所示，基材15c上的铜薄膜不均匀，其中薄膜111c部分仍有残余的铜薄膜，而薄膜115c部分则被过度研磨而呈现碟状凹陷表面。该第二研磨制程移除基材上残留的铜，但其研磨量没有依据第一研磨制程的结果来进行调整。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种利用原位厚度测量方法，调整化学机械研磨及镀膜制程的制程参数的方法与系统，以提高化学机械研磨制程的效果。为了实现上述目的，本专利技术提供一种制造系统。该制造系统包括研磨机台、检测机台及控制装置。该研磨机台是通过机械方式移除一基材上的导电物质。该检测机台是通过非破坏性测试方法，测量该导电物质中引起的电磁信号。该控制装置是与该研磨机台及该检测机台耦接，用以在研磨制程进行中，依据测量得到的该电磁信号，决定该导电物质的残余厚度及移除率，并据以调整该研磨机台的第一制程参数。本专利技术提供的制造系统，该研磨机台是执行多区域研磨制程，其能够在不同研磨区域施加不等的下压力。本专利技术提供的制造系统，该检测机台执行涡电流检测，使用一电压表来测量该电磁信号。本专利技术提供的制造系统，该检测机台执行涡电流检测，使用一电流表来测量该电磁信号。本专利技术提供的制造系统，该检测机台包括至少2个分离的检测探针，其分别置于不同的研磨区域。本专利技术提供的制造系统，该检测机台包括设置于研磨表面中心区域的第一检测探针，以及设置于研磨表面边缘区域的第二检测探针。本专利技术提供的制造系统，该控制装置进一步依据预设的回归模式来决定该导电物质的残余厚度，其中该回归模式界定该导电物质的残留厚度和对应的检测探针测得电压的关系。本专利技术提供的制造系统，该控制装置进一步依据预设的回归模式来决定该导电物质的移除率，其中该回归模式界定该导电物质的移除率和对应的检测探针测得电压变化率的关系。本专利技术提供的制造系统，进一步包括一镀膜机台，其是与该控制装置连结，用以在该基材上形成一金属层。本专利技术提供的制造系统，该控制装置利用该测得的该导电物质的残余厚度和该移除率，据以调整该镀膜机台的第二制程参数。本专利技术还提供一种制造方法，其提供基材，其上覆盖导电物质层。并执行第一研磨步骤，其是依据第一制程参数进行，通过机械方式移除该导电物质层。然后，测量该导电物质中引起的电磁信号，其是通过非破坏性测试方法进行。再在研磨制程进行中，依据测量得到的该电磁信号，决定该导电物质的残余厚度及移除率。并依据该残余厚度及移除率，调整该研磨机台的第一制程参数。上述制程控制方法是可以通过将储存于计算机可读取储存介质的计算机程序载入计算机系统中而实现。本专利技术提供的制造系统，可使后一研磨制程过程的研磨量依据前一研磨制程过程的结果来进行调整，从而提高化学机械研磨的平坦化效果。附图说明图1A～1C是在传统CMP制程进行的各阶段中，薄膜表面的状态。图2是依据本专利技术实施例的制造系统的示意图。图3是本专利技术制造方法的流程图。图4A～4B是依据本专利技术实施例的CMP制程进行的各阶段中，薄膜表面的状态。图5A～5B是依据本专利技术实施例的回归模型的示意图。图6是依据本专利技术实施例的计算机系统的示意图。具体实施例方式为了让本专利技术的目的、特征、及优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图2至附图6，做详细的说明。本专利技术说明书提供不同的实施例来说明本专利技术不同实施方式的技术特征。其中，实施例中的各元件的配置是为说明之用，并非用以限制本专利技术。且实施例中附图标记部分重复，是为了简化说明，并非意指不同实施例之间的关联性。本专利技术是以移除铜薄膜的CMP制程为实施例，然本专利技术的应用并不以此为限，其他金属薄膜移除的制程，在处理过程中以面朝下(face-down)方式执行研磨制程者，皆可适用。图2显示依据本专利技术实施例的制造系统的示意图。本专利技术制造系统200是为半导体制造系统，用以在半导体晶圆执行金属镀膜和CMP制程。制造系统200包括研磨机台21、镀膜机台22、检测机台23以及控制装置25。镀膜机台22在半导体晶圆的基材上形成一薄膜，其中该薄膜由导电性物质形成，例如铜薄膜。研磨机台21是通过机械方式移除基材上的导电物质，例如化学机械研磨(CMP)制程，其可以执行多区域研磨制程，其能够在不同研磨区域施加不等的下压力，使得不同研磨区域具有不同的移除速率。检测机台23是通过非破坏性测试方法，测量该导电物质中引起的电磁信号。检测机台23可以执行涡电流检测(eddycurrent testing)，使用一电压表及/或电流表来测量该电磁信号。检测机台23包括两个检测探针231和233，用以测量不同研磨区域中铜薄膜的厚度。其中，检测探针231设置于研磨表面中心区域，而检测探针233则设置于研磨表面边缘区域。上述研磨机台21、镀膜机台22及检测机台23分别与控制装置25耦接。其中，研磨机台21及检测机台23是协同运作，但未必直接耦接。控制装置25是用以在研磨制程进行中，依据测量得到的该电磁信号，决定该导电物质的残余厚度及移除率，并据以调整该研磨机台的第一制程参数。控制装置25依据预设的回归模式来决定该导电物质的残余厚度，其中该回归模式界定该导电物质的残留厚度和移除率和对应的检测探针测得电压和电流的关系，并据以调整研磨机台21和镀膜机台22的制程参数。上述预设的回归模式可以储存在与控制装置25连结的数据库27。参见图3，其显示本专利技术制造方法的流程图。首先，提供基材，其上覆盖本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造系统，其特征在于该制造系统包括：研磨机台，其是通过机械方式移除一基材上的导电物质；检测机台，其是通过非破坏性测试方法，测量该导电物质中引起的电磁信号；以及控制装置，其是与该研磨机台及该检测机台耦接，用以在研磨 制程进行中，依据测量得到的该电磁信号，决定该导电物质的残余厚度及移除率，并据以调整该研磨机台的第一制程参数。

【技术特征摘要】
US 2004-9-2 10/932,1941.一种制造系统，其特征在于该制造系统包括研磨机台，其是通过机械方式移除一基材上的导电物质；检测机台，其是通过非破坏性测试方法，测量该导电物质中引起的电磁信号；以及控制装置，其是与该研磨机台及该检测机台耦接，用以在研磨制程进行中，依据测量得到的该电磁信号，决定该导电物质的残余厚度及移除率，并据以调整该研磨机台的第一制程参数。2.根据权利要求1所述的制造系统，其特征在于该研磨机台是执行多区域研磨制程，其能够在不同研磨区域施加不等的下压力。3.根据权利要求1所述的制造系统，其特征在于该检测机台执行涡电流检测，使用一电压表来测量该电磁信号。4.根据权利要求1所述的制造系统，其特征在于该检测机台执行涡电流检测，使用一电流表来测量该电磁信号。5.根据权利要求2所述的制造系统，其特征在于该检测机台包括至...

【专利技术属性】
技术研发人员：李良伦，陈承先，黄雅仪，陈其贤，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]