本发明专利技术公开了一种金属膜厚测量方法、膜厚测量装置和化学机械抛光设备，方法包括：基于幅值法或相位法测量晶圆表面金属薄膜的膜厚时，计算幅值法或相位法对应的极值点；根据所述极值点、测量量程和/或测量灵敏度来调节激励频率，其中，所述测量量程为测量膜厚范围，所述测量灵敏度为分辨率，所述激励频率为用于膜厚测量装置的激励信号的频率。本发明专利技术利用极值点，可以得到幅值法和相位法中最优的测量量程和测量灵敏度。和测量灵敏度。和测量灵敏度。
【技术实现步骤摘要】
金属膜厚测量方法、膜厚测量装置和化学机械抛光设备
[0001]本专利技术涉及化学机械抛光
，尤其涉及一种金属膜厚测量方法、膜厚测量装置和化学机械抛光设备。
技术介绍
[0002]集成电路(Integrated Circuit，IC)是信息技术产业发展的核心和命脉。集成电路一般通过在硅晶圆上相继沉积导电层、半导体层或绝缘层而形成。从而使晶圆表面沉积有填料层形成的薄膜。制造工艺中，需要持续平坦化填料层直到露出图案化的顶表面，以在凸起图案之间形成导电路径。
[0003]化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)技术是IC制造过程中的首选平面化工艺。在化学机械抛光中，对半导体器件的制造工艺而言，过多或过少的材料去除都会导致器件电性的减退甚至失效。为了提高化学机械抛光工艺的可控度，提升产品的稳定性，降低产品的缺陷率，使每一片晶圆达到均一性的生产，化学机械抛光的终点检测技术(Endpoint Detection，EPD)应运而生。
[0004]在金属CMP终点检测中，电涡流检测是最常用的方法，其输出的信号为电压信号，该电压信号的大小与所测晶圆表面的金属膜厚有关。现有技术中，不同的电涡流传感器线圈结构会产生不同的电涡流检测的量程和分辨率，目前一般靠人工步进式一点一点改变参数进行测试，测试时间长，且依据经验数据，结果容易不准确，影响使用。
技术实现思路
[0005]本专利技术实施例提供了一种金属膜厚测量方法、膜厚测量装置和化学机械抛光设备，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0006]本专利技术实施例的第一方面提供了一种金属膜厚测量方法，包括：
[0007]基于幅值法或相位法测量晶圆表面金属薄膜的膜厚时，计算幅值法或相位法对应的极值点；
[0008]根据所述极值点、测量量程和/或测量灵敏度来调节激励频率，其中，所述测量量程为测量膜厚范围，所述测量灵敏度为分辨率，所述激励频率为用于膜厚测量装置的激励信号的频率。
[0009]本专利技术实施例的第二方面提供了一种膜厚测量装置，采用如上所述的金属膜厚测量方法进行膜厚测量；所述膜厚测量装置包括电涡流传感器和检测电路；所述电涡流传感器包括激励线圈和感应线圈；所述激励线圈和感应线圈均为扁平线圈，并且同轴设置，激励线圈与感应线圈的绕线方向相同。
[0010]本专利技术实施例的第三方面提供了一种化学机械抛光设备，包括：
[0011]抛光盘，其覆盖有用于对晶圆进行抛光的抛光垫；
[0012]承载头，用于保持晶圆并将晶圆按压在所述抛光垫上；
[0013]膜厚测量装置，用于在抛光期间测量晶圆的膜厚；
[0014]控制装置，用于实现如上所述的金属膜厚测量方法。
[0015]本专利技术实施例的第四方面提供了一种控制装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述金属膜厚测量方法的步骤。
[0016]本专利技术实施例的第五方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述金属膜厚测量方法的步骤。
[0017]本专利技术实施例的有益效果包括：利用极值点，可以得到幅值法和相位法中最优的测量量程和测量灵敏度。
附图说明
[0018]通过结合以下附图所作的详细描述，本专利技术的优点将变得更清楚和更容易理解，但这些附图只是示意性的，并不限制本专利技术的保护范围，其中：
[0019]图1为本专利技术一实施例提供的化学机械抛光设备的结构示意图；
[0020]图2为本专利技术一实施例提供的化学机械抛光设备的结构示意图；
[0021]图3为本专利技术一实施例提供的膜厚测量装置的结构示意图；
[0022]图4为本专利技术一实施例提供的电涡流传感器的结构示意图；
[0023]图5为本专利技术一实施例提供的电涡流传感器的示意图；
[0024]图6为本专利技术另一实施例提供的电涡流传感器的示意图；
[0025]图7为本专利技术一实施例提供的电涡流传感器的等效电路图；
[0026]图8为本专利技术一实施例提供的LC谐振回路；
[0027]图9为本专利技术一实施例提供的金属膜厚测量方法的流程示意图；
[0028]图10示出了在不同激励频率下幅值与膜厚的关系曲线；
[0029]图11示出了在不同激励频率下相位与膜厚的关系曲线；
[0030]图12示出了在不同激励频率下幅值变化量在边缘衰减的情况。
具体实施方式
[0031]下面结合具体实施例及其附图，对本专利技术所述技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本专利技术的特定的具体实施方式，用于说明本专利技术的构思；这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本专利技术实施方式及本专利技术保护范围的限制。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。应当理解的是，除非特别予以说明，为了便于理解，以下对本专利技术具体实施方式的描述都是建立在相关设备、装置、部件等处于原始静止的未给与外界控制信号和驱动力的自然状态下描述的。
[0032]此外，还需要说明的是，本申请中使用的例如前、后、上、下、左、右、顶、底、正、背、水平、垂直等表示方位的术语仅仅是为了便于说明，用以帮助对相对位置或方向的理解，并非旨在限制任何装置或结构的取向。
[0033]为了说明本专利技术所述的技术方案，下面将参考附图并结合实施例来进行说明。
[0034]在本申请中，化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing)也称为化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization)，晶圆(wafer)也称为晶片、硅片、基片或基板(substrate)，其含义和实际作用等同。
[0035]如图1所示，本专利技术实施例提供的化学机械抛光设备1的主要构成部件有用于保持晶圆w并带动晶圆w旋转的承载头10、覆盖有抛光垫21的抛光盘20、用于修整抛光垫21的修整器30、以及用于提供抛光液的供液部40。
[0036]在化学机械抛光过程中，承载头10通过负压吸取晶圆w，并将晶圆w含有金属薄膜的一面压在抛光垫21上，并且承载头10做旋转运动以及沿抛光盘20的径向往复移动使得与抛光垫21接触的晶圆w表面被逐渐抛除，同时抛光盘20旋转，供液部40向抛光垫21表面喷洒抛光液。在抛光液的化学作用下，通过承载头10与抛光盘20的相对运动使晶圆w与抛光垫21摩擦以进行抛光。在抛光期间，修整器30用于对抛光垫21表面形貌进行修整和活化。使用修整器30可以移除残留在抛光垫21表面的杂质颗粒，例如抛光液中的研磨颗粒以及从晶圆w表面脱落的废料等，还可以将由于研磨本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种金属膜厚测量方法，其特征在于，包括：基于幅值法或相位法测量晶圆表面金属薄膜的膜厚时，计算幅值法或相位法对应的极值点；根据所述极值点、测量量程和/或测量灵敏度来调节激励频率，其中，所述测量量程为测量膜厚范围，所述测量灵敏度为分辨率，所述激励频率为用于膜厚测量装置的激励信号的频率。2.如权利要求1所述的金属膜厚测量方法，其特征在于，根据计算的极值点来调节激励频率的大小，从而调节幅值法和相位法的测量灵敏度和测量量程的大小，以得到最优的测量灵敏度和测量量程的组合。3.如权利要求2所述的金属膜厚测量方法，其特征在于，调整极值点使其落在所需的测量膜厚范围之外，以实现测量量程覆盖所需的测量膜厚范围；计算相应的激励频率的范围，取得激励频率的范围的最大值，以使测量灵敏度最大。4.如权利要求1所述的金属膜厚测量方法，其特征在于，所述幅值法为通过所述膜厚测量装置探测金属薄膜时输出的信号的幅值来获取膜厚，所述相位法为通过所述膜厚测量装置探测金属薄膜时输出的信号的相位来获取膜厚。5.如权利要求4所述的金属膜厚测量方法，其特征在于，所述膜厚测量装置探测金属薄膜时输出的有效信号为：其中，ΔU为感应线圈两端的输出电压的有效信号，ω为输入激励线圈的激励信号的角频率，k
1t
(x)为激励线圈与金属薄膜之间的互感因子，k
2t
(x)为感应线圈与金属薄膜之间的互感因子，x为提离高度，R
t
为金属薄膜的等效电阻，L
t
为金属薄膜的等效电感，k
12
为激励线圈与感应线圈之间的互感因子，L1为激励线圈的电感量，L2为感应线圈的电感量，I1为激励信号的激励电流。6.如权利要求5所述的金属膜厚测量方法，其特征在于，L
t
＝μ0·
S(r2,r1)其中，t为所述膜厚，σ为电导率，r2为等效涡流环的外径，r1为等效涡流环的内径，μ0为相对磁导率，S(r2，r1)为一自定义函数。7.如权利要求6所述的金属膜厚测量方法，其特征在于，所述有效信号的幅值为：其中，
其中，|ΔU|为所述有效信号的幅值，G为一自定义常数。8.如权利要求7所述的金属膜厚测量方法，其特征在于，所述有效信号的幅值的极值点为：其中，t
U
为所述有效信号的幅值的极值点。9.如权利要求6所述的金属膜厚测量方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：王成鑫，王同庆，田芳鑫，侯映红，路新春，
申请(专利权)人：华海清科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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