金属膜厚在线测量补偿方法、膜厚传感器和设备技术

本发明专利技术公开了一种金属膜厚在线测量补偿方法、膜厚传感器和设备，方法包括：抛光过程中，获取膜厚传感器测量金属膜厚的第n次输出量S

【技术实现步骤摘要】
金属膜厚在线测量补偿方法、膜厚传感器和设备


[0001]本专利技术涉及化学机械抛光
，尤其涉及一种金属膜厚在线测量补偿方法、膜厚传感器和设备。

技术介绍

[0002]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。
[0003]CMP工艺过程中，由于机械摩擦和化学反应产生大量的热量，这个热量一方面会传到晶圆，引起晶圆温度上升金属膜的电导率发生变化；另一方面热量会通过抛光盘传导至电涡流传感器，使得电涡流传感器的工作温度发生变化。晶圆金属膜的电导率和电涡流传感器的工作温度发生变化，导致电涡流传感器量测晶圆金属膜厚产生误差，最终影响抛光终点的抓取。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种金属膜厚在线测量补偿方法、膜厚传感器和设备，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0005]本专利技术实施例的第一方面提供了一种金属膜厚在线测量补偿方法，包括：
[0006]抛光过程中，获取膜厚传感器测量金属膜厚的第n次输出量S
n
；
[0007]利用此时的膜厚传感器温度t
sn
和自身温漂函数，计算传感器温漂补偿量ΔS
sn
；
[0008]利用此时的晶圆温度t
wn
、第n
‑
1次测定的膜厚d
n
‑1以及晶圆温度补偿函数，计算晶圆温漂补偿量ΔS
wn
；
[0009]计算补偿后的输出量S
′
n
，S
′
n
＝S
n
‑
ΔS
sn
‑
ΔS
wn
；
[0010]根据传感器输出函数以及所述补偿后的输出量S
′
n
得到第n次测定的膜厚d
n
。
[0011]在一个实施例中，所述传感器输出函数由在常温下膜厚传感器的输出与实际膜厚之间的映射关系标定得到，所述传感器输出函数表示为d＝f1(S)，其中，d为晶圆的膜厚，S为膜厚传感器的输出量。
[0012]在一个实施例中，所述自身温漂函数由膜厚传感器在不同温度下的输出与温度的映射关系标定得到，所述自身温漂函数表示为ΔS
s
＝f2(t
s
)，其中，ΔS
s
为传感器温漂补偿量，t
s
为膜厚传感器的温度。
[0013]在一个实施例中，所述晶圆温度补偿函数由晶圆在不同温度下的不同膜厚对应的膜厚传感器的输出标定得到，所述晶圆温度补偿函数表示为ΔS
w
＝f3(t
w
，d)，其中，ΔS
w
为晶圆温漂补偿量，t
w
为晶圆温度，d为晶圆的膜厚。
[0014]在一个实施例中，具体的计算过程包括：
[0015]ΔS
sn
＝f2(t
sn
)
[0016]ΔS
wn
＝f3(t
wn
，d
n
‑1)
[0017]S
′
n
＝S
n
‑
ΔS
sn
‑
ΔS
wn
[0018]d
n
＝f1(S
′
n
)
[0019]其中，f2为所述自身温漂函数，f3为所述晶圆温度补偿函数，f1为所述传感器输出函数。
[0020]在一个实施例中，所述膜厚传感器的输出量为谐振频率。
[0021]本专利技术实施例的第二方面提供了一种膜厚传感器，采用如上所述的金属膜厚在线测量补偿方法进行膜厚测量；所述膜厚传感器包括电涡流模块、检测电路和测温模块。
[0022]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：
[0023]抛光盘，用于覆盖有对晶圆进行抛光的抛光垫；
[0024]承载头，用于保持晶圆并将晶圆按压在所述抛光垫上，所述承载头上设有温度检测单元；
[0025]如上所述的膜厚传感器，用于在抛光期间测量晶圆的膜厚；
[0026]控制装置，用于实现如上所述的金属膜厚在线测量补偿方法。
[0027]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的金属膜厚在线测量补偿方法的步骤。
[0028]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的金属膜厚在线测量补偿方法的步骤。
[0029]本专利技术实施例的有益效果包括：能够补偿温度变化对膜厚测量的影响，显著提高了膜厚测量的准确性和精度。
附图说明
[0030]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：
[0031]图1示出了本专利技术一实施例提供的化学机械抛光设备；
[0032]图2示出了本专利技术一实施例提供的膜厚传感器；
[0033]图3示出了膜厚和膜厚传感器输出的关系曲线；
[0034]图4示出了膜厚传感器的输出随温度变化的关系曲线；
[0035]图5示出了膜厚传感器的输出与膜厚和温度的二元变化曲线；
[0036]图6示出了本专利技术一实施例提供的金属膜厚在线测量补偿方法；
[0037]图7示出了膜厚传感器温度补偿前后对比图。
具体实施方式
[0038]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。
[0039]此外，还需要说明的是，本申请中使用的例如前、后、上、下、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属膜厚在线测量补偿方法，其特征在于，包括：抛光过程中，获取膜厚传感器测量金属膜厚的第n次输出量S
n
；利用此时的膜厚传感器温度t
sn
和自身温漂函数，计算传感器温漂补偿量ΔS
sn
；利用此时的晶圆温度t
wn
、第n
‑
1次测定的膜厚d
n
‑1以及晶圆温度补偿函数，计算晶圆温漂补偿量ΔS
wn
；计算补偿后的输出量S
′
n
，S
′
n
＝S
n
‑
ΔS
sn
‑
ΔS
wn
；根据传感器输出函数以及所述补偿后的输出量S
′
n
得到第n次测定的膜厚d
n
。2.如权利要求1所述的金属膜厚在线测量补偿方法，其特征在于，所述传感器输出函数由在常温下膜厚传感器的输出与实际膜厚之间的映射关系标定得到，所述传感器输出函数表示为d＝f1(S)，其中，d为晶圆的膜厚，S为膜厚传感器的输出量。3.如权利要求1所述的金属膜厚在线测量补偿方法，其特征在于，所述自身温漂函数由膜厚传感器在不同温度下的输出与温度的映射关系标定得到，所述自身温漂函数表示为ΔS
s
＝f2(t
s
)，其中，ΔS
s
为传感器温漂补偿量，t
s
为膜厚传感器的温度。4.如权利要求1所述的金属膜厚在线测量补偿方法，其特征在于，所述晶圆温度补偿函数由晶圆在不同温度下的不同膜厚对应的膜厚传感器的输出标定得到，所述晶圆温度补偿函数表示为ΔS
w
＝f3(t
w
...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯映红，田芳馨，刘杰，王成鑫，郑烨，
申请(专利权)人：华海清科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：