CN111699074A - 普雷斯顿矩阵产生器 - Google Patents

普雷斯顿矩阵产生器 Download PDF

Info

Publication number
CN111699074A
CN111699074A CN201980012030.5A CN201980012030A CN111699074A CN 111699074 A CN111699074 A CN 111699074A CN 201980012030 A CN201980012030 A CN 201980012030A CN 111699074 A CN111699074 A CN 111699074A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polishing
modified
value
parameter
baseline
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201980012030.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111699074B (zh
Inventor
锡瓦库马尔·达丹帕尼
托马斯·李
钱隽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Applied Materials Inc
Original Assignee
Applied Materials Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Applied Materials Inc filed Critical Applied Materials Inc
Publication of CN111699074A publication Critical patent/CN111699074A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111699074B publication Critical patent/CN111699074B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/17—Mechanical parametric or variational design
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/10—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation involving electrical means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67253—Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2115/00—Details relating to the type of the circuit
    • G06F2115/10—Processors
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/30—Circuit design
    • G06F30/32—Circuit design at the digital level
    • G06F30/333—Design for testability [DFT], e.g. scan chain or built-in self-test [BIST]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

Abstract

一种产生矩阵以将化学机械抛光***的多个可控制参数与抛光速率分布相关的方法包括抛光测试基板。使用将第一参数设置为第一值的基线参数值，来针对第一时间段抛光测试基板，并且使用将第一参数设置为修改的第二值的第一修改参数值，来针对第二时间段抛光测试基板。在抛光期间监控测试基板的厚度，并且针对第一时间段决定基线抛光速率分布，并且针对第二时间段决定第一修改抛光速率分布。基于基线参数值、第一修改参数、基线抛光速率分布和第一修改抛光速率分布，来计算矩阵。

Description

普雷斯顿矩阵产生器
技术领域
本发明涉及用于化学机械抛光的控制***。
背景技术
通常通过在硅晶片上依序沉积导电层、半导电层或绝缘层，来在基板上形成集成电路。一个制造步骤涉及在非平面表面上方沉积填充剂层，并且平坦化填充剂层。针对某些应用，平坦化填充剂层，直到暴露出图案化层的顶表面。例如，可将导电填充剂层沉积在图案化的绝缘层上，以填充绝缘层中的沟槽或孔。在平面化之后，残留在绝缘层的凸起图案之间的一部分导电层形成通孔、插塞和线，所述通孔、插塞和线在基板上的薄膜电路之间提供导电路径。针对其他应用，平坦化填充剂层，直到在底层上方剩下预定厚度。例如，可平坦化沉积的介电层以进行光刻。
化学机械抛光(CMP)是一种可接受的平坦化方法。该平坦化方法通常需要将基板安装在承载头上。通常将基板的暴露表面抵靠在具有耐用的粗糙表面的旋转抛光垫上。承载头在基板上提供可控制的负载，以将其推向抛光垫。通常将诸如具有研磨颗粒的浆料的抛光液供应至抛光垫的表面。
处理的基材表现出材料去除分布，抛光处理后的抛光层厚度的变化的径向或二维图。
发明内容
一种产生将化学机械抛光***的多个可控制参数与抛光速率分布相关的矩阵的方法，该方法包括：在化学机械抛光***中用抛光垫来抛光测试基板，并且使用原位监控***，来在抛光期间在整个基板的多个位置的每个位置处监控测试基板的厚度。当将基板维持在抛光垫处时，使用针对多个可控制参数的基线参数值，来针对第一时间段抛光测试基板，基线参数值具有设置为第一值的第一参数，并且使用针对多个可控制参数的第一修改参数值，来针对第二时间段抛光测试基板，第一修改参数值具有设置为修改的第二值的第一参数。基于由原位监控***的厚度测量，来针对第一时间段决定基线抛光速率分布，并且针对第二时间段决定第一修改抛光速率分布。基于基线参数值、第一修改参数、基线抛光速率分布和第一修改抛光速率分布，来计算将多个可控制参数与化学机械抛光***的抛光速率分布相关的矩阵。
实施方式可包括以下特征中的一个或多个特征。
可接收目标抛光分布，并且可决定多个可控制参数的每个参数的值，以最小化目标去除分布与基于矩阵计算的预期去除分布之间的差异。
可使用针对多个可控制参数的每个参数的值，来在化学机械抛光***处抛光装置基板，以最小化差异。
第二值可相对于第一值增加。当将基板维持在抛光垫时，抛光测试基板可包括：使用针对多个可控制参数的第二修改参数值，来针对第三时间段抛光测试基板。第二修改参数可包括设置为相对于第一值减少的第三值的第一参数。
可基于由原位监控***的厚度测量，来决定针对第三时间段的第二修改抛光速率分布，并且基于基线参数值、第一修改参数、第二修改参数、基线抛光速率分布、第一修改抛光速率分布和第二修改抛光速率分布，来计算矩阵。
基线参数值可包括设置为第四值的第二参数。当将基板维持在抛光垫处时，抛光测试基板可包括使用针对多个可控制参数的第四修改参数值，来针对第四时间段抛光测试基板。第四修改参数可包括设置为不同于第四值的第五值的第二参数。第四修改参数可包括设置为第一值的第一参数。第一修改参数可包括设置为修改的第五值的第二参数。
多个可控制参数可包括用于承载头中的多个腔室的压力，承载头将压力施加到基板上的多个区域。多个可控制参数可包括用于承载头中的腔室的压力，承载头将压力施加到承载头的保持环。多个区域可同心地布置，并且多个位置是距基板的中心的径向距离。
在其他态样，提供了抛光***和有形地实施在计算机可读介质上的计算机程序产品，以执行这些方法。
实施方式的优点可任选地包括但不限于以下项目中的一项或多项。可减少产生普雷斯顿矩阵所需的基板的数量。不需要独立计量工具，来产生普雷斯顿矩阵。可自动化普雷斯顿矩阵的产生，从而降低了使用者错误的风险。
在附图和下文描述中阐述了本发明的一个或多个实施方式的细节。从说明书和附图以及从权利要求书，本发明的其他特征、目的及优点将变得显而易见。
附图说明
图1示出了示例化学机械抛光设备的示意性截面图。
图2示出了具有多个区域的基板的示意性顶视图。
图3示出了抛光垫的顶视图，并且示出了可在基板上进行原位测量的位置。
不同附图中的相似的附图标记指示相似的元件。
具体实施方式
多压力控制(MPC)是美国专利案第9,490,186号中描述的技术，该专利案通过引用方式并入本文，该技术提供了在抛光期间的基板均匀度的闭合回路优化。MPC软件实时调整区域压力，以提供卓越的晶片内(WIW)均匀度效能。为了进行适当的区域变化，MPC软件依赖于用户供应的普雷斯顿矩阵，该矩阵允许在区域压力的变化与去除分布的变化之间进行数学转换。更正式地，普雷斯顿矩阵P的元素pi,j将压力区域j的变化映射到区域i的去除速率的变化。在美国专利案第8,774,958号中描述了普雷斯顿矩阵的使用，该专利案通过引用方式并入本文。
针对给定的一组消耗品来决定普雷斯顿矩阵的过程是执行一次去除一因素(OFAT)的实验设计(DOE)。例如，针对7区域头，DOE至少需要15个基板。使用一个基板来测量基线去除分布，而当单个区域的压力分别从基线向上或向下变化时，使用两个基板来测量去除分布。表1描述了示例DOE。
Figure BDA0002620669450000031
Figure BDA0002620669450000041
表1.用于产生普雷斯顿矩阵的当前OFAT DOE
产生普雷斯顿矩阵的这种方法具有三个主要的不便之处。首先，去除速率的计算使用了前厚度测量和后厚度测量，这需要存取允许足够高的测量密度的独立的计量工具，而该计量工具在客户现场可能不容易获得。其次，计算需要工程师来存取计量数据并且例如通过excel电子表格对其进行处理，从而留下数据传输延迟和人为错误的余地。第三，过程需要大量的基板(在上述示例中为15个)，所述基板可能很难在客户现场取得。
可通过直接从由原位监控***取得的光谱数据来自动计算普雷斯顿矩阵，来减少或消除对额外计量工具、配方或数据的需求。另外，可减少决定普雷斯顿矩阵所需的基板数量。这些因素共同对MPC技术的易用性提供显著改善。
图1示出了抛光设备100的示例。抛光设备100包括可旋转的盘形压板120，在其上布置有抛光垫110。压板可操作以绕轴125旋转。例如，马达121可转动驱动轴124，以旋转压板120。可例如通过粘合剂层将抛光垫110可拆卸地固定至压板120。抛光垫110可以是具有外抛光层112和较软的背层114的两层抛光垫。
抛光设备100可包括组合的浆料/冲洗臂130。在抛光期间，臂130可操作以将诸如浆料的抛光液体132分配到抛光垫110上。尽管仅示出了一个浆料/冲洗臂130，但可使用额外喷嘴，诸如每个承载头有一个或多个专用浆料臂。抛光设备还可包括抛光垫调节器，以研磨抛光垫110，以将抛光垫110维持在一致的研磨状态。
抛光设备100可进一步包括承载头140。承载头140可包括保持环142，以将基板10保持在柔性膜144下方。承载头140还可包括由膜限定的多个独立可控的加压腔室(例如，3个腔室146a-146c)，其可将独立可控的压力量施加到柔性膜144上的相关区域148a-148c，并且因此施加到基板10的背面上(见图2)。柔性膜144可由诸如高强度硅橡胶的弹性材料形成。参考图2，中心区域148a可以是大致圆形的，并且其余区域148b-148c可以是围绕中心区域148a的同心环形区域。尽管为了便于说明而在图1和图2中仅示出了三个腔室，但可以有两个腔室，或者四个或更多个腔室(例如，五个腔室)。
返回图1，承载头140从支撑结构150(例如，圆盘传送带或轨道)悬挂，并且由驱动轴152连接到承载头旋转马达154，使得承载头可绕轴155旋转。可选地，承载头140可通过沿着轨道的运动而例如在圆盘传送带150上的滑块上横向地振荡；或者通经圆盘传送带本身的旋转振荡。在操作中，压板绕其中心轴125旋转，并且承载头绕其中心轴155旋转，且跨抛光垫的顶表面横向地平移。
抛光设备还包括原位监控***160，可由控制器190使用来自原位监控***160的数据，来决定是否调整抛光速率或调整抛光速率的调整。如下所述，控制器190还可用于计算普雷斯顿矩阵。
原位监控***160可包括光学监控***(例如，光谱监控***)。通过包括孔(即，贯穿垫的孔洞)或实心窗118，来提供穿过抛光垫的光学通路。实心窗118可固定到抛光垫110，(例如)因为填充抛光垫中的孔的插塞(例如)模制或粘合固定于抛光垫，尽管在某些实施方式中，实心窗可支撑在压板120上并且伸入抛光垫中的孔中。
光学监控***160可包括光源162、光检测器164及用于在远程控制器190(例如，计算机)与光源162和光检测器164之间发送和接收信号的电路166。一个或多个光纤可用于将光从光源162传送到抛光垫中的光学通路，并且将从基板10反射的光传送到检测器164。例如，分叉光纤170可用于将光从光源162传送到基板10并且返回到检测器164。分叉光纤可包括位于光学通路附近的主干172，及分别连接到光源162和检测器164的两个分支174和176。
在一些实施方式中，压板的顶表面可包括凹槽128，光学头168装配到凹槽128中，光学头168固持分叉光纤的主干172的一个端。光学头168可包括用于调整主干172的顶部与实心窗118之间的垂直距离的机构。
电路166的输出可以是数字电子信号，该数字电子信号通过驱动轴124中的旋转耦合器129(例如，滑环)到达用于光学监控***的控制器190。类似地，可响应于从控制器190通过旋转耦合器129到达光学监控***160的数字电子信号中的控制命令，来打开或关闭光源。可替代地，电路166可由无线信号与控制器190通信。
光源162可以可操作以发射白光。在一个实施方式中，发射的白光包括具有200-800纳米的波长的光。合适的光源是氙气灯或氙气汞灯。
光检测器164可以是光谱仪。光谱仪是用于测量在一部分电磁光谱上的光的强度的光学仪器。合适的光谱仪是光栅光谱仪。光谱仪的典型输出是光强度与波长(或频率)的关系。
如上所述，光源162和光检测器164可连接到计算装置(例如，控制器190)，其可操作以控制它们的操作和接收它们的信号。计算装置可包括位于抛光设备附近的微处理器(例如，可编程计算机)。关于控制，计算装置可(例如)使光源的启动与压板120的旋转同步。控制器190还可基于来自光学监控***160的数据来产生目标压力分布、存储目标压力分布、及计算用于承载头中的腔室的一组压力，以实现目标压力分布。
在一些实施方式中，原位监控***160的光源162和检测器164安装在压板120中并且随着压板120旋转。在此情况下，压板的运动将使传感器扫描每个基板。特别是，当压板120旋转时，控制器190可使光源162发出一系列闪光，开始于就在每个基板10通过光学通路之前，并且结束于就在每个基板10通过光学通路之后。可替代地，计算装置可使光源162连续地发射光，开始于就在每个基板10通过光学通路之前，并且结束于就在每个基板10通过光学通路之后。无论哪种情况，可在取样周期内对来自检测器的信号进行整合，以取样频率产生频谱测量。
在操作中，控制器190可接收(例如)携带信息的信号，该信息描述了针对光源的特定闪光或检测器的时间框由光检测器接收的光的光谱。因此，该光谱是在抛光期间原位测量的光谱。
如图3所示，若检测器安装在压板中，则由于压板的旋转(由箭头204所示)，当窗108在一个承载头(例如，固持第一基板10a的承载头)下方行进时，以取样频率进行光谱测量的光学监控***将在横穿第一基板10a的弧中的位置201处进行光谱测量。例如，点201a-201k中的每一个点表示由第一基板10a的监控***进行光谱测量的位置(点的数量是说明性的；取决于取样频率，可进行比示出的更多或更少的测量)。如图所示，在压板旋转一圈之后，从基板10a上的不同半径获得光谱。即，一些光谱是从更靠近基板10a的中心的位置来获得，而一些则是更靠近边缘。
来自原位监控***160的光谱数据可由控制器190用来计算膜厚度，例如，如美国专利案第8,944,884号中所述，该专利案通过引用方式并入本文。特别是，可针对测试基板来计算膜厚度值，从而消除了对计量工具的需求。此外，从原位监控***160收集的光谱数据可用来计算瞬时去除速率。相反地，脱机计量只能用来计算在整个抛光的平均去除速率。
额外地，由于时间分辨率，可在单个基板抛光内执行多个DOE分割。例如，在测试基板的抛光中，可使用针对小于总抛光时间(例如，30-60秒)的设置时间段的基线参数，来抛光基板，而同时获得光谱数据。此后，可使用修改的参数，来继续抛光基板；每一次具有单个区域的压力分别变高(例如)10-50％和变低(例如)10-50％。尽管这不是必需的，但是具有每个修改的参数的抛光的抛光时间可与基线参数相同(例如，30-60秒)。当该腔室的压力变高或变低时，可针对每个腔室重复进行增加和减少腔室压力的测量处理，以获得每个腔室的各自分布。因为可使用单个基板，来执行多个DOE，所以减少了所需的基板数量。
为了进一步减少普雷斯顿矩阵所需的基板数量，可使用更有效的实验设计。例如，对Plackett-Burman设计进行了测试。Plackett-Burman设计在分割之间改变多个区域并且结构化实验，使得每个区域应增加相同的减少次数。使用此方法，可将产生普雷斯顿矩阵所需的分割数量从15减少到8。
还通过假设每个区域与其他区域大致独立，来对极简设计进行了测试。通过这样的假设，所有区域可随分割而改变。尽管基本假设并非完全正确，但初步测试显示了该假设可以是足够好的。该方法将所需的分割数量减少到5。
为了验证可使用原位监控***取得的光谱数据代替前/后计量，执行了BKM OFATDOE(使用15个晶片进行15个分割)，并且原位(使用FullVision光谱监控***)和前/后抛光(利用Nanometrics工具)皆收集了测量。可将从Nano计量数据(图2)计算出的普雷斯顿矩阵与仅使用FullVision数据(图3)计算出的普雷斯顿矩阵进行比较。
Figure BDA0002620669450000071
Figure BDA0002620669450000081
表2：利用OFAT DOE(15个晶片/15个分割)和前/后计量产生的普雷斯顿矩阵(当前BKM)
Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7
Z1 0.449365 -0.004267 0.220317 -0.03418 0.036521 0.027714 -0.01778
Z2 0.289801 -0.01452 0.365929 -0.00478 0.01435 -0.01344 -0.10496
Z3 -0.00419 -0.04539 0.538714 0.05045 -0.00775 -0.08207 -0.05869
Z4 -0.10196 -0.05422 0.004842 0.648181 -0.027 -0.06943 -0.0591
Z5 -1.13E-01 -0.04208 -0.06094 0.066282 0.618526 0.044013 -0.00801
Z6 -0.09107 -0.03254 -0.0362 -0.03513 0.039656 0.798043 -0.017
Z7 -0.05967 0.001173 -0.01115 0.036551 -0.00128 0.081973 0.863974
表3：利用OFAT DOE(15个晶片/15个分割)和FullVision数据产生的普雷斯顿矩阵
结果非常相似，因此可在合理预期成功的情况下使用该更有效的DOE。
随后，对Plackett-Burman设计(使用2个芯片进行8个分割)进行了测试，并且从FullVision参数计算出了矩阵(表4)。
Figure BDA0002620669450000082
表4：利用Plackett-Burman DOE(2个晶片/8个分割)和FullVision参数产生的普雷斯顿矩阵
同样，结果与表2所示的普雷斯顿矩阵处于同一水平。结果非常相似，因此可在合理预期成功的情况下使用该更有效的DOE。
为了探索区域独立的假设是否适用于MPC，使用了单位矩阵作为普雷斯顿矩阵，来测试主动MPC。区域厚度收敛，这表示出，在此特殊情况下，单位矩阵是足够好以改善WIW均匀性。但是，如果将普雷斯顿矩阵以0.3倍缩放，则区域不会收敛，这建议出，虽然离开对角线项可能不重要，但是主要对角线项却很重要。
在假设区域独立的情况下，执行极简DOE，仅使用了5个分割，来计算普雷斯顿矩阵，所有分割皆在单个晶片上进行单个连续抛光。与BKM普雷斯顿矩阵相比，所得矩阵(表5)的主要对角线值稍微更大。
Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7
Z1 0.8 0 0 0 0 0 0
Z2 0 0.37 0 0 0 0 0
Z3 0 0 0.93 0 0 0 0
Z4 0 0 0 1.25 0 0 0
Z5 0 0 0 0 1 0 0
Z6 0 0 0 0 0 1.35 0
Z7 0 0 0 0 0 0 1.44
表5：利用极简DOE(1个晶片/5个分割)和FullVision数据产生的普雷斯顿矩阵
通过切换到原位测量并且使用更有效的DOE，可消除对第三方计量和数据的需求，并且所需的基板数量可以从15个减少到仅1个。因此，使用上述方法可改善产生普雷斯顿矩阵的便利性和速度，而因此改善使用MPC的便利性和简单性。
由控制器190提供的在本说明书中描述的功能操作可实现在数字电子电路中，或者在计算机软件、固件或硬件中，包括在本说明书中公开的结构构件及和其结构等同物，或着它们的组合。可将功能操作实现为一个或多个计算机程序产品(即，有形地实施在信息载体中(例如，在机器可读的非暂时性存储装置中或在传播信号中)的一个或多个计算机程序)，以由数据处理设备(例如，可编程处理器、计算机或多个处理器或计算机)执行或控制数据处理设备的操作。可以任何形式的编程语言(包括编译语言或解译语言)来编写计算机程序(还称为程序、软件、软件应用程序或代码)，并且可以任何形式(包括作为独立程序或作为适用于计算环境的模块、部件、子例程或其他单元)来部署计算机程序。计算机程序不一定与文件相对应。程序可存储在保存其他程序或数据的文件的一部分中、在专用于该程序的单个文件中、或者在多个协调文件中(例如，存储一个或多个模块、子程序或部分代码的文件)。可部署计算机程序，以执行于一个站点处的一台计算机或多台计算机上，或者可将计算机程序分散跨多个站点并且通过通信网络互连。
本说明书中描述的处理和逻辑流程可由执行一个或多个计算机程序以通过对输入数据进行操作并且产生输出来执行功能的一个或多个可编程处理器来执行。处理和逻辑流程还可由专用逻辑电路来执行，并且设备还可实现为专用逻辑电路，例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。
技术适用于不同类型的基板，例如覆盖和图案化晶片。
已描述了本发明的数个实施方式。然而，将理解的是，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下可做出各种修改。因此，其他实施方式是在随附权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种产生将化学机械抛光***的多个可控制参数与抛光速率分布相关的矩阵的方法，所述方法包括以下步骤：
在所述化学机械抛光***中用抛光垫来抛光测试基板，而当将所述基板维持在所述抛光垫处时，包括以下步骤：
使用针对所述多个可控制参数的基线参数值，来针对第一时间段抛光所述测试基板，其中所述基线参数值包括设置为第一值的第一参数，
使用针对所述多个可控制参数的第一修改参数值，来针对第二时间段抛光所述测试基板，其中所述第一修改参数包括设置为修改的第二值的所述第一参数；
使用原位监控***，来在抛光期间在整个所述基板的多个位置的每个位置处监控所述测试基板的厚度；
基于由所述原位监控***的厚度测量，来决定针对所述第一时间段的基线抛光速率分布和针对所述第二时间段的第一修改抛光速率分布；和
基于所述基线参数值、所述第一修改参数、所述基线抛光速率分布和所述第一修改抛光速率分布，来计算将所述多个可控制参数与所述化学机械抛光***的所述抛光速率分布相关的矩阵。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：接收目标抛光分布，并且决定针对所述多个可控制参数的每个参数的值，以最小化在所述目标去除分布与基于所述矩阵计算的预期去除分布之间的差异。
3.如权利要求2所述的方法，进一步包括以下步骤：使用针对所述多个可控制参数的每个参数的所述值，来抛光在所述化学机械抛光***处的装置基板，以最小化所述差异。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述第二值相对于所述第一值增加，并且其中当将所述测试基板维持在所述抛光垫处时，抛光所述测试基板的步骤包括以下步骤：使用针对所述多个可控制参数的第二修改参数值，来针对第三时间段抛光所述测试基板，其中所述第二修改参数包括设置为相对于所述第一值减少的第三值的所述第一参数。
5.如权利要求4所述的方法，进一步包括以下步骤：基于由所述原位监控***的厚度测量，来决定针对所述第三时间段的第二修改抛光速率分布，并且基于所述基线参数值、所述第一修改参数、所述第二修改参数、所述基线抛光速率分布、所述第一修改抛光速率分布和所述第二修改抛光速率分布，来计算所述矩阵。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述基线参数值包括设置为第四值的第二参数。
7.如权利要求6所述的方法，其中当将所述基板维持在所述抛光垫处时，抛光所述测试基板的步骤包括以下步骤：使用针对所述多个可控制参数的第四修改参数值，来针对第四时间段抛光所述测试基板，其中所述第四修改参数包括设置为不同于所述第四值的第五值的所述第二参数。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述多个可控制参数包括用于承载头中的多个腔室的压力，所述承载头将压力施加到所述基板上的多个区域。
9.一种在非暂时性计算机存储介质上编码的计算机程序产品，并且所述计算机程序产品包括使处理器执行以下操作的指令：
使化学机械抛光***抛光测试基板，包括以下操作：
使用针对多个可控制参数的基线参数值，来针对第一时间段抛光所述测试基板，其中所述基线参数值包括设置为第一值的第一参数，
使用针对所述多个可控制参数的第一修改参数值，来针对第二时间段抛光所述测试基板，其中所述第一修改参数包括设置为修改的第二值的所述第一参数；
从原位监控***接收在抛光期间在整个所述基板的多个位置的每个位置处对所述测试基板的厚度的测量；
基于由所述原位监控***的厚度测量，来决定针对所述第一时间段的基线抛光速率分布和针对所述第二时间段的第一修改抛光速率分布；和
基于所述基线参数值、所述第一修改参数、所述基线抛光速率分布和所述第一修改抛光速率分布，来计算将所述多个可控制参数与所述化学机械抛光***的所述抛光速率分布相关的矩阵。
10.如权利要求9所述的计算机程序产品，包括执行以下操作的指令：接收目标抛光分布，并且决定针对所述多个可控制参数的每个参数的值，以最小化在所述目标去除分布与基于所述矩阵计算的预期去除分布之间的差异。
11.如权利要求9所述的计算机程序产品，其中所述多个可控制参数包括用于承载头中的多个腔室的压力，所述承载头将压力施加到所述基板上的多个区域。
12.如权利要求11所述的计算机程序产品，其中所述多个可控制参数包括用于所述承载头中的腔室的压力，所述承载头将压力施加到所述承载头的保持环。
13.一种抛光***，包括：
可旋转压板，用于支撑抛光垫；
承载头，用于固持基板与所述抛光垫的抛光表面接触，所述承载头具有多个可控制区域；
原位监控***，配置为在抛光期间在整个所述基板的多个位置的每个位置进行所述基板的一系列厚度测量；和
控制器，配置为进行以下操作：
使所述化学机械抛光***抛光测试基板，包括以下操作：
使用针对所述多个可控制参数的基线参数值，来针对第一时间段抛光所述测试基板，其中所述基线参数值包括设置为第一值的第一参数，
使用针对所述多个可控制参数的第一修改参数值，来针对第二时间段抛光所述测试基板，其中所述第一修改参数包括设置为修改的第二值的所述第一参数，
从原位监控***接收在抛光期间在整个所述基板的多个位置的每个位置处对所述测试基板的厚度的测量；
基于由所述原位监控***的厚度测量，来决定针对所述第一时间段的基线抛光速率分布和针对所述第二时间段的第一修改抛光速率分布，和
基于所述基线参数值、所述第一修改参数、所述基线抛光速率分布和所述第一修改抛光速率分布，来计算将所述多个可控制参数与所述化学机械抛光***的所述抛光速率分布相关的矩阵。
14.如权利要求13所述的***，其中所述控制器配置为进行以下操作：接收目标抛光分布，并且决定针对所述多个可控制参数的每个参数的值，以最小化在所述目标去除分布与基于所述矩阵计算的预期去除分布之间的差异。
15.如权利要求13所述的***，其中所述原位监控***包括光谱监控***。
CN201980012030.5A 2018-12-26 2019-12-18 普雷斯顿矩阵产生器 Active CN111699074B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862785165P 2018-12-26 2018-12-26
US62/785,165 2018-12-26
US16/554,486 2019-08-28
US16/554,486 US11989492B2 (en) 2018-12-26 2019-08-28 Preston matrix generator
PCT/US2019/067257 WO2020139663A1 (en) 2018-12-26 2019-12-18 Preston matrix generator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111699074A true CN111699074A (zh) 2020-09-22
CN111699074B CN111699074B (zh) 2024-05-03

Family

ID=71124003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980012030.5A Active CN111699074B (zh) 2018-12-26 2019-12-18 普雷斯顿矩阵产生器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11989492B2 (zh)
JP (1) JP2022517729A (zh)
CN (1) CN111699074B (zh)
TW (1) TW202037451A (zh)
WO (1) WO2020139663A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115026715A (zh) * 2021-03-05 2022-09-09 应用材料公司 具有基板进动的基板抛光的工艺参数的控制

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112287543A (zh) * 2020-10-28 2021-01-29 华天科技（西安）有限公司 一种氮化镓晶圆生产工艺参数设计方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1340210A (zh) * 1999-10-13 2002-03-13 皇家菲利浦电子有限公司 半导体晶片磨光的方法和***
CN1535196A (zh) * 2001-06-19 2004-10-06 应用材料有限公司 化学机械抛光垫的调节的前馈和反馈控制
US7001243B1 (en) * 2003-06-27 2006-02-21 Lam Research Corporation Neural network control of chemical mechanical planarization
CN1744285A (zh) * 2004-09-02 2006-03-08 台湾积体电路制造股份有限公司 制造***
CN102668043A (zh) * 2009-10-30 2012-09-12 康宁股份有限公司 采用化学机械抛光的半导体晶片再利用
US20120277897A1 (en) * 2011-04-29 2012-11-01 Huanbo Zhang Selection of polishing parameters to generate removal profile
CN105745743A (zh) * 2013-11-27 2016-07-06 应用材料公司 基板抛光期间对抛光速率的限制性调整

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6111634A (en) 1997-05-28 2000-08-29 Lam Research Corporation Method and apparatus for in-situ monitoring of thickness using a multi-wavelength spectrometer during chemical-mechanical polishing
US7037172B1 (en) 1999-04-01 2006-05-02 Beaver Creek Concepts Inc Advanced wafer planarizing
US6568989B1 (en) 1999-04-01 2003-05-27 Beaver Creek Concepts Inc Semiconductor wafer finishing control
TW505555B (en) 1999-08-18 2002-10-11 Guo-Jen Wang Wafer chemical mechanical polishing process
US6439964B1 (en) 1999-10-12 2002-08-27 Applied Materials, Inc. Method of controlling a polishing machine
US6293139B1 (en) 1999-11-03 2001-09-25 Memc Electronic Materials, Inc. Method of determining performance characteristics of polishing pads
US6544103B1 (en) 2000-11-28 2003-04-08 Speedfam-Ipec Corporation Method to determine optimum geometry of a multizone carrier
US6540591B1 (en) 2001-04-18 2003-04-01 Alexander J. Pasadyn Method and apparatus for post-polish thickness and uniformity control
US7698012B2 (en) 2001-06-19 2010-04-13 Applied Materials, Inc. Dynamic metrology schemes and sampling schemes for advanced process control in semiconductor processing
US7160739B2 (en) 2001-06-19 2007-01-09 Applied Materials, Inc. Feedback control of a chemical mechanical polishing device providing manipulation of removal rate profiles
US6857947B2 (en) 2002-01-17 2005-02-22 Asm Nutool, Inc Advanced chemical mechanical polishing system with smart endpoint detection
US20050070205A1 (en) 2003-09-30 2005-03-31 Speedfam-Ipec Corporation Integrated pressure control system for workpiece carrier
US6932671B1 (en) 2004-05-05 2005-08-23 Novellus Systems, Inc. Method for controlling a chemical mechanical polishing (CMP) operation
KR101078007B1 (ko) 2004-06-21 2011-10-28 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 폴리싱장치 및 폴리싱방법
JP4689367B2 (ja) 2004-07-09 2011-05-25 株式会社荏原製作所 研磨プロファイル又は研磨量の予測方法、研磨方法及び研磨装置
US7150673B2 (en) * 2004-07-09 2006-12-19 Ebara Corporation Method for estimating polishing profile or polishing amount, polishing method and polishing apparatus
US7409260B2 (en) 2005-08-22 2008-08-05 Applied Materials, Inc. Substrate thickness measuring during polishing
US7115017B1 (en) 2006-03-31 2006-10-03 Novellus Systems, Inc. Methods for controlling the pressures of adjustable pressure zones of a work piece carrier during chemical mechanical planarization
WO2008032753A1 (en) 2006-09-12 2008-03-20 Ebara Corporation Polishing apparatus and polishing method
US7699688B2 (en) 2006-11-22 2010-04-20 Applied Materials, Inc. Carrier ring for carrier head
US8396582B2 (en) 2008-03-08 2013-03-12 Tokyo Electron Limited Method and apparatus for self-learning and self-improving a semiconductor manufacturing tool
US8579675B2 (en) 2008-11-26 2013-11-12 Applied Materials, Inc. Methods of using optical metrology for feed back and feed forward process control
JP2010284792A (ja) 2009-05-13 2010-12-24 Mitsubishi Rayon Co Ltd 走行基板の研磨方法
US8190285B2 (en) 2010-05-17 2012-05-29 Applied Materials, Inc. Feedback for polishing rate correction in chemical mechanical polishing
US9102033B2 (en) 2010-11-24 2015-08-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Apparatus and method for target thickness and surface profile uniformity control of multi-head chemical mechanical polishing process
WO2013133974A1 (en) 2012-03-08 2013-09-12 Applied Materials, Inc. Fitting of optical model to measured spectrum
WO2014027354A1 (en) 2012-08-15 2014-02-20 Nova Measuring Instruments Ltd. Optical metrology for in-situ measurements
WO2014149330A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-25 Applied Materials, Inc. Dynamic residue clearing control with in-situ profile control (ispc)
US9375824B2 (en) * 2013-11-27 2016-06-28 Applied Materials, Inc. Adjustment of polishing rates during substrate polishing with predictive filters
JP6293519B2 (ja) 2014-03-05 2018-03-14 株式会社荏原製作所 研磨装置および研磨方法
US10464184B2 (en) 2014-05-07 2019-11-05 Applied Materials, Inc. Modifying substrate thickness profiles
TWI783037B (zh) 2017-09-25 2022-11-11 美商應用材料股份有限公司 使用機器學習方式以產生製程控制參數的半導體製造
TWI794293B (zh) 2017-09-25 2023-03-01 美商應用材料股份有限公司 使用製程控制參數矩陣的半導體製造

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1340210A (zh) * 1999-10-13 2002-03-13 皇家菲利浦电子有限公司 半导体晶片磨光的方法和***
CN1535196A (zh) * 2001-06-19 2004-10-06 应用材料有限公司 化学机械抛光垫的调节的前馈和反馈控制
US7001243B1 (en) * 2003-06-27 2006-02-21 Lam Research Corporation Neural network control of chemical mechanical planarization
CN1744285A (zh) * 2004-09-02 2006-03-08 台湾积体电路制造股份有限公司 制造***
CN102668043A (zh) * 2009-10-30 2012-09-12 康宁股份有限公司 采用化学机械抛光的半导体晶片再利用
US20120277897A1 (en) * 2011-04-29 2012-11-01 Huanbo Zhang Selection of polishing parameters to generate removal profile
US20160096251A1 (en) * 2011-04-29 2016-04-07 Applied Materials, Inc. Selection of Polishing Parameters to Generate Removal or Pressure Profile
CN105745743A (zh) * 2013-11-27 2016-07-06 应用材料公司 基板抛光期间对抛光速率的限制性调整

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115026715A (zh) * 2021-03-05 2022-09-09 应用材料公司 具有基板进动的基板抛光的工艺参数的控制
US11931853B2 (en) 2021-03-05 2024-03-19 Applied Materials, Inc. Control of processing parameters for substrate polishing with angularly distributed zones using cost function

Also Published As

Publication number Publication date
TW202037451A (zh) 2020-10-16
KR20210097813A (ko) 2021-08-09
JP2022517729A (ja) 2022-03-10
US20200210547A1 (en) 2020-07-02
US11989492B2 (en) 2024-05-21
WO2020139663A1 (en) 2020-07-02
CN111699074B (zh) 2024-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10493590B2 (en) Selection of polishing parameters to generate removal or pressure profile
US20200363784A1 (en) Spectrographic monitoring using a neural network
US10589397B2 (en) Endpoint control of multiple substrate zones of varying thickness in chemical mechanical polishing
US9607910B2 (en) Limiting adjustment of polishing rates during substrate polishing
US8190285B2 (en) Feedback for polishing rate correction in chemical mechanical polishing
US8616935B2 (en) Control of overpolishing of multiple substrates on the same platen in chemical mechanical polishing
KR20110102376A (ko) 피드 백 및 피드 포워드 프로세스 제어를 위한 광학적 측정 이용
US20110282477A1 (en) Endpoint control of multiple substrates with multiple zones on the same platen in chemical mechanical polishing
US20150120243A1 (en) Reducing noise in spectral data from polishing substrates
CN111699074B (zh) 普雷斯顿矩阵产生器
US9289875B2 (en) Feed forward and feed-back techniques for in-situ process control
US9168630B2 (en) User-input functions for data sequences in polishing endpoint detection
US11931853B2 (en) Control of processing parameters for substrate polishing with angularly distributed zones using cost function
KR102678211B1 (ko) 프레스톤 행렬 생성기

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant