TWI496661B - 用於光學監測之參考光譜的自動產生 - Google Patents

用於光學監測之參考光譜的自動產生 Download PDF

Info

Publication number
TWI496661B
TWI496661B TW100110371A TW100110371A TWI496661B TW I496661 B TWI496661 B TW I496661B TW 100110371 A TW100110371 A TW 100110371A TW 100110371 A TW100110371 A TW 100110371A TW I496661 B TWI496661 B TW I496661B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
substrate
spectra
series
monitoring system
grinding
Prior art date
Application number
TW100110371A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201141662A (en
Inventor
Jeffrey Drue David
Harry Q Lee
Jun Qian
Jimin Zhang
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 TW201141662A publication Critical patent/TW201141662A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI496661B publication Critical patent/TWI496661B/zh

Links

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
    • 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
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • 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
    • B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
    • B24B37/013—Devices or means for detecting lapping completion
    • 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
    • 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
    • B24B49/12—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 optical means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • H01L22/26—Acting in response to an ongoing measurement without interruption of processing, e.g. endpoint detection, in-situ thickness measurement
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (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)

Description

用於光學監測之參考光譜的自動產生
本發明大致而言係關於例如在化學機械研磨期間，用於建立光學監測之參考光譜。
通常藉由在矽晶圓上連續沈積導電層、半導電層或絕緣層而在基板上形成積體電路。一個製造步驟涉及在非平面表面上沈積填料層及使填料層平坦化。對某些應用而言，填料層經平坦化直至暴露圖案化層之頂表面。例如，可在圖案化絕緣層上沈積導電填料層以填充絕緣層中之溝槽或孔。在平坦化後，絕緣層之浮紋圖案之間的剩餘導電層之部分形成通孔、插塞及線，該等通孔、插塞及線，而在基板上之薄膜電路之間提供導電路徑。對其他應用而言，諸如氧化物研磨，填料層經平坦化直至在非平面表面上遺留預定厚度。另外，微影通常需要基板表面之平坦化。
一個公認的平坦化方法為化學機械研磨(Chemical mechanical polishing;CMP)。該平坦化方法通常需要將基板安裝在承載頭上。通常基板之暴露表面係抵靠著具有耐久粗糙表面之旋轉研磨墊而置放。承載頭在基板上提供可控負載，以抵靠研磨墊推動基板。通常，對研磨墊之表面提供研磨液，該研磨液係諸如具有磨蝕粒子之泥漿。
CMP中之一個問題為使用合適的研磨速度以達成所要的外型(例如，一基板層經平坦化至所要平坦度或厚度)，或已移除材料的所要之量。基板層初始厚度、泥漿組合物、研磨墊狀況、研磨墊與基板之間的相對速度及基板上之負載的變動，可導致橫跨基板及基板間移除材料之速率變動。該等變動導致達到研磨終點及移除量所需要的時間之變動。因此，可能無法僅根據研磨時間來決定研磨終點，或僅藉由施加恆定壓力來達成所要的外型。
在某些系統中，在研磨期間，基板係被原位光學監測，例如，經由研磨墊中之視窗。然而，現存光學監測技術可能無法滿足半導體裝置製造商之日益增加的要求。
在一個態樣中，一種產生參考光譜之電腦實施方法包括以下步驟：在具有一可旋轉平台之一研磨設備中研磨一第一基板；在研磨期間用一原位監測系統量測來自該基板之一系列光譜；將該系列光譜中之各個光譜與等於平台旋轉之一次數之一索引值相關聯，其中於該平台旋轉處量測該各個光譜；以及儲存該系列光譜作為參考光譜。
實施例可包括一或更多以下特徵。可決定一目標索引值。可研磨該第一基板達一預定時間，且該目標索引值可能為在該預定時間平台旋轉之次數。可用一第二原位監測系統監測該第一基板，且可用該第二原位監測系統監測該第一基板之一研磨終點。該目標索引值可能為當該第二原位監測系統偵測到該第一基板之該研磨終點時，平台旋轉之次數。決定該目標索引值可包括組合複數個終點時間，且該目標索引值可能為在該組合複數個終點時間平台旋轉之一次數。可執行該第一基板之一後置研磨厚度量測。可決定一初始索引值，且可基於該後置研磨厚度量測調整該初始索引值。可在該研磨設備中研磨一第二基板。在研磨期間，可用一原位監測系統量測來自該第二基板之一第二系列光譜。對於該第二系列光譜中之各個量測光譜，可根據該參考光譜決定一最佳匹配的參考光譜。對於各個最佳匹配的參考光譜，可決定一索引值以產生一系列索引值。一線性函數可擬合於該系列索引值。對該第二基板中之各個區域可執行該等步驟：量測一第二系列光譜、根據該參考光譜決定一最佳匹配的參考光譜、決定一索引值及對該系列索引值擬合一線性函數。可基於該線性函數決定一預計的時間，在該預計的時間，該第二基板中之至少一個區域將達到該目標索引值。可調整該一個基板上之至少一個區域之一研磨參數，以調整該至少一個區域之該研磨速度，使得在該預計的時間該至少一個區域比在無此類調整之狀況下更接近該目標索引。可基於一時間偵測一終點，該時間係為該至少一個區域之一參考區域之一線性函數達到該目標索引值。可基於一第二原位監測系統偵測一終點。該第二原位監測系統可包括一馬達扭矩監測系統、一渦電流監測系統、一摩擦監測系統或一單色光學監測系統中之一或更多者。
在另一態樣中，一種控制研磨一基板之電腦實施方法包括以下步驟：研磨一基板；在研磨期間，用一原位光譜監測系統監測一基板之複數個區域；在研磨期間，除了該原位光譜監測系統之外，用一終點偵測系統監測該基板；根據由該原位光譜監測系統收集的複數個光譜，來決定一預計的終點時間；調整該基板上之至少一個區域之一研磨參數，以調整該至少一個區域之該研磨速度，使得在該預計的終點時間，該至少一個區域比在無此類調整之狀況下更接近一目標厚度；以及當該終點偵測系統偵測一研磨終點時，停止研磨。
實施例可包括一或更多以下特徵。該終點偵測系統可包括一馬達扭矩監測系統、一渦電流監測系統、一摩擦監測系統或一單色光學監測系統中之一或更多者。在研磨期間可用該原位光譜監測系統，來量測來自該基板之一第一區域的一第一系列光譜。對於該第一系列光譜中之各個經量測的光譜，可自第一複數個參考光譜發現一最佳匹配的參考光譜，以產生一第一系列最佳匹配的光譜。對於該第一系列最佳匹配的光譜中之各個最佳匹配的參考光譜，可決定該最佳匹配的參考光譜之一索引值，以產生一第一系列索引值。在研磨期間，可用該原位光譜監測系統來量測自該基板之一第二區域之一第二系列所量測的光譜。對於該第二系列光譜中之各個量測光譜，可自第二複數個參考光譜發現一最佳匹配的參考光譜，以產生一第二系列最佳匹配的光譜。對於該第二系列最佳匹配的光譜中之各個最佳匹配的參考光譜，可決定該最佳匹配的參考光譜之一索引值，以產生一第二系列索引值。可基於該第一系列索引值決定一預計的時間，在該預計的時間，該基板之該第一區域將達到一目標索引值。可調整該第二區域之一研磨參數，使得在該預計的時間，該第二區域比在無此類調整之狀況下更接近該目標索引。
在一個態樣中，一種產生參考光譜之電腦實施方法包括以下步驟：在一研磨設備中研磨一第一基板；在研磨期間，用一原位光學監測系統量測來自該第一基板之一系列光譜；對於該系列光譜中之各個光譜，自第一複數個參考光譜決定一最佳匹配的參考光譜，以產生一系列參考光譜；計算該系列光譜擬合該系列參考光譜之一擬合度量之一值；比較該擬合度量之該值及一臨界值，且基於該比較決定是否產生一第二資料庫；以及若決定產生該第二資料庫，則儲存該系列光譜作為第二複數個參考光譜。
實施例可包括一或更多以下特徵。可在該研磨設備中研磨一第二基板；在研磨期間可用該原位監測系統來量測來自該第二基板之一第二系列光譜；以及對於該第二系列光譜中之各個光譜，可自包括該第二複數個參考光譜之一組參考光譜來決定一最佳匹配的參考光譜，以產生一第二系列參考光譜。該組參考光譜可包括該第一複數個參考光譜。該組參考光譜亦可不包括該第一複數個參考光譜。可將該第二複數個參考光譜中之各個參考光譜與一索引值相關聯，該索引值跟平台旋轉之一次數成比例，其中在平台旋轉之處量測該光譜。對於該第二系列參考光譜中之各個光譜，可決定一相關索引值以產生一系列索引值，且一線性函數可擬合於該系列索引值。可決定一目標索引值。對該第二基板之複數個區域可執行以下步驟：量測一第二系列光譜、決定一最佳匹配的參考光譜、決定一相關索引值及擬合一線性函數。可基於該線性函數決定一預計的時間，在該預計的時間，該第二基板中之至少一個區域將達到該目標索引值。可調整該第二基板中之該至少一個區域之一研磨參數，以調整該至少一個區域之研磨速度，使得在該預計的時間，該至少一個區域比在無此類調整之狀況下更接近該目標索引值。可基於該線性函數達到一目標索引值之一時間，而決定該第二基板之一研磨終點。決定該目標索引值可包括使用至少一第一值計算該目標索引值。該第一值可能為平台旋轉之一次數，其中在平台旋轉之處偵測在該第一基板之前研磨的一第三基板之一終點。計算該目標索引值可包括：計算包括該第一值及一第二值之複數個值之一平均值。該第二值可能為平台旋轉之一次數，其中在平台旋轉之處偵測在該第三基板之前研磨的一第四基板之一終點。可連續地研磨該第四基板、第三基板及第一基板。除了該光學監測系統之外，用一第二原位監測系統監測該第一基板。可用該第二原位監測系統偵測該第一基板之一研磨終點。決定該目標索引值可包括決定當該第二原位監測系統偵測該第一基板之該研磨終點時，平台旋轉之次數。該第二原位監測系統可包括一馬達扭矩監測系統、一渦電流監測系統、一摩擦監測系統或一單色光學監測系統中之一或更多。可執行該第一基板之後置研磨厚度量測。可決定一初始索引值，且決定該目標索引值可包括基於該後置研磨厚度量測調整該初始索引值。對於該第一系列參考光譜中之各個光譜，可決定一相關索引值以產生一系列索引值。一線性函數可擬合於該系列索引值。該擬合度量可包括該線性函數對該系列索引值之一擬合良好度。該擬合良好度可包括該系列索引值與該線性函數之間的平方差之一總和。計算該擬合度量之該值可包括：對於該系列光譜中之各個光譜，決定該光譜與該最佳匹配的參考光譜之間的一差值，以提供一系列差值且累計該等差值。決定該光譜與該最佳匹配的參考光譜之間的一差值可包括：計算在一波長範圍內強度差之絕對值之一總和或計算在一波長範圍內強度平方差之一總和。
在其他態樣中，提供具體安裝在一電腦可讀取媒體上的研磨系統及電腦程式產品，以執行該等方法。
某些實施例可具有一或更多以下優點。可自動產生參考光譜及一目標索引值，因此顯著減少了半導體製造廠開始研磨一新的裝置基板(例如，基於一新的遮罩圖案所產生的一基板)所需要的時間。可自動觸發產生參考光譜及一目標索引值，因此允許產生可用於研磨後續基板(例如，相同批之後續基板)之一新的參考資料庫。當一先前的資料庫不能提供一較好的擬合時，添加或切換至一新的資料庫可改良該終點決定之可靠性及準確性，及/或減少晶圓內不均勻性。可消除各個裝置/遮罩圖案之不同預設演算法之必要。
在附圖及以下描述中闡述了一或更多實施例之細節。自該描述、圖式及申請專利範圍，其他特徵、態樣及優點將變得顯而易見。
對於光學監測系統，建立參考光譜及一目標可為耗時的，其中該光學監測系統用以監測來自經歷研磨之基板之反射光光譜之。然而，舉例而言，藉由量測來自某批次的第一基板之光譜及將所量測光譜作為參考光譜使用，而自動建立參考光譜。舉例而言，亦可藉由使用第二終點偵測系統識別研磨終點時間及隨後決定與時間相關之索引，而自動建立目標。此後，可使用已確立之參考光譜及目標進行後續基板之光學監測。另外，可自動觸發建立新的參考光譜資料庫。舉例而言，若在研磨基板期間資料庫之參考光譜不能提供較好的擬合(例如，擬合超過某一臨界值)則可儲存來自該基板之所量測光譜作為新的資料庫之參考光譜。此後，可使用新的資料庫進行後續基板之光學監測。因此，可顯著減少半導體製造廠開始研磨具有新的圖案之基板所需要的時間。
第1圖圖示了研磨設備100之實例。研磨設備100包括可旋轉圓碟狀平台120，其中研磨墊110係位於平台120上。平台可操作以環繞軸125旋轉。例如，馬達121可轉動驅動軸124以旋轉平台120。舉例而言，可藉由黏著劑層將研磨墊110可拆卸地固定至平台120。研磨墊110可以為具有外研磨層112及較軟背層114之兩層研磨墊。
研磨設備100可包括組合泥漿/清洗臂130。在研磨期間，臂130可操作以在研磨墊110上分配諸如泥漿的研磨液132。雖然僅展示了一個泥漿/清洗臂130，但可使用額外噴嘴，諸如每個承載頭有一或更多專用泥漿臂。研磨設備亦可包括研磨墊調節器用以磨蝕研磨墊110，以將研磨墊110維持於一致的磨蝕狀態。
在該實施例中，研磨設備100包括兩個(或兩個或兩個以上)承載頭140。各個承載頭140可操作以固持基板10(例如，在一個承載頭上之第一基板10a及在另一承載頭上之第二基板10b)抵靠研磨墊110，亦即相同的研磨墊。各個承載頭140可獨立控制與各個基板相關聯之研磨參數，例如壓力。在一些實施例中，研磨設備100包括多個承載頭，但承載頭(及所固持基板)位於不同研磨墊上而非相同研磨墊上。對此類實施例而言，以下在相同平台上獲得多個基板之同時終點之論述不適用，但獲得多個區域(儘管在單個基板上)之同時終點之論述將仍然適用。
詳言之，各個承載頭140可包括一定位環142，以將基板10定位於彈性薄膜144下方。各個承載頭140亦包括由薄膜界定之複數個獨立可控可加壓腔室(例如，三個腔室146a-146c)，從而可對彈性薄膜144及基板10上之相關區域148a-148c獨立可控地應用加壓(參閱第2圖)。參閱第2圖，中心區域148a可為大致圓形，且剩餘區域148b-148c可為圍繞中心區域148a之同心環形區域。雖然第1圖及第2圖中僅圖示了三個腔室以便說明，但可以存在兩個腔室或四個或四個以上腔室，例如五個腔室。
返回至第1圖，各個承載頭140自支撐結構150(例如迴轉料架)懸掛下來，且由驅動軸152連接至承載頭旋轉馬達154，使得承載頭可環繞軸155旋轉。可選地，舉例而言，各個承載頭140可藉由迴轉料架150上之滑件或藉由迴轉料架本身之旋轉振動而橫向振動。在操作中，平台環繞平台的中軸125旋轉，且各個承載頭環繞各個承載頭的中軸155旋轉且橫跨研磨墊之頂表面橫向平移。
雖然僅展示了兩個承載頭140，但可提供更多承載頭以固持額外基板，以便可有效地使用研磨墊110之表面積。因此，對於同時研磨製程而言，適合於固持基板之承載頭元件之數目可至少部分地基於研磨墊110之表面積。
研磨設備亦包括原位監測系統160，原位監測系統160可用於決定是否調整研磨速度或調整如下所述之研磨速度。原位監測系統160可包括光學監測系統，例如光譜監測系統或渦電流監測系統。
在一個實施例中，監測系統160為光學監測系統。藉由包括孔徑(亦即，貫穿襯墊之孔)或實心視窗118來提供穿過研磨墊之光學入口。實心視窗118可固定至研磨墊110(例如，作為填充研磨墊中孔徑之插塞，例如，經製模或黏著地固定至研磨墊)，但在一些實施例中，實心視窗可支撐於平台120上且凸起至研磨墊之孔徑中。
光學監測系統160可包括光源162、光偵測器164及電路166，以發送並接收遙控制器190(例如，電腦)與光源162及光偵測器164之間的訊號。一或更多光纖可用於將光自光源162傳輸至研磨墊中之光學入口，且用於將反射光自基板10傳輸至偵測器164。例如，分叉光纖170可用於將光自光源162傳輸至基板10且傳輸回偵測器164。分叉光纖可包括定位於鄰近光學入口之幹線172，及分別連接至光源162及偵測器164之兩個分支174及176。
在一些實施例中，平台之頂表面可包括凹槽128，其中固持分叉纖維之幹線172一端之光學頭168固定於凹槽128中。光學頭168可包括用於調整幹線172的頂部與實心視窗118之間的垂直距離之機制。
電路166之輸出可為數位電子訊號，數位電子訊號經由旋轉耦合器129(例如，集電環)沿驅動軸124傳遞至光學監測系統之控制器190。類似地，可開啟或關閉光源以回應控制命令，該等控制命令經由旋轉耦合器129自控制器190傳遞至光學監測系統160之數位電子訊號中。或者，可藉由無線訊號使電路166與控制器190通訊。
光源162可***作以發射白光。在一個實施例中，所發射之白光包括具有200奈米至800奈米波長之光。合適的光源為氙氣燈或氙汞燈。
光偵測器164可為光譜儀。光譜儀為用於量測一部分電磁光譜上之光強度之光學儀器。合適的光譜儀為光柵光譜儀。典型的光譜儀輸出係為以波長(或頻率)為函數之光強度。
如上所述，光源162及光偵測器164可連接至計算裝置，例如，可操作以控制光源162及光偵測器164的操作且接收光源162及光偵測器164的訊號之控制器190。計算裝置可包括位於研磨設備附近之微處理器，例如可程式電腦。就控制而言，例如，計算裝置可使光源之開啟與平台120之旋轉同步。
在一些實施例中，原位監測系統160之光源162及偵測器164安裝於平台120中且與平台120一同旋轉。在此情況下，平台之運動將導致感測器掃描橫跨各個基板。詳言之，當平台120旋轉時，控制器190可導致光源162發射一系列僅開始/結束於各個基板10經過光學入口之前/後之閃光。或者，計算裝置可導致光源162連續發射僅開始/結束於各個基板10經過光學入口之前/後之光。在任一情況下，來自偵測器之訊號可在取樣週期內整合，以在取樣頻率下產生光譜量測。
在操作中，舉例而言，控制器190可接收一訊號，該訊號攜帶描述由光偵測器所接收的光之光譜資訊，該光偵測器用於特定光源閃光或偵測器時段。因此，該光譜係為在研磨期間原位量測之光譜。
如第3A圖所示，若偵測器安裝於平台中，則由於平台旋轉(由箭頭204展示)，當視窗108在一個承載頭(例如，固持第一基板10a之承載頭)下方移動時，在取樣頻率下進行光譜量測之光學監測系統將導致光譜量測在橫貫第一基板10a之弧中之位置201處進行。例如，點201a-201k中之每一者表示第一基板10a之監測系統之光譜量測位置(點數目為說明性；視取樣頻率而定可進行比所說明量測更多或更少的量測)。如所示，在平台之一個旋轉內，光譜自基板10a上之不同半徑處獲得。亦即，某些光譜自接近基板10a中心之位置處獲得且某些接近邊緣。類似地，如第3B圖所示，由於平台旋轉，當視窗在另一承載頭(例如，固持第二基板10b之承載頭)下方移動時，在取樣頻率下進行光譜量測之光學監測系統將導致光譜量測在橫貫第二基板10b之弧中之位置202處進行。
因此，對平台之任何給定旋轉而言，基於時序及馬達編碼器資訊，控制器可決定哪個基板(例如，基板10a或10b)為所量測光譜之源。另外，對橫跨基板(例如，基板10a或10b)之光學監測系統之任何給定掃描而言，基於時序、馬達編碼器資訊及基板及/或定位環之邊緣光學偵測，控制器190可計算來自掃描之各個量測光譜之半徑位置(相對於被掃描之特定基板10a或10b之中心)。研磨系統亦可包括旋轉位置感測器(例如連接至將穿過固定光學中斷器之平台邊緣之凸緣)，以提供額外資料來決定基板及所量測光譜之基板位置。因此，控制器可將各種所量測光譜與基板10a及10b上之可控區域148b-148c(參閱第2圖)相關聯。在一些實施例中，光譜量測時間可作為精確計算半徑位置之替代而使用。
在平台之多個旋轉內，對各個基板之各個區域而言，可隨時間獲得一系列光譜。在無任何特定理論限制之情況下，由於最外層厚度有所改變，所以來自基板10之反射光之光譜隨研磨進展(例如，在平台之多個旋轉期間，而非在橫跨基板之單個拂掠期間)而逐漸形成，從而產生一系列時變光譜。此外，由層堆疊之特定厚度表現特定光譜。
在一些實施例中，控制器(例如，計算裝置)可經程式化以比較所量測光譜及多個參考光譜，且決定哪個參考光譜提供最佳匹配。詳言之，控制器可經程式化以比較來自各個基板之各個區域之一系列所量測光譜中之各個光譜及多個參考光譜，以產生針對各個基板之各個區域之一系列最佳匹配參考光譜。
如本文所使用，參考光譜為在研磨基板之前所產生的預定義光譜。參考光譜可與表示研磨製程中期望光譜出現之時間值具有預定義的關聯(亦即，在研磨操作之前定義)，同時假定實際研磨速度遵循預計的研磨速度。替代或另外地，參考光譜可與諸如最外層厚度之基板性質值具有預定義關聯。
例如，藉由量測來自測試基板(例如，具有已知初始層的厚度之測試基板)之光譜，可憑經驗產生參考光譜。例如，為了產生複數個參考光譜，當收集一系列光譜時，使用在研磨裝置晶圓期間將使用的相同研磨參數，來研磨設置的基板。對各個光譜而言，記錄一值以表示研磨製程中收集光譜之時間。例如，值可為經過時間或平台旋轉之次數。基板可被過度研磨(亦即，研磨超過所要厚度)，使得當達成目標厚度時可獲得來自基板之反射光之光譜。
為將各個光譜與諸如最外層厚度之基板性質值相關聯，可在度量衡站量測預研磨具有與產品基板圖案相同的圖案之「設置」基板之初始光譜及性質。亦可用相同度量衡站或不同度量衡站量測後置研磨最後光譜及性質。可由內插決定初始光譜與最後光譜之間的光譜性質，內插例如基於量測測試基板之光譜之經過時間的線性內插。
除憑經驗地決定外，某些或所有參考光譜可由理論計算，例如使用基板層之光學模型。而且，例如，可使用光學模型來計算用於給定外層厚度D之參考光譜。例如，藉由假定以均勻的研磨速度移除外層，可計算表示研磨製程中將被收集的參考光譜之時間的一值。例如，藉由假定初始厚度為D0及均勻研磨速度為R，可簡單地計算針對特定參考光譜之時間Ts(Ts=(D0-D)/R)。作為另一實例，針對基於光學模型所使用之厚度D之預研磨及後置研磨厚度D1、D2(或在度量衡站所量測的其他厚度)而言，可執行量測時間T1、T2之間的線性內插(Ts=T2-T1*(D1-D)/(D1-D2))。
參閱第4圖及第5圖，在研磨期間，量測光譜300(參閱第4圖)可與來自一或更多資料庫310(參閱第5圖)之參考光譜320相比較。如本文所使用，參考光譜資料庫為表示共用共同性質之基板之參考光譜的集合。然而，單個資料庫中之共同共用的性質可橫跨參考光譜之多個資料庫而改變。例如，兩個不同資料庫可包括表示具有兩個不同的下層厚度之基板之參考光譜。對參考光譜之給定資料庫而言，上層的厚度之變動可為造成光譜強度差之主要原因，而非其他因素(諸如，晶圓圖案、下層的厚度或層組合物之差別)。
藉由研磨具有不同基板性質(例如，下層的厚度或層組合物)之多個「設置的」基板及收集如上所述之光譜，可產生用於不同資料庫310之參考光譜320；來自一個設置的基板之光譜可提供第一資料庫，且來自具有不同的下層厚度之另一基板之光譜可提供第二資料庫。替代或另外地，不同資料庫之參考光譜可由理論計算，例如，可使用具有第一厚度的下層之光學模型來計算第一資料庫之光譜，且可使用具有一個不同厚度的下層之光學模型來計算第二資料庫之光譜。
在一些實施例中，為各個參考光譜320指派索引值330。通常，各個資料庫310可包括許多參考光譜320，例如一或更多(例如，僅一個)在基板之預計的研磨時間內各個平台旋轉之參考光譜。該索引330可以為表示研磨製程中期望觀察參考光譜320之時間的值(例如，數目)。可為光譜編索引使得特定資料庫中之各個光譜具有唯一的索引值。可實施編索引，以便以量測光譜之次序排列索引值。可選擇索引值，以隨研磨進展單調改變，例如增大或減小。詳言之，可以選擇參考光譜之索引值，使得該等索引值形成時間或平台旋轉次數之線性函數(假定研磨速度遵循用以產生資料庫中之參考光譜之模型或測試基板的速度)。例如，索引值可以與平台旋轉之次數成比例(例如，與其相等)，在平台旋轉之處為測試基板量測參考光譜之處或參考光譜將以光學模型出現之處。因此，各個索引值可為整數。索引數可表示相關光譜將出現之預計的平台旋轉。
參考光譜及其相關索引值可儲存於參考資料庫中。例如，各個參考光譜320及其相關索引值330可儲存於資料庫(database)350之記錄340中。可在研磨設備之計算裝置之記憶體中實施參考光譜之參考資料庫之資料庫(database)350。
在一些實施例中，可自動產生給定批次的基板之參考光譜。當光學監測系統量測光譜時，研磨某批次之第一基板或具有新的裝置/遮罩圖案之第一基板，但不控制研磨速度(如下參閱第8圖至第10圖所述)。該狀況產生第一基板之一系列光譜，基板下方之視窗之每個區域、每個拂掠(例如，每平台旋轉)具有至少一個光譜。
舉例而言，自該第一基板之一系列光譜自動產生各個區域之一組參考光譜。簡而言之，自第一基板所量測光譜變為參考光譜。更詳言之，自第一基板之各個區域所量測光譜變為該區域之參考光譜。各個參考光譜與平台旋轉次數相關聯，其中在該平台旋轉處自第一基板量測參考光譜。若在特定平台旋轉處存在第一基板之特定區域之多個量測光譜，則可組合量測光譜，例如，平均化以產生平台旋轉之平均光譜。或者，參考資料庫可簡單地將各個光譜保存為單獨參考光譜，且如下所述，比較後續基板之量測光譜與各個參考光譜以發現最佳匹配。任選地，資料庫(database)可儲存一組預設參考光譜，隨後由從第一基板中之一系列光譜所產生的一組參考光譜替換一組預設參考光譜。
如上所述，目標索引值亦可自動產生。在一些實施例中，研磨第一基板達固定的研磨時間，且可將固定研磨時間之末端處之平台旋轉次數設定為目標索引值。在一些實施例中，可使用來自工廠主機或CMP工具(例如，如以引用方式併入之美國申請案第12/625,480號所述)之某些形式的晶圓對晶圓前饋或回饋控制，來調整第一晶圓之研磨時間，而非固定研磨時間。可將調整研磨時間之末端處之平台旋轉次數設定為目標索引值。
在一些實施例中，如第1圖所示，研磨系統可包括另一終點偵測系統180(除了光譜光學監測系統160之外)，例如使用摩擦量測(例如，如以引用方式併入之美國專利第7,513,818號所述)；渦電流(例如，如以引用方式併入之美國專利第6,924,641號所述)；馬達扭矩(例如，如以引用方式併入之美國專利第5,846,882號所述)；或單色光，例如雷射(例如，如以引用方式併入之美國專利第6,719,818號所述)。另一終點偵測系統180可處於平台中之分離凹槽129中，或與光學監測系統160一樣處於相同的凹槽128中。另外，雖然如第1圖所示，另一終點偵測系統位於平台之旋轉軸125之對側，但該狀況並非為必需的；但終點偵測系統180之感測器可與光學監測系統160一樣具有距離軸125之相同徑向矩。該另一終點偵測系統180可用於偵測第一基板之研磨終點，且可將另一終點偵測系統偵測終點時平台旋轉次數設定為目標索引值。在一些實施例中，可進行第一基板之後置研磨厚度量測，且舉例而言，可藉由線性換算來調整由上文技術中之一個所決定之初始目標索引值，線性換算例如，藉由用目標厚度之比率乘以後置研磨量測厚度。
另外，可基於新的處理基板及新的所要終點時間進一步改善目標索引值。在一些實施例中，可基於多個先前研磨基板動態地決定目標索引，例如，藉由組合(例如，加權平均)由針對另一終點偵測系統之晶圓對晶圓的前饋或回饋控制來指示的終點時間，而非僅使用第一基板來設定目標索引值。緊鄰現有基板之前研磨之先前研磨基板之預定義數目(例如，四個或四個以下)可用於計算中。
在任何情況中，一旦決定了目標索引值，即可使用如下所述之技術來研磨一或更多後續基板，以調整施加於一或更多區域之壓力，使得區域比無此調整狀況下在相同時間更接近地達到目標索引(或在預計的終點時間，更接近其目標索引)。
如上所述，針對各個基板之各個區域，基於一系列所量測光譜或該區域及基板，控制器190可經程式化以產生一系列最佳匹配的光譜。可藉由比較所量測光譜及來自特定資料庫之參考光譜，來決定最佳匹配的參考光譜。
在一些實施例中，對各個參考光譜而言，可藉由計算所量測光譜與參考光譜之間的平方差之總和，來決定最佳匹配的參考光譜。具有平方差之最低總和之參考光譜具有最佳擬合。可能存在用於發現最佳匹配的參考光譜之其他技術。
可被應用用於減少電腦處理之方法為限制用於搜尋匹配光譜的資料庫之部分。相較於研磨基板時將獲得的光譜範圍，資料庫通常包括更寬的光譜範圍。在基板研磨期間，資料庫搜尋限於資料庫光譜之預定範圍。在一些實施例中，決定被研磨之基板之當前旋轉索引N。例如，在初始平台旋轉中，可藉由搜尋所有資料庫之參考光譜來決定N。對在後續旋轉期間所獲得的光譜而言，在N之自由度範圍內搜尋資料庫。亦即，若在一個旋轉期間發現索引數為N，在X次旋轉之後的後續旋轉期間，其中自由度為Y，則搜尋範圍將從(N+X)-Y至(N+X)+Y。
參閱第6圖，此第6圖僅圖示了單個基板之單個區域之結果，可決定一系列中最佳匹配光譜中之每一者之索引值，以產生時變系列之索引值212。可將該系列索引值稱為索引軌跡210。在一些實施例中，藉由比較各個量測光譜與僅來自一個資料庫之參考光譜，來產生索引軌跡。通常，索引軌跡210可包括基板下方之光學監測系統之一個(例如，確切地一個)每拂掠的索引值。
對其中存在針對光學監測系統之單個拂掠中之特定基板及區域的多個量測光譜(稱為「當前光譜」)的給定索引軌跡210而言，可在當前光譜中之每一者與一或更多(例如，確切地一個)資料庫之參考光譜之間決定最佳匹配。在一些實施例中，比較各個所選當前光譜與一或更多所選資料庫之各個參考光譜。給定當前光譜e、f及g，及參考光譜E、F及G，例如，對當前光譜及參考光譜之下列組合中之每一者可計算匹配係數：e與E、e與F、e與G、f與E、f與F、f與G、g與E、g與F及g與G。任一匹配係數指示最佳匹配(例如為最小)，決定最佳匹配的參考光譜及索引值。或者，在一些實施例中，可組合(例如，平均)當前光譜，且比較所得組合光譜與參考光譜以決定最佳匹配及索引值。
在一些實施例中，對一些基板之至少一些區域而言，可產生複數個索引軌跡。對給定基板之給定區域而言，可針對感興趣的各個參考資料庫產生索引軌跡。亦即，對給定基板之給定區域之感興趣的各個參考資料庫而言，比較一系列量測光譜中之各個量測光譜與來自給定資料庫之參考光譜，決定一系列最佳匹配的參考光譜，且一系列最佳匹配的參考光譜之索引值為給定資料庫提供索引軌跡。
總而言之，各個索引軌跡包括索引值212之系列210，其中藉由最擬合於量測光譜之給定資料庫選擇參考光譜之索引，來產生系列之各個特定索引值212。索引軌跡210中之各個索引之時間值可與量測量測光譜之時間相同。
參閱第7圖，圖示了複數個索引軌跡。如上所述，對各個基板之各個區域而言，可產生索引軌跡。例如，對第一基板之第一區域而言，可產生索引值212(由空心圓展示)之第一系列210；對第一基板之第二區域而言，可產生索引值222(由實心正方形展示)之第二系列220；對第二基板之第一區域而言，可產生索引值232(由實心圓展示)之第三系列230；而且對第二基板之第二區域而言，可產生索引值242(由空洞的正方形展示)之第四系列240。
如第7圖所示，對各個基板索引軌跡而言，(例如)使用堅固線擬合使已知次序之多項式函數(例如第一次序函數(例如，線))擬合於針對相關區域及晶圓之一系列索引值。例如，第一線214可擬合於第一基板之第一區域之索引值212；第二線224可擬合於第一基板之第二區域之索引值222；第三線234可擬合於第二基板之第一區域之索引值232；而且第四線244可擬合於第二基板之第二區域之索引值242。對索引值進行擬合線可包括計算線之斜率S及線與開始索引值(例如，0)之x軸相交時間T。函數可以以下形式表達：I(t)=S‧(t-T)，其中t為時間。x軸相交時間T可具有負值，從而指示基板層之開始厚度小於預計的厚度。因此，第一線214可具有第一斜率S1及第一x軸相交時間T1；第二線224可具有第二斜率S2及第二x軸相交時間T2；第三線234可具有第三斜率S3及第三x軸相交時間T3；而且第四線244可具有第四斜率S4及第四x軸相交時間T4。
舉例而言，在相同研磨墊上同時研磨多個基板之情況下，基板之間的研磨速度變動可導致基板在不同時間達到其目標厚度。一方面，若同時停止研磨基板，則一些基板將不會達到所要厚度。另一方面，若在不同時間終止研磨基板，則一些基板可具有缺陷且以較低產量操作研磨設備。
藉由自原位量測決定各個基板之各個區域之研磨速度，可決定各個基板之各個區域的目標厚度之預計的終點時間或目標終點時間之預計的厚度，且可調整至少一個基板之至少一個區域之研磨速度，使得基板達成較接近的終點狀況。藉由「較接近的終點狀況」，此一詞意謂著基板區域將比在無此類調整之狀況下更接近在相同時間達到基板區域的目標厚度，或若在相同時間停止研磨基板，則基板區域將比在無此類調整之狀況下更接近相同厚度。
在研磨製程期間之某一時間處，例如在時間T0處，調整至少一個基板之至少一個區域(例如，每基板之至少一個區域)之研磨參數，以調整基板區域之研磨速度，使得在研磨終點時間，複數個基板之複數個區域比在無此類調整之狀況下更接近其目標厚度。在一些實施例中，複數個基板中之各個區域在終點時間可近似具有相同厚度。
參閱第8圖，在一些實施例中，選擇一個基板之一個區域作為參考區域，且決定參考區域將達到目標索引IT之預計的終點時間TE。例如，如第8圖所示，選擇第一基板之第一區域作為參考區域，但可選擇不同區域及/或不同基板。在研磨操作及儲存之前由使用者設定目標厚度IT。
為決定參考區域將達到目標索引之預計的時間，可計算參考區域之線(例如，線214)與目標索引IT之相交。假定剩餘研磨製程中研磨速度不偏離預計的研磨速度，則一系列索引值應保留大致線性的級數。因此，預計的終點時間TE可作為線對目標索引IT之簡單線性內插而計算，例如IT=S˙(TE-T)。因此，在第8圖之實例中，選擇第一基板之第一區域作為參考區域，其中相關第一線214，IT=S1˙(TE-T1)，亦即，TE=IT/S1-T1。
除了參考區域之外(包括其他基板上之區域)的一或更多區域(例如，所有區域)可定義為可調整區域。可調整區域之線與預計的終點時間TE相交之位置界定可調整區域之預計的終點。因此，可使用各個可調整區域之線性函數(例如，第8圖中之線224、234及244)來外插將在相關區域之預計的終點時間ET處達成之索引，例如EI2、EI3及EI4。例如，可使用第二線224來外插在第一基板之第二區域之預計的終點時間ET處之預計的索引EI2；可使用第三線234來外插在第二基板之第一區域之預計的終點時間ET處之預計的索引EI3；而且可使用第四線來外插在第二基板之第二區域之預計的終點時間ET處之預計的索引EI4。
如第8圖所示，若在時間T0之後不對任何基板之區域中之任何區域的研磨速度進行調整，接著若在相同時間強迫所有基板之終點，則各個基板可具有不同厚度或各個基板可具有不同終點時間(此狀況為非所欲的，因為此狀況可導致缺陷及產量損失)。此處，例如，第一基板之第二區域(由線224展示)之終點將位於比第一基板之第一區域之預計的索引更大的預計的索引EI2(且厚度更小)處。同樣地，第二基板之第一區域之終點將位於比第一基板之第一區域之預計的索引更小的預計的索引ET3(且厚度更大)處。
如第8圖所示，若對不同基板而言，將在不同時間達到目標索引(或相等地，可調整區域在參考區域之預計的終點時間將具有不同預計的索引)，則可向上或向下調整研磨速度，使得基板將比在無此類調整之狀況下更接近在相同時間達到目標索引(及目標厚度)，例如在近似相同的時間；或基板將比在無此類調整之狀況下在目標時間具有更接近的相同索引值(及相同厚度)，例如近似相同的索引值(及近似相同的厚度)。
因此，在第8圖之實例中，在時間T0處開始，修改第一基板之第二區域之至少一個研磨參數，使得區域之研磨速度減小(且因此索引軌跡220之斜率減小)。同樣地，在該實例中，修改第二基板之第一區域之至少一個研磨參數，使得區域之研磨速度增加(且因此索引軌跡230之斜率增加)。類似地，在該實例中，修改第二基板之第二區域之至少一個研磨參數，使得區域之研磨速度增加(且因此索引軌跡240之斜率增加)。因此，在近似相同的時間，兩個基板之兩個區域皆將達到目標索引(及目標厚度)(或若在相同時間停止研磨兩個基板，則兩個基板之兩個區域將以近似相同的厚度而結束)。
在一些實施例中，若預計的終點時間ET處之預計的索引指示基板區域在目標厚度之預定義範圍內，則可不需要調整區域。範圍可為目標索引之2%，例如在1%內。
可調整區域之研磨速度可被調整，使得所有區域比在無此類調整之狀況下在預計的終點時間更接近目標索引。例如，可選擇參考基板之參考區域且調整所有其他區域之處理參數，使得所有區域之終點將近似位於參考基板之預計的時間。參考區域可為例如預定區域，例如中心區域148a或直接環繞中心區域之區域148b，具有任何基板之任何區域之最早或最晚預計的終點時間的區域，或具有所要預計的終點之基板之區域。若在相同時間停止研磨，則最早時間相當於最薄基板。同樣地，若在相同時間停止研磨，則最晚時間相當於最厚基板。參考基板可以為(例如)預定基板，即具有的區域具有基板之最早或最晚預計的終點時間之基板。若在相同時間停止研磨，則最早時間相當於最薄區域。同樣地，若在相同時間停止研磨，則最晚時間相當於最厚區域。
對可調整區域中之每一者而言，可計算索引軌跡之所要斜率，使得可調整區域在與參考區域相同之時間達到目標索引。例如，可自(IT-I)=SD*(TE-T0)計算所要斜率SD，其中I為研磨參數將改變之時間T0處之索引值(自擬合於一系列索引值之線性函數計算)，IT為目標索引，且TE為計算預計的終點時間。在第8圖之實例中，對第一基板之第二區域而言，可自(IT-I2)=SD2*(TE-T0)計算所要斜率SD2；對第二基板之第一區域而言，可自(IT-I3)=SD3*(TE-T0)計算所要斜率SD3；而且對第二基板之第二區域而言，可自(IT-I4)=SD4*(TE-T0)計算所要斜率SD4。
參閱第9圖，在一些實施例中，不存在參考區域。例如，預計的終點時間TE’可以為(例如)在研磨製程之前由使用者設定之預定時間，或可以自一或更多基板中之兩個或兩個以上區域之預計的終點時間之平均值或其他組合而計算(如藉由對目標索引投射各個種區域之線來計算)。在該實施例中，大致如上所述計算所要斜率(使用預計的終點時間TE’而非TE)，但亦必須計算第一基板之第一區域之所要斜率，例如，可自(IT-I1)=SD1*(TE’-T0)計算所要斜率SD1。
參閱第10圖，在一些實施例中，(其亦可與第9圖中所示實施例相結合)，對不同區域而言存在不同目標索引。該狀況允許在基板上產生審慎但可控的不均勻厚度外型。使用者可例如在控制器上使用輸入裝置輸入目標索引。例如，第一基板之第一區域可具有第一目標索引IT1；第一基板之第二區域可具有第二目標索引IT2；第二基板之第一區域可具有第三目標索引IT3；而且第二基板之第二區域可具有第四目標索引IT4。
對各個可調整區域而言，可從(IT-I)=SD*(TE-T0)計算所要斜率SD，其中I為研磨參數將改變之時間T0處之區域索引值(自擬合於區域之一系列索引值之線性函數計算)，IT為特定區域之目標索引，且TE為計算預計的終點時間(來自如上所述與第8圖有關之參考區域，或來自預設終點時間或如上所述與第9圖有關之預計的終點時間之組合)。在第10圖之實例中，對第一基板之第二區域而言，可從(IT2-I2)=SD2*(TE-T0)計算所要斜率SD2；對第二基板之第一區域而言，可從(IT3-I3)=SD3*(TE-T0)計算所要斜率SD3；而且對第二基板之第二區域而言，可從(IT4-I4)=SD4*(TE-T0)計算所要斜率SD4。
對針對第8圖至第10圖之如上所述之任何方法而言，調整研磨速度以使索引軌跡斜率更靠近所要斜率。舉例而言，可藉由增大或減小承載頭之相應腔室中之壓力來調整研磨速度。可假定研磨速度之改變與壓力改變成正比，例如，簡單的蔔瑞斯頓(Prestonian)模型。例如，對各個基板之各個區域而言，在時間T0之前用壓力Pold研磨區域之情況下，可計算在時間T0之後所施加的新的壓力Pnew為Pnew=Pold*(SD/S)，其中S為在時間T0之前線斜率且SD為所要斜率。
例如，假定壓力Pold1施加於第一基板之第一區域，壓力Pold2施加於第一基板之第二區域，壓力Pold3施加於第二基板之第一區域，且壓力Pold4施加於第二基板之第二區域；則可計算第一基板之第一區域之新的壓力Pnew1為Pnaw1=Pold1*(SD1/S1)；可計算第一基板之第二區域之新的壓力Pnew2為Pnew2=Pold2*(SD2/S2)；可計算第二基板之第一區域之新的壓力Pnew3為Pnew3=Pold3*(SD3/S3)；而且可計算第二基板之第二區域之新的壓力Pnew4為Pnew4=Pold4*(SD4/S4)。
決定基板將達到目標厚度之預計的時間及調整研磨速度之製程在研磨製程期間僅可執行一次，例如在規定時間(例如，在預計的研磨時間之40%至60%處)；或在研磨製程期間執行多次，例如每三十至六十秒一次。在研磨製程期間之後續時間，若合適，則可再次調整速度。在研磨製程期間，研磨速度之改變僅可進行幾次，諸如四次、三次、兩次或僅一次。可在臨近研磨製程之開始、研磨製程之中間或接近研磨製程之末端時進行調整。
在調整研磨速度之後(例如，在時間T0之後)持續研磨，且光學監測系統持續收集光譜且決定各個基板之各個區域之索引值。一旦參考區域之索引軌跡達到目標索引(例如，藉由對時間T0後之一系列索引值擬合新的線性函數及決定新的線性函數達到目標索引之時間來計算)，則認定終點且終止兩個基板之研磨操作。用於決定終點之參考區域可為如上所述之用於計算預計的終點時間之相同參考區域，或不同區域(或若如第8圖所述，調整所有區域，則可選擇參考區域以達成終點決定之目的)。
在一些實施例中，例如，對銅研磨而言，在偵測基板之終點後，基板立即遭受過度研磨製程，例如以移除銅殘餘物。可在均勻壓力下對基板之所有區域進行過度研磨製程，壓力例如1 psi至1.5 psi。過度研磨製程可具有預設持續時間，例如10秒至15秒。
在一些實施例中，並不同時停止研磨基板。在此類實施例中，為達成終點測定之目的，可以存在各個基板之參考區域。一旦特定基板之參考區域之索引軌跡達到目標索引(例如，藉由擬合於時間T0後之一系列索引值之線性函數達到目標索引之時間來計算)，則認定特定基板之終點且同時停止對特定基板之所有區域施加壓力。然而，可持續研磨一或更多其他基板。僅在認定所有剩餘基板之終點後(或在所有基板完成過度研磨後)，才基於剩餘基板之參考區域開始清洗研磨墊。另外，所有承載頭可同時舉升基板離開研磨墊。
在產生特定區域及基板之多個索引軌跡(例如，對特定區域及基板感興趣的各個資料庫之一個索引軌跡)之情況下，隨後可選擇索引軌跡中之一個，以用於特定區域及基板之終點或壓力控制演算法。例如，產生相同區域及基板之各個索引軌跡，控制器190可對該索引軌跡之索引值擬合線性函數，且決定彼線性函數對一系列索引值之擬合良好度。具有線的所產生的索引軌跡可被選擇作為特定區域及基板之索引軌跡，而該線與其自身索引值具有最佳擬合良好度。例如，當決定如何調整可調整區域之研磨速度時(例如，在時間T0處)，具有最佳擬合良好度之線性函數可用於計算中。作為另一實例，當線具有最佳擬合良好度的計算索引(自擬合於一系列索引值之線性函數來計算)匹配或超過目標索引時，可認定終點。同樣地，可比較索引值本身及目標索引以決定終點，而非自線性函數計算索引值。
決定與光譜資料庫相關聯之索引軌跡對與資料庫相關聯之線性函數是否具有最佳擬合良好度可包括：與另一資料庫相關聯之相關堅固線與索引軌跡之間的差異量相比，決定相關光譜資料庫之索引軌跡與相關堅固線之間的差異量是否相對最小，差異量例如最低標準偏差、最大相關或方差之其他量測。在一個實施例中，藉由計算索引資料點與線性函數之間的平方差之總和來決定擬合良好度；具有平方差之最小總和之資料庫具有最佳擬合。
在一些實施例中，可自動觸發產生參考光譜之新的資料庫。控制器190可儲存將用以決定是否觸發產生新的資料庫之臨界值。例如，臨界值可以在研磨之前由操作員設定，或臨界值可為預程式化之值。
在研磨期間，舉例而言，使用如上所述之技術來獲得基板(例如，基板之各個區域)之一系列量測光譜。該等量測光譜可用於控制研磨速度(如上參閱第8圖至第10圖所述)及/或用於控制終點。對來自系列之各個量測光譜而言，例如使用如上所述之技術來選擇來自參考光譜之預存在資料庫之參考光譜作為最佳匹配的光譜，因此產生一系列最佳匹配的光譜。
可使控制器程式化以計算一系列最佳匹配的光譜對一系列量測光譜之擬合度量值。比較擬合度量值及臨界值。若擬合度量值超過臨界值(例如，以上或以下，視擬合度量之低值或高值是否分別指示較好的擬合而定)，則觸發產生參考光譜之新的資料庫。
在一些實施例中，擬合度量為線性函數對索引軌跡之擬合良好度，例如，量測光譜之線性函數與一系列索引值之間的標準偏差、相關或方差之其他量測。例如，擬合度量可以為索引資料點與線性函數之間的平方差之總和。在一些實施例中，擬合度量係基於一系列量測光譜與一系列最佳匹配的參考光譜之間的累計差值。例如，可藉由計算各個量測光譜與彼量測光譜之最佳匹配的參考光譜之間的差值及計算差值之總和來決定擬合度量。計算量測光譜與最佳匹配的光譜之間的差值可包括計算作為在波長範圍內強度差之絕對值之總數的差值。亦即：
difference=ΣB λ=A abs(Imeasured (λ)-Ireference (λ))
其中，A及B分別為光譜波長範圍之下限及上限，且Imeasured(λ)及Ireference(λ)分別為給定波長之量測光譜強度及參考光譜強度。或者，計算量測光譜與最佳匹配的光譜之間的差值可包括計算作為在波長範圍內強度平方差之總數的差值。亦即：
difference=ΣB λ=A (Imeasured (λ)-Ireference (λ))2
在一些實施例中，擬合度量係基於量測基板之終點時間TE與先前量測基板之平均終點時間之間的差值。
若觸發產生參考光譜之新的資料庫，則來自基板之一組量測光譜變為參考光譜之新的資料庫。該狀況可使用與如上所述之產生來自某批次之第一基板之參考資料庫類似的技術。簡而言之，產生針對各個參考光譜及與其相關聯之索引值。索引值可以與平台旋轉之次數成比例(例如，與其相等)，在平台旋轉之處自基板量測各個參考光譜。另外，亦可自動產生新的目標索引值。可自平台旋轉次數計算新的目標索引值，在平台旋轉處偵測一個或先前基板之終點，基板例如一或更多基板而非觸發產生新的資料庫之基板。例如，可自平台旋轉次數之平均值(例如，加權平均值)計算新的目標索引值，在平台旋轉處偵測在觸發產生新的資料庫之基板之前的兩個或兩個以上連續基板之終點。或者，若研磨系統包括另一終點偵測系統180(除了光譜光學監測系統160之外)，則可將彼另一終點偵測系統180偵測終點時之平台旋轉次數設定為目標索引值。在一些實施例中，可進行第一基板之後置研磨厚度量測，且可藉由(例如)線性換算來調整由上文技術中之一個所決定之初始目標索引值，線性換算例如用目標厚度之比率乘以後置研磨量測厚度。
新的資料庫可添加至一或更多資料庫之現存組，或可替換舊資料庫。
參閱第11圖，圖示了簡略流程圖600。如上所述，在具有相同研磨墊之研磨設備中同時研磨複數個基板之複數個區域(步驟602)。在該研磨操作期間，各個基板之各個區域具有其獨立於其他基板可由獨立可變研磨參數控制之研磨速度，研磨參數例如由特定區域上方承載頭中之腔室施加於特定區域上之壓力。在研磨操作期間，如上所述用(例如)自各個基板之各個區域獲得的量測光譜監測基板(步驟604)。決定最佳匹配的參考光譜(步驟606)。決定最擬合的各個參考光譜之索引值以產生一系列索引值(步驟608)。對各個基板之各個區域而言，對一系列索引值擬合線性函數(步驟610)。在一個實施例中，藉由(例如)線性函數之線性內插來決定參考區域之線性函數將達到目標索引值之預計的終點時間(步驟612)。在其他實施例中，預計的終點時間可預定或計算為多個區域之預計的終點時間之組合。若需要，調整其他基板之其他區域之研磨參數以調整基板之研磨速度，使得複數個基板之複數個區域在近似相同的時間達到目標厚度，或使得複數個基板之複數個區域在目標時間具有近似相同的厚度(或目標厚度)(步驟614)。在調整參數之後持續研磨，且對各個基板之各個區域而言，在調整研磨參數之後的時間週期內持續量測光譜、自資料庫決定最佳匹配的參考光譜、決定最佳匹配光譜之索引值以產生新的系列索引值，且對索引值擬合線性函數(步驟616)。一旦參考區域之索引值(例如，自擬合於新的系列索引值之線性函數產生的計算索引值)達到目標索引，則可停止研磨(步驟630)。
如上所述之技術亦可應用於使用渦電流系統來監測金屬層。在此情況下，由渦電流監測系統直接量測層厚度(或其代表值)而非執行光譜之匹配，且使用層厚度而非索引值用於計算。
用以調整終點之方法可基於所執行的研磨類型有所不同。對銅塊研磨而言，可使用單個渦電流監測系統。對在單個平台上具有多個晶圓之銅清除CMP而言，可首先使用單個渦電流監測系統，使得所有基板在相同時間達到第一突破。隨後，渦電流監測系統可切換至雷射監測系統以清除且過度研磨晶圓。對在單個平台上具有多個晶圓之屏障及介電性CMP而言，可使用光學監測系統。
在研磨系統包括另一終點偵測系統(除了光譜系統之外)的一些實施例中，可使用如上所述之技術來調整區域壓力，但可藉由另一終點偵測系統來偵測實際終點。例如，對銅研磨而言，該狀況允許光譜監測系統減少殘餘物及過度研磨，但允許可以較可靠地決定研磨終點之另一系統(例如，馬達扭矩感測器或基於摩擦的感測器)決定研磨終點。
如本說明書所使用，術語基板可包括例如產品基板(例如，包括多個記憶體或處理器晶粒之產品基板)、測試基板、裸基板及光柵基板。基板可處於積體電路製造之各個種階段，例如基板可以為裸晶圓，或基板可包括一或更多沈積及/或圖案化層。術語基板可包括圓形碟及矩形薄片。
控制器190可包括中央處理單元(central processing unit;CPU) 192、記憶體194及支持電路196，例如輸入/輸出電路、電源、時脈電路、快取記憶體等等。除了接收來自光學監測系統160(及任何其他終點偵測系統180)之訊號之外，控制器190可連接至研磨設備100以控制研磨參數，例如一或更多平台及承載頭之各個種旋轉速度及由承載頭所施加的一或更多壓力。記憶體連接至CPU 192。記憶體或可計算可讀取媒體可以為一或更多可取得記憶體，諸如隨機存取記憶體(random access memory;RAM)、唯讀記憶體(read only memory;ROM)、軟碟、硬碟或其他形式數位儲存器。另外，雖然圖示為單個電腦，但控制器190可為例如包括多個獨立操作處理器及記憶體之分散式系統。
本說明書中所描述的本發明之實施例及所有功能操作可在數位電子電路中、或在電腦軟體、韌體或硬體中(包括本說明書中所揭示的結構構件及其結構等效物)、或在其組合中實施。本發明之實施例可實施為一或更多電腦程式產品(亦即，在機器可讀取儲存媒體中有形實施的一或更多電腦程式)，以供資料處理設備執行，或以供控制操作資料處理設備，資料處理設備例如可程式化處理器、電腦或多個處理器或電腦。電腦程式(亦稱，程式、軟體、軟體應用程式或代碼)可以任何形式之程式設計語言寫入，包括編譯或解釋語言；而且電腦程式可以任何形式部署，包括作為單獨程式或作為模組、元件、次常式或適用於計算環境之其他單元。電腦程式並非一定對應於檔案。程式可儲存於存放其他程式或資料之檔案之部分中，於所述程式之專用單個檔案中或於多個協調檔案(例如，儲存一或更多模組、子程式或代碼之部分之檔案)中。可部署電腦程式，以在一個電腦上或在多個電腦上在一處實施或散佈於多個處且由通訊網路互聯。
可藉由一或更多可程式化處理器來執行本說明書中所描述的製程及邏輯流程，可程式化處理器執行一或更多電腦程式以藉由運算輸入資料及產生輸出來執行功能。製程及邏輯流程亦可由專用邏輯電路來執行且設備亦可實施為專用邏輯電路，專用邏輯電路例如，現場可程式化閘陣列(field programmable gate array;FPGA)或特殊應用積體電路(application-specific integrated circuit;ASIC)。
上文所述之研磨設備及方法可應用於各個種研磨系統。研磨墊或承載頭，或兩者皆可移動以提供研磨表面與基板之間的相對運動。例如，平台可環行而非旋轉。研磨墊可以為固定至平台之圓形(或某種其他形狀)襯墊。終點偵測系統之一些態樣可應用於線性研磨系統，例如，在研磨墊為線性移動之連續或捲盤對捲盤皮帶之情況下。研磨層可以為標準(例如，具有或不具有填料之聚氨基甲酸酯)研磨材料、軟材料或固定磨蝕材料。使用相對定位之術語；應理解可將研磨表面及基板固持於垂直方向或某一其他方向。
已對本發明之特定實施例進行了描述。其他實施例在以下申請專利範圍之範疇內。
10．．．基板
10a．．．第一基板
10b．．．第二基板
100．．．研磨設備
108．．．視窗
110．．．研磨墊
112．．．外研磨層
114．．．背層
118．．．視窗
120．．．平台
121．．．馬達
124．．．軸
125．．．軸
128．．．凹槽
129．．．旋轉耦合器
130．．．臂
132．．．研磨液
140．．．承載頭
142．．．定位環
144．．．薄膜
146a．．．腔室
146b．．．腔室
146c．．．腔室
148a．．．區域
148b．．．區域
148c．．．區域
150．．．支撐結構/迴轉料架
152．．．驅動軸
155．．．軸
154．．．馬達
162．．．光源
160．．．光學監測系統
166．．．電路
164．．．光偵測器
170．．．分叉光纖
168．．．光學頭
174．．．分支
172．．．幹線
180．．．終點偵測系統
176．．．分支
192．．．中央處理單元
190．．．控制器
196．．．支持電路
194．．．記憶體
201a．．．點
201．．．位置
201c．．．點
201b．．．點
201e．．．點
201d．．．點
201g．．．點
201f．．．點
201i．．．點
201h．．．點
201k．．．點
201j．．．點
204．．．箭頭
202．．．位置
212．．．索引值
210．．．索引軌跡/第一系列
S1．．．第一斜率
222．．．索引值
214．．．第一線
S2．．．第二斜率
220．．．索引軌跡/第二系列
232．．．索引值
S3．．．第三斜率
224．．．第二線
242．．．索引值
230．．．索引軌跡/第三系列
S4．．．第四斜率
310．．．資料庫
234．．．第三線
330．．．索引值
240．．．索引軌跡/第四系列
350．．．資料庫
602．．．步驟
244．．．第四線
606．．．步驟
300．．．量測光譜
610．．．步驟
320．．．參考光譜
614．．．步驟
340．．．記錄
630．．．步驟
600．．．流程圖
SD1．．．所要斜率
604．．．步驟
SD3．．．所要斜率
608．．．步驟
TE’．．．預計的終點時間
612．．．步驟
616．．．步驟
SD．．．所要斜率
SD2．．．所要斜率
SD4．．．所要斜率
IT．．．目標索引
IT2．．．第二目標索引
IT4．．．第四目標索引
TE．．．終點時間
Pold．．．壓力
Pold2．．．壓力
Pold4．．．壓力
Pnew2．．．新的壓力
Pnew4．．．新的壓力
EI2/EI3/EI4．．．索引
D2．．．研磨厚度
T2．．．時間
T4．．．時間
S．．．斜率
IT1．．．第一目標索引
IT3．．．第三目標索引
T0．．．時間
Pnew．．．新的壓力
Pold1．．．壓力
Pold3．．．壓力
Pnew1．．．新的壓力
Pnew3．．．新的壓力
Ts．．．時間
D1．．．研磨厚度
T1．．．時間
T3．．．時間
T．．．時間
第1圖圖示了具有兩個研磨頭之研磨設備之實例的剖面示意圖；
第2圖圖示了具有多個區域之基板的俯視示意圖；
第3A圖圖示了研磨墊之俯視圖，且展示了在第一基板上進行原位量測之位置；
第3B圖圖示了研磨墊之俯視圖，且展示了在第二基板上進行原位量測之位置；
第4圖圖示了自原位光學監測系統之所量測光譜；
第5圖圖示了參考光譜之資料庫；
第6圖圖示了索引軌跡；
第7圖圖示了不同基板之不同區域之複數個索引軌跡；
第8圖圖示了基於參考區域之索引軌跡達到目標索引之時間，來計算複數個可調整區域之複數個所要斜率；
第9圖圖示了基於參考區域之索引軌跡達到目標索引之時間，來計算複數個可調整區域之複數個所要斜率；
第10圖圖示了不同基板之不同區域之複數個索引軌跡，其中不同區域具有不同目標索引；
第11圖為調整複數個基板中之複數個區域之研磨速度的示例性製程之流程圖，使得複數個區域在目標時間近似具有相同厚度。
各種圖式中之相似的元件符號及命名表明相似元件。
600．．．流程圖
602．．．步驟
604．．．步驟
606．．．步驟
608．．．步驟
610．．．步驟
612．．．步驟
614．．．步驟
616．．．步驟
630．．．步驟

Claims (42)

  1. 一種產生參考光譜之電腦實施方法，該電腦實施方法包含以下步驟：在具有一可旋轉平台之一研磨設備中研磨一第一基板；在研磨期間，用一第一原位監測系統量測來自該第一基板之一第一系列光譜；將該第一系列光譜中之各個光譜與一索引值相關聯，該索引值等於平台旋轉之一次數，其中在該等平台旋轉之處量測該各個光譜；儲存該第一系列光譜作為參考光譜；從一第二原位監測系統接收資料，其中該第二原位監測系統在該第一基板研磨期間監測該第一基板；基於來自該第二原位監測系統之該資料，偵測在該第一基板研磨期間該第一基板的一研磨終點，且不使用該第一原位監測系統來偵測該第一基板的該研磨終點；當藉由該第二原位監測系統偵測到該第一基板的研磨終點時，基於平台旋轉之該次數，決定一目標索引值；在該研磨設備中研磨一第二基板；在該第二基板的研磨期間，用該第一原位監測系統且不使用該第二原位偵測系統，量測來自該第二基板之一第二系列光譜；及基於該參考光譜、該第二系列光譜及該目標索引 值，執行對該第二基板決定一研磨終點或對該第二基板上之至少一個區域調整一研磨參數之至少一者。
  2. 如請求項1所述之方法，其中決定該目標索引值之步驟包含以下步驟：組合複數個終點時間，且該目標索引值係為在該組合複數個終點時，平台旋轉之該次數。
  3. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟：執行該第一基板之一後置研磨厚度量測。
  4. 如請求項3所述之方法，進一步包含以下步驟：決定一初始索引值，且基於該後置研磨厚度量測調整該初始索引值。
  5. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟：對於該第二系列光譜中之各個量測光譜，從該參考光譜決定一最佳匹配的參考光譜，以產生一系列最佳匹配參考光譜；藉由以下步驟來產生一系列索引值：對於來自該系列最佳匹配參考光譜之各個最佳匹配的參考光譜，決定與該最佳匹配的參考光譜相關聯之一索引值，以產生該系列索引值；以及對該系列索引值擬合一線性函數。
  6. 如請求項5所述之方法，其中對於該第二基板中之各個區域執行以下步驟：量測一第二系列光譜；從該參考光譜決定一最佳匹配的參考光譜；產生一系列索引值；及對該系列索引值擬合一線性函數。
  7. 如請求項6所述之方法，進一步包含以下步驟：基於該線性函數決定一預計的時間，其中在該預計的時間，該第二基板中之至少一個區域將達到該目標索引值；以及調整該一個基板上之至少一個區域之一研磨參數，以調整該至少一個區域之研磨速度，使得在該預計的時間，該至少一個區域比在無此類調整之狀況下更接近該目標索引值。
  8. 如請求項7所述之方法，進一步包含以下步驟：基於一時間偵測該第二基板之該研磨終點，該時間為該至少一個區域之一參考區域之該線性函數達到該目標索引值之時間。
  9. 如請求項1所述之方法，其中該第二原位監測系統包含一馬達扭矩監測系統、一渦電流監測系統、一摩擦監測系統或一單色光學監測系統中之一或更多。
  10. 一種用於產生參考光譜之電腦程式產品，該電腦程式產 品具有指令以造成一處理器執行以下步驟：在該第一基板的研磨期間，以一第一原位監測系統從一第一基板接收一第一系列光譜之量測；將該第一系列光譜中之各個光譜與一索引值相關聯，該索引值等於一平台之平台旋轉的一次數，其中在該平台之處量測該各個光譜；儲存該第一系列光譜作為參考光譜；從一第二原位監測系統接收資料，其中該第二原位監測系統在該第一基板研磨期間監測該第一基板；基於來自該第二原位監測系統之該資料，偵測在該第一基板研磨期間該第一基板的一研磨終點，且不使用該第一原位監測系統來偵測該第一基板的該研磨終點；當藉由該第二原位監測系統偵測到該第一基板的研磨終點時，基於平台旋轉之該次數，決定一目標索引值；在該第二基板的研磨期間，以該第一原位監測系統且不使用該第二原位偵測系統，接收來自一第二基板之一第二系列光譜之量測；及基於該參考光譜、該第二系列光譜及該目標索引值，執行對該第二基板決定一研磨終點或對該第二基板上之至少一個區域調整一研磨參數之至少一者。
  11. 如請求項10所述之電腦程式產品，進一步包含指令以執行以下步驟：對於在該第二系列光譜中的各個量測的光譜，從該 參考光譜決定一最佳匹配的參考光譜，以產生一系列最佳匹配參考光譜；藉由以下步驟來產生一系列索引值：對於來自該系列最佳匹配參考光譜之各個最佳匹配的參考光譜，決定與該最佳匹配的參考光譜相關聯之一索引值，以產生該系列索引值；以及對該系列索引值擬合一線性函數
  12. 如請求項10所述之電腦程式產品，包含指令以對於該第二基板中之各個區域執行以下步驟：接收該第二系列光譜之量測；從該參考光譜決定一最佳匹配的參考光譜；產生一系列索引值；及對該系列索引值擬合一線性函數。
  13. 如請求項12所述之電腦程式產品，包含指令以執行以下步驟：基於該線性函數決定一預計的時間，其中在該預計的時間，該第二基板中之至少一個區域將達到該目標索引值；以及調整該一個基板上之至少一個區域之一研磨參數，以調整該至少一個區域之研磨速度，使得在該預計的時間，該至少一個區域比在無此類調整之狀況下更接近該目標索引值。
  14. 如請求項13所述之電腦程式產品，包含指令以執行以下步驟：基於一時間偵測該第二基板之該研磨終點，該時間為該至少一個區域之一參考區域之該線性函數達到該目標索引值之時間。
  15. 一種產生參考光譜之電腦實施方法，該方法包含以下步驟：在一研磨設備中研磨一第一基板；在研磨期間，用一原位光學監測系統量測來自該第一基板之一系列光譜；對於該系列光譜中之各個光譜，從一第一複數個參考光譜決定一最佳匹配的參考光譜，以產生一系列參考光譜；計算該系列光譜對該系列參考光譜之一擬合度量之一值；將該擬合度量之該值與一臨界值作比較，且基於該比較決定是否產生一第二資料庫；以及若決定欲產生該第二資料庫，則儲存該系列光譜作為一第二複數個參考光譜。
  16. 如請求項15所述之方法，進一步包含以下步驟：在該研磨設備中研磨一第二基板；在研磨期間，用該原位光學監測系統量測來自該第二基板之一第二系列光譜；以及 對於該第二系列光譜中之各個光譜，從包括該第二複數個參考光譜之一組參考光譜來決定一最佳匹配的參考光譜，以產生一第二系列參考光譜。
  17. 如請求項16所述之方法，其中該組參考光譜包括該第一複數個參考光譜。
  18. 如請求項16所述之方法，其中該組參考光譜不包括該第一複數個參考光譜。
  19. 如請求項16所述之方法，進一步包含以下步驟：將該第二複數個參考光譜中之各個參考光譜與一索引值相關聯，該索引值與平台旋轉之一次數成比例，其中在平台旋轉處量測該光譜。
  20. 如請求項19所述之方法，進一步包含以下步驟：對於該第二系列參考光譜中之各個光譜，決定一相關索引值，以產生一系列索引值；以及對該系列索引值擬合一線性函數。
  21. 如請求項20所述之方法，進一步包含以下步驟：決定一目標索引值。
  22. 如請求項21所述之方法，其中對該第二基板之複數個 區域執行以下步驟：量測一第二系列光譜；決定一最佳匹配的參考光譜；決定一相關索引值；及擬合一線性函數。
  23. 如請求項22所述之方法，進一步包含以下步驟：基於該線性函數決定一預計的時間，在該預計的時間，該第二基板中之至少一個區域將達到該目標索引值；以及調整該第二基板中之該至少一個區域之一研磨參數，以調整該至少一個區域之該研磨速度，使得在該預計的時間，該至少一個區域比在無此類調整之狀況下更接近該目標索引值。
  24. 如請求項21所述之方法，進一步包含以下步驟：基於該線性函數達到該目標索引值之一時間，而偵測該第二基板之一研磨終點。
  25. 如請求項21所述之方法，其中決定該目標索引值之步驟包括以下步驟：使用至少一第一值計算該目標索引值，該第一值為平台旋轉之一次數，其中在平台旋轉之處偵測在該第一基板之前研磨的一第三基板之一終點。
  26. 如請求項25所述之方法，其中計算該目標索引值之步驟包括以下步驟：計算包括該第一值及一第二值之複數 個值之一平均值，該第二值係為平台旋轉之一次數，其中在平台旋轉之處偵測在該第三基板之前研磨的一第四基板之一終點。
  27. 如請求項26所述之方法，其中連續地研磨該第四基板、該第三基板及該第一基板。
  28. 如請求項21所述之方法，進一步包含以下步驟：用除了該原位光學監測系統之外的一第二原位監測系統來監測該第一基板，及用該第二原位監測系統偵測該第一基板之一研磨終點。
  29. 如請求項28所述之方法，其中決定該目標索引值之步驟包括以下步驟：當該第二原位監測系統偵測到該第一基板之該研磨終點時，決定平台旋轉之該次數。
  30. 如請求項29所述之方法，其中該第二原位監測系統包含一馬達扭矩監測系統、一渦電流監測系統、一摩擦監測系統或一單色光學監測系統中之一或更多。
  31. 如請求項21所述之方法，進一步包含以下步驟：執行該第一基板之一後置研磨厚度量測。
  32. 如請求項31所述之方法，進一步包含以下步驟：決定 一初始索引值，且其中決定該目標索引值之步驟包括以下步驟：基於該後置研磨厚度量測調整該初始索引值。
  33. 如請求項15所述之方法，進一步包含以下步驟：對於該第一系列參考光譜中之各個光譜，決定一相關索引值，以產生一系列索引值；以及對該系列索引值擬合一線性函數。
  34. 如請求項33所述之方法，其中該擬合度量包含該線性函數對該系列索引值之一擬合良好度。
  35. 如請求項34所述之方法，其中該擬合良好度包含該系列索引值與該線性函數之間的平方差之一總和。
  36. 如請求項15所述之方法，其中計算該擬合度量之該值之步驟包含以下步驟：對於該系列光譜中之各個光譜，決定該光譜與該最佳匹配的參考光譜之間的一差值，以提供一系列差值且累計該等差值。
  37. 如請求項36所述之方法，其中決定該光譜與該最佳匹配的參考光譜之間的一差值之步驟包括以下步驟：計算在一波長範圍內強度差之絕對值之一總和，或計算在一波長範圍內強度平方差之一總和。
  38. 一種用於產生參考光譜之電腦程式產品，該電腦程式產品具有指令以造成一處理器執行以下步驟：在一第一基板的研磨期間，用一原位光學監測系統從該第一基板接收一系列光譜的量測；對於該系列光譜中的各個光譜，從一第一複數個第一參考光譜決定一最佳匹配的參考光譜；計算該系列光譜對該系列參考光譜之一擬合度量之一值；將該擬合度量之該值與一臨界值作比較，且基於該比較決定是否產生一第二資料庫；以及若決定欲產生該第二資料庫，則儲存該系列光譜作為一第二複數個參考光譜。
  39. 如請求項38所述之電腦程式產品，包含指令以執行以下步驟：在一第二基板之研磨期間，用該原位光學監測系統從該第二基板接收一第二系列光譜之量測；及對於該第二系列光譜中之各個光譜，從包括該第二複數個參考光譜之一組參考光譜決定一最佳匹配的參考光譜，以產生一第二系列參考光譜。
  40. 如請求項39所述之電腦程式產品，其中該組參考光譜包括該第一複數個參考光譜。
  41. 如請求項39所述之電腦程式產品，其中該組參考光譜不包括該第一複數個參考光譜。
  42. 如請求項39所述之電腦程式產品，其中計算該擬合度量之該值之步驟包含指令以執行以下步驟：對於該系列光譜中之各個光譜，決定該光譜與該最佳匹配的參考光譜之間的一差值，以提供一系列差值且累計該等差值。
TW100110371A 2010-04-28 2011-03-25 用於光學監測之參考光譜的自動產生 TWI496661B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US32901110P 2010-04-28 2010-04-28
US35232510P 2010-06-07 2010-06-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201141662A TW201141662A (en) 2011-12-01
TWI496661B true TWI496661B (zh) 2015-08-21

Family

ID=44904301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100110371A TWI496661B (zh) 2010-04-28 2011-03-25 用於光學監測之參考光譜的自動產生

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP2013526058A (zh)
KR (1) KR101762837B1 (zh)
TW (1) TWI496661B (zh)
WO (1) WO2011139524A2 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10429320B2 (en) * 2013-06-04 2019-10-01 Kla-Tencor Corporation Method for auto-learning tool matching
TWI487888B (zh) * 2013-09-30 2015-06-11 Ind Tech Res Inst 掃描式光柵光譜儀
KR102395616B1 (ko) * 2016-10-10 2022-05-09 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 화학적 기계적 연마를 위한 실시간 프로파일 제어
JP7083279B2 (ja) * 2018-06-22 2022-06-10 株式会社荏原製作所 渦電流センサの軌道を特定する方法、基板の研磨の進行度を算出する方法、基板研磨装置の動作を停止する方法および基板研磨の進行度を均一化する方法、これらの方法を実行するためのプログラムならびに当該プログラムが記録された非一過性の記録媒体
JP7341022B2 (ja) * 2019-10-03 2023-09-08 株式会社荏原製作所 基板研磨装置および膜厚マップ作成方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6190234B1 (en) * 1999-01-25 2001-02-20 Applied Materials, Inc. Endpoint detection with light beams of different wavelengths
US20050173259A1 (en) * 2004-02-06 2005-08-11 Applied Materials, Inc. Endpoint system for electro-chemical mechanical polishing
TW200717637A (en) * 2005-08-22 2007-05-01 Applied Materials Inc Apparatus and methods for spectrum based monitoring of chemical mechanical polishing
US20080239308A1 (en) * 2007-04-02 2008-10-02 Applied Materials, Inc. High throughput measurement system
TW200849416A (en) * 2007-02-23 2008-12-16 Applied Materials Inc Using spectra to determine polishing endpoints
US20090036026A1 (en) * 2005-08-22 2009-02-05 Applied Materials, Inc. Substrate thickness measuring during polishing

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6709314B2 (en) 2001-11-07 2004-03-23 Applied Materials Inc. Chemical mechanical polishing endpoinat detection
JP5534672B2 (ja) * 2005-08-22 2014-07-02 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 化学機械的研磨のスペクトルに基づく監視のための装置および方法
US20090275265A1 (en) * 2008-05-02 2009-11-05 Applied Materials, Inc. Endpoint detection in chemical mechanical polishing using multiple spectra
JP5675617B2 (ja) * 2008-09-04 2015-02-25 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 加工時における基板の分光モニタリングを使用した研磨速度の調整

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6190234B1 (en) * 1999-01-25 2001-02-20 Applied Materials, Inc. Endpoint detection with light beams of different wavelengths
US20050173259A1 (en) * 2004-02-06 2005-08-11 Applied Materials, Inc. Endpoint system for electro-chemical mechanical polishing
TW200717637A (en) * 2005-08-22 2007-05-01 Applied Materials Inc Apparatus and methods for spectrum based monitoring of chemical mechanical polishing
US20090036026A1 (en) * 2005-08-22 2009-02-05 Applied Materials, Inc. Substrate thickness measuring during polishing
TW200849416A (en) * 2007-02-23 2008-12-16 Applied Materials Inc Using spectra to determine polishing endpoints
US20080239308A1 (en) * 2007-04-02 2008-10-02 Applied Materials, Inc. High throughput measurement system

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011139524A3 (en) 2012-03-08
KR20130055616A (ko) 2013-05-28
WO2011139524A2 (en) 2011-11-10
KR101762837B1 (ko) 2017-08-04
TW201141662A (en) 2011-12-01
JP2013526058A (ja) 2013-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9372116B2 (en) Automatic initiation of reference spectra library generation for optical monitoring
TWI593513B (zh) 用於化學機械研磨中研磨速率校正的反饋的方法
US20170100814A1 (en) Polishing apparatus having optical monitoring of substrates for uniformity control and separate endpoint system
US8694144B2 (en) Endpoint control of multiple substrates of varying thickness on the same platen in chemical mechanical polishing
KR101699197B1 (ko) 인-시튜 프로파일 제어(ｉｓｐｃ)를 이용한 동적 잔류물 클리어링 제어
US20120034845A1 (en) Techniques for matching measured spectra to reference spectra for in-situ optical monitoring
US20110300775A1 (en) Control of Overpolishing of Multiple Substrates on the Same Platen in Chemical Mechanical Polishing
KR20130125369A (ko) 광학 모니터링을 위한 스펙트럼들의 라이브러리 구축
US20120034844A1 (en) Spectrographic monitoring using index tracking after detection of layer clearing
US20110282477A1 (en) Endpoint control of multiple substrates with multiple zones on the same platen in chemical mechanical polishing
TWI496661B (zh) 用於光學監測之參考光譜的自動產生
US20120100781A1 (en) Multiple matching reference spectra for in-situ optical monitoring
US8954186B2 (en) Selecting reference libraries for monitoring of multiple zones on a substrate