TWI794293B - 使用製程控制參數矩陣的半導體製造 - Google Patents

使用製程控制參數矩陣的半導體製造 Download PDF

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Abstract

一種處理基板的方法，包括以下步驟：使第一複數個基板的每個相應的第一基板經受改變該相應的第一基板的外層厚度的製程；產生複數組製程參數值，其中該複數個製程參數包括複數個控制參數和複數個狀態參數；產生複數個經測量的移除輪廓；產生矩陣，該矩陣將複數個製程參數關連於經計算的移除輪廓；對於第二複數個基板中的每個相應的第二基板，判定目標移除輪廓和複數個狀態參數值；透過將目標移除輪廓和狀態參數值應用至矩陣，來計算相應的控制參數值以應用於相應的第二基板；以及使用相應的製程參數值使每個相應的第二基板經受該製程。

Description

使用製程控制參數矩陣的半導體製造
本公開涉及控制積體電路製造製程，例如化學機械研磨製程。
積體電路通常藉由在矽晶圓上順序沉積導電層、半導體層、或絕緣層而形成在基板上。一個製造步驟包括在非平面表面上沉積填料層並使填料層平坦化。對於一些應用，填料層經平坦化直到暴露出圖案化層的頂表面。例如，導電填料層可以沉積在圖案化的絕緣層上以填充絕緣層中的溝槽或孔。在平坦化之後，保留在絕緣層的凸起圖案之間的導電層的部分形成通孔、插塞和線，該通孔、插塞和線提供基板上的薄膜電路之間的導電路徑。對於其他應用，填料層經平坦化直到在底層上留下預定的厚度。例如，沉積的介電層可以經平坦化以用於光刻。
化學機械研磨(Chemical mechanical polishing;CMP)是一種公認的平坦化的方法。此平坦化方法通常要求將基板安裝在承載頭上。基板的暴露表面通常抵著具有耐用粗糙表面的旋轉研磨墊放置。承載頭在基板上提供可控制的裝載，以將基板推靠於研磨墊。通常將研磨液（例如具有磨料顆粒的漿料）供應至研磨墊的表面。經處理的晶圓在研磨製程後展現出材料移除的輪廓、研磨層的厚度有所變化的二維圖。
在一個態樣中，一種處理基板的方法，包括以下步驟：使第一複數個基板的每個相應的第一基板經受改變該相應第一基板的外層厚度的製程，對於每個相應的第一基板，記錄用於該製程的複數個製程參數的複數個製程參數值，從而產生複數組製程參數值，對於每個相應的第一基板，以監控系統在該製程期間或在該製程之後測量該外層的移除輪廓，從而產生複數個經測量的移除輪廓，產生矩陣，該矩陣將該複數個製程參數關連於經計算的移除輪廓，對於第二複數個基板中的每個相應的第二基板，判定目標移除輪廓和複數個狀態參數值，對於每個相應的第二基板，透過將該目標移除輪廓和該等狀態參數值應用至該矩陣，來計算相應的控制參數值以應用於該相應的第二基板，以及使用該等相應的製程參數值使每個相應的第二基板經受該製程。複數個製程參數包括複數個控制參數和複數個狀態參數。產生該矩陣之步驟包括找到將該複數組製程參數值最佳擬合至該複數個經測量的移除輪廓的矩陣值。
在另一態樣中，一種用於控制基板的處理的電腦程式產品，該電腦程式產品有形地體現於一非暫態電腦可讀取媒體中，可包括用於使處理器實行以下步驟之指令：產生矩陣，該矩陣將複數個製程參數關連於經計算的移除輪廓，其中產生該矩陣之步驟包括找到將複數組製程參數值最佳擬合至複數個經測量的移除輪廓的矩陣值；針對複數個基板中的每個相應基板獲得目標移除輪廓和複數個狀態參數值；對於每個相應的基板，透過將該目標移除輪廓和該等狀態參數值應用至該矩陣，來計算相應的控制參數值以應用於該相應的基板；以及使半導體處理系統使用該等相應的製程參數值來使每個相應的基板經受該製程。
在又一態樣中，一種研磨系統可包括：支撐架，用以保持研磨墊；承載頭，用以保持與該研磨墊接觸的基板，該承載頭具有複數個腔室；馬達，用以在該支撐架與該承載頭之間產生相對運動；以及控制器，該控制器經配置以：產生矩陣，該矩陣將複數個製程參數關連於經計算的移除輪廓，其中產生該矩陣之步驟包括找到將複數組製程參數值最佳擬合至複數個經測量的移除輪廓的矩陣值，其中該等製程參數值包括狀態參數值和控制參數值，並且其中該等控制參數值包括該承載頭中的腔室的壓力；針對複數個基板中的每個相應的基板獲得目標移除輪廓和複數個狀態參數值；對於每個相應的基板，透過將該目標移除輪廓和該等狀態參數值應用至該矩陣，來計算相應的控制參數值以應用於該相應的基板，其中該等相應的控制參數值包括承載頭中的該等腔室的相應壓力；以及使半導體處理系統使用該等相應的製程參數值來使每個相應的基板經受該製程。
實施可包括以下特徵中的一或多個。
可以儲存將該複數個製程參數關連於經計算的移除輪廓的初始矩陣。透過將目標移除輪廓和狀態參數值應用於該初始矩陣，可計算每個相應第一基板的控制參數。
製程可包括化學機械研磨。控制參數值可包括承載頭中的用以將基板保持抵靠研磨墊的腔室壓力、平臺轉速、承載頭轉速、或研磨時間。狀態參數值可包括以下之一或多個：保持環壽命、或研磨墊壽命。
監控系統可包括原位監控系統。在以原位監控系統處理期間可監控每個相應的第二基板，並基於來自該原位監控系統的資料修改該等相應的製程參數值。判定目標移除輪廓之步驟可包括儲存期望的厚度輪廓、接收相應的第二基板的經測量的厚度輪廓、以及判定經測量的厚度輪廓與期望的厚度輪廓之間的差異。
某些實施可以具有以下優點中的一或多個。控制參數的收斂可更快速地實現。可以減少晶圓內厚度不均勻性和晶圓至晶圓的厚度不均勻性(Within-wafer thickness nonuniformity and wafer-to-wafer thickness non-uniformity;WIWNUand WTWNU）。產品晶圓可用於模型精細，使得經處理的基板的實際輪廓更接近所欲之輪廓。
在隨附圖式和以下的描述中闡述了本發明的一或多個實施例的細節。根據說明書、圖式、及申請專利範圍，本發明的其他特徵、目的、和優點將是顯而易見的。
CMP中的一個挑戰是在能夠根據多個輸入參數預測材料移除輪廓的矩陣公式中產生一種製程模型。輸入參數可包括基板層的初始厚度、目標材料移除輪廓、研磨墊條件、保持環條件、研磨墊與基板之間的相對速度、以及在基板上施加的壓力等中的變化。這種製程模型可致能控制CMP製程以實現目標材料移除輪廓。
第1圖圖示了研磨設備20的範例。研磨設備20可包括可旋轉的盤形平臺22，研磨墊30位於該平臺上。平臺可操作以繞軸23旋轉。例如，馬達24可以轉動驅動軸26以使平臺22旋轉。研磨墊30可以例如透過一層黏著劑，可拆卸地固定到平臺22上。研磨墊30可以是具有外研磨層32和較軟的背襯層34的雙層研磨墊。
研磨設備20可包括研磨液供應埠40，以將研磨液42（例如磨料漿）分配至研磨墊30上。研磨設備20亦可包括研磨墊修整盤，以研磨研磨墊30來將研磨墊30保持在一致的研磨狀態。
承載頭50可操作以將基板10保持抵靠在研磨墊30上。每個承載頭50亦包括複數個獨立可控制的可加壓腔室，例如，三個腔室52a-52c，其可將獨立可控制的壓力施加到基板10上的相關區域12a-12c（見第2圖）。參照第2圖，中心區域12a可以基本上是圓形的，並且其餘區域12b-12c可以是圍繞中心區域12a的同心環形區域。
回到第1圖，腔室52a-52c可以由有彈性的膜54界定，該有彈性的膜54具有安裝基板10的底表面。承載頭50亦可包括保持環56，以將基板10保持在有彈性的膜54下方。儘管為了便於說明，第1圖和第2圖中僅示出三個腔室，然而可以有兩個腔室、或四個、或更多個腔室，例如五個腔室。此外，可以在承載頭50中使用調節施加到基板的壓力的其他機構，例如壓電致動器。
每個承載頭50自支撐結構60（例如，轉盤或軌道）懸掛，並且透過驅動軸62連接到承載頭旋轉馬達64，使得承載頭可繞軸51旋轉。可選地，每個承載頭50可以透過沿著軌道的運動而橫向振動，例如，在轉盤上的滑塊上橫向振動；或是透過轉盤本身的旋轉振動而橫向振動。在操作中，平臺22圍繞其中心軸23旋轉，且承載頭50繞其中心軸51旋轉並橫向地越過研磨墊30的頂表面平移。
研磨設備20可包括在線監控系統，該在線監控系統用於在研磨製程完成時測量經研磨的層的厚度。例如，在線監控系統可以產生在區域12a-12c上的層的厚度圖。來自在線監控系統的測量結果可以傳送到控制器90。在線監控系統的範例包括光學監控系統，例如光譜監控系統。
光譜監控系統可以測量層的厚度圖的每個點的層厚度值和相關的擬合優度(goodness of fit;GOF)值。例如，寬帶光源可以用於照射層上的位置，並且可以測量包含由層、基板、和兩者之間的任何其他層所產生的光干涉光譜的反射。所測量的光干涉光譜可以，例如，透過將其與描述由預期的膜堆疊所產生的光學干涉光譜的方程式擬合來分析。此擬合產生層的厚度的判定和GOF值，該GOF值表示測量的光譜與預期的膜堆疊的接近程度。因此，GOF值可用作所判定的厚度值的可靠性的指標。
控制器90包含工具控制模組92和整合進階製程控制模組(integrated advanced process control; i-APC)94。工具控制模組92和i-APC模組94結合可以提供進階的製程控制功能，例如晶圓至晶圓的均勻性控制。控制器90可以是包括微處理器、記憶體、和輸入/輸出電路的計算元件，例如可程式電腦。儘管用單一方塊示出，但控制器90可以是具有分佈在多個電腦上的功能的網路系統，且模組92和94可以位於相同電腦或不同電腦中。
所描述的研磨設備具有許多相關的製程參數，該等製程參數控制研磨設備的操作或是描述設備或研磨環境的狀態。控制研磨設備的操作的製程參數（並且其至少最初可由工具控制模組92設定）（「控制參數」）包括以下：平臺22的轉速；承載頭50的轉速；腔室52a-52c的壓力；以及研磨時間。
反映設備或研磨環境的狀態的製程參數（「狀態參數」）包括以下：研磨保持環壽命；研磨墊壽命；研磨墊調節盤壽命；研磨墊類型：以及研磨液（「漿料」）的類型。保持環、墊、及調節盤是研磨設備中的消耗部件（「消耗品」）的範例。這些消耗品的狀況或「壽命」可以被描述為，例如，處理的晶圓的計數；實際晶圓研磨時間；或自安裝以來經過的總時間。
透過CMP製程研磨的典型晶圓具有一層具有將平面化的表面拓撲的材料。CMP製程的目標是實現所欲之材料移除輪廓，該輪廓是在研磨製程之後在經研磨的層的厚度上之變化的一維或二維圖。由於具有不同的基礎電晶體和互連圖案的不同晶片設計，例如由於不同的圖案密度，表面拓撲是在晶圓與晶圓間變化。這些因素以複雜的方式與CMP製程相互作用，這導致具有不同晶粒設計的晶圓之間的不同的研磨行為。此外，即使具有相同晶粒設計的晶圓也可能具有不同的研磨行為，這是由於沉積或蝕刻的上游製程的變化。因此，通常需要不同的CMP控制參數，至少對於具有不同晶粒設計的晶圓，並可能對於具有相同晶粒設計的個別晶圓，來實現所欲之材料移除輪廓。材料移除輪廓有時具有徑向相依性，這部分原因在於研磨頭的軸向對稱和旋轉。因此，經常調節以實現所欲之徑向輪廓的一個控制參數是徑向腔室52a-52c的壓力。
研磨設備20可以實施晶圓至晶圓的控制。晶圓至晶圓的控制可以提供在廣泛的設計和晶圓的不均勻性上實現目標材料移除輪廓的改善的可能性。晶圓至晶圓回饋控制方法使用關於先前處理的基板的資訊來改善後續基板的處理。晶圓至晶圓回饋控制方法可實施於i-APC模組94中。
在控制器90的示例性實施中，i-APC模組94基於初始製程模型，例如初始矩陣，來產生初始控制參數值的集，並將初始控制參數值的集提供給工具控制模組92。工具控制模組92可接著使用所接收的控制參數值來控制研磨系統。
在使用者定義的時間段上處理一或多個基板之後，i-APC模組94可使用關於基板的資料，以藉由產生新的製程模型或更新初始製程模型來改善初始製程模型。例如，使用者定義的用於產生新的製程模型或更新初始製程模型的時間段可以以研磨的基板的數量，例如5個、10個、25個、或100個晶圓，或者晶圓的「批次」（晶圓通常以「批次」運輸和處理；典型的批量為25個晶圓）來測量。作為另一範例，使用者定義的時間段可以被定義為消耗品的壽命的一部分，例如研磨墊壽命。這種模型的產生或更新可以離線實行，或獨立於研磨設備的操作。
改善的製程模型可接著用以為後續基板產生一組改善的控制參數值。透過i-APC模組94改善的製程模型可以透過最小化目標材料移除輪廓與在基板上實現的實際輪廓之間的誤差，來實現改善的研磨均勻性控制。
i-APC模組94實行包括收集和處理來自經處理的晶圓的資料來改善未來晶圓的處理的任務。收集的資料可包括來自各種晶圓計量工具（「監控系統」）的產品晶圓的上游和下游計量資料。上游計量資料可包括沉積層的厚度圖和相關聯的GOF值。下游計量資料可包括研磨層的厚度圖和相關聯的GOF值，或表面粗糙度值。i-APC模組94可使用GOF值來判定厚度值是否夠可靠以用於製程模型發展。i-APC模組94將這些資料與在特定晶圓的處理期間使用的控制和狀態參數配對，並將其儲存於資料日誌中。資料日誌可以以各種方式組織，該各種方式包括按晶圓ID、設計ID、批次ID、工具ID等來分組。此資料日誌通常用以監控CMP製程的行為中的趨勢和漂移，並採取修正動作。由於它們的大小，資料日誌可以儲存於作為控制器90的一部分的一或多個伺服器中。
在一些實施中，i-APC模組94儲存將處理的每個晶圓的所欲厚度輪廓。使用所欲厚度輪廓，i-APC模組94可透過自沉積層的厚度圖中減去所欲之厚度輪廓來產生目標材料移除輪廓。
可以以各種方式產生製程模型。例如，可以透過處理多個覆蓋晶圓來產生用於描述腔室壓力影響的製程模型，該等多個覆蓋晶圓是具有均勻的待研磨的膜的層的未圖案化晶圓，其作為具有圖案的產品晶圓的取代物。透過將覆蓋晶圓研磨一段固定的時間並測量所得到的材料去除輪廓，可以使用Preston方程式來判定一組腔室壓力和材料移除率之間的關係。
Preston方程式描述： 材料移除率（MRR）= Kp *v*p（方程式1）
其中v是研磨墊表面相對於被研磨的基板表面的速度，p是施加到抵靠研磨墊而待研磨的晶圓的徑向區域的壓力，以及Kp 是稱為Preston係數的比例常數。速度、壓力、和研磨時間是已知且受控制的變數，因此每個區域的Kp 可以以代數操作來判定。得到的包含經判定的Preston係數的Preston方程組是製程模型的範例。
前文對Preston方程式（方程式1）的論述將基板10的特定區域12的速度和壓力與該特定區域的材料移除速率相關聯。在實施中，基板10的其他區域的壓力可以對特定區域的移除速率具有累積效應。這種效應稱為串擾，並且可以例如使用以下形式的矩陣公式對串擾建模：
A = ,
其中kxy 表示第y區到第x區的有效Preston係數。矩陣A稱為Preston係數矩陣。下標x和y相同的對角項，例如k11 ，對應於沒有串擾的每個區域的原始Preston係數。非對角項表示其他第y個區域對第x個區域的影響或串擾。例如，k12 對應於第2區域對第1區域的材料移除率的影響。
使用Preston係數矩陣A，可以透過以下方程式對基板的不同區域的材料移除率建模： 材料移除率（R）= A * P * Veff （方程式2）
其中P是基板每個區域的壓力py 的行向量：
P =，
其中R是基板每個區域的材料移除率rx 的行向量：
R =，
並且Veff 是研磨墊表面相對於基板的所有區域的有效或平均速度。由於承載頭的旋轉，對所有區域使用有效速度通常是很好的近似。在一些實施中，透過固定平臺的旋轉速率，可以將不同區域的相應速度分解成矩陣A的相應Preston係數。材料移除率產生的向量R現包含來自其他區域的串擾的影響。
包含來自覆蓋晶圓研磨的Preston係數的矩陣A是基線製程模型的範例。i-APC模組94可接著使用此基線製程模型來產生一組初始控制參數，以用於處理後續產品晶圓。儘管論述了用於建模腔室壓力影響的製程模型，但是可以以此方式產生用於其他控制參數的製程模型。
然而，由於在覆蓋晶圓與產品晶圓之間的表面拓撲上的差異，基線製程模型可能無法實現在研磨產品晶圓上的目標材料移除輪廓。在這種情況下，i-APC 94嘗試透過研磨多個產品晶圓的多次迭代來找到一組校正因子（「偏移」），以改善產品晶圓上實現的材料移除輪廓。i-APC模組94最終判定，或收斂於，可與基線製程模型一起使用以用於研磨產品晶圓的偏移。然而，偏移的此判定可以採用多個產品晶圓的研磨，在此期間研磨的晶圓較不太可能滿足目標移除輪廓，因此更可能被拒絕，從而不利地影響研磨製程的產量。
應該最小化用於偏移收斂的產品晶圓的消耗，因為他們是有價值的、昂貴的、並且數量有限。在達到偏移收斂之前減少被拒絕的產品晶圓數量的一種方法是提供一種改善的製程模型，該模型更完整地和準確地捕捉各種製程參數的影響。在一些實施中，i-APC模組94經配置以提供改善的製程模型。改善製程模型的品質的一種方法是實施製程模型，該製程模型採納（1）目標材料移除輪廓和（2）反映研磨設備條件的狀態參數作為輸入，並輸出一組估計的控制參數（例如，腔室壓力），該組參數可實現目標材料移除輪廓。
材料移除速率受到研磨設備的狀態參數114的影響，該狀態參數例如由於各種消耗品的磨損所導致的壽命或年齡。例如，研磨墊可能由於老化而經歷彈性降低或表面粗糙度的降低。在CMP製程期間，保持環可能被研磨掉而變得更薄。研磨墊調節盤可能變鈍並且具有減小的墊調節能力。消耗品的特性的這些變化可能影響研磨行為。因此，具有相同設計的晶圓可能需要針對不同狀態參數的不同組的控制參數，來實現目標材料移除輪廓。因此，將狀態參數結合到製程模型中可能導致更好的控制參數估計。
可以使用矩陣公式透過將額外的係數行加入Preston係數矩陣A來建模狀態參數，如下所示：
B =，
其中svw 對應於第w狀態參數對第v區材料移除率的影響。
使用擴增的Preston係數矩陣B，可以透過以下方程式對基板的不同區域的材料移除率建模： 材料移除率（R）= B * PA * Veff （方程式3）
其中PA是包含除了向量PA的區域壓力外，狀態參數的行向量，如下所示：
PA =，
其中spw 對應於第w狀態參數。
可以使用方程式3透過將材料移除率向量R與CMP研磨持續時間t相乘來計算材料移除輪廓，得到 材料移除輪廓（RP）= B * PA * Veff * t（方程式4）
在一些實施中，為了在給定一組狀態參數sp1 -spf 的情況下判定用於實現目標移除輪廓的區域壓力p1 -pm ，使用目標移除輪廓來填充材料移除輪廓向量RP，且使用當前的狀態參數組填充行向量PA的sp係數。接著，可以使用各種方法判定目標區域壓力。例如，矩陣反向可用以建立線性方程組系統，如下所示： B-1 * RP = I * PA * Veff * t （方程式5）
其中B-1 是B的反矩陣，且I是由矩陣乘法B-1 *B得到的單位矩陣。
得到的線性方程組系統是一個超定系統。在一些情況下，可能不存在區域壓力p1 -pm 的數學上精確的解。在這種情況下，可以使用各種最佳化和擬合方法來判定近似解。最佳化方法的範例包括最小平方法和梯度下降。
在擬合過程中可以使用各種加權。例如，某些區域可以比基板的其他區域權重更重。作為另一個範例，不同的控制參數可以在每個擬合迭代給予不同的最小和/或最大變化，以限制和/或對某些參數進行積極的改變。
在一些實施中，時間t和Veff 是固定變數。例如，可以在CMP製程的基線化期間判定他們的值，並且值可以保持固定直到發生另一個基線化。在一些實施中，時間和Veff 的值由營運商、製造主機、或i-APC模組94提供。
儘管已論述了具有特定變數排列的矩陣，但是可以以各種方式排列變數以獲得類似的結果，並且可以基於前文論述建立不同的矩陣公式。例如，可以排列前述變數和參數，使得對於係數矩陣（CM）、輸入向量（IV）、和目標壓力向量（P）， CM * IV = P（方程式6）
其中輸入向量IV由目標移除輪廓RP和狀態參數sp組成，並具有以下形式：
IV =
儘管已論述使用各種矩陣公式來建模區域壓力和狀態參數對材料移除輪廓的影響，但可以類似地判定其他控制參數。
第3圖示出用於在CMP製程中產生和使用矩陣模型的示例性程序300。擴增的Preston係數矩陣B是矩陣模型的範例。首先，晶圓至晶圓控制模組94收集擬合資料（310）。例如，可以在墊壽命中的指定點收集擬合資料，或者在整個墊壽命期間收集擬合資料。擬合資料包括已經測量的一組輸入（例如，製程參數、目標材料移除輪廓）和輸出（例如，測量的材料移除輪廓）對。例如，由晶圓至晶圓控制模組94維護的資料日誌可用以為每個基板擷取處理期間的狀態參數；目標移除輪廓；製程期間使用的控制參數；以及測量的移除輪廓。接著分析擷取到的資訊來判定其作為擬合資料的適合性。在一些實施中，所有觀察到的輸入-輸出對用作為擬合資料。
通常CMP研磨行為可以在具有不同設計的基板之間實質地變化。因此，將擬合資料進一步分類為不同的晶粒設計以用於建立設計特定的矩陣模型可能是有益的。
一旦收集到足夠數量的此類擬合範例，則可以開始矩陣的擬合（320）。可以使用各種演算法來執行擬合，例如，最小平方法和萊文貝格－馬夸特法。
晶圓至晶圓控制模組94判定所產生的矩陣模型是否精確（330）。在擬合階段320完成之後，應驗證矩陣的精確度。例如，驗證精確度之步驟可以包括使用矩陣產生一組控制參數、使用所計算出的參數處理晶圓、以及驗證所得到的材料移除輪廓是否足夠接近輸入目標材料移除輪廓。若計算的控制參數不夠精確，則程序返回到步驟310以收集額外的擬合資料。若輸出精確，則已準備好使用矩陣模型。
作為另一範例，可以將矩陣模型應用於驗證資料集，以響應於驗證輸入資料來驗證所產生的控制參數足夠接近驗證輸出資料。
晶圓至晶圓控制模組94使用所產生的矩陣模型（340）來產生控制參數，以響應於目標材料移除輪廓和狀態參數而用於初始化。
在一些實施中，透過使用控制參數來研磨產品晶圓，其中該等控制參數是使用矩陣模型所產生，並且觀察處理的晶圓的數量直到製程偏移已經收斂，而來驗證所產生的矩陣模型的精確度。若在偏移收斂之前處理的晶圓的數量低於預定值，則驗證矩陣模型的精確度。
在一些實施中，為每個晶圓設計產生個別的矩陣模型。在這樣的實施中，晶圓至晶圓控制模組94維護係數矩陣庫，並且控制器選擇為目前晶圓設計產生的係數矩陣來初始化製程。
實行以產生係數矩陣的擬合可能是計算密集的。因此，在一些實施中，係數矩陣的產生可在CMP工具正在進行維護時「離線」完成。在其他實施中，可以在作為控制器90的一部分的分離的伺服器上完成擬合。在一些其他實施中，擬合可以在不是控制器90的一部分的伺服器中完成，該伺服器向控制器提供所產生的係數矩陣。
本說明書中描述的本發明的實施例和所有功能操作可以在數位電子電路中實施，或是在電腦軟體、韌體、或硬體中實施，包括本說明書中公開的結構構件及其結構均等物，或者它們的組合。本發明的實施例可實施為一或多個電腦程式產品，即，有形地體現在機器可讀取儲存媒體中的一或多個電腦程式，該電腦程式用於由資料處理設備（例如，可程式處理器、電腦、或多個處理器或電腦）執行或控制其操作。電腦程式（也稱為程式、軟體、軟體應用程式、或代碼）可以以任何形式的程式語言編寫，該任何形式的程式語言包括編譯或解譯語言，並且可以以任何形式進行部署，包括作為獨立程式或作為模組、部件、子常式、或其他適合在計算環境中使用的單元。電腦程式不一定對應於檔案。程式可以儲存在保存其他程式或資料的檔案的一部分中，在專門用於所論述的程式的單一檔案中，或者在多個協同的檔案中（例如，儲存一或多個模組、子程式、或代碼的部分的檔案）。電腦程式可以經部署以執行於一台電腦上，或是執行於一個站台上或分散於多個站台且由通訊網路互連的多個電腦上。
本說明書中描述的程序和邏輯流程可以由執行一或多個電腦程式的一或多個可程式處理器實行，以透過對輸入資料實行操作並產生輸出來實行功能。程序和邏輯流程也可以由專用邏輯電路實行，且設備也可以實施為專用邏輯電路，例如，FPGA（場式可程式閘陣列(field programmable gate array; FPGA)）或ASIC（特殊應用積體電路(application specific integrated circuit; ASIC)）。
上述研磨設備和方法可以應用於各種研磨系統中。研磨墊或承載頭或兩者都可以移動以提供研磨表面與基板之間的相對運動。例如，平臺可以軌道運行而不是旋轉。研磨墊可以是固定到平臺上的圓形（或一些其他形狀）墊。研磨系統可以是線性研磨系統，例如，其中研磨墊是線性移動的連續帶或捲軸至捲軸帶。研磨層可以是標準（例如，具有或不具有填料的聚氨酯）研磨材料，軟材料、或固定研磨材料。相對定位的用語是使用相對定向或部件的定位；應理解，研磨表面和基板可以相對於重力保持垂直定向或一些其他定向。
已描述了本發明的特定實施例。其他實施例是在以下申請專利範圍的範疇內。
12a‧‧‧區域 12b‧‧‧區域 12c‧‧‧區域 20‧‧‧研磨設備 22‧‧‧平臺 23‧‧‧軸 24‧‧‧馬達 26‧‧‧驅動軸 30‧‧‧研磨墊 32‧‧‧外研磨層 34‧‧‧背襯層 40‧‧‧研磨液供應埠 42‧‧‧研磨液 50‧‧‧承載頭 51‧‧‧軸 52a‧‧‧腔室 52b‧‧‧腔室 52c‧‧‧腔室 54‧‧‧膜 56‧‧‧保持環 60‧‧‧支撐結構 62‧‧‧驅動軸 64‧‧‧馬達 90‧‧‧控制器 92‧‧‧工具控制模組 94‧‧‧體積進階製程控制模組/晶圓至晶圓控制模組 300‧‧‧程序 310‧‧‧步驟 320‧‧‧步驟 330‧‧‧步驟 340‧‧‧步驟
第1圖示出了研磨設備的範例的示意性剖視圖。
第2圖示出了具有多個區域的基板的示意性頂視圖。
第3圖示出了用於在CMP製程中使用矩陣模型的示例性程序。
在各圖中相同的元件符號表示相同的元件。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
300‧‧‧程序
310‧‧‧步驟
320‧‧‧步驟
330‧‧‧步驟
340‧‧‧步驟

Claims (20)

  1. 一種處理基板的方法，包括以下步驟：使第一複數個基板的每個相應的第一基板經受改變該相應第一基板的一外層的一厚度的一製程；對於每個相應的第一基板，記錄用於該製程的複數個製程參數的複數個製程參數值，從而產生複數組製程參數值，其中該複數個製程參數包括複數個控制參數和複數個狀態參數；對於每個相應的第一基板，以一監控系統在該製程期間或在該製程之後測量該外層的一移除輪廓，從而產生複數個經測量的移除輪廓；產生一矩陣，該矩陣將該複數個製程參數關連於一經計算的移除輪廓，其中產生該矩陣之步驟包括找到將該複數組製程參數值最佳擬合至該複數個經測量的移除輪廓的矩陣值；對於第二複數個基板中的每個相應的第二基板，判定一目標移除輪廓和複數個第二狀態參數值；對於每個相應的第二基板，透過將該目標移除輪廓和該等第二狀態參數值應用至該矩陣，來計算相應的第二控制參數值以應用於該相應的第二基板；以及使用該等相應的製程參數值使每個相應的第二基板經受該製程。
  2. 如請求項1所述之方法，包括儲存將該複數個製程參數關連於一經計算的移除輪廓的一初始矩陣。
  3. 如請求項2所述之方法，包括透過將一初始目標移除輪廓和初始狀態參數值應用於該初始矩陣來計算每個相應第一基板的第一控制參數。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該製程包括化學機械研磨。
  5. 如請求項4所述之方法，其中該等控制參數值包括一承載頭中的腔室的壓力，該壓力用以將一基板保持抵靠一研磨墊。
  6. 如請求項5所述之方法，其中該等控制參數值包括以下之一或多個：一平臺轉速、承載頭轉速、或研磨時間。
  7. 如請求項4所述之方法，其中該等狀態參數值包括以下之一或多個：一保持環壽命、或一研磨墊壽命。
  8. 如請求項1所述之方法，其中該監控系統包括一原位監控系統。
  9. 如請求項1所述之方法，其中判定該目標移除輪廓之步驟包括儲存一期望的厚度輪廓、接收該相應的第二基板的一經測量的厚度輪廓、以及判定該經 測量的厚度輪廓與該期望的厚度輪廓之間的一差異。
  10. 如請求項1所述之方法，包括在以一原位監控系統處理期間監控每個相應的第二基板，並基於來自該原位監控系統的資料修改該等相應的製程參數值。
  11. 一種用於控制一基板的處理的電腦程式產品，該電腦程式產品有形地體現於一非暫態電腦可讀取媒體中，並且包括用於使一處理器實行以下步驟之指令：產生一矩陣，該矩陣將複數個製程參數關連於一經計算的移除輪廓，其中產生該矩陣之步驟包括找到將複數組製程參數值最佳擬合至複數個經測量的移除輪廓的矩陣值；針對複數個基板中的每個相應的基板獲得一目標移除輪廓和複數個狀態參數值；對於每個相應的基板，透過將該目標移除輪廓和該等狀態參數值應用至該矩陣，來計算相應的控制參數值以應用於該相應的基板；以及使一半導體處理系統使用該等相應的製程參數值來使每個相應的基板經受該製程。
  12. 如請求項11所述之電腦程式產品，包括用於使該處理器實行以下步驟之指令： 儲存將該複數個製程參數關連於一經計算的移除輪廓的一初始矩陣。
  13. 如請求項12所述之電腦程式產品，包括用於使該處理器實行以下步驟之指令：透過將一目標移除輪廓和狀態參數值應用於該初始矩陣來計算每個相應第一基板的控制參數。
  14. 如請求項12所述之電腦程式產品，其中該等控制參數值包括一承載頭中的腔室的壓力，該壓力用以將一基板保持抵靠一研磨墊。
  15. 如請求項14所述之電腦程式產品，其中該等控制參數值包括以下之一或多個：一平臺轉速、承載頭轉速、或研磨時間。
  16. 如請求項11所述之電腦程式產品，其中該等狀態參數值包括以下之一或多個：一保持環壽命、或一研磨墊壽命。
  17. 一種研磨系統，包括：一支撐架，用以保持一研磨墊；一承載頭，用以保持與該研磨墊接觸的一基板，該承載頭具有複數個腔室；一馬達，用以在該支撐架與該承載頭之間產生相對運動；以及一控制器，經配置以： 產生一矩陣，該矩陣將複數個製程參數關連於一經計算的移除輪廓，其中產生該矩陣之步驟包括找到將複數組製程參數值最佳擬合至複數個經測量的移除輪廓的矩陣值，其中該等製程參數值包括狀態參數值和控制參數值，並且其中該等控制參數值包括該承載頭中的該等腔室的壓力；針對複數個基板中的每個相應的基板獲得一目標移除輪廓和複數個狀態參數值；對於每個相應的基板，透過將該目標移除輪廓和該等狀態參數值應用至該矩陣，來計算相應的控制參數值以應用於該相應的基板，其中該等相應的控制參數值包括承載頭中的該等腔室的相應壓力；以及使一半導體處理系統使用該等相應的製程參數值來使每個相應的基板經受該製程。
  18. 如請求項17所述之研磨系統，其中該等控制參數值代表一承載頭中的腔室的壓力，該壓力用以將一基板保持抵靠一研磨墊。
  19. 如請求項18所述之研磨系統，其中該等控制參數值包括以下之一或多個：一平臺轉速、承載頭轉速、或研磨時間。
  20. 如請求項18所述之研磨系統，其中該等狀 態參數值代表以下之一或多個：一保持環壽命、或一研磨墊壽命。
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