專利名稱：通過耦合渦流傳感器測(cè)量薄膜厚度的方法和設(shè)備的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明一般地涉及半導(dǎo)體制造，更具體地說，涉及用于晶片處理過程中過程控制的在線計(jì)量學(xué)。
在半導(dǎo)體制造過程中有多個(gè)步驟，其中底部襯底經(jīng)歷各種各樣的層的形成和去除。小的特征尺寸、嚴(yán)格的表面平面性要求，與不斷地尋求增大產(chǎn)量相結(jié)合，使得人們極其希望當(dāng)已經(jīng)達(dá)到正確的厚度時(shí)，亦即，當(dāng)達(dá)到工藝步驟的終點(diǎn)時(shí)，停止所述過程。
渦流傳感器用于位移、接近度和薄膜厚度的測(cè)量。所述傳感器依靠由7貼近正被測(cè)量的物體的探測(cè)線圈的波動(dòng)電磁場(chǎng)在樣品上引起的電流感應(yīng)。波動(dòng)電磁場(chǎng)是由于交變電流通過所述線圈而建立的。波動(dòng)電磁場(chǎng)感生渦流，渦流擾亂主磁場(chǎng)，其結(jié)果是改變所述線圈的電感。


圖1是渦流傳感器工作原理的簡(jiǎn)化原理圖。交變電流流過貼近導(dǎo)電物體102的線圈100。所述線圈的電磁場(chǎng)在導(dǎo)電物體102內(nèi)感生渦流104。渦流的振幅和相位又影響所述線圈上的負(fù)載。因而，所述線圈的阻抗便受到位于附近的導(dǎo)電物體中感生的渦流的影響。測(cè)量這種影響，以便檢測(cè)導(dǎo)電物體102的接近度以及所述物體的厚度。距離106影響渦流104對(duì)線圈100的作用，因此，若物體1002移動(dòng)，則來自監(jiān)測(cè)渦流對(duì)線圈影響的傳感器的信號(hào)也將變化。
試圖使用渦流傳感器來測(cè)量薄膜的厚度的成效有限。因?yàn)閬碜詼u流傳感器的信號(hào)對(duì)薄膜的厚度和襯底至傳感器的距離兩者都敏感，必須求解兩個(gè)未知數(shù)。圖2是具有渦流傳感器的晶片載體的原理圖，渦流傳感器用來在化學(xué)機(jī)械平面化工藝(CMP)過程中測(cè)量晶片的厚度。晶片載體108包括渦流傳感器110。在CMP操作過程中，由載體108的載體薄膜112支持的晶片114被壓在襯墊116上，以便將晶片的表面平面化。襯墊116由不銹鋼底板118支持。
圖2配置的一個(gè)缺點(diǎn)來自載體薄膜的可變性，可能改變+/-3密耳。因而，載體薄膜導(dǎo)致晶片和傳感器之間距離的相當(dāng)大的可變性。另外，施加在載體薄膜上的不同的向下壓力隨著載體薄膜的壓縮引起進(jìn)一步的變化。因此，對(duì)影響距離而后者又影響傳感器的厚度測(cè)量值的所有這些變量都進(jìn)行標(biāo)定，變得極其困難。這種配置的另一個(gè)缺點(diǎn)是由與正在被測(cè)量的導(dǎo)電材料隔開的另一個(gè)導(dǎo)電材料的存在引起的，這一般稱作第三物體效應(yīng)。若導(dǎo)電層的厚度小于所謂趨膚深度，則來自線圈的電磁場(chǎng)將不會(huì)被完全吸收，而將部分地穿到圖2襯墊116的不銹鋼底板118。這將在不銹鋼帶內(nèi)感生附加的渦流，從而影響來自渦流傳感器的總信號(hào)。另外，應(yīng)當(dāng)指出，襯墊隨著時(shí)間的磨損或受腐蝕導(dǎo)致不銹鋼底板和渦流傳感器之間距離的變化，這影響對(duì)渦流傳感器總信號(hào)的貢獻(xiàn)。因而，當(dāng)連續(xù)地處理晶片時(shí)必須考慮磨損因素。因而，由于被引入厚度測(cè)量的可變性的緣故，誤差的數(shù)量高得無法接受而且不可預(yù)測(cè)。
鑒于上述各點(diǎn)，有必要消除或補(bǔ)償在工作狀態(tài)下固有的可變性，以便可以確定準(zhǔn)確的終點(diǎn)，更精確地達(dá)到所需的厚度。
發(fā)明概要廣義而言，本發(fā)明通過確定在理想的狀態(tài)下亦即在不工作的狀態(tài)下晶片的厚度，并提供所述厚度以便可以考慮或抵消由在加工操作過程中引入的未知數(shù)造成的可變性，滿足這些需求。
按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，提供一種用于把薄膜厚度測(cè)量過程中的噪聲減到最小的方法。所述方法從把第一渦流傳感器設(shè)置成朝向與導(dǎo)電薄膜關(guān)聯(lián)的第一表面開始。所述方法包括把第二渦流傳感器設(shè)置成位于導(dǎo)電薄膜的相反一側(cè)并朝向與導(dǎo)電薄膜關(guān)聯(lián)的第二表面。第一和第二渦流傳感器可以共享公用的軸線或彼此偏離。所述方法還包括交替地向第一渦流傳感器和第二渦流傳感器供電，使得第一渦流傳感器和第二渦流傳感器一次只有一個(gè)被供電。在本發(fā)明的一個(gè)方面，在第一渦流傳感器和第二渦流傳感器之間切換電源的操作之間包含延遲時(shí)間。所述方法還包括根據(jù)來自第一渦流傳感器和第二渦流傳感器的信號(hào)的組合計(jì)算薄膜厚度的測(cè)量值。
在另一個(gè)實(shí)施例中，提供用于映射晶片厚度的傳感器陣列。傳感器陣列包括多個(gè)頂部傳感器和在頂部傳感器相反一面的多個(gè)底部傳感器。多個(gè)底部傳感器中的每一個(gè)與多個(gè)頂部傳感器中相應(yīng)的一個(gè)同軸。還把多個(gè)底部傳感器配置成當(dāng)多個(gè)頂部傳感器中相應(yīng)的一個(gè)起作用時(shí)不起作用。包括既與多個(gè)頂部傳感器保持聯(lián)系又與多個(gè)底部傳感器保持聯(lián)系的電源。還包括配置成從所述電源交替地向多個(gè)底部傳感器和多個(gè)頂部傳感器供電的控制器。
按照本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，提供一種用于處理晶片的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括化學(xué)機(jī)械平面化(CMP)工具。CMP工具包括限定在外殼內(nèi)的晶片載體。晶片載體具有底面，底面具有定義在其上的窗口。載體薄膜附在晶片載體的底面。載體薄膜配置成在CMP操作過程中支持晶片。傳感器被嵌入晶片中。傳感器設(shè)置在所述窗口的頂面上。所述傳感器配置成在晶片內(nèi)感生渦流，以便確定晶片的接近度和厚度。所述傳感器陣列設(shè)置在在所述CMP工具以外。傳感器陣列與嵌入晶片載體的傳感器通信。傳感器陣列包括第一傳感器和相應(yīng)的第二傳感器。第一傳感器和相應(yīng)的第二傳感器配置成在起作用的狀態(tài)和不起作用的狀態(tài)之間交替。第一傳感器還配置成當(dāng)?shù)诙鞲衅魈幱诓黄鹱饔玫臓顟B(tài)時(shí)處于起作用的狀態(tài)。傳感器陣列配置成檢測(cè)與第一傳感器和相應(yīng)的第二傳感器至晶片的距離無關(guān)的晶片厚度信號(hào)。
要明白，如所聲明的，以上的一般描述和以下的詳細(xì)說明是示范性的而且僅僅是示范性的而不是對(duì)于本發(fā)明的限制。
附圖的簡(jiǎn)短說明包括在本說明書并構(gòu)成其一部分的附解說明本發(fā)明的示范性實(shí)施例并與所述描述一起用來解釋本發(fā)明的原理。
圖1是渦流傳感器的工作原理的簡(jiǎn)化原理圖。
圖2是晶片載體的示意圖，晶片載體具有渦流傳感器，用于在化學(xué)機(jī)械平面化工藝(CMP)過程中測(cè)量晶片的厚度。
圖3是耦合傳感器的簡(jiǎn)化原理圖，用于按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例測(cè)量進(jìn)入的晶片的厚度。
圖4是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的如在圖3中配置的耦合渦流傳感器的信號(hào)的曲線圖。
圖5是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于測(cè)量進(jìn)入的晶片或薄膜的厚度的耦合傳感器的可供選擇的配置的簡(jiǎn)化原理圖。
圖6A是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于測(cè)量進(jìn)入的晶片的厚度的耦合傳感器的另一種可供選擇的配置的簡(jiǎn)化原理圖。
圖6B是曲線圖，圖解說明按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例當(dāng)利用在所述曲線圖一側(cè)配置的用于檢測(cè)薄膜厚度的渦流傳感器陣列時(shí)，平均信號(hào)的穩(wěn)定性。
圖7A是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的耦合到CMP過程下游的進(jìn)入厚度傳感器的簡(jiǎn)化原理圖。
圖7B是耦合到下游CMP過程厚度傳感器的進(jìn)入厚度傳感器的可供選擇的實(shí)施例的簡(jiǎn)化原理圖。
圖8A和8B是曲線圖，圖解說明按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的來自用于薄膜厚度的渦流傳感器的信號(hào)和來自標(biāo)準(zhǔn)電阻率薄膜厚度測(cè)量裝置的信號(hào)之間的相關(guān)性。
圖9是曲線圖，圖解說明按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于測(cè)量銅薄膜厚度的渦流傳感器的標(biāo)定曲線。
圖10是曲線圖，圖解說明按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在襯底上銅薄膜的CMP操作過程中兩個(gè)渦流傳感器的輸出信號(hào)。
圖11A是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的測(cè)量拋光帶的溫度隨時(shí)間而變化的紅外線(IR)傳感器信號(hào)的曲線圖。
圖11B是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的晶片溫度隨著時(shí)間而變化的紅外線信號(hào)的曲線圖。
圖12是CMP過程的30秒時(shí)間序列T1-T9的示意圖，圖解說明按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的由晶片載體內(nèi)的渦流傳感器測(cè)量的銅薄膜的去除。
圖13是簡(jiǎn)化原理圖，圖解說明按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的應(yīng)用于或者偏移或者同軸的兩個(gè)傳感器上的切換方案的占空比。
圖14A和14B是示范性曲線，圖解說明按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的非切換供電方案(powerizing scheme)和切換供電方案之間的噪聲差。
圖15A和15B是示范性曲線，圖解說明在非切換供電方案中遭受的噪聲。
圖16A和16B是示范性曲線，表示當(dāng)切換供電方案應(yīng)用于按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的傳感器時(shí)類似于圖15A和15B的讀數(shù)。
圖17是簡(jiǎn)化原理圖，圖解說明在按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的同軸配置中的邊緣排斥改善。
圖18是流程圖，圖解說明按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于把薄膜厚度測(cè)量過程中的噪聲減到最小的方法操作。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明現(xiàn)將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的幾個(gè)示范性實(shí)施例。圖1和2在上面已在″發(fā)明背景″部分討論過了。
渦流傳感器(ECS)用于測(cè)量移動(dòng)晶片的金屬薄膜厚度。已經(jīng)確定，ECS能夠?yàn)橐缘湫脱b載機(jī)器人速度移動(dòng)的晶片提供足夠快速的響應(yīng)。因此，有可能″在運(yùn)行過程中″完成厚度測(cè)量值，而又不影響加工產(chǎn)量。另外，晶片的運(yùn)動(dòng)可以被利用來從群配置中有限數(shù)目的傳感器產(chǎn)生厚度分布曲線。例如，晶片對(duì)準(zhǔn)器提供旋轉(zhuǎn)方向和線性半徑方向的運(yùn)動(dòng)。因此，傳感器群可以在晶片經(jīng)歷公共自動(dòng)化晶片處理方案的同時(shí)，捕獲晶片的厚度分布曲線。在一個(gè)實(shí)施例中，可以產(chǎn)生每一個(gè)晶片的厚度分布曲線，使得下游過程的方法法可以針對(duì)厚度分布曲線進(jìn)行優(yōu)化。
下面開頭的各附圖提供進(jìn)入的傳感器或傳感器群的配置，它確定非加工的狀態(tài)下，亦即無干擾狀態(tài)下晶片的厚度。然后，可以存儲(chǔ)這厚度和/或?qū)⑵渫ㄖ幚斫饘俦∧さ南掠沃圃爝^程。就是說，可以把進(jìn)入的厚度提供給下游制造過程的類似的厚度測(cè)量裝置。然后，與下游制造過程相聯(lián)系的傳感器可以用所述進(jìn)入的厚度進(jìn)行標(biāo)定，以便使由加工條件造成的未知數(shù)或變量成為不相干的。應(yīng)當(dāng)指出，傳感器群是指兩個(gè)或3個(gè)傳感器的組合，用于定義新的計(jì)量學(xué)特性。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器被組合在群中以便消除對(duì)距離的敏感性。在這里還提供利用所述傳感器配置采集的數(shù)據(jù)的采樣結(jié)果。這里使用的傳感器的陣列包括組合成覆蓋(亦即映射)晶片的較大的面積的兩個(gè)或兩個(gè)以上傳感器群。另外，定位在晶片同一側(cè)的3個(gè)傳感器可以認(rèn)為是一個(gè)陣列。
當(dāng)把群集傳感器與先存在的工位結(jié)合在一起時(shí)，便可以為下游的加工操作映射和存儲(chǔ)晶片的厚度。另外，當(dāng)從處理室取出晶片時(shí)，還可以掃描所處理的晶片厚度，以便提供關(guān)于加工操作的結(jié)果的反饋。相應(yīng)地，可以根據(jù)所述反饋對(duì)操作的方法進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)然，也可以為進(jìn)一步的加工操作提供后處理結(jié)果。
圖3是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于測(cè)量進(jìn)入的晶片的厚度的耦合傳感器的簡(jiǎn)化原理圖。頂部傳感器130和底部傳感器132配置成提供表示晶片138的厚度的信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器130和132是渦流傳感器。晶片138包括襯底142和金屬層140。頂部傳感器的軸線134偏離底部傳感器132的軸線136。本專業(yè)技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，通過偏移頂部傳感器130和底部傳感器132(其中兩個(gè)傳感器都是渦流傳感器)，由傳感器130和132產(chǎn)生的電磁場(chǎng)便不會(huì)彼此干擾，亦即不會(huì)彼此抑制。在其中頻率是相同的而且軸線134與軸線136對(duì)準(zhǔn)的地方，在某些情況下可能出現(xiàn)對(duì)這些信號(hào)的抑制，但是，如下面將要說明的，可以進(jìn)行調(diào)整，以便避免對(duì)這些信號(hào)的抑制。控制器144與傳感器132和134通信。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器144配置成從傳感器132和134接收信號(hào)并確定晶片138的厚度。應(yīng)當(dāng)指出，控制器144求來自傳感器130和132的信號(hào)的平均值，以便得到表示晶片厚度的信號(hào)。另外，通過設(shè)置頂部傳感器130和底部傳感器132，頂部傳感器和晶片138頂面之間距離146的變化或底部傳感器和晶片138的底面之間的距離148的變化被抵消了。就是說，當(dāng)兩個(gè)傳感器都靜止時(shí)，通過平均這些讀數(shù)抵消了任何一個(gè)距離的變化，使得現(xiàn)在所述信號(hào)是厚度而不是厚度和接近度的函數(shù)。在另一個(gè)實(shí)施例中，控制器144把算出的厚度通知下游的工具，諸如CMP工具，使得下游過程可以根據(jù)進(jìn)入的晶片厚度優(yōu)化過程的設(shè)置，諸如所施加的下壓力和帶速度。
圖4是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的來自像在圖3中配置的渦流傳感器的信號(hào)的曲線圖。曲線圖150畫出渦流傳感器的輸出(伏)與時(shí)間的關(guān)系。曲線152代表來自定位在晶片下面的傳感器，諸如圖3的底部傳感器132的信號(hào)。曲線154代表來自定位在晶片上面的傳感器，諸如圖3的頂部傳感器130的信號(hào)。粗曲線156代表曲線152和154的平均值。對(duì)于本專業(yè)技術(shù)人員來說，曲線156顯然提供一種基本上恒定的信號(hào)。就是說，通過組合來自頂部傳感器的信號(hào)和來自底部傳感器的信號(hào)，便排除了傳感器的信號(hào)對(duì)距離的依賴性。例如，隨著圖3的晶片138移近頂部傳感器130，所述信號(hào)增大。區(qū)域158例證了晶片接近頂部傳感器的運(yùn)動(dòng)。因而，來自頂部傳感器的信號(hào)強(qiáng)度相應(yīng)地增大，如區(qū)域158中的曲線152圖解說明的。同時(shí)，晶片移離底部傳感器。因此，來自底部傳感器的信號(hào)強(qiáng)度減小，類似于來自頂部傳感器的信號(hào)強(qiáng)度的增大，如區(qū)域158中曲線154圖解說明的。因而，頂部和底部信號(hào)強(qiáng)度的平均值保持恒定。因?yàn)樾盘?hào)強(qiáng)度與傳感器至物體的距離是線性相關(guān)的，所以物體向靜止的第一傳感器的運(yùn)動(dòng)所引起的信號(hào)強(qiáng)度變化，被物體移離靜止的第二傳感器的運(yùn)動(dòng)所引起的強(qiáng)度的相反變化所抵銷。這又消除了信號(hào)強(qiáng)度對(duì)距離的敏感性。
因而，通過群集傳感器或具有在工作狀態(tài)下起作用的傳感器的傳感器群(諸如嵌入CMP工具的晶片載體中的傳感器)，可以標(biāo)定在工作狀態(tài)下起作用的傳感器，以便更準(zhǔn)確地提供關(guān)于去除速率和過程終點(diǎn)的信息。就是說，提供進(jìn)入的薄膜厚度的準(zhǔn)確測(cè)量值或晶片的厚度，使得在加工條件下引起的誤差可以通過標(biāo)定裝置補(bǔ)償。另外，所述傳感器群可以用作連續(xù)運(yùn)行過程控制，其中晶片具有厚度分布曲線(由第一傳感器或傳感器群映射的厚度分布曲線)并且所述分布曲線被下載給過程工具的控制器，以便定制所述過程，諸如CMP過程，以便去除薄膜厚度的正確數(shù)量。
圖5是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于測(cè)量進(jìn)入的晶片或薄膜的厚度的耦合傳感器的可供選擇的配置的簡(jiǎn)化原理圖。這里頂部傳感器130和底部傳感器132共享同一垂直軸160。為了消除頂部和底部傳感器之間信號(hào)的任何干擾或抑制，可以為各自傳感器中的每一個(gè)施加不同的頻率。另外，可以施加相移，使得兩個(gè)傳感器相位不同。就是說，一個(gè)傳感器把信號(hào)波形翻轉(zhuǎn)180度，以便消除對(duì)信號(hào)的抑制。如上面所描述的，因?yàn)榕懦司嚯x作為變量，所以信號(hào)強(qiáng)度是厚度的函數(shù)。表述為數(shù)學(xué)方程式S＝k(THK)，其中S是信號(hào)強(qiáng)度，k是靈敏度系數(shù)，THK是厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，在信號(hào)強(qiáng)度和靈敏度系數(shù)對(duì)于上述方程式是已知的地方，可以通過標(biāo)定曲線來確定所述厚度?？梢园堰@個(gè)確定的厚度提供給半導(dǎo)體制造過程中處理金屬薄膜的下游過程工具，諸如CMP工具，正如參照?qǐng)D8和9所討論的。另外，可以應(yīng)用參照?qǐng)D13-16B更詳細(xì)地討論的切換供電方案。因此，可以用單一電源145來為兩個(gè)傳感器130和132供電。當(dāng)然，可以把單一電源用于切換供電方案，其中如圖3所示偏移這些傳感器。
圖6A是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于測(cè)量進(jìn)入的晶片的厚度的耦合傳感器的另一個(gè)可供選擇的配置的簡(jiǎn)化原理圖。在所述實(shí)施例中，傳感器群配置成確定晶片138沿著頂部傳感器130的軸線162的厚度。這樣定位底部傳感器132a和132b，使得從每一個(gè)傳感器至軸線162的距離相等。因而，通過求來自傳感器132a和132b的信號(hào)的平均值，便確定所述信號(hào)，因而，確定沿著軸線162的厚度。這里，不涉及頂部和底部傳感器之間信號(hào)的干擾或抑制，因?yàn)榈撞總鞲衅?32a和132b都偏離頂部傳感器130的軸線。區(qū)域164、166、168、170和172表示當(dāng)晶片穿過頂部傳感器130和底部傳感器132a和132b之間定義的空間時(shí)晶片138的運(yùn)動(dòng)。參照?qǐng)D6B更詳細(xì)地描述這些區(qū)域的意義。
圖6B是曲線圖，圖解說明按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的當(dāng)利用配置成在所述曲線圖的一側(cè)的用于檢測(cè)薄膜厚度的渦流傳感器群時(shí)平均信號(hào)的穩(wěn)定性。在所述配置中，渦流傳感器群包括頂部傳感器130和兩個(gè)底部傳感器132a和132b。晶片138在頂部傳感器130和底部傳感器132a和132b之間穿行。曲線圖171畫出ECS讀數(shù)(伏)與時(shí)間(毫秒)的關(guān)系。曲線169代表傳感器132a的讀數(shù)，而曲線173代表傳感器132b的讀數(shù)。曲線175代表頂部傳感器130的讀數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，求來自傳感器132a和132b的信號(hào)的平均值。然后求所述結(jié)果與來自傳感器130的信號(hào)的平均值。最后的平均信號(hào)由曲線177代表。曲線圖171圖解說明晶片138穿過傳感器群時(shí)不同的位置。例如，晶片138進(jìn)入傳感器群并在曲線圖上由區(qū)域164代表。應(yīng)當(dāng)指出，11伏的ECS讀數(shù)代表與0厚度對(duì)應(yīng)的起點(diǎn)，因?yàn)榫谶@里還測(cè)量不到。隨著晶片邊緣穿過傳感器群，所述信號(hào)穩(wěn)定下來。然后，晶片繼續(xù)沿著這個(gè)中央行走路徑前行，如區(qū)域166表達(dá)的。如可以看到的，平均讀數(shù)用曲線177代表，保持相對(duì)穩(wěn)定。
接著，晶片上移0.020英寸。盡管來自頂部傳感器130的信號(hào)強(qiáng)度(亦即，實(shí)測(cè)的信號(hào)和厚度0處的基準(zhǔn)信號(hào)之間的差值)變得較強(qiáng)，但是來自底部傳感器132a和132b的信號(hào)強(qiáng)度變得較弱。但是，用曲線177表達(dá)的平均值仍舊相對(duì)恒定。然后，晶片從所述中央路徑下移0.020英寸。相應(yīng)地，來自頂部傳感器130的信號(hào)強(qiáng)度變得較弱，而同時(shí)來自底部傳感器132a和132b的信號(hào)強(qiáng)度變得較強(qiáng)。如上所述，頂部傳感器信號(hào)和底部傳感器信號(hào)的平均值仍舊相對(duì)恒定。因而，如上所述，傳感器群提供穩(wěn)定的信號(hào)，其中晶片離開傳感器的距離已無關(guān)系，因?yàn)轫敳亢偷撞啃盘?hào)的平均抵消了晶片移動(dòng)造成的可變性，或者甚至晶片翹曲造成的信號(hào)變動(dòng)。然后，晶片138移出傳感器群如區(qū)域172所描繪的，在此處信號(hào)發(fā)生變化，因?yàn)楫?dāng)退出時(shí)傳感器看到晶片的邊緣。應(yīng)當(dāng)指出，圖6A區(qū)域164-172代表如參照?qǐng)D6B所描述的類似運(yùn)動(dòng)模式。圖6A的運(yùn)動(dòng)曲線圖產(chǎn)生基本上恒定的如圖6B所示的平均信號(hào)。本專業(yè)技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，傳感器可以用以下方式配置一個(gè)底部傳感器和一個(gè)頂部傳感器、一個(gè)底部傳感器和兩個(gè)底部傳感器、或任何其它適當(dāng)?shù)呐渲?，來抵消晶片的運(yùn)動(dòng)以便維持穩(wěn)定的讀數(shù)。
圖7A是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的耦合到下游CMP過程厚度傳感器的進(jìn)入厚度傳感器的簡(jiǎn)化原理圖。這里，進(jìn)入厚度傳感器130a確定晶片的厚度和/或晶片138的襯底142上面的薄膜140的厚度。把表示所述確定的厚度的信號(hào)輸送到控制器144?？刂破?44又把所述信號(hào)輸送到用于嵌入CMP過程的晶片載體174的傳感器130b。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器130a和130b是渦流傳感器。在另一個(gè)實(shí)施例中，傳感器130a和130b是紅外線傳感器。應(yīng)當(dāng)指出，通過向傳感器130b提供進(jìn)入的晶片138的厚度，就可以完成標(biāo)定，以便基本上消除對(duì)傳感器和晶片之間距離的敏感性。傳感器130b和晶片138之間距離的可變性可以是由各種工作狀態(tài)期間載體薄膜176壓縮所引起的或者僅僅由載體薄膜厚度固有的變動(dòng)引起的，它可以高達(dá)+/-3毫米。另外，拋光襯墊178頂部和不銹鋼底板180之間的距離影響來自傳感器130b的信號(hào)。此外，表示進(jìn)入的晶片138的厚度的信號(hào)可以用來標(biāo)定傳感器130b，以便基本上消除拋光襯墊允差和襯墊腐蝕所引起的可變性，它影響拋光襯墊178頂部和不銹鋼底板180之間距離。
圖7B是耦合到下游CMP過程的厚度傳感器的進(jìn)入厚度傳感器的可供選擇的實(shí)施例的簡(jiǎn)化原理圖。在圖7B中，由頂部傳感器130a以及底部傳感器132a和132b構(gòu)成的傳感器群與控制器144通信。這里，設(shè)置適當(dāng)?shù)膫鞲衅魅?，諸如圖6A和6B的傳感器群，以便確定晶片138的或所述晶片的薄膜140的進(jìn)入厚度。本專業(yè)技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，參照?qǐng)D3和5的傳感器群也是可以用來確定晶片138厚度的適當(dāng)?shù)膫鞲衅魅骸Ｔ谝粋€(gè)實(shí)施例中，控制器144求來自底部傳感器132a和132b的信號(hào)的平均值，以便確定關(guān)于晶片138的沿著頂部傳感器130a的軸線通過晶片的厚度的厚度信號(hào)。然后，求底部傳感器平均信號(hào)與來自頂部傳感器130a的信號(hào)的平均值，以便確定晶片138或薄膜140的厚度。然后把這厚度輸送到嵌入傳感器130b。如上面參照?qǐng)D7A所指出的，可以對(duì)傳感器130b進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)定，其中對(duì)這些傳感器和晶片138之間距離的敏感性和對(duì)拋光襯墊178的頂部和不銹鋼底板180之間距離的敏感性基本上已排除。就是說，可以實(shí)時(shí)進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)定，以便調(diào)整襯墊磨損或CMP載體至板的機(jī)械位移的其它機(jī)械漂移問題造成的傳感器接近度的變化所引起的ECS讀數(shù)。
圖7B的傳感器130b設(shè)置在墊片175上面。墊片175與晶片載體174的底面對(duì)準(zhǔn)。墊片175由任何適當(dāng)?shù)姆菍?dǎo)電材料組成。在一個(gè)實(shí)施例中，墊片175是聚合物。在另一個(gè)實(shí)施例中，墊片175的厚度處于約1毫米(mm)和約1.5毫米之間。應(yīng)當(dāng)指出，墊片175為傳感器130b提供窗口，用于發(fā)送和接收表示晶片或晶片上薄膜的厚度和接近度的信號(hào)。
盡管圖7A和7B的實(shí)施例圖解說明用于CMP處理之前的傳感器或傳感器群，但是也可以把傳感器或傳感器群定位在CMP處理之后，以便提供配置成改善連續(xù)運(yùn)行過程控制的信息。盡管進(jìn)入厚度為把特定的方法下載至過程工具工位以便補(bǔ)償任何進(jìn)入的薄膜厚度作好準(zhǔn)備，但是CMP之后的厚度為校正在CMP之后的厚度均勻性測(cè)量中確定的任何檢測(cè)出來工藝變動(dòng)。就是說，提供CMP之后的厚度均勻性測(cè)量結(jié)果作為向傳感器130b的反饋，以便傳感器130b進(jìn)一步精細(xì)調(diào)諧標(biāo)定設(shè)置，以獲得準(zhǔn)確的終點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器144從后CMP傳感器群向傳感器130b提供反饋。在另一個(gè)實(shí)施例中，渦流傳感器是一般可以獲得的渦流傳感器，諸如可以從SUNX Limited(公司)獲得的GP-A系列模擬位移傳感器。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以在圖7A和7B的晶片載體中設(shè)置多個(gè)傳感器。所述多個(gè)傳感器可以鏈接在一起，以便檢測(cè)晶片的接近度和金屬薄膜厚度。例如，可以把電容傳感器包括在晶片載體中，以便確定晶片和ECS傳感器之間的距離。當(dāng)把電容傳感器鏈接到ECS傳感器時(shí)，可以向ECS傳感器提供所述距離。
圖8A和8B是曲線圖，圖解說明按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的，來自測(cè)量薄膜厚度的渦流電流傳感器的信號(hào)和來自標(biāo)準(zhǔn)電阻率薄膜厚度測(cè)量裝置的信號(hào)之間的相關(guān)性。圖8A的曲線190代表來自典型的電阻傳感器方法信號(hào)。曲線192代表在存在第三金屬物體，諸如CMP工具的拋光襯墊或帶的不銹鋼底板、晶片載體、空氣軸承臺(tái)板等的情況下，在離開晶片中心不同的點(diǎn)上來自渦流電流傳感器的信號(hào)。曲線194a代表來自不存在第三金屬物體的渦流傳感器的信號(hào)。因而，渦流傳感器與來自電阻測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)四點(diǎn)方法的信號(hào)緊密相關(guān)。另外，百分偏差在+/-5％內(nèi)，如三角形196圖解說明的，其中每一個(gè)三角形對(duì)應(yīng)于所述每一個(gè)三角形上方各曲線上的相應(yīng)的各點(diǎn)之間的差值。
圖8B類似地圖解說明與來自典型電阻傳感器方法的信號(hào)相關(guān)的渦流傳感器測(cè)量值。這里，曲線190b代表來自典型的電阻傳感器方法的信號(hào)，而同時(shí)194b代表來自不存在第三金屬物體的渦流傳感器的信號(hào)。應(yīng)當(dāng)指出，在圖8A中測(cè)量的晶片不同于在圖8B中測(cè)量的晶片。ECS信號(hào)194b也與RS75信號(hào)緊密相關(guān)。就是說，這些信號(hào)之間的百分偏差一般在+/-5％之內(nèi)，如三角形196圖解說明的。本專業(yè)技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，這些曲線兩端的點(diǎn)對(duì)應(yīng)于薄膜的邊緣(亦即晶片的邊緣)，因而不認(rèn)為這些曲線兩端的點(diǎn)是相關(guān)的。
圖9是曲線圖，圖解說明按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于測(cè)量銅薄膜厚度的渦流傳感器的標(biāo)定曲線。曲線198代表不存在第三金屬物體時(shí)銅的薄膜厚度和所述厚度的相關(guān)聯(lián)的ECS電壓讀數(shù)。曲線200代表在存在第三金屬物體的情況下，銅的薄膜厚度和所述厚度的相關(guān)聯(lián)的ECS電壓讀數(shù)。本專業(yè)技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，所述標(biāo)定曲線可以應(yīng)用于上面參照?qǐng)D3、5、6A、6B、7A和7B所描述的傳感器。另外，標(biāo)定曲線可以針對(duì)任何導(dǎo)電薄膜層產(chǎn)生，這里描述銅只是為了便于圖解說明，而并不意味著限制。
圖10是曲線圖，圖解說明按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在襯底上銅薄膜的CMP操作過程中兩個(gè)渦流傳感器的輸出信號(hào)。曲線210代表經(jīng)歷CMP操作的晶片的前沿ECS信號(hào)隨時(shí)間變化的信號(hào)。曲線212代表經(jīng)歷CMP操作的晶片的后沿隨時(shí)間變化的ECS信號(hào)。應(yīng)當(dāng)指出，定義在曲線214和216之間的區(qū)域除去了晶片的表面特征(topography)，而同時(shí)曲線216之后的區(qū)域從晶片除去了銅覆蓋層。點(diǎn)210-1代表終點(diǎn)，亦即，清除所述晶片前沿的銅覆蓋層(overburden)。點(diǎn)212-1代表晶片后沿的終點(diǎn)。本專業(yè)技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，從嵌入晶片載體的ECS采集的信息將產(chǎn)生連續(xù)的數(shù)據(jù)，用于確定去除的速率。另外，可以觀察前沿和后沿之間去除速率的變動(dòng)。在傳感器嵌入晶片載體中的地方，傳感器提供關(guān)于正在被測(cè)量的晶片的厚度或晶片上的薄膜的厚度的連續(xù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。就是說，不存在拋光帶或襯墊每循環(huán)一次傳感器攝取一個(gè)快照提供離散的測(cè)量值的窗口。這里描述的實(shí)施例提供連續(xù)的測(cè)量值和厚度監(jiān)測(cè)。
圖11A是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的測(cè)量拋光帶的溫度隨時(shí)間變化的紅外線(IR)傳感器信號(hào)的曲線圖。本專業(yè)技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，硅襯底對(duì)紅外線信號(hào)是透明的，因此，紅外線信號(hào)可以檢測(cè)正在被拋光表面的表面平面化的晶片的薄膜的溫度。圖11A曲線圖的這些曲線代表在所述帶的不同位置上(諸如所述帶相對(duì)于操作者的中心前后的位置)的對(duì)紅外線信號(hào)的監(jiān)測(cè)。
圖11B是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的晶片溫度的紅外線信號(hào)隨時(shí)間變化的曲線圖。這里，監(jiān)測(cè)晶片溫度以便監(jiān)視在CMP工藝流程過程中溫度的變化。對(duì)于圖11A和11B的每一個(gè)實(shí)施例，在關(guān)聯(lián)的過程的終點(diǎn)處，線218和220分別與所述曲線圖的響應(yīng)曲線相交。就是說，帶的溫度和晶片的溫度在終點(diǎn)處開始下降，所述終點(diǎn)在所述曲線的拐點(diǎn)上。在一個(gè)實(shí)施例中，在所述處理過程中，晶片溫度變化約20℃，而帶的溫度變化約10℃。
圖12是CMP過程的30秒時(shí)間序列T1-T9的示意圖，圖解說明按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的利用晶片載體內(nèi)的渦流傳感器測(cè)量的銅薄膜的去除過程。時(shí)間序列T1-T9中的每一個(gè)都示出y軸線上的ECS信號(hào)(伏)和x軸上的時(shí)間間隔(秒)。時(shí)間序列T1說明所述過程的開始，而同時(shí)時(shí)間序列T2說明銅薄膜的去除過程起點(diǎn)。就是說，在時(shí)間序列T2去除479材料。時(shí)間序列T3-T8說明大約30秒周期和在所述時(shí)間序列過程中相關(guān)的材料的除去量。時(shí)間序列T9說明終點(diǎn)狀態(tài)的出現(xiàn)。
圖13是簡(jiǎn)化的示意圖，圖解說明按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的應(yīng)用于或者偏移或者同軸的兩個(gè)傳感器的切換方案的占空比。這里，與第一傳感器相聯(lián)系的占空比250相對(duì)于與第二傳感器相聯(lián)系的占空比252錯(cuò)開。就是說，當(dāng)占空比252處于″通″狀態(tài)時(shí)，占空比250處于″斷″狀態(tài)，反之亦然。這樣，利用這種交替供電方案消除了這些傳感器通過正在被測(cè)量的襯底的交叉耦合。應(yīng)當(dāng)指出，交替供電方案可以稱作切換方案。如下面在圖14A至16B中將要表明的，與兩個(gè)傳感器都同時(shí)供電的方案對(duì)比，圖13切換方案造成的噪聲顯著減少。應(yīng)當(dāng)指出，第一和第二傳感器可以彼此偏離，亦即，第一傳感器的軸線偏離所述第二傳感器的軸線，如在圖3、6A和7B圖解說明的。作為另一方案，如在圖5圖解說明的，在所述配置下第一傳感器和所述第二傳感器可以是同軸的。
圖14A和14B是示范性曲線，圖解說明按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的，非切換供電方案和切換供電方案之間的噪聲差。圖14A圖解說明非切換供電方案的電壓讀數(shù)。圖14B圖解說明切換供電方案的電壓讀數(shù)。如可以看到的，與圖14A相聯(lián)系的噪聲電平顯著地大于與圖14B相聯(lián)系的噪聲電平。如上所述，噪聲電平的降低是消除當(dāng)它們同時(shí)通電時(shí)第一和第二傳感器通過晶片的耦合造成的。這樣，通過交替地為傳感器中的每一個(gè)供電，可以獲得更準(zhǔn)確的讀數(shù)，較少干擾。應(yīng)當(dāng)指出，這里描述的實(shí)施例允許用單一電源來為這些傳感器供電，從而消除由不同電源的不同噪聲特性引起的誤差。
圖15A和15B是示范性曲線圖，圖解說明在非切換供電方案中招致的噪聲。圖15B中分解圖15A的區(qū)域254。這里，曲線256代表來自上傳感器的信號(hào)，而同時(shí)曲線258代表來自下傳感器電壓信號(hào)。區(qū)域254中擴(kuò)展的曲線256，如在圖15B中所表明的，電壓讀數(shù)一般說來在7.7和7.9伏之間振蕩。圖16A和16B是示范性曲線圖，代表按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的，當(dāng)切換供電方案應(yīng)用于傳感器時(shí)類似于圖15A和15B的讀數(shù)。曲線260代表下傳感器電壓讀數(shù)，而同時(shí)曲線262代表上傳感器電壓讀數(shù)。如在圖16A中可以看到的，電壓讀數(shù)和在圖15A中相應(yīng)的信號(hào)對(duì)比相對(duì)平坦。在圖16B中擴(kuò)展區(qū)域264進(jìn)一步圖解說明曲線260相對(duì)平坦。這里，下傳感器的電壓讀數(shù)仍舊是相當(dāng)穩(wěn)定的，都在7.75和7.8伏的區(qū)域內(nèi)，與圖15B的7.7和7.9伏之間形成鮮明對(duì)比。
圖17是簡(jiǎn)化的示意圖，圖解說明按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的同軸配置中邊緣排斥改善。晶片280包括用虛線282和284圖解說明的兩個(gè)同心圓。在偏移配置中，渦流傳感器可以限于測(cè)量定義在曲線284內(nèi)的區(qū)域內(nèi)的厚度。但是，在同軸配置中，所述區(qū)域可以是擴(kuò)大至定義在曲線282內(nèi)的區(qū)域。這樣，這里測(cè)量晶片280的較大的范圍。例如，在渦流傳感器探針的直徑為大致18毫米的情況下，可以測(cè)量的面積可以再擴(kuò)大約9毫米。類似地，在所述探針的直徑為12毫米的情況下，測(cè)量面積可以再擴(kuò)大約至少6毫米。
圖18是流程圖，圖解說明按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的薄膜厚度測(cè)量過程中用于把檢查光點(diǎn)尺寸和噪聲減到最小的方法操作。所述方法從操作270開始，在操作270中，將第一渦流傳感器設(shè)置成朝向與導(dǎo)電薄膜關(guān)聯(lián)的第一表面。所述方法進(jìn)到操作272，在操作272中，將第二渦流傳感器設(shè)置成朝向與導(dǎo)電薄膜關(guān)聯(lián)的第二表面。這里，如上面參照?qǐng)D3和5描述的，第二渦流傳感器和第一渦流傳感器可以對(duì)準(zhǔn)半導(dǎo)體襯底的相反兩側(cè)。應(yīng)當(dāng)指出，第一渦流傳感器和第二渦流傳感器可以是同軸的或彼此偏離，如在這里圖解說明的。當(dāng)渦流傳感器是同軸時(shí)，與偏移配置對(duì)比，減小了檢查光點(diǎn)尺寸。例如，在偏移配置中，如參照?qǐng)D3圖解說明的，檢查光點(diǎn)尺寸和這些渦流傳感器的兩個(gè)探針直徑一樣大。但是，在同軸配置中，如參照?qǐng)D5圖解說明的，檢查光點(diǎn)尺寸縮小為渦流傳感器探針的單一直徑。另外，渦流傳感器可以位于諸如化學(xué)機(jī)械平面化過程工具的處理工具內(nèi)或作為與對(duì)準(zhǔn)工位相聯(lián)系的映射功能的一部分。
然后圖18的方法進(jìn)到操作274，在操作274中，將電源交替地連接到第一渦流傳感器和第二渦流傳感器。就是說，第一渦流傳感器的電源是″通″的時(shí)，第二渦流傳感器的電源是″斷″的。因此，一次僅僅向這些渦流傳感器中一個(gè)供電，從而消除這些渦流傳感器通過襯底的交叉耦合。在一個(gè)實(shí)施例中，可以把延遲時(shí)間包括在替供電方案中。就是說，反復(fù)不斷地″接通″和″斷開″第一渦流傳感器的電源，在″接通″第二渦流傳感器的電源之前經(jīng)過一個(gè)延遲時(shí)間。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述延遲時(shí)間可以是一毫秒，但是，可以施加任何適當(dāng)?shù)难舆t時(shí)間。所述方法移到操作276，在操作276中，根據(jù)來自第一渦流傳感器和第二渦流傳感器的信號(hào)的組合算出薄膜厚度測(cè)量值。因?yàn)榻惶婀╇姺桨甘乖肼暅p到最小，所以算出的薄膜厚度將具有較高的準(zhǔn)確性和精確度。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，其中第一和第二渦流傳感器是同軸的，所述相對(duì)的渦流傳感器可以配置成以相應(yīng)的渦流傳感器的最小電感負(fù)載的形式出現(xiàn)。本專業(yè)技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，這可以通過把渦流傳感器包括在開環(huán)系統(tǒng)中來實(shí)現(xiàn)。另外，這里描述的實(shí)施例允許用單一電源向第一渦流傳感器和第二渦流傳感器兩者供電，因?yàn)楣╇娛墙惶娴摹Ｒ蚨?，排除了多個(gè)電源向渦流傳感器供電時(shí)引入的誤差，例如，不同的電源的噪聲特性。另外，可以通過在同軸配置中應(yīng)用交替供電方案來排除在偏移配置中發(fā)生的邊緣排斥。就是說，當(dāng)傳感器頭部接近晶片的邊緣時(shí)，探針的一部分將露在晶片圓周之外，而且一部分露在晶片的圓周上。這種曝露的結(jié)果是邊緣排斥，其中測(cè)量不到晶片的邊緣區(qū)域。所述邊緣區(qū)域可能和渦流傳感器的直徑一樣大，因而，在同軸配置中，和偏移渦流傳感器對(duì)比邊緣排斥將減到最小。就是說，可以把邊緣排斥區(qū)域縮小為傳感器的半徑。
總括地說，本發(fā)明提供通過群集的傳感器配置確定半導(dǎo)體制造過程諸如CMP過程終點(diǎn)的方法。所述群集傳感器為通過最初在不加工的狀態(tài)下確定晶片上的薄膜的厚度，確定終點(diǎn)和相關(guān)的去除或淀積的速率作好準(zhǔn)備。在一個(gè)實(shí)施例中，正被測(cè)量的薄膜厚度約在0微米和2微米之間。把所述確定的厚度提供給與加工操作相聯(lián)系的第二傳感器，以便標(biāo)定所述傳感器，使得來自加工條件的在厚度測(cè)量值中造成誤差的變量基本上被排除。應(yīng)當(dāng)指出，盡管已經(jīng)就CMP過程描述這些實(shí)施例，但是這些群集的傳感器陣列不限于CMP過程。例如，所述傳感器可以使用在襯底上去除或淀積一個(gè)層或薄膜，諸如蝕刻和淀積過程的任何半導(dǎo)體過程內(nèi)。另外，定義了用于將噪聲最小化的切換供電方案。切換供電方案消除對(duì)置的傳感器同時(shí)供電時(shí)發(fā)生的這些傳感器通過襯底的耦合。當(dāng)以同軸配置的形式設(shè)置傳感器時(shí)，所述切換供電方案，以及通過把傳感器包括在開環(huán)系統(tǒng)中而使傳感器以電感負(fù)載的形式出現(xiàn)的相對(duì)的傳感器的最小化過程，減小了邊緣排斥的程度。
這里已經(jīng)就幾個(gè)示范性實(shí)施例描述了本發(fā)明。考慮本發(fā)明的說明書和實(shí)踐，本發(fā)明的其它實(shí)施例對(duì)本專業(yè)的技術(shù)人員將變得顯而易見。應(yīng)該把上述實(shí)施例和優(yōu)選的特征看作是示范性的，本發(fā)明由后附的權(quán)利要求書定義。
權(quán)利要求
1.一種用于在薄膜厚度測(cè)量過程中把檢查光點(diǎn)尺寸和噪聲減到最小的方法，所述方法包括把第一渦流傳感器設(shè)置成朝向與導(dǎo)電薄膜關(guān)聯(lián)的襯底的第一表面；把第二渦流傳感器設(shè)置成朝向所述襯底的與所述導(dǎo)電薄膜關(guān)聯(lián)的第二表面，所述第二表面與所述第一表面相對(duì)；交替地向所述第一渦流傳感器和所述第二渦流傳感器供電，使得向所述第一渦流傳感器供電時(shí)不向所述第二渦流傳感器供電，而不向所述第一渦流傳感器供電時(shí)向所述第二渦流傳感器供電；以及根據(jù)來自所述第一渦流傳感器和所述第二渦流傳感器的信號(hào)的組合計(jì)算所述薄膜厚度測(cè)量值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法把第二渦流傳感器設(shè)置成朝向與所述導(dǎo)電薄膜關(guān)聯(lián)的第二表面的操作包括使所述第一渦流傳感器的軸線偏離所述第二渦流傳感器的軸線。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述方法交替地向所述第一渦流傳感器和所述第二渦流傳感器供電的操作包括a)向所述第一渦流傳感器供電；b)結(jié)束向所述第一渦流傳感器的供電；c)等待一段延遲時(shí)間；d)向所述第二渦流傳感器供電；e)結(jié)束向所述第二渦流傳感器的供電；以及f)等待一段所述延遲時(shí)間。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中還包括對(duì)于每一個(gè)測(cè)量位置重復(fù)步驟a)-f)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法把第二渦流傳感器設(shè)置成朝向與所述導(dǎo)電薄膜關(guān)聯(lián)的第二表面的操作包括對(duì)準(zhǔn)所述第一渦流傳感器，使之與所述第二渦流傳感器同軸。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述方法交替地向所述第一渦流傳感器和所述第二渦流傳感器供電的操作包括把所述第一渦流傳感器和所述第二渦流傳感器兩者配置成當(dāng)相應(yīng)的渦流傳感器不起作用時(shí)以最小化的電感負(fù)載的形式出現(xiàn)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述方法把所述第一渦流傳感器和所述第二渦流傳感器兩者配置成當(dāng)相應(yīng)的渦流傳感器不起作用時(shí)以最小化的電感負(fù)載的形式出現(xiàn)的操作包括把所述第一渦流傳感器和所述第二渦流傳感器兩者都包括在開環(huán)中。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中還包括從單一電源向所述第一渦流傳感器和所述第二渦流傳感器兩者供電；以及重復(fù)所述電源的所述交替操作，以便對(duì)于每一個(gè)位置在交替的時(shí)間向所述第一和所述第二渦流傳感器供電。
9.一種用于映射晶片厚度的傳感器陣列包括多個(gè)頂部傳感器；與所述頂部傳感器相對(duì)的多個(gè)底部傳感器，其中所述多個(gè)底部傳感器中的每一個(gè)與所述多個(gè)頂部傳感器中相應(yīng)的一個(gè)同軸，所述多個(gè)底部傳感器還配置成當(dāng)所述多個(gè)頂部傳感器中相應(yīng)的一個(gè)起作用時(shí)不起作用；與所述多個(gè)頂部傳感器和所述多個(gè)底部傳感器兩者保持聯(lián)系的電源；以及控制器，配置成交替地從所述電源向所述多個(gè)底部傳感器和所述多個(gè)頂部傳感器供電。
10.如權(quán)利要求9所述的傳感器陣列，其中所述多個(gè)頂部傳感器和所述多個(gè)底部傳感器都是渦流傳感器。
11.如權(quán)利要求9所述的傳感器陣列，其中所述控制器還配置成當(dāng)把所述傳感器從不起作用的狀態(tài)切換到起作用的狀態(tài)時(shí)包含一段延遲時(shí)間。
12.如權(quán)利要求9所述的傳感器陣列，其中所述傳感器陣列被包括在半導(dǎo)體處理工具的對(duì)準(zhǔn)工位。
13.如權(quán)利要求11所述的傳感器陣列，其中所述延遲時(shí)間是1毫秒。
14.一種用于處理晶片的系統(tǒng)包括化學(xué)機(jī)械平面化(CMP)工具，所述CMP工具包括，被限定在外殼內(nèi)的晶片載體，所述晶片載體的底面具有限定在該底面上的窗口；附在所述晶片載體的所述底面上的載體薄膜，所述載體薄膜配置成在CMP操作過程中支持晶片；以及嵌入所述晶片中的傳感器，所述傳感器設(shè)置在所述窗口的頂面上面，所述傳感器配置成在所述晶片感生渦流，以便確定所述晶片的接近度和厚度；在所述CMP工具以外的傳感器陣列，所述傳感器陣列與嵌入所述晶片載體的傳感器通信，所述傳感器陣列包括第一傳感器和相應(yīng)的第二傳感器，所述第一傳感器和所述相應(yīng)的第二傳感器配置成交替地處于起作用的狀態(tài)和不起作用的狀態(tài)，所述第一傳感器還配置成當(dāng)所述第二傳感器處于不起作用的狀態(tài)時(shí)處于起作用的狀態(tài)，所述傳感器陣列配置成檢測(cè)晶片的與所述第一傳感器和所述相應(yīng)的第二傳感器至所述晶片的距離無關(guān)的晶片厚度信號(hào)。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器陣列的所述第一傳感器和所述相應(yīng)的第二傳感器具有公共軸線。
16.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器陣列的所述第一傳感器的軸線偏離所述相應(yīng)的第二傳感器的軸線。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中求來自所述第一傳感器的信號(hào)與來自所述相應(yīng)的第二傳感器的信號(hào)的平均值，以便確定初始厚度。
18.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中還包括與所述第一傳感器和所述相應(yīng)的第二傳感器兩者保持聯(lián)系的電源；以及控制器，它配置成交替地向所述第一傳感器和所述相應(yīng)的第二傳感器供電。
19.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述控制器與所述嵌入的傳感器以及所述傳感器陣列通信，所述控制器配置成根據(jù)由所述嵌入的傳感器或所述傳感器陣列提供的信號(hào)確定所述晶片的厚度，所述控制器能夠向CMP控制器提供CMP之前的晶片和CMP之后的晶片兩者的厚度分布曲線。
全文摘要
提供一種用于在薄膜厚度測(cè)量過程中把測(cè)量光點(diǎn)尺寸和噪聲減到最小的方法。所述方法從把第一渦流傳感器設(shè)置成對(duì)準(zhǔn)與導(dǎo)電薄膜相聯(lián)系的第一表面開始。所述方法包括把第二渦流傳感器設(shè)置成對(duì)準(zhǔn)與導(dǎo)電薄膜相聯(lián)系的第二表面。第一和第二渦流傳感器可以共享公用的軸線或彼此偏離。所述方法還包括交替地向第一渦流傳感器和第二渦流傳感器供電。在本發(fā)明的一個(gè)方面，在第一渦流傳感器和第二渦流傳感器之間切換電源的操作之間包含延遲時(shí)間。所述方法還包括根據(jù)來自第一渦流傳感器和第二渦流傳感器的信號(hào)的組合計(jì)算薄膜厚度測(cè)量值。還提供一種設(shè)備和一種系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01B7/06GK1922463SQ200480042104
公開日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2004年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月30日
發(fā)明者Y·戈特基斯, R·基斯特勒, A·歐薩斯, C·弗羅因德 申請(qǐng)人:蘭姆研究有限公司