分組來自拋光基板的光譜數(shù)據(jù)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本案涉及分組來自拋光基板的光譜數(shù)據(jù)，例如用于控制或了解基板的化學(xué)機械拋光。
【背景技術(shù)】
[0002]集成電路典型地通過順序沉積導(dǎo)電層、半導(dǎo)電層或絕緣層于硅晶片上而在基板上形成。各種制造工藝需要基板上的層的平面化。例如，對于例如拋光金屬層以在圖案化層的溝槽中形成通孔、插塞和接線的某些應(yīng)用，平面化上覆層直到暴露圖案化層的頂表面為止。在例如平面化介電層以便光刻的其他應(yīng)用中，上覆層被拋光直到在下層上剩余所需厚度為止。
[0003]化學(xué)機械拋光(Chemical mechanical polishing ；CMP)是平面化的一個可接受的方法。此平面化方法典型地需要基板被安裝在載具頭上。基板的暴露表面被典型地相抵旋轉(zhuǎn)的拋光墊放置。載具頭在基板上提供可控制的負載，以將基板推抵于拋光墊。諸如具有磨料顆粒的漿料的拋光液被典型地供應(yīng)至拋光墊的表面。
[0004]化學(xué)機械拋光的一個問題在于確定是否完成了拋光工藝，S卩，基板層是否已被平面化至所需平面度或厚度，或何時已去除所需量的材料?；鍖拥某跏己穸取{料成分、拋光墊條件、拋光墊和基板之間的相對速度、和基板上的負載的變化可引起材料去除速率的變化。這些變化引起到達拋光終點所需的時間的變化。因此，也許不可能僅根據(jù)拋光時間決定拋光終點。
[0005]在一些系統(tǒng)中，基板在獨立測量站中被光學(xué)地測量。然而，所述系統(tǒng)常常具有有限的產(chǎn)量。在一些系統(tǒng)中，基板例如通過拋光墊中的窗口在拋光期間被光學(xué)地原位監(jiān)控。
[0006]然而，現(xiàn)有光學(xué)監(jiān)控技術(shù)可能不滿足半導(dǎo)體器件制造商的日益增加的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在一個方面中，基于計算機的方法包含通過一或多個計算機接收在基板上的數(shù)個不同位置處從基板反射的數(shù)個測量光譜?；灏哂胁煌Y(jié)構(gòu)特征的至少兩個區(qū)域。方法還包含:通過一或多個計算機對數(shù)個測量光譜執(zhí)行群集算法，以基于數(shù)個測量光譜的光譜特性將數(shù)個測量光譜分成若干群組；選擇所述若干群組中的一個群組以提供選定的群組，所述選定的群組具有來自數(shù)個測量光譜的光譜子集；和在一或多個計算機中，基于選定群組的光譜子集確定基板的至少一個表征值。
[0008]在另一方面中，計算機程序產(chǎn)品位于計算機可讀媒體上且包含促使處理器執(zhí)行以下操作的指令:接收在基板上的數(shù)個不同位置處從基板反射的數(shù)個測量光譜?；灏哂胁煌Y(jié)構(gòu)特征的至少兩個區(qū)域。還促使處理器對數(shù)個測量光譜執(zhí)行群集算法以基于數(shù)個測量光譜的光譜特性將數(shù)個測量光譜分成若干群組；選擇所述若干群組中的一個群組以提供選定的群組，所述選定的群組具有來自數(shù)個測量光譜的光譜子集；和基于選定群組的光譜子集確定基板的至少一個表征值。
[0009]在另一方面，計算機系統(tǒng)包含:處理器；存儲器；和存儲裝置，所述存儲裝置存儲用于使用存儲器通過處理器執(zhí)行的程序。程序包含被配置以促使處理器以進行以下操作的指令:接收在基板上的數(shù)個不同位置處從基板反射的數(shù)個測量光譜?；灏哂胁煌Y(jié)構(gòu)特征的至少兩個區(qū)域。還促使處理器對數(shù)個測量光譜執(zhí)行群集算法以基于數(shù)個測量光譜的光譜特性將數(shù)個測量光譜分成若干群組；選擇所述若干群組中的一個群組以提供選定的群組，所述選定的群組具有來自數(shù)個測量光譜的光譜子集；和在計算機中基于選定群組的光譜子集確定基板的至少一個表征值。
[0010]方法、計算機程序產(chǎn)品，和/或計算機系統(tǒng)的某些實施可包括一或多個以下優(yōu)點。表征值是基板的最外層的厚度。群集算法包含k均值(k-means)群集算法。執(zhí)行群集算法包含為每一群組初始化矩心。為每一群組初始化矩心包含從數(shù)個測量光譜中選擇一光譜以提供選定光譜，和設(shè)置矩心以具有選定光譜的光譜特性。為每一群組初始化矩心包含從數(shù)個測量光譜中選擇具有最大距離度量的光譜對，設(shè)置第一矩心以具有所述光譜對中的第一光譜的光譜特性和設(shè)置第二矩心以具有所述光譜對中的第二光譜的光譜特性。從數(shù)個測量光譜中選擇具有最大距離度量的光譜對包含確定來自數(shù)個測量光譜的每對光譜之間的歐幾里得距離，和選擇具有最大歐幾里德距離的光譜對。執(zhí)行群集算法包含將接收的數(shù)個光譜的每一光譜分配到所述光譜的最接近的初始化矩心，和基于所述分配形成多個群組。執(zhí)行群集算法包含通過對每一群組中的光譜求平均值來為每一群組產(chǎn)生新的矩心。執(zhí)行群集算法包含將接收的數(shù)個光譜的每一光譜再分配到所述光譜的最接近的新的矩心，和基于所述分配形成多個新的群組。執(zhí)行群集算法包含迭代地更新新的矩心；和形成新的群組，直到新的矩心收斂為止。群組的數(shù)目是基于基板上預(yù)計的區(qū)域數(shù)目而選擇。群組數(shù)目被選擇為大于或等于在基板上預(yù)計的區(qū)域數(shù)目。數(shù)個測量光譜是在基板的拋光之前或之后使用在線監(jiān)控系統(tǒng)測量的。數(shù)個測量光譜是在基板的拋光期間使用原位監(jiān)控系統(tǒng)測量的。拋光終點是基于表征值而決定。
[0011]某些實施可包括一或多個以下優(yōu)點。群集的光譜數(shù)據(jù)可表示單個晶片上的不同結(jié)構(gòu)特征。基于群集光譜決定的表征值可用于表征在不同結(jié)構(gòu)特征處拋光的進程?？稍诓煌恢锰帨y量被拋光的層的厚度，所述不同位置具有不同結(jié)構(gòu)特征。拋光終點可基于在晶片上的選定結(jié)構(gòu)特征以更高精度確定?？商岣哂糜跈z測所需拋光終點的終點系統(tǒng)的可靠性。
【附圖說明】
[0012]圖1圖示拋光站的實例的示意剖視圖。
[0013]圖2圖不具有多個區(qū)域的基板的不意俯視圖。
[0014]圖3圖示在線監(jiān)控站的實例的示意剖視圖。
[0015]圖4圖示拋光墊的俯視圖和圖示在基板上進行原位測量的位置。
[0016]圖5A圖示示例性晶粒的示意俯視圖。
[0017]圖5B圖示示例性晶粒的示意剖視圖。
[0018]圖6是群集化測量光譜的示例性過程的流程圖。
[0019]圖7是初始化光譜群集的矩心的示例性過程的流程圖。
【具體實施方式】
[0020]用于控制拋光操作的一個光學(xué)監(jiān)控技術(shù)是測量從基板反射的光的光譜(在拋光期間原位地或在在線測量站處)，并且將例如光學(xué)模型的函數(shù)擬合到測量光譜。另一技術(shù)是將測量光譜與來自光譜庫的數(shù)個參考光譜比較，且標(biāo)識最佳匹配的參考光譜。
[0021]擬合光學(xué)模型或標(biāo)識最佳匹配的參考光譜被用于產(chǎn)生表征值，例如，最外層的厚度。對于擬合，厚度可被看作光學(xué)模型的輸入?yún)?shù)，且擬合過程產(chǎn)生厚度的值。為了發(fā)現(xiàn)匹配，可標(biāo)識與參考光譜相關(guān)聯(lián)的厚度值。
[0022]化學(xué)機械拋光可用于平面化基板，直到第一層的預(yù)定厚度被去除、第一層的預(yù)定厚度被保留為止，或直到第二層暴露為止。
[0023]通常，基板具有帶有不同結(jié)構(gòu)特征的區(qū)域，所述不同結(jié)構(gòu)特征例如是不同的層堆疊和不同的特征密度。此外，不同區(qū)域可具有不同厚度。在執(zhí)行光學(xué)監(jiān)控時，從基板或最外層的不同區(qū)域反射的光的多個光譜被測量。本案的方法和系統(tǒng)將這些光譜群集化為多個群集或群組，所述多個群集或群組對應(yīng)于具有不同結(jié)構(gòu)特征的那些不同區(qū)域。光譜的每一群組或群集包含表征相應(yīng)結(jié)構(gòu)特征的信息?；诓煌庾V群組或群集確定的表征值可例如用于通過描圖控制拋光工藝或了解拋光工藝。
[0024]圖1圖示拋光裝置100的實例。拋光裝置100包括可旋轉(zhuǎn)盤形壓板120，拋光墊110位于所述可旋轉(zhuǎn)盤形壓板120上。壓板可操作以圍繞軸125旋轉(zhuǎn)。例如，電動機121可轉(zhuǎn)動驅(qū)動軸124以旋轉(zhuǎn)壓板120。拋光墊110可為兩層拋光墊，具有外部拋光層112和較軟背襯層114。
[0025]拋光裝置100可包括孔口 130，用于分配諸如漿料的拋光液132到拋光墊110上。拋光裝置還可包括用于研磨拋光墊110的拋光墊調(diào)節(jié)器，以將拋光墊110保持在一致的研磨狀態(tài)。
[0026]拋光裝置100包括一或多個載具頭140。每一載具頭140可操作以相抵于拋光墊110保持諸如晶片的基板10。每一載具頭140可具有與每一各個基板相關(guān)聯(lián)的拋光參數(shù)(例如壓力)的單獨控制。每一載具頭包括扣環(huán)142，用于將基板10在拋光墊110上保持就位。
[0027]每一載具頭140從例如圓盤傳送帶或軌道的支撐結(jié)構(gòu)150懸掛下來，且每一載