專利名稱：用于終點檢測的動態(tài)或適應(yīng)性追蹤光譜特征的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本揭示案關(guān)于在基板的化學(xué)機械研磨期間進行的光學(xué)監(jiān)視。
背景技術(shù)：
通常藉由在硅晶圓上依序沉積導(dǎo)電層、半導(dǎo)電層或絕緣層，來將集成電路形成于基板上。一個制造步驟涉及在非平面表面上沉積填料層并平坦化該填料層。對于某些應(yīng)用而言，將填料層平坦化直至圖案化層的頂表面曝露出為止。舉例而言，可在圖案化絕緣層上沉積導(dǎo)電填料層，以填充絕緣層中的溝槽或孔。在平坦化之后，在絕緣層的凸起圖案之間的剩余導(dǎo)電層部分形成通孔、插頭及接線，該通孔、插頭及接線提供在基板上的薄膜電路之間的導(dǎo)電路徑。對于其他應(yīng)用(諸如，氧化物研磨(oxide polishing))而言,將填料層平坦化直至在非平面表面上留下了預(yù)定厚度為止。另外，光蝕刻法(photolithography)通常需要將基板表面平坦化。 化學(xué)機械研磨(Chemical mechanical polishing;CMP)為一種可接受的平坦化方
法。此平坦化方法通常需要將基板安裝于承載頭或研磨頭上?；迤芈冻龅谋砻嫱ǔ５挚啃D(zhuǎn)研磨墊而置放。承載頭向基板上提供可控制式負載，以將基板推動而抵靠研磨墊。通常將研磨性研磨漿供應(yīng)至研磨墊的表面。CMP的一個問題在于確定研磨制程是否完成(亦即，基板層是否已平坦化至所要的平坦度或厚度)，或何時已移除了所要的材料量。漿體分布、研磨墊條件、研磨墊與基板之間的相對速度及基板上的負載的變化，均可引起材料移除速率的變化。這些變化及基板層的初始厚度的變化，引起達到研磨終點所需要的時間的變化。因此，研磨終點不可僅確定為研磨時間的函數(shù)。在一些系統(tǒng)中，在研磨期間(例如)經(jīng)由研磨墊中的視窗以光學(xué)方式原位監(jiān)視基板。然而，現(xiàn)存光學(xué)監(jiān)視技術(shù)可能并不滿足半導(dǎo)體器件制造商的增加的需要。

發(fā)明內(nèi)容
一些光學(xué)終點檢測系統(tǒng)在光譜測量中追蹤選定光譜特征特性，以確定終點或改變研磨速率。在光譜中，類似于該選定光譜特征的光譜特征可使追蹤該選定光譜特征變得困難。識別該光學(xué)終點檢測系統(tǒng)的波長范圍以搜尋該選定光譜特征，可允許該光學(xué)終點檢測系統(tǒng)正確地識別該選定光譜特征，且使用減少的處理資源。在一些研磨制程中，自基板移除第二材料(例如，氮化物，例如，氮化鉭或氮化鈦)的第二層(例如，阻障層)，以曝露出包括不同的第一材料(例如，介電質(zhì)材料、低介電值材料及/或低介電值蓋材料)的第一層或?qū)咏Y(jié)構(gòu)。經(jīng)常希望移除該第一材料，直至剩下目標厚度為止。在光譜測量中追蹤選定光譜特征特性，以確定終點或改變研磨速率的一些光學(xué)終點檢測技術(shù)，在此研磨制程中可具有問題，因為該第二材料的初始厚度并不是已知的。然而，若光譜特征追蹤由另一監(jiān)視技術(shù)(例如，馬達扭矩、渦流或光學(xué)強度監(jiān)視)觸發(fā)，而另一監(jiān)視技術(shù)能夠可靠地檢測該第二材料的移除及下層或?qū)咏Y(jié)構(gòu)的曝露，則可避免這些問題。另外在各基板間，該層或?qū)咏Y(jié)構(gòu)的厚度可能存在變化。為提高該層或?qū)咏Y(jié)構(gòu)的最終厚度的各基板間均勻性，可在研磨之前測量該層或?qū)咏Y(jié)構(gòu)的該初始厚度，且可從該初始厚度及目標厚度計算出目標特征值。在一個方面中，一種控制研磨的方法包括以下步驟研磨基板；以及接收選定光譜特征的識別、具有寬度的波長范圍，及該選定光譜特征的特性以在研磨期間進行監(jiān)視。在研磨該基板的同時測量來自該基板的光的一系列光譜。自該系列光譜產(chǎn)生該選定光譜特征的該特性的一系列值。該產(chǎn)生的步驟包括以下步驟對于來自該系列光譜的至少一些光譜而言，基于該光譜特征在先前波長范圍內(nèi)的位置產(chǎn)生修改波長范圍，在該修改波長范圍內(nèi)搜尋該選定光譜特征，及確定該選定光譜特征的特性的值，該先前波長范圍用于該系列光譜中的先前光譜?；谠撓盗兄荡_定研磨終點或?qū)τ谘心ニ俾实恼{(diào)整中的至少一個。實施例可包括一或多個以下特征。該波長范圍可具有固定寬度。產(chǎn)生該修改波長范圍的步驟可包含以下步驟將該固定寬度定中心(centering)于該特性在該先前波長范圍中的該位置上。產(chǎn)生該修改波長范圍的步驟可包括以下步驟確定該特性在該先前波長范圍中的位置及調(diào)整該波長范圍，使得在該修改波長范圍中，該特性定位于更靠近于該修 改波長范圍的中心處。產(chǎn)生該修改波長范圍的步驟可包括以下步驟對于該系列光譜中的至少一些光譜，確定該選定光譜特征的波長值，以產(chǎn)生一系列波長值；向該系列波長值擬合函數(shù)；及根據(jù)該函數(shù)計算對于后續(xù)光譜測量的該選定光譜特征的預(yù)期波長值。該函數(shù)可為線性函數(shù)。產(chǎn)生該修改波長范圍的步驟可包括以下步驟使該波長范圍的該寬度定中心于該預(yù)期波長值上。該方法可包括以下步驟向該系列值擬合函數(shù)，及基于該函數(shù)確定研磨終點或?qū)τ谘心ニ俾实恼{(diào)整中的至少一個。確定研磨終點的步驟可包括以下步驟根據(jù)該函數(shù)計算該特性的初始值，根據(jù)該函數(shù)計算該特性的當前值，及計算該初始值與該當前值之間的差，及當該差達到目標差時中斷研磨。該函數(shù)可為線性函數(shù)。該選定光譜特征可包含光譜波峰、光譜波谷或光譜零交越。該特性可包括波長、寬度或強度。該選定光譜特征可包含光譜波峰，且該特性可包含波峰寬度?？蓽y量可見光的光譜，且該波長范圍可具有介于50與200納米之間的寬度。在另一方面中，一種控制研磨的方法包括以下步驟接收選擇固定波長范圍的使用者輸入，該固定波長范圍為經(jīng)原位監(jiān)視系統(tǒng)測量的波長的子集；接收選定光譜特征的識別及該選定光譜特征的特性，以在研磨期間進行監(jiān)視；研磨基板；對于該系列光譜中的各個光譜，在研磨該基板的同時測量來自該基板的光的一系列光譜；在該各個光譜的該固定波長范圍中搜尋該選定光譜特征，及確定該選定光譜特征的特性的值，以產(chǎn)生一系列值；以及基于該系列值確定研磨終點或研磨速率的調(diào)整中的至少一個。實施例可包括一或多個以下特征。該原位監(jiān)視系統(tǒng)可測量至少包括可見光的波長的強度，且該固定波長范圍可具有介于50與200納米之間的寬度。該選定光譜特征可為光譜波峰、光譜波谷或光譜零交越。該特性可為波長、寬度或強度。在另一方面中，一種控制研磨的方法包括研磨基板，該基板具有第一層；接收選定光譜特征的識別及該選定光譜特征的特性，以在研磨期間進行監(jiān)視；在研磨該基板的同時測量來自該基板的光的一系列光譜；在該第一層曝露的時間，確定該特征的該特性的第一值；將偏移加至該第一值，以產(chǎn)生第二值；以及監(jiān)視該特征的該特性，且在確定該特征的該特性達到該第二值時暫停研磨。
實施例可包括一或多個以下特征。該特性可為位置、寬度或強度。在該系列光譜全體下，該選定特征可持續(xù)演變性位點、寬度或強度。該特征可為該光譜的波峰或波谷。該基板可包括覆蓋該第一層的第二層，研磨的步驟可包括以下步驟研磨該第二層，且可用原位監(jiān)視系統(tǒng)來檢測該第一層的曝露?？稍谠摰谝辉槐O(jiān)視技術(shù)檢測該第一層的曝露的時間確定該第一值。檢測該第一層的曝露的步驟可為與監(jiān)視該特征的該特性的步驟相分離的制程。檢測該第一層的曝露的步驟可包括以下步驟監(jiān)視來自該基板的總反射強度。監(jiān)視該總反射強度的步驟可包括以下步驟對于該系列光譜中的各個光譜，在波長范圍上整合該光譜，以產(chǎn)生該總反射強度。該原位監(jiān)視系統(tǒng)可包括馬達扭矩或摩擦監(jiān)視系統(tǒng)?？稍谠摰谝粚拥难心テ陂g(例如，在啟動該第一層的研磨之后立即)確定該第一值?？稍谠摶宓难心ラ_始之前曝露該第一層。監(jiān)視該特征的該特性的步驟可包括以下步驟對于來自該系列光譜的各個光譜，確定該特性的值，以產(chǎn)生一系列值?？山逵上蛟撓盗兄禂M合線性函數(shù)，及確定該線性函數(shù)等于該第二值處的終點時間，來確定該特征的該特性達到該第二值。可接收該第一層的研磨前厚度，且可根據(jù)該研磨前厚度來計算該偏移值。計算該偏移值A(chǔ)V的步 驟可包括以下步驟計算(D2-dT)/(dD/dV)，其中dT為目標厚度，Dl為來自裝設(shè)基板的第一層的研磨前厚度，D2為來自裝設(shè)基板的該第一層的研磨后厚度，且dD/dV為作為該特性的函數(shù)的厚度的變化速率。計算該偏移值A(chǔ)V的步驟可包括以下步驟計算AV=AV1^(Cl1-D1)/(dD/dV)+ (D2-dT)/(dD/dV)，其中Cl1為該研磨前厚度，D1為來自裝設(shè)基板的第一層的研磨前厚度，且AVd為裝設(shè)基板的該第一層的該研磨前厚度與該研磨后厚度之間在特征的該特性的該值上的差?？稍诜蛛x測量站處測量該研磨前厚度Cl1。作為該特性的函數(shù)的該厚度的變化速率dD/dV，可為接近該研磨終點處的厚度的變化速率。該第一層可包括多晶硅及/或介電質(zhì)材料，例如，由實質(zhì)上純的多晶硅組成，由介電質(zhì)材料組成，或為多晶硅與介電質(zhì)材料的組合。實施例可視需要包括一或多個以下優(yōu)點。識別波長范圍以搜尋選定光譜特征特性，可允許在檢測終點或確定研磨速率變化中能有更大準確度，例如，該系統(tǒng)在后續(xù)光譜測量期間不太可能選擇不正確的光譜特征。在波長范圍中而非在整個光譜上追蹤光譜特征，允許更容易且更快速地識別這些光譜特征?？蓽p少識別這些選定光譜特征所需要的處理資源?？蓽p少半導(dǎo)體制造商開發(fā)檢測特定產(chǎn)品基板的終點的算法的時間?？蓪⒐庾V特征追蹤應(yīng)用于始于反射層的研磨的研磨操作，且可提高晶圓間厚度均勻性(wafer-to-waferthickness uniformity ;WTWU)。可在研磨之前測量該層的該初始厚度,且可根據(jù)該初始厚度及該目標厚度來計算目標特征值，從而提供更準確的終點確定。在附圖及以下描述中闡述一或多個實施例的細節(jié)。根據(jù)描述及附圖且根據(jù)權(quán)利要求，將更加明白其他方面、特征及優(yōu)點。


圖I圖示化學(xué)機械研磨設(shè)備。圖2為研磨墊的俯視圖，且圖示進行原位測量的位點。圖3A圖示由原位測量獲得的光譜。圖3B圖示在研磨進行時由原位測量獲得的光譜的演變。
圖4A圖不自基板反射的光的光譜的不例性圖表。圖4B圖示通過高通濾波器的圖4A的圖表。圖5A圖示自基板反射的光的光譜。圖5B圖示由自基板反射的光的原位測量獲得的光譜的等 高線圖。圖6A圖示研磨進度的示例性圖表，該研磨進度是以特性差對時間的方式測量的。圖6B圖示研磨進度的示例性圖表，該研磨進度是以特性差對時間的方式測量的，其中測量兩個不同特征的特性，以調(diào)整基板的研磨速率。圖7A圖示由原位測量獲得的光的另一光譜。圖7B圖示在圖7A的光譜之后獲得的光的光譜。圖7C圖示在圖7A的光譜之后獲得的光的另一光譜。圖8圖示選擇波峰以進行監(jiān)視的方法。圖9圖示獲得選定波峰的目標參數(shù)的方法。圖10圖示用于終點確定的方法。圖11圖示終點檢測的設(shè)定方法。圖12圖示用于終點確定的另一方法。圖13圖示在研磨期間作為時間的函數(shù)的總反射強度的圖表。圖14圖示在研磨期間作為時間函數(shù)的光譜波峰的波長位置的圖表。各圖式中的相同元件符號及表示法表示相同元件。實施方式一種光學(xué)監(jiān)視技術(shù)為在研磨期間測量自基板反射的光的光譜，且識別來自庫的匹配參考光譜。光譜匹配法的一個潛在問題在于，對于一些類型的基板而言，在下層管芯特征中存在顯著的基板間差異，從而導(dǎo)致自表面上具有相同外層厚度的基板反射的光譜的變化。這些變化增加適當光譜匹配的難度，且降低光學(xué)監(jiān)視的可靠性。一個抵消此問題的技術(shù)為測量自被研磨的基板反射的光的光譜，且識別光譜特征特性的變化。追蹤光譜的特征的特性(例如，光譜波峰的波長)的變化，可允許批次內(nèi)的基板之間具有更佳的研磨均勻性。藉由確定光譜特征特性的目標差，當特性的值已改變目標量時，可調(diào)用終點?；蹇蓛H為安置在半導(dǎo)體層上的單個介電質(zhì)層，或具有顯著更復(fù)雜的層堆迭。舉例而言，基板可包括第一層及安置在第一層上的第二層。第一層可為介電質(zhì)，例如，氧化物(諸如，二氧化硅)，或低介電值(low-k)材料，諸如，摻雜碳的二氧化硅，例如，BlackDiamond (來自應(yīng)用材料公司)或Coral (來自諾發(fā)系統(tǒng)公司)。第二層可為阻障層，阻障層的組成物與第一層不同。舉例而言，阻障層可為金屬或金屬氮化物，例如，氮化鉭或氮化鈦。視需要在第一層與第二層之間安置一或多個額外層，例如，低介電值覆蓋材料，例如，由四乙氧基娃燒(tetraethyl orthosilicate;TE0S)形成的材料。第一層及第二層均至少半透明。第一層與一或多個額外層(若存在)一起提供第二層下方的層堆迭。然而，在一些實施例中，僅研磨(例如)含有多晶硅及/或介電質(zhì)的單個層(盡管在被研磨的層下方可能存在額外層)?？墒褂没瘜W(xué)機械研磨來平坦化基板，直至第二層曝露為止。舉例而言，若存在不透明導(dǎo)電材料，則可研磨該不透明導(dǎo)電材料，直至第二層(例如，阻障層)曝露為止。此后，移除剩余在第一層上的第二層的部分，且研磨基板，直至第一層(例如，介電質(zhì)層)曝露為止。另夕卜，有時希望研磨第一層(例如，介電質(zhì)層)，直至剩下目標厚度或已移除目標材料量為止。一種研磨方法為，在第一研磨墊上研磨導(dǎo)電層，至少直至第二層(例如，阻障層)曝露為止。另外，第二層的一部分厚度可(例如)于第一研磨墊處在過度研磨步驟期間移除。此后，將基板轉(zhuǎn)移至第二研磨墊，其中第二層(例如，阻障層)被完全移除，且下層第一層(例如，低介電值介電質(zhì))的部分厚度亦被移除。另外，介于第一層與第二層之間的額外一或多個層(若存在)可于第二研磨墊處在相同研磨操作中被移 除。然而，當基板轉(zhuǎn)移至第二研磨墊時，第二層的初始厚度可能并非為已知的。如上所述，此狀況可為光學(xué)終點檢測技術(shù)帶來問題，這些光學(xué)終點檢測技術(shù)在光譜測量中追蹤選定光譜特征特性，以在目標厚度處確定終點。然而，若由能夠可靠地檢測第二層的移除及下層第一層或?qū)咏Y(jié)構(gòu)的曝露的另一監(jiān)視技術(shù)來觸發(fā)光譜特征追蹤，則可減輕此問題。另外，藉由測量第一層的初始厚度，且藉由根據(jù)第一層的初始厚度及目標厚度計算目標特征值，便可提高第一層的厚度的基板間均勻性。光譜特征可包括光譜波峰、光譜波谷、光譜拐點或光譜零交越。特征的特性可包括波長、寬度或強度。圖I圖示可操作以研磨基板10的研磨設(shè)備20。研磨設(shè)備20包括可旋轉(zhuǎn)圓盤形平臺24，研磨墊30定位于該平臺上。平臺可操作以繞著軸25旋轉(zhuǎn)。舉例而言，馬達可轉(zhuǎn)動驅(qū)動軸22以旋轉(zhuǎn)平臺24。舉例而言，可由黏著劑層將研磨墊30以可拆卸方式固設(shè)至平臺24。研磨墊30在磨損時可拆卸并更換。研磨墊30可為具有外研磨層32及較軟背層34的雙層研磨墊。以包括孔徑(亦即，貫穿墊的孔)或固體視窗的方式來提供穿過研磨墊的光學(xué)存取點36。固體視窗可固設(shè)至研磨墊，然而在一些實施例中固體視窗可支撐在平臺24上，且凸出至研磨墊中的孔徑中。研磨墊30通常置放于平臺24上，使得孔徑或視窗覆蓋在定位于平臺24的凹槽26中的光學(xué)頭53上。光學(xué)頭53因此可經(jīng)由孔徑或視窗來光學(xué)存取被研磨的基板。舉例而言，視窗可為剛性結(jié)晶或玻璃質(zhì)材料(例如，石英或玻璃)，或較軟塑膠材料(例如，硅氧樹脂、聚胺甲酸酯或鹵化聚合物(例如，含氟聚合物))，或提及的材料的組合。視窗對于白光可為透明的。若固體視窗的頂表面為剛性結(jié)晶或玻璃質(zhì)材料，則頂表面應(yīng)自研磨表面充分凹入，以防止刮擦。若頂表面接近且可接觸到研磨表面，則視窗的頂表面應(yīng)為較軟塑膠材料。在一些實施例中，固體視窗固設(shè)于研磨墊中，且為聚胺甲酸酯視窗，或為具有石英與聚胺甲酸酯的組合的視窗。視窗對于具有特定色彩的單色光(例如，藍光或紅光)可具有高透射率，例如，近似80%透射率。視窗對于研磨墊30可為密封的，使得液體不會穿過視窗及研磨墊30的界面而泄漏。在一個實施例中，視窗包括以較軟塑膠材料的外層覆蓋著的剛性結(jié)晶或玻璃質(zhì)材料。較軟材料的頂表面可與研磨表面共平面。剛性材料的底表面可與研磨墊的底表面共平面，或相對于研磨墊的底表面凹入。具體而言，若研磨墊包括兩個層，則固體視窗可整合至研磨層中，且底層可具有與固體視窗對準的孔徑。視窗的底表面可視需要包括一或多個凹槽?？沙尚伟疾?，以容納(例如)光纜的末端或渦流感應(yīng)器的末端。凹槽允許使光纜的末端或渦流感應(yīng)器的末端定位于距被研磨的基板表面小于視窗的厚度的距離處。在視窗包括剛性結(jié)晶部分或玻璃狀部分且凹槽藉由機械加工形成于此部分中的實施例的情況下，研磨凹槽，以便移除由機械加工引起的刮痕?；蛘撸蓪⑷軇┘?或液體聚合物涂覆于凹槽的表面，以移除由機械加工引起的刮痕。通常由機械加工弓I起的刮痕的移除減少散射且可提高光穿過視窗的透射率。可將研磨墊的背層34附著于研磨墊的外研磨層32，例如，藉由黏著劑。提供光學(xué)存取點36的孔徑可形成于墊30中(例如，藉由切割或藉由模制墊30，以包括孔徑)，且視窗可插入孔徑中并固設(shè)至墊30，例如，藉由黏著劑?；蛘?，可將視窗的液體前驅(qū)物分配至墊30中的孔徑中，且使該前驅(qū)物固化以形成視窗。或者，可將固體透明元件(例如，上述結(jié)晶或玻璃狀部分)定位于液體墊材料中，且可使液體墊材料固化，以圍繞透明元件而形成墊30。在后兩個狀況的任何一個狀況中，可形成一塊墊材料，且可自該塊割取含模制視窗的研磨墊的層。研磨設(shè)備20包括組合漿體/沖洗臂39。在研磨期間，臂39可操作以分配含有液體及酸堿值(PH)調(diào)節(jié)劑的漿體38。或者，研磨設(shè)備包括可操作以將漿體分配至研磨墊30上的漿體端口。研磨設(shè)備20包括可操作以固持基板10抵靠研磨墊30的承載頭70。承載頭70自支撐結(jié)構(gòu)72 (例如，旋轉(zhuǎn)料架)懸吊下來，且由承載驅(qū)動軸74連接至承載頭旋轉(zhuǎn)馬達76，使得承載頭可繞著軸71旋轉(zhuǎn)。另外，承載頭70可在形成于支撐結(jié)構(gòu)72中的徑向槽中橫向振動。在操作中，平臺繞著平臺中心軸25旋轉(zhuǎn)，且承載頭繞著承載頭中心軸71旋轉(zhuǎn)并在研磨墊的頂表面上橫向平移。
研磨設(shè)備亦包括光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)，該光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)可如以下所論述用于確定研磨終點。光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)包括光源51及光檢測器52。光自光源51傳遞、通過研磨墊30中的光學(xué)存取點36、碰撞基板10且自基板10向回反射穿過光學(xué)存取點36，且行進至光檢測器52。分叉式光纜54可用于將光自光源51傳輸至光學(xué)存取點36,且自光學(xué)存取點36向回傳輸至光檢測器52。分叉式光纜54可包括“干線”55及兩個“支線”56及58。如上文提及的，平臺24包括凹槽26，光學(xué)頭53定位于凹槽26中。光學(xué)頭53固持分叉式光纜54的干線55的一個末端，分叉式光纜54經(jīng)設(shè)置以向被研磨的基板表面?zhèn)鲗?dǎo)光且自被研磨的基板表面?zhèn)鲗?dǎo)光。光學(xué)頭53可包括覆蓋分叉式光纜54的末端的一或多個透鏡或視窗?；蛘撸鈱W(xué)頭53可僅固持鄰接于研磨墊中的固體視窗的干線55的末端?？筛鶕?jù)需要自凹槽26移除光學(xué)頭53，(例如)以實現(xiàn)預(yù)防性維護或校正性維護。平臺包括可移除原位監(jiān)視模塊50。原位監(jiān)視模塊50可包括以下一或多者光源51、光檢測器52及用于發(fā)送及接收往返于光源51與光檢測器52的信號的電路。舉例而言，檢測器52的輸出可為經(jīng)由驅(qū)動軸22中的旋轉(zhuǎn)耦合器(例如，滑環(huán))，而傳遞至光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)的控制器的數(shù)字電子信號。類似地，可回應(yīng)于經(jīng)由旋轉(zhuǎn)耦合器，自控制器傳遞至模塊50的數(shù)字電子信號中的控制命令，而開啟或關(guān)閉光源。原位監(jiān)視模塊50亦可固持分叉式光纖54的支線部分56及58的各個末端。光源可操作以傳輸光，該光經(jīng)由支線56而傳導(dǎo)，且自位于光學(xué)頭53中的干線55的末端傳導(dǎo)出來，且撞擊于被研磨的基板上。自基板反射的光在位于光學(xué)頭53中的干線55的末端處被接收，且經(jīng)由支線58傳導(dǎo)至光檢測器52。在一個實施例中，分叉式光纜54為一束光纖。該束包括第一組光纖及第二組光纖。連接第一組中的光纖，以將來自光源51的光傳導(dǎo)至被研磨的基板表面。連接第二組中的光纖，以接收自被研磨的基板表面反射的光，且將收到的光傳導(dǎo)至光檢測器52?？刹贾霉饫w，使得第二組中的光纖形成定中心于分叉式光纖54的縱向軸上的X狀形狀(當在分叉式光纜54的橫截面中觀察時)?；蛘撸蓪嵤┢渌贾?。舉例而言，第二組中的光纖可形成作為彼此的鏡像的V狀形狀。適合的分叉式光纖可購自設(shè)立于得克薩斯州卡羅頓市的Verity儀器公司。在研磨墊視窗與最接近于研磨墊視窗的分叉式光纜54的干線55的末端之間，通常存在最佳距離。該距離可憑經(jīng)驗確定，且受(例如)視窗的反射性、自分叉式光纜發(fā)射的光束的形狀及距被監(jiān)視的基板的距離的影響。在一個實施例中，定位分叉式光纜，使得最接近于視窗的末端盡可能靠近視窗的底部，而實際上并不接觸該視窗。在此實施例的情況下，研磨設(shè)備20可包括機構(gòu)(例如，作為光學(xué)頭53的部分)，該機構(gòu)可操作以調(diào)整分叉式光纜54的末端與研磨墊視窗的底表面之間的距離?；蛘?，將分叉式光纜54的最接近的末端嵌入視窗中。光源51可操作以發(fā)射白光。在一個實施例中，發(fā)射的白光包括具有200-800納米 的波長的光。適合光源為氣燈或氣萊燈。光檢測器52可為分光計。分光計基本上為用于在部分電磁光譜上測量光的性質(zhì)(例如，強度)的光學(xué)儀器。適合的分光計為光柵分光計。分光計的典型輸出為作為波長的函數(shù)的光的強度。光源51及光檢測器52連接至計算裝置，該計算裝置可操作以控制光源51及光檢測器52的操作，且接收光源51及光檢測器52的信號。計算裝置可包括定位于研磨設(shè)備附近的微處理器，例如，個人計算機。關(guān)于控制，計算裝置可(例如)使光源51的啟動與平臺24的旋轉(zhuǎn)同步。如圖2中所示，計算機可使光源51發(fā)射一系列閃光，該系列閃光恰好在基板10越過原位監(jiān)視模塊50之前開始，且恰好在基板10越過原位監(jiān)視模塊50之后結(jié)束。點201-211中的每一個皆表不來自原位監(jiān)視模塊50的光撞擊于基板10上且自基板10反射的位點?；蛘?，計算機可使光源51連續(xù)發(fā)射光，該光恰好在基板10越過原位監(jiān)視模塊50之前開始，且恰好在基板10越過原位監(jiān)視模塊50之后結(jié)束。在研磨進行時，(例如)自平臺中的感應(yīng)器在基板上的連續(xù)掃描獲得的光譜提供一系列光譜。在一些實施例中，光源51將一系列光的閃光發(fā)射至基板10的多個部分上。舉例而言，光源可將光的閃光發(fā)射至基板10的中心部分及基板10之外部分上?？捎晒鈾z測器52接收自基板10反射的光，以確定來自基板10的多個部分的多個系列光譜。在各特征皆與基板10的一個部分相關(guān)聯(lián)的光譜中可識別這些特征。舉例而言，特征可用于確定用于基板10的研磨的終點條件。在一些實施例中，基板10的多個部分的監(jiān)視允許改變基板10的一或多個部分上的研磨速率。關(guān)于接收信號，計算裝置可接收(例如)攜帶描述由光檢測器52接收到的光的光譜的信息的信號。圖3A圖示根據(jù)自光源的單個閃光發(fā)射且自基板反射的光測量出的光譜的實例。光譜302是根據(jù)自產(chǎn)品基板反射的光來測量的。光譜304是根據(jù)自基材硅基板(該基材娃基板為僅具有娃層的晶圓)反射的光來測量的。光譜306來自不存在定位于光學(xué)頭53上的基板的情況下，由光學(xué)頭53接收到的光。在此條件(在本說明書中稱為黑暗條件)下，接收到的光通常為環(huán)境光。
計算裝置可處理上述信號或上述信號的一部分，以確定研磨步驟的終點。在不限于任何特定理論的情況下，自基板10反射的光的光譜隨著研磨進行而演變。圖3B提供光譜隨著對感興趣的薄膜的研磨進行而演變的實例。不同光譜線表示研磨制程中的不同時間點。如可看出的，當薄膜的厚度改變時，反射光的光譜的性質(zhì)改變，且特定光譜由薄膜的特定厚度展示出。當薄膜的研磨進行時觀察到反射光的光譜中的波峰(亦即，局部最大值)時，波峰的高度通常改變，且隨著材料移除，波峰傾向于變寬。除變寬之外，特定波峰所在的波長通常隨著研磨進行而增加。在一些實施例中，特定波峰所在的波長通常隨著研磨進行而減小。舉例而言，波峰310(1)圖示在研磨期間的特定時間的光譜中的波峰，而波峰310(2)圖示在研磨期間的稍后時間的相同波峰。波峰310(2)位于較長波長處，且比波峰310(1)寬。可根據(jù)經(jīng)驗公式，使用波峰的波長及/或?qū)挾鹊南鄬ψ兓?例如，在波峰以下固定距離處測量出的寬度，或在波峰與最近波谷之間的中間高度處測量出的寬度)、波峰的絕對波長及/或?qū)挾取⒒蛏鲜鰞烧邅泶_定研磨的終點。在確定終點時使用的最佳波峰(或多個波峰)取決于所研磨的材料及這些材料的圖案而變化。 在一些實施例中，波峰波長的變化可用以確定終點。舉例而言，當波峰的起始波長與波峰的當前波長之間的差達到目標差時，研磨設(shè)備20可停止研磨基板10?；蛘?，可使用除了波峰以外的特征來確定自基板10反射的光的波長的差。舉例而言，可由光檢測器52監(jiān)視波谷的波長、拐點或X-軸或I—軸截距，且當波長已改變預(yù)定量時，研磨設(shè)備20可停止研磨基板10。在一些實施例中，除了波長之外，所監(jiān)視的特性可為特征的寬度或強度，亦可不監(jiān)視波長。特征可偏移大約40nm至120nm，然而其他偏移量亦為可能的。舉例而言，上限可大得多，尤其在介電質(zhì)研磨的狀況下。圖4A提供從基板10反射的光測量出的光譜400a的實例。光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)可使光譜400a通過高通濾波器，以減小光譜的整體斜率，從而產(chǎn)生圖4B中所示的光譜400b。舉例而言，在處理批次中的多個基板期間，在晶圓之間可存在較大的光譜差?？墒褂酶咄V波器來正規(guī)化光譜，以減小相同批次中的基板上的光譜變化。示例性高通濾波器可具有O. 005Hz的截止頻率及濾波器階數(shù)(filter0rder)4。高通濾波器不僅用以幫助濾出對下層變化的靈敏度，而且亦用以“平化”合法信號，以使特征追蹤更容易。為了讓使用者選擇將追蹤終點的哪一個特征以確定該終點，可產(chǎn)生等高線圖且向使用者顯示這些高線圖。圖5B提供根據(jù)在研磨期間自基板10反射的光的多個光譜測量產(chǎn)生的等高線圖500b的實例，且圖5A提供來自等高線圖500b中的特定瞬間的測量光譜500a的實例。等高線圖500b包括特征，諸如，由光譜500a上的相關(guān)波峰502及波谷504產(chǎn)生的波峰區(qū)域502及波谷區(qū)域504。隨著時間推移，基板10被研磨，且自基板反射的光改變，如由等高線圖500b中的光譜特征的變化所圖示的。為產(chǎn)生等高線圖500b，可研磨測試基板，且可在研磨期間由光檢測器52來測量自測試基板反射的光，以產(chǎn)生自基板10反射的光的系列光譜?？蓪⑾盗泄庾V儲存(例如)于計算機系統(tǒng)中，該計算機系統(tǒng)視需要可為光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)的部分。裝設(shè)基板的研磨可在時間Tl處開始，且繼續(xù)超過估計終點時間。當測試基板的研磨完成時，計算機(例如)在計算機監(jiān)視器上，向研磨設(shè)備20的操作員呈現(xiàn)等高線圖500b。在一些實施例中，計算機彩色標記等高線圖，例如，藉由將紅色指定給光譜中的較高強度值，將藍色指定給光譜中的較低強度值，而將中間色(橙色至綠色)指定給光譜中的中間強度值。在其他實施例中，計算機產(chǎn)生灰階等高線圖，藉由將最暗灰色陰影指定給光譜中的較低強度值，且將最亮灰色陰影指定給光譜中的較高強度值，并且將中間陰影指定給光譜中的中間強度值?；蛘?，計算機可產(chǎn)生三維等高線圖，其中用最大z值表示光譜中的較高強度值，且用最小z值表示光譜中的較低強度值，用中間z值表示光譜中的中間值。舉例而言，三維等高線圖可以彩色、灰階或黑白的方式顯示。在一些實施例中，研磨設(shè)備20的操作員可與三維等高線圖互動，以觀察光譜的不同特征。舉例而言，在研磨期間自測試基板的監(jiān)視產(chǎn)生的反射光的等高線圖500b可含有諸如波峰、波谷、光譜零交越點及拐 點的光譜特征。特征可具有諸如波長、寬度及/或強度的特性。如由等高線圖500b所展示的，當研磨墊30自裝設(shè)基板的頂表面移除材料時，自裝設(shè)基板反射的光可隨時間的推移而改變，因此特征特性隨時間的推移而改變。在器件基板的研磨之前，研磨設(shè)備20的操作員可觀察等高線圖500b并選擇特征特性，以在具有與裝設(shè)基板相似管芯特征的一批基板的處理期間進行追蹤。舉例而言，研磨設(shè)備20的操作員可選擇波峰506的波長以進行追蹤。等高線圖500b (尤其是彩色標記或三維等高線圖)的潛在優(yōu)點在于，此種圖形顯示讓使用者能更容易選擇恰當特征，由于特征(例如，具有隨時間線性改變的特性的特征)在視覺上為可容易區(qū)分的。為了選擇終點準則，可基于測試基板的研磨前厚度及研磨后厚度，藉由線性內(nèi)插法來計算選定特征的特性。舉例而言，測試基板上的層的厚度Dl及D2可分別在研磨前(例如，在研磨開始的時間Tl之前測試基板的厚度)與在研磨后(例如，在研磨結(jié)束的時間T2之后測試基板的厚度)測量，且特性的值可在達成目標厚度D’的時間T’處測量。T’可由T’ =T1+(T2-T1)*(D2-D’)/(D2_Dl)來計算，且特性的值V’可根據(jù)在時間T’處測量的光譜來確定?？筛鶕?jù)V’ -Vl來確定選定特征(諸如，波峰506的波長中的特定變化)的特性的目標差δ V，其中Vl為初始特性值(在時間Tl處)。因此，目標差δ V可為自時間Tl處研磨之前的初始特性值Vl至在預(yù)計完成研磨的時間Τ’處的特性的值V’的變化。研磨設(shè)備20的操作員可將欲改變的特征特性的目標差604 (例如，δ V)輸入與研磨設(shè)備20相關(guān)聯(lián)的計算機中。為了確定值V’，且相應(yīng)地確定點602的值，可使用穩(wěn)健式線擬合來向測量的數(shù)據(jù)擬合線508?？蓪⒃跁r間Τ’處的線508的值減去在Tl處的線508的值，以確定點602?？苫谔卣魈匦缘哪繕瞬钆c在研磨期間自裝設(shè)基板移除的材料量之間的相關(guān)性，來選擇諸如光譜波峰506的特征。研磨設(shè)備20的操作員可選擇不同特征及/或特征特性，以找出具有特性的目標差與自裝設(shè)基板移除的材料量之間的良好相關(guān)性的特征特性。在其他實施例中，終點確定邏輯確定欲追蹤的光譜特征及終點準則?，F(xiàn)轉(zhuǎn)向器件基板的研磨，圖6Α為在器件基板10的研磨期間追蹤的特征特性的差值602a-d的示例性圖表600a?；?0可為被研磨的一批基板中的部分，其中研磨設(shè)備20的操作員選擇特征特性(諸如，波峰或波谷的波長)，以根據(jù)裝設(shè)基板的等高線圖500b進行追蹤。當研磨基板10時，光檢測器52測量自基板10反射的光的光譜。終點確定邏輯使用光的光譜來確定特征特性的系列值。隨著自基板10的表面移除材料，選定特征特性的值可改變。使用特征特性的系列值與特征特性的初始值Vl之間的差來確定差值602a-d。當研磨基板10時，終點確定邏輯可確定被追蹤的特征特性的當前值。在一些實施例中，當特征的當前值已自初始值變化了目標差604時，可調(diào)用終點。在一些實施例中，(例如)使用穩(wěn)健式線擬合，向差值602a-d擬合線606?？苫诓钪?02a_d來確定線606的函數(shù)，以預(yù)測研磨終點時間。在一些實施例中，該函數(shù)為時間對特性差的線性函數(shù)。當計算新差值時，線606的函數(shù)(例如，斜率及截距)在基板10的研磨期間可改變。在一些實施例中，線606達到目標差604的時間提供估計終點時間608。當線606的函數(shù)變化以接納新差值時，估計終點時間608可改變。在一些實施例中，使用線606的函數(shù)來確定自基板10移除的材料量，且使用由該函數(shù)確定的當前值的變化來確定何時達到目標差及何時需要調(diào)用終點。線606追蹤移除的材料量?；蛘?，當自基板10移除特定厚度的材料時，便可使用由函數(shù)確定的當前值的變化來確定自基板10的頂表面移除的材料量及何時調(diào)用終點。舉例而言，操作員可將目標差設(shè)定為選定特征的波長變化50納米。舉例而言，可使用選定波峰的波長的變化來確定自基板10的頂層移除多少材料及何時調(diào)用終點。
在時間Tl處，在基板10的研磨之前，選定特征的特性值差為O。當研磨墊30開始研磨基板10時，識別的特征的特性值可隨著材料自基板10的頂表面研磨掉而改變。舉例而言，在研磨期間，選定特征特性的波長可變?yōu)檩^高或較低的波長。排除噪聲效應(yīng)，特征的波長(且因此波長之差)傾向于單調(diào)改變，且經(jīng)常為線性改變。在時間T’處，終點確定邏輯確定識別的特征特性已改變了目標差SV，且可調(diào)用終點。舉例而言，當特征的波長已改變了目標差50納米時，調(diào)用終點且研磨墊30停止研磨基板10。當處理一批基板時，光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)50可(例如)追蹤所有基板上的相同光譜特征。光譜特征可與基板上的相同管芯特征相關(guān)聯(lián)。基于基板的下層變化，光譜特征的起始波長可在批次中基板間改變。在一些實施例中，為了最小化多個基板上的可變性，當選定特征特性值或擬合至特征特性的值的函數(shù)改變了終點度量EM (而非目標差)時，終點確定邏輯可調(diào)用終點。終點確定邏輯可使用根據(jù)裝設(shè)基板確定的預(yù)期初始值EIV。在識別在基板10上被追蹤的特征特性的時間Tl處，終點確定邏輯確定被處理的基板的實際初始值A(chǔ)IV。終點確定邏輯可使用初始值權(quán)重IVW，以減少實際初始值對終點確定的影響，同時慮及一批次上基板的變化。舉例而言，基板變化可包括基板厚度或下層結(jié)構(gòu)的厚度。初始值權(quán)重可與基板變化相關(guān)，以增加基板間處理之間的均勻性。舉例而言，可藉由將初始值權(quán)重乘以實際初始值與預(yù)期初始值之間的差且加上目標差，來確定終點度量，例如，EM=IVW* (AIV-EIV) + δ V。在一些實施例中，使用加權(quán)組合來確定終點。舉例而言，終點確定邏輯可根據(jù)函數(shù)計算特性的初始值，且根據(jù)函數(shù)計算特性的當前值，并計算初始值與當前值之間的第一差。終點確定邏輯可計算初始值與目標值之間的第二差，且產(chǎn)生第一差與第二差的加權(quán)組合。圖6Β為在基板10的兩個部分處取得的特性測量差對時間的示例性圖表600b。舉例而言，光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)50可追蹤朝向基板10的邊緣部分而定位的一個特征及朝向基板10的中心部分而定位的另一特征，以確定已自基板10移除多少材料。當測試裝設(shè)基板時，研磨設(shè)備20的操作員可(例如)識別對應(yīng)于裝設(shè)基板的不同部分的兩個特征以進行追蹤。在一些實施例中，光譜特征與裝設(shè)基板上的相同類型的管芯特征相對應(yīng)。在其他實施例中，光譜特征與裝設(shè)基板上的不同類型的管芯特征相關(guān)聯(lián)。當基板10被研磨時，光檢測器52可測量來自與裝設(shè)基板的選定特征相對應(yīng)的基板10的兩個部分的反射光的系列光譜。可由終點確定邏輯來確定與兩個特征的特性相關(guān)聯(lián)的系列值?？山逵稍谘心r間前進時，將當前特性值減去初始特性值，而計算基板10的第一部分中的特征特性的一系列第一差值610a-b?？深愃频赜嬎慊?0的第二部分中的特征特性的一系列第二差值612a-b?？上虻谝徊钪?10a_b擬合第一線614,且可向第二差值612a_b擬合第二線616?？煞謩e用第一函數(shù)及第二函數(shù)確定第一線614及第二線616，以確定估計研磨終點時間618或?qū)?0的研磨速率620的調(diào)整。在研磨期間，使用基板10的第一部分的第一函數(shù)，且使用基板的第二部分的第二函數(shù)，在時間TC處進行基于目標差622的終點計算。若基板的第一部分與基板的第二部分的估計終點時間不同(例如，第一部分將在第二部分之前達到目標厚度)，則可對研磨速率620進行調(diào)整，使得第一函數(shù)及第二函數(shù)將具有相同終點時間618。在一些實施例中，調(diào)整基板的第一部分與第二部分的研磨速率，使得在兩個部分處同時達到終點。或者，可調(diào)整第一部分或第二部分的研磨速率。
舉例而言，可藉由增加或減少承載頭70的相應(yīng)區(qū)域中的壓力來調(diào)整研磨速率。研磨速率的變化可假定為與壓力的變化成正比，例如，簡單卜瑞斯頓(Prestonian)模型。舉例而言，當基板10的第一區(qū)域計劃在時間TA處達到目標厚度，且系統(tǒng)已建立目標時間TT時，時間T3之前的相應(yīng)區(qū)域中的承載頭壓力可乘以TT/TA，以在時間T3之后提供承載頭壓力。另外，可開發(fā)用于研磨基板的控制模型，該控制模型慮及平臺或頭旋轉(zhuǎn)速度的影響、不同頭壓力組合的二階效應(yīng)、研磨溫度、漿料流量或影響研磨速率的其他參數(shù)。在研磨制程期間之后續(xù)時間，若適當，則可再次調(diào)整速率。在一些實施例中，計算裝置使用波長范圍，以容易地識別自器件基板10反射的光所測量出的光譜中的選定光譜特征。計算裝置在波長范圍中搜尋選定光譜特征，以區(qū)分選定光譜特征與(例如)在強度、寬度或波長上類似于測量出的光譜中的選定光譜特征的其他光譜特征。圖7A圖示根據(jù)由光檢測器52收到的光測量的光譜700a的實例。光譜700a包括選定光譜特征702，例如，光譜波峰。選定光譜特征702可由終點確定邏輯來選擇，以在基板10的CMP期間進行追蹤。選定光譜特征702的特性704 (例如，波長)可由終點確定邏輯識另O。當特性704已改變目標差時，終點確定邏輯調(diào)用終點。在一些實施例中，終點確定邏輯確定波長范圍706，以在該波長范圍上搜尋選定光譜特征702。波長范圍706可具有介于約50與約200納米之間的寬度。在一些實施例中，波長范圍706為預(yù)定的，例如，由操作員規(guī)定(例如，藉由接收選擇波長范圍的使用者輸入)，或規(guī)定為一批基板的制程參數(shù)(藉由從使波長范圍與該批基板相關(guān)聯(lián)的存儲器檢索出波長范圍)。在一些實施例中，波長范圍706基于歷史數(shù)據(jù)，例如，連序光譜測量之間的平均或最大距離。在一些實施例中，波長范圍706基于關(guān)于測試基板的信息，例如，兩倍目標差δν。圖7Β為從由光檢測器52收到的光測量出的光譜700b的實例。舉例而言，在平臺24的旋轉(zhuǎn)期間緊跟著取得光譜700a之后，測量光譜700b。在一些實施例中，終點確定邏輯確定先前光譜700a中的特性704的值(例如，520nm)，且調(diào)整波長范圍706，使得波長范圍708的中心更靠近特性704而定位。在一些實施例中，終點確定邏輯使用線606的函數(shù)來確定特性704的預(yù)期當前值。舉例而言，終點確定邏輯可使用當前研磨時間來確定預(yù)期差，且藉由將預(yù)期差加至特性704的初始值Vl來確定特性704的預(yù)期當前值。終點確定邏輯可將波長范圍708定中心于特性704的預(yù)期當前值上。圖7C為從由光檢測器52收到的光測量出的光譜700c的另一實例。舉例而言，在平臺24的旋轉(zhuǎn)期間緊接著取得光譜700a之后，測量光譜700c。在一些實施例中，終點確定邏輯將特性704的先前值用于波長范圍710的中心。舉例而言，終點確定邏輯確定在基板10下方的光學(xué)頭53的兩個連序傳遞期間確定的特性704的值之間的平均方差。終點確定邏輯可將波長范圍710的寬度設(shè)定為平均方差的兩倍。在一些實施例中，終點確定邏輯在確定波長范圍710的寬度時，使用特性704的值之間的方差的標準差。
在一些實施例中，波長范圍706的寬度對于所有光譜測量均相同。舉例而言，波長范圍706、波長范圍708及波長范圍710的寬度相同。在一些實施例中，波長范圍的寬度不同。舉例而言，當估計特性704自特性的先前測量改變2納米時，波長范圍708的寬度為60納米。當估計特性704自特性的先前測量改變5納米時，波長范圍708的寬度為80納米，80納米的波長范圍比具有較小特性變化的波長范圍大。在一些實施例中，波長范圍706在基板10的研磨期間對于所有光譜測量均相同。舉例而言，波長范圍706為475納米至555納米，且對于基板10的研磨期間進行的所有光譜測量，終點確定邏輯在475納米與555納米之間的波長中搜尋選定光譜特征702，然而其他波長范圍亦為可能的。波長范圍706可由使用者輸入選擇為由原位監(jiān)視系統(tǒng)測量的全光譜范圍的子集。在一些實施例中，終點確定邏輯在一些光譜測量的修改波長范圍中，以及在用于光譜的剩余者中的先前光譜的波長范圍中搜尋選定光譜特征702。舉例而言，終點確定邏輯在平臺24的第一旋轉(zhuǎn)期間測量到的光譜的波長范圍706，及平臺24的連序旋轉(zhuǎn)期間測量到的光譜的波長范圍708中搜尋選定光譜特征702，其中兩個測量均在基板10的第一區(qū)域中進行。繼續(xù)該實例，終點確定邏輯在相同平臺旋轉(zhuǎn)期間測量到的兩個光譜的波長范圍710中，搜尋另一選擇光譜特征，其中兩個測量在基板10的不同于第一區(qū)域的第二區(qū)域中進行。在一些實施例中，選定光譜特征702為光譜波谷或光譜零交越點。在一些實施例中，特性704為波峰或波谷的強度或?qū)挾?例如，在波峰下方固定距離處測量到的，或在波峰與最近波谷之間的中間高度處測量到的寬度)。圖8圖示用于選擇目標差δ V，以在確定研磨制程的終點時使用的方法800。測量具有與產(chǎn)品基板相同圖案的基板的性質(zhì)(步驟802)。被測量的基板在本說明書中稱為“裝設(shè)”基板。裝設(shè)基板可簡單地為與產(chǎn)品基板相類似或相同的基板，或者裝設(shè)基板可為來自一批產(chǎn)品基板的一個基板。測量的性質(zhì)可包括基板上的感興趣特定位點處的感興趣的薄膜的研磨前厚度。通常，測量多個位點處的厚度。通常選擇位點，以測量每一位點的相同類型的管芯特征。可在測量站執(zhí)行測量。在研磨之前，原位光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)可測量自基板反射的光的光譜。根據(jù)感興趣的研磨步驟來研磨裝設(shè)基板，且收集在研磨期間獲得的光譜(步驟804)?？稍谏鲜鲅心ピO(shè)備處執(zhí)行研磨及光譜收集。在研磨期間由原位監(jiān)視系統(tǒng)來收集光譜。過度研磨基板(亦即，研磨超過估計終點)，使得可獲得在達成目標厚度時自基板反射的光的光譜。測量過度研磨的基板的性質(zhì)(步驟806)。性質(zhì)包括在用于研磨前測量的一或多個特定位點處的感興趣的薄膜的研磨后厚度。使用測量到的厚度及收集的光譜來選擇(藉由檢驗收集的光譜)特定特征(諸如，波峰或波谷)，以在研磨期間進行監(jiān)視(步驟808)。可由研磨設(shè)備的操作員來選擇特征，或者特征的選擇可為自動的(例如，基于常規(guī)波峰尋找(peak-finding)算法及經(jīng)驗波峰選擇(peak-selection)公式)。舉例而言，如以上參閱圖5B所描述的，可向研磨設(shè)備20的操作員呈現(xiàn)等高線圖500b，且操作員可自等高線圖500b選擇特征以進行追蹤。若預(yù)計特定光譜區(qū)域含有希望在研磨期間進行監(jiān)視的特征(例如，由過去經(jīng)驗，或基于理論的特征行為的計算產(chǎn)生的)，則僅需要考慮在該區(qū)域中的特征。通常選擇一特征，該特征展示出在研磨基板時自裝設(shè)基板的頂部移除的材料量之間的相關(guān)性。
可使用測量到的研磨前薄膜厚度及研磨后基板厚度來執(zhí)行線性內(nèi)插法，以確定達成目標薄膜厚度的大致時間。可將該大致時間與光譜等高線圖相比，以確定選定特征特性的終點值。特征特性的終點值與初始值之間的差可作為目標差來使用。在一些實施例中，向特征特性的值擬合函數(shù)，以正規(guī)化特征特性的值。函數(shù)的終點值與函數(shù)的初始值之間的差，可作為目標差來使用。在該批基板的其余基板的研磨期間監(jiān)視相同特征。視需要，處理光譜以提高準確度及/或精度。舉例而言，可處理光譜，以將光譜正規(guī)化為共用參考，以將光譜平均及/或以自光譜過濾噪聲。在一個實施例中，將低通濾波器應(yīng)用于光譜，以減少或消除突發(fā)尖峰。對于特定終點確定邏輯，通常憑經(jīng)驗選擇欲監(jiān)視的光譜特征，使得在計算機裝置藉由應(yīng)用基于特定特征的終點邏輯調(diào)用終點時，達成目標厚度。終點確定邏輯使用特征特性中的目標差來確定何時應(yīng)調(diào)用終點。當研磨開始時，可相對于特征的初始特性值來測量特性的變化。或者，除目標差S V之外，可相對于預(yù)期初始值EIV及實際初始值A(chǔ)IV來調(diào)用終點。終點邏輯可將實際初始值與預(yù)期初始值之間的差，乘以起始值權(quán)重SVW，以補償基板間下層變化。舉例而言，當終點度量EM=SVW* (AIV - EIV)+ δ V時，終點確定邏輯可結(jié)束研磨。在一些實施例中，使用加權(quán)組合來確定終點。舉例而言，終點確定邏輯可根據(jù)函數(shù)計算特性的初始值，且根據(jù)函數(shù)計算特性的當前值，并計算初始值與當前值之間的第一差。終點確定邏輯可計算初始值與目標值之間的第二差，且產(chǎn)生第一差與第二差的加權(quán)組合。可在加權(quán)值達到目標值的情況下調(diào)用終點。終點確定邏輯可藉由比較特性的監(jiān)視的差(或多個差)與目標差，來確定何時應(yīng)調(diào)用終點。若監(jiān)視的差與目標差匹配或超過目標差，則調(diào)用終點。在一個實施例中，監(jiān)視的差必須與目標差匹配或超過目標差達某一時段(例如，平臺旋轉(zhuǎn)兩次)才調(diào)用終點。圖9圖示用于選取與特定目標厚度及特定終點確定邏輯的選定光譜特征相關(guān)聯(lián)的特性的目標值的方法901。如以上在步驟802-806中所述，測量且研磨裝設(shè)基板(步驟903)。具體而言，收集光譜，且儲存測量各個收集的光譜的時間。計算用于特定裝設(shè)基板的研磨設(shè)備的研磨速率(步驟905 )?？山逵墒褂醚心デ昂穸菵l與研磨后厚度D2及實際研磨時間PT來計算平均研磨速率PR，例如，PR=(D2-D1)/PT。
計算特定裝設(shè)基板的終點時間(步驟907)，以提供校正點，以確定選定特征的特性的目標值，如下文所論述?？苫谟嬎愕难心ニ俾蔖R、感興趣的薄膜的研磨前起始厚度ST及感興趣的薄膜的目標厚度TT來計算終點時間。假定研磨速率在整個研磨制程期間恒定，可將終點時間計算為簡單線性內(nèi)插，例如，ET= (ST-TT) /PR。視需要，可藉由研磨該批圖案化基板中的另一基板、在計算出的終點時間停止研磨及測量感興趣的薄膜的厚度，來評估計算出的終點時間。若厚度在目標厚度的滿意范圍內(nèi)，則計算出的終點時間為滿意的。否則，可重新計算所計算出的終點時間。在計算出的終點時間，從自裝設(shè)基板處收集的光譜記錄選定特征的目標特性值(步驟909)。若感興趣的參數(shù)涉及選定特征的位點或?qū)挾鹊淖兓?，則可藉由檢驗在計算出的終點時間之前的時段期間收集的光譜，來確定該信息。特性的初始值與目標值之間的差被記錄為特征的目標差。在一些實施例中，記錄單個目標差。圖10圖示用于使用基于波峰的終點確定邏輯，來確定研磨步驟的終點的方法1000。使用上述研磨設(shè)備研磨該批圖案化基板中的另一基板(步驟1002)。 接收選定光譜特征的識別、波長范圍及選定光譜特征的特性(步驟1004)。舉例而言，終點確定邏輯自計算機接收識別，該計算機具有對于基板的處理參數(shù)。在一些實施例中，處理參數(shù)基于在裝設(shè)基板的處理期間確定的信息。最初研磨基板，測量自基板反射的光以產(chǎn)生光譜，且在測量的光譜的波長范圍中確定選定光譜特征的特性值。在平臺的各旋轉(zhuǎn)期間，執(zhí)行以下步驟。測量自被研磨的基板表面反射的光的一或多個光譜，以獲得當前平臺旋轉(zhuǎn)的一或多個當前光譜(步驟1006)。視需要處理當前平臺旋轉(zhuǎn)的測量的一或多個光譜，以提高準確度及/或精度，如以上參閱圖8所述的。若僅測量一個光譜，則將該一個光譜用作當前光譜。若對平臺旋轉(zhuǎn)測量出多于一個當前光譜，則將當前光譜分組，在各組內(nèi)求平均，且平均值表示當前光譜?？梢谰嗷宓闹行牡膹较蚓嚯x來分組光譜。舉例而言，可從自點202及210 (圖2)處測量到的光譜獲得第一當前光譜，可從自點203及209處測量到的光譜獲得第二當前光譜，可從自點204及208處測量到的光譜獲得第三當前光譜，等等。可確定各個當前光譜的選定光譜波峰的特性值，且可在基板的各個區(qū)域中分別監(jiān)視研磨。或者，選定光譜波峰的特性的最糟狀況值可根據(jù)當前光譜來確定，且可由終點確定邏輯來使用。在平臺的各旋轉(zhuǎn)期間，可將額外一或多個光譜添加至當前基板的系列光譜。當研磨進行時，系列中的至少一些光譜不同，由于在研磨期間材料自基板移除。如以上參閱第7A-C圖所描述的，產(chǎn)生當前光譜的修改波長范圍(步驟1008)。舉例而言，終點邏輯基于先前特性值而確定當前光譜的修改波長范圍?？墒剐薷牟ㄩL范圍定中心于先前特性值上。在一些實施例中，基于預(yù)期特性值來確定修改波長范圍，例如，波長范圍的中心與預(yù)期特性值重合。在一些實施例中，使用不同方法來確定當前光譜的一些波長范圍。舉例而言，藉由將波長范圍定中心于來自在基板的相同邊緣區(qū)域中測量到的先前光譜的特性值上，確定自在基板的邊緣區(qū)域中反射的光測量到的光譜的波長范圍。繼續(xù)該實例，藉由將波長范圍定中心于中心區(qū)域的預(yù)期特性值上，確定自在基板的中心區(qū)域中反射的光測量到的光譜的波長范圍。
在一些實施例中，當前光譜的波長范圍的寬度相同。在一些實施例中，一些當前光譜的波長范圍的寬度不同。識別波長范圍以搜尋選定光譜特征特性，可允許對于終點的檢測或研磨速率變化的確定的更大準確度，例如，系統(tǒng)在后續(xù)光譜測量期間不太會選擇不正確的光譜特征。在波長范圍中而不是在整個光譜上追蹤光譜特征，允許更容易且更快速地識別光譜特征?？蓽p少識別選定光譜特征所需要的處理資源。自修改波長范圍提取選定波峰的當前特性值(步驟1010)，且使用以上在圖8的上下文中論述的終點確定邏輯，來比較當前特性值與目標特性值(步驟1012)。舉例而言，根據(jù)系列光譜確定當前特征特性的系列值，且向該系列值擬合函數(shù)。舉例而言，函數(shù)可為線性函數(shù)，該線性函數(shù)可基于當前特性值與初始特性值之間的差，來近似估計在研磨期間自基板移除的材料量。只要終點確定邏輯確定尚未滿足終點條件(步驟1014的“否”分支)，便允許研磨 繼續(xù)，且在適當時重復(fù)步驟1006、1008、1010、1012及1014。舉例而言，終點確定邏輯基于函數(shù)確定尚未達到特征特性的目標差。在一些實施例中，當測量到自基板的多個部分反射的光的光譜時，終點確定邏輯可確定需要調(diào)整基板的一或多個部分的研磨速率，使得在相同時間或接近相同時間完成多個部分的研磨。當終點確定邏輯確定已滿足終點條件(步驟1014的分支“是”)時，調(diào)用終點，且停止研磨(步驟1016)。可正規(guī)化光譜，以移除或減少非所要的光反射的影響。除一或多個感興趣的薄膜以外的介質(zhì)所產(chǎn)生的光反射，包括來自研磨墊視窗及來自基板的基材硅層的光反射?？山逵蓽y量原位監(jiān)視系統(tǒng)在黑暗條件下(亦即，當未將基板置放在原位監(jiān)視系統(tǒng)上時)接收到的光的光譜，來估計來自視窗的光反射?？山逵蓽y量裸露硅基板反射的光的光譜，來估計來自硅層的光反射。通常在研磨步驟的開始之前獲得這些光反射。如下為正規(guī)化測量的原始光譜正規(guī)化光譜=(A- Dark) / (Si - Dark)其中A為原始光譜，Dark為在黑暗條件下獲得的光譜，且Si為自裸露硅基板獲得的光譜。在描述的實施例中，使用光譜中的波長波峰的變化來執(zhí)行終點檢測。亦可代替波峰或結(jié)合波峰使用光譜中的波長波谷(亦即，局部最小值)的變化。亦可在檢測終點時使用多個波峰(或波谷)的變化。舉例而言，可個別監(jiān)視各個波峰，且當大多數(shù)波峰的變化滿足終點條件時可調(diào)用終點。在其他實施例中，可使用拐點或光譜零交越的變化來確定終點檢測。在一些實施例中，在算法裝設(shè)制程1100 (圖11)之后，使用觸發(fā)式特征追蹤技術(shù)1200 (圖12)的一或多個基板的研磨。最初，(例如)使用上述技術(shù)中的一個技術(shù)，來選擇光譜中的感興趣特征的特性，以供追蹤第一層的研磨中使用(步驟1102)。舉例而言，特征可為波峰或波谷，且特性可為波峰或波谷的波長或頻率中的位置或?qū)挾?，或波峰或波谷的強度。若感興趣的特征的特性可適用于具有不同圖案的多種產(chǎn)品基板，則可由設(shè)備制造商預(yù)選擇特征及特性。另外，確定接近研磨終點的研磨速率dD/dt (步驟1104)。舉例而言，可根據(jù)待用于對產(chǎn)品基板的研磨的研磨制程，但以接近預(yù)期終點研磨時間的不同研磨時間，來研磨多個裝設(shè)基板。裝設(shè)基板可具有與產(chǎn)品基板相同的圖案。對于各個裝設(shè)基板而言，可測量層的研磨前及研磨后厚度，且可根據(jù)差來計算移除量，且儲存該裝設(shè)基板的移除量及相關(guān)研磨時間，以提供數(shù)據(jù)集。可向該數(shù)據(jù)集擬合作為時間的函數(shù)的移除量的線性函數(shù)；該線性函數(shù)的斜率提供研磨速率。算法裝設(shè)制程包括測量裝設(shè)基板的第一層的初始厚度Dl (步驟1106)。裝設(shè)基板可具有與產(chǎn)品基板相同的圖案。第一層可為介電質(zhì)，例如，低介電值材料，例如，摻雜碳的二氧化硅，例如，Black Diamond (來自應(yīng)用材料公司)或Coral (來自諾發(fā)系統(tǒng)公司)。視需要，視第一材料的組成物而定，在第一層上沉積不同于第一及第二材料(例如，低介電值覆蓋材料，例如，四乙氧基硅烷(TEOS))的另一材料(例如，介電質(zhì)材料)的一或多個額外層(步驟1107)。第一層與該一或多個額外層一起提供層堆迭。
接下來，在第一層或?qū)佣训铣练e不同的第二材料(例如，氮化物，例如，氮化鉭或氮化鈦)的第二層(例如，阻障層)(步驟1108)。另外，可在第二層上(及由第一層的圖案提供的溝槽中)沉積導(dǎo)電層，例如，金屬層，例如，銅(步驟1109)?？稍诔心テ陂g使用的光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)以外的測量系統(tǒng)處執(zhí)行測量，例如，內(nèi)嵌或分離測量站，諸如，使用橢圓偏光儀的輪廓儀或光學(xué)測量站。對于一些測量技術(shù)(例如，輪廓儀)而言，在沉積第二層之前測量第一層的初始厚度，但是對于其他測量技術(shù)(例如，橢圓偏光儀)而言，可在沉積第二層之前或之后執(zhí)行測量。此后，根據(jù)感興趣的研磨制程研磨裝設(shè)基板(步驟1110 )。舉例而言，可在第一研磨站處使用第一研磨墊，來研磨且移除導(dǎo)電層及部分第二層(步驟1110a)。此后，可在第二研磨站處使用第二研磨墊來研磨且移除第二層及部分第一層(步驟1110b)。然而，應(yīng)注意，對于一些實施例而言，不存在導(dǎo)電層，例如，第二層為研磨開始時的最外層。至少在第二層的移除期間，且可能在第二研磨站處的整個研磨操作期間，使用上述技術(shù)收集光譜(步驟1112)。另外，使用分離檢測技術(shù)來檢測第二層的清除及第一層的曝露(步驟1114)。舉例而言，可由馬達扭矩或自基板反射的光的總強度的突變，來檢測第一層的曝露。在檢測到第二層的清除的時間T1處，儲存光譜的感興趣的特征的特性的值'。亦可儲存檢測到清除的時間！\。在清除的檢測之后，可在預(yù)設(shè)時間暫停研磨(步驟1118)。預(yù)設(shè)時間足夠大，使得研磨在曝露第一層之后暫停。選擇預(yù)設(shè)時間，使得研磨后厚度充分接近目標厚度，從而可假定研磨速率在研磨后厚度與目標厚度之間為線性。在研磨暫停的時間處，可檢測且儲存光譜的感興趣的特征的特性的值V2，亦可儲存研磨暫停的時間τ2。例如，使用與用以測量初始厚度相同的測量系統(tǒng)，來測量第一層的研磨后厚度D2(步驟 1120)。計算特性的值的預(yù)設(shè)目標變化AVd (步驟1122)。此值的預(yù)設(shè)目標變化將使用于對于產(chǎn)品基板的終點檢測算法中。可根據(jù)在第二層的清除的時間處的值與在研磨暫停的時間處的值之間的差，來計算該預(yù)設(shè)目標變化，亦即，Λ Vd=V1-V2。計算接近研磨操作的結(jié)束處的，作為監(jiān)視的特性的函數(shù)的厚度的變化速率dD/dV(步驟1124)。舉例而言，假定正在監(jiān)視波峰的波長位置，則變化速率可表示為對于每埃波峰的波長位置偏移，所移除的材料的埃數(shù)。作為另一實例，假定正在監(jiān)視波峰的頻率寬度，則變化速率可表示為對于每赫茲波峰的寬度的頻率的偏移，所移除的材料的埃數(shù)。在一個實施例中，可根據(jù)在第二層的曝露時間處及在研磨的結(jié)束處的值，來簡單計算作為時間的函數(shù)的值的變化速率dv/dt，例如，dV/dt= (D2-D1)/(T2-T1)。在另一實施例中，使用來自接近裝設(shè)基板的研磨的結(jié)束(例如，T1與T2之間時間的最后25%或更短)處的數(shù)據(jù)，可向作為時間的函數(shù)的測量值擬合線；線的斜率提供作為時間的函數(shù)的值的變化速率dV/dt。在任一狀況下，此后，藉由將研磨速率除以值的變化速率，來計算作為監(jiān)視的特性的函數(shù)的厚度的變化速率dD/dV，亦即，dD/dV= (dD/dt)/(dV/dt)。一旦計算出變化速率dD/dV，則變化速率對于產(chǎn)品 應(yīng)保持恒定；對于不同批次的相同產(chǎn)品將沒有必要重新計算dD/
dVo一旦已完成裝設(shè)制程，便可研磨產(chǎn)品基板。視需要，測量來自一批產(chǎn)品基板的至少一個基板的第一層的初始厚度dl (步驟1202)。產(chǎn)品基板具有至少與裝設(shè)基板相同的層結(jié)構(gòu)，且視需要具有與裝設(shè)基板相同的圖案。在一些實施例中，并非測量每一產(chǎn)品基板。舉例而言，可測量來自一批次的一個基板，且初始厚度可用于來自該批次的所有其他基板。作為另一實例，可測量來自盒的一個基板，且初始厚度可用于來自該盒的所有其他基板。在其他實施例中，測量每一產(chǎn)品基板?？稍谘b設(shè)制程完成之前或之后，執(zhí)行對產(chǎn)品基板的第一層的厚度的測量。如上所述，第一層可為介電質(zhì)，例如，低介電值材料，例如，摻雜碳的二氧化硅，例如，Black Diamond (來自應(yīng)用材料公司)或Coral (來自諾發(fā)系統(tǒng)公司)?？稍诔心テ陂g使用的光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)以外的測量系統(tǒng)處執(zhí)行測量，例如，內(nèi)嵌或分離測量站，諸如，使用橢圓偏光儀的輪廓儀或光學(xué)測量站。視需要，視第一材料的組成物而定，在產(chǎn)品基板上的第一層上沉積不同于第一及第二材料(例如，低介電值覆蓋材料，例如，四乙氧基硅烷(TEOS))的另一材料的一或多個額外層(步驟1203)。第一層與該一或多個額外層一起提供層堆迭。接下來，在產(chǎn)品基板的第一層或?qū)佣训铣练e不同第二材料(例如，氮化物，例如，氮化鉭或氮化鈦)的第二層，例如，阻障層(步驟1204)。另外，可在產(chǎn)品基板的第二層上(及由第一層的圖案提供的溝槽中)沉積導(dǎo)電層，例如，金屬層，例如，銅(步驟1205)。然而，應(yīng)注意，對于一些實施例而言，不存在導(dǎo)電層，例如，第二層為研磨開始時的最外層。對于一些測量技術(shù)(例如，輪廓儀)而言，在沉積第二層之前測量第一層的初始厚度，但是對于其他測量技術(shù)(例如，橢圓偏光儀)而言，可在沉積第二層之前或之后執(zhí)行測量?？稍谘b設(shè)制程完成之前或之后執(zhí)行第二層及導(dǎo)電層的沉積。對于各個待研磨的產(chǎn)品基板而言，基于第一層的初始厚度來計算目標特性差A(yù)V(步驟1206)。通常，此舉在研磨開始之前發(fā)生，但是計算有可能在研磨開始之后但是在啟動光譜特征追蹤之前發(fā)生(在步驟1210中)。具體而言，舉例而言，自主計算機接收儲存的產(chǎn)品基板的初始厚度Cl1及目標厚度dT。另外，可接收起始厚度D1及結(jié)束厚度D2、作為監(jiān)視的特性的函數(shù)的厚度的變化速率dD/dV及針對裝設(shè)基板確定的值的預(yù)設(shè)目標變化Λ VD。在一個實施例中，如下計算目標特性差Λ V Λ V= Λ Vd+ (C^-D1) / (dD/dV) + (D2_dT) / (dD/dV)在一些實施例中，前厚度將不可用。在此狀況下，“(dl-Dl)/(dD/dV)”將自以上方程式中省略，亦即，
Λ V= Λ V (D2-dT) / (dD/dV)研磨產(chǎn)品基板(步驟1208)。舉例而言，可在第一研磨站處使用第一研磨墊，來研磨且移除導(dǎo)電層及部分第二層(步驟1208a)。此后，可在第二研磨站處使用第二研磨墊，來研磨且移除第二層及部分第一層(步驟1208b)。然而，應(yīng)注意，對于一些實施例而言，不存在導(dǎo)電層，例如，第二層為研磨開始時的最外層。使用原位監(jiān)視技術(shù)來檢測第二層的清除及第一層的曝露(步驟1210)。舉例而言，可由馬達扭矩或由自基板反射的光的總強度的突變，來檢測第一層在時間tl處的曝露。舉例而言，圖13圖示在研磨金屬層以曝露下層阻障層期間，作為時間的函數(shù)的自基板收到的光的總強度的圖表?？筛鶕?jù)由光譜監(jiān)視系統(tǒng)藉由例如在測量的所有波長上或在預(yù)置波長范圍上整合光譜強度所獲取的光譜信號，來產(chǎn)生此總強度。或者，可使用在特定單色波長處的強度，而非總強度。如圖13所示，當清除銅層時，總強度下降，且當阻障層完全曝露時，總強度呈平穩(wěn)狀態(tài)。可檢測強度的平穩(wěn)狀態(tài)，且強度的平穩(wěn)狀態(tài)可用作觸發(fā)以啟動光譜特征追
足示O 至少始于第二層的清除的檢測(且可能更早，例如，自使用第二研磨墊研磨產(chǎn)品基板開始時)，在研磨期間使用上述原位監(jiān)視技術(shù)獲得光譜(步驟1212)。使用上述技術(shù)來分析光譜，以確定被追蹤的特征的特性的值。舉例而言，圖14圖示在研磨期間作為時間的函數(shù)的光譜波峰的波長位置的圖表。確定在檢測第二層的清除的時間tl處的光譜中被追蹤的特征的特性的值V1。現(xiàn)可計算特性的目標值ντ (步驟1214)?？山逵蓪⒛繕颂匦圆預(yù)V加至在第二層的清除的時間h處的特性的值V1,來計算目標值Vt,亦即，Vt=V1+Δ V。當追蹤的特征的特性達到目標值時，暫停研磨(步驟1216)。具體而言，對于各個測量光譜而言(例如，在各個平臺旋轉(zhuǎn)中)，確定追蹤的特征的特性的值，以產(chǎn)生系列值。如上文參閱圖6A所描述的，可向系列值擬合函數(shù)(例如，時間的線性函數(shù))。在一些實施例中，可向時間窗口內(nèi)的值擬合函數(shù)。在函數(shù)滿足目標值的情況下提供暫停研磨的終點時間。亦可藉由向接近時間tl處的系列值的部分擬合函數(shù)(例如，線性函數(shù))，來確定在檢測第二層的清除的時間A處的特性的值Vp盡管由圖12及圖13所圖示的方法包括第二層的沉積及移除，但是對于一些實施例而言，不存在第二層，例如，第一層為研磨開始時的最外層。舉例而言，在研磨之前測量第一層的初始厚度及根據(jù)初始厚度與目標厚度計算目標特征值的處理，在有或沒有覆蓋第二層的情況下均可為適用的；該第二層為任選的。具體而言，可省略沉積第二層的步驟及檢測第一層的曝露的步驟。此第一層可包括多晶硅及/或介電質(zhì)材料，例如，由實質(zhì)上純的多晶硅組成，由介電質(zhì)材料組成，或為多晶硅與介電質(zhì)材料的組合。介電質(zhì)材料可為氧化物(例如，氧化硅)，或氮化物(例如，氮化硅)或介電質(zhì)材料的組合。舉例而言，測量來自一批產(chǎn)品基板的至少一個基板的第一層的初始厚度dl(例如，如對于步驟1202所論述的)?；诘谝粚拥某跏己穸葋碛嬎隳繕颂匦圆預(yù)V(例如，如對于步驟1206所論述的)。啟動產(chǎn)品基板的第一層的研磨，且在第一層的研磨期間使用上述原位監(jiān)視技術(shù)獲得光譜?？稍诘谝粚拥难心テ陂g(例如，在啟動第一層的研磨之后立刻，或在啟動第一層的研磨之后不久(例如，在幾秒鐘后))測量特性的值Vl。等待幾秒鐘可容許來自監(jiān)視系統(tǒng)的信號穩(wěn)定，使得值V1的測量更準確?？捎嬎闾匦缘哪繕酥郸挺?例如，如對于步驟1214所論述的)。舉例而言，可將目標特性差A(yù)V加至特性的值V1，亦即，Vt=Vi+AV。當被追蹤的特征的特性達到目標值時，暫停研磨(例如，如對于步驟1216所論述的)。此方法容許移除至目標厚度，同時補償由下層結(jié)構(gòu)中的基板間差異造成的絕對波峰位點的基板間變化。存在許多自系列值移除噪聲的技術(shù)。盡管以上論述了向系列擬合線，但是亦可向系列擬合非線性函數(shù)，或可使用低通中值濾波器來平滑系列(在此狀況下，可將濾波后的值直接與目標值相比，以確定終點)。如本說明書所使用，術(shù)語基板可包括(例如)產(chǎn)品基板(例如，包括多個存儲器或處理器管芯的產(chǎn)品基板)、測試基板、裸露基板及光柵基板?；蹇商幱诩呻娐分圃斓母鱾€不同階段，例如，基板可為裸露晶圓，或者基板可包括一或多個沉積及/或圖案化層。術(shù)語基板可包括圓形盤及矩形薄片。此說明書中描述的本發(fā)明的實施例及所有函數(shù)運算可實施于數(shù)字電子電路中，或?qū)嵤┯谟嬎銠C軟件、固件或硬件(包括揭示于此說明書中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其結(jié)構(gòu)等效物)中，或?qū)嵤┯谒鼈兊慕M合中。本發(fā)明的實施例可實施為一或多個計算機程序產(chǎn)品(亦即，有形地實施于信息載體中(例如，在機器可讀取儲存裝置中或在傳播信號中)的一或多個計算機程序)，以由數(shù)據(jù)處理設(shè)備(例如，可編程處理器、計算機或多個處理器或計算機)執(zhí)行，或控制數(shù)據(jù)處理設(shè)備(例如，可編程處理器、計算機或多個處理器或計算機)的操作?？捎萌魏涡问降木幊陶Z言(包括編譯或解釋語言)來編寫計算機程序(亦稱為程序、軟件、軟件應(yīng)用程序或代碼)，且可以任何形式(包括作為獨立程序或作為模塊、組件、子例程或適合于在計算環(huán)境中使用的其他單元)來布署該計算機程序。計算機程序不必一定要對應(yīng)于文件?？蓪⒊绦騼Υ嬗诖娣牌渌绦蚧驍?shù)據(jù)的文件的部分中，儲存于該程序?qū)Ｓ玫膯蝹€文件中或儲存于多個協(xié)調(diào)文件(例如，儲存一或多個模塊、子程序或部分代碼的文件)中?？刹际鹩嬎銠C程序，以在一個位置處的一個計算機或多個計算機上執(zhí)行，或分散于多個位置而且由通信網(wǎng)絡(luò)互連。在此說明書中所描述的處理及邏輯流程，可由執(zhí)行一或多個計算機程序的一或多個可編程處理器來執(zhí)行，以藉由在輸入數(shù)據(jù)上操作及產(chǎn)生輸出來執(zhí)行功能。亦可由專用邏輯電路(例如，現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC))來執(zhí)行處理及邏輯流程，且設(shè)備亦可實施為該專用邏輯電路。上述研磨設(shè)備及方法可應(yīng)用于各種研磨系統(tǒng)中。研磨墊或承載頭或兩者均可移動，以提供研磨表面與基板之間的相對運動。舉例而言，平臺可繞軌道運轉(zhuǎn)而非旋轉(zhuǎn)。研磨墊可為固設(shè)至平臺的圓形的(或某一其他形狀的)墊。終點檢測系統(tǒng)的一些方面可適用于線型研磨系統(tǒng)，例如，其中研磨墊為線性移動的連續(xù)或卷盤至卷盤皮帶的系統(tǒng)。研磨層可為標準(例如，有或沒有填料的聚胺甲酸酯)研磨材料、軟材料或固定研磨材料。使用相對定位的術(shù)語；應(yīng)理解，可將研磨表面及基板固持于垂直定向或其他定向上。
已描述本發(fā)明的特定實施例。其他實施例在以下權(quán)利要求的范圍內(nèi)。舉例而言，可以不同次序執(zhí)行權(quán)利要求中敘述的動作，且仍然可達成所要結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種控制研磨的方法，包含以下步驟 研磨基板； 接收選定光譜特征的識別、具有寬度的波長范圍及所述選定光譜特征的特性，以在研磨期間進行監(jiān)視； 在研磨所述基板的同時測量來自所述基板的光的一系列光譜； 自所述系列光譜產(chǎn)生所述選定光譜特征的所述特性的一系列值，所述產(chǎn)生步驟包括以下步驟對于來自所述系列光譜的至少一些光譜，基于所述光譜特征在先前波長范圍內(nèi)的位置產(chǎn)生修改波長范圍，在所述修改波長范圍內(nèi)搜尋所述選定光譜特征，及確定所述選定光譜特征的特性的值，所述先前波長范圍用于所述系列光譜中的先前光譜；以及基于所述系列值確定研磨終點或?qū)τ谘心ニ俾实恼{(diào)整中的至少一個。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述波長范圍具有固定寬度。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生所述修改波長范圍的步驟包含以下步驟將所述固定寬度定中心于所述特性在所述先前波長范圍中的所述位置上。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生所述修改波長范圍的步驟包括以下步驟確定所述特性在所述先前波長范圍中的位置，及調(diào)整所述波長范圍，使得在所述修改波長范圍中，所述特性定位于更靠近于所述修改波長范圍的中心處。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生所述修改波長范圍的步驟包括以下步驟對于所述系列光譜中的至少一些光譜，確定所述選定光譜特征的波長值，以產(chǎn)生一系列波長值；對所述系列波長值擬合函數(shù)；及根據(jù)所述函數(shù)計算對于后續(xù)光譜測量的所述選定光譜特征的預(yù)期波長值。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述函數(shù)為線性函數(shù)。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生所述修改波長范圍的步驟包括以下步驟使所述波長范圍的所述寬度定中心于所述預(yù)期波長值上。
8.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，測量可見光的光譜，且所述波長范圍具有介于50與200納米之間的寬度。
9.一種控制研磨的方法，包含以下步驟 接收選擇固定波長范圍的使用者輸入，所述固定波長范圍為由原位監(jiān)視系統(tǒng)測量的波長的子集； 接收選定光譜特征的識別及所述選定光譜特征的特性，以在研磨期間進行監(jiān)視； 研磨基板； 在研磨所述基板的同時測量來自所述基板的光的一系列光譜； 對于所述系列光譜中的各個光譜，在所述各個光譜的所述固定波長范圍內(nèi)搜尋所述選定光譜特征，及確定所述選定光譜特征的特性的值，以產(chǎn)生一系列值；以及基于所述系列值確定研磨終點或?qū)τ谘心ニ俾实恼{(diào)整中的至少一個。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述原位監(jiān)視系統(tǒng)測量至少包括可見光的波長的強度，且所述固定波長范圍具有介于50與200納米之間的寬度。
11.一種控制研磨的方法，包含以下步驟 研磨基板，所述基板具有第一層； 接收選定光譜特征的識別及所述選定光譜特征的特性，以在研磨期間進行監(jiān)視；在研磨所述基板時測量來自所述基板的光的一系列光譜； 在所述第一層曝露的時間，確定所述特征的所述特性的第一值； 將偏移加至所述第一值，以產(chǎn)生第二值；以及 監(jiān)視所述特征的所述特性，且在確定所述特征的所述特性達到所述第二值時暫停研磨。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述基板包括覆蓋所述第一層的第二層，其中研磨的步驟包括以下步驟研磨所述第二層，且所述方法進一步包含以下步驟用原位監(jiān)視系統(tǒng)檢測所述第一層的曝露。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在所述第一原位監(jiān)視技術(shù)檢測所述第一層的曝露的時間確定所述第一值。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，檢測所述第一層的曝露的步驟為與監(jiān)視所述特征的所述特性的步驟相分離的制程。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，檢測所述第一層的曝露的步驟包含以下步驟監(jiān)視來自所述基板的總反射強度。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，監(jiān)視所述總反射強度的步驟包括以下步驟對于所述系列光譜中的各個光譜，在波長范圍上整合所述光譜，以產(chǎn)生所述總反射強度。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述原位監(jiān)視系統(tǒng)包含馬達扭矩或摩擦監(jiān)視系統(tǒng)。
18.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在所述第一層的研磨期間確定所述第一值。
19.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，監(jiān)視所述特征的所述特性的步驟包含以下步驟對于來自所述系列光譜的各個光譜，確定所述特性的值，以產(chǎn)生一系列值。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，藉由對所述系列值擬合線性函數(shù)，及確定所述線性函數(shù)等于所述第二值處的終點時間，來確定所述特征的所述特性達到所述第二值。
21.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，進一步包含以下步驟接收所述第一層的研磨前厚度，及從所述研磨前厚度計算所述偏移值。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，計算所述偏移值A(chǔ)V的步驟包含以下步驟計算(D2-dT)/(dD/dV)，其中dT為目標厚度，Dl為來自裝設(shè)基板的第一層的研磨前厚度，D2為來自裝設(shè)基板的所述第一層的研磨后厚度，且dD/dV是作為所述特性的函數(shù)的厚度的變化速率。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，計算所述偏移值A(chǔ)V的步驟包含以下步驟 Λ V= Λ Vd+ (Cl1-D1) / (dD/dV) + (D2_dT) / (dD/dV) 其中Cl1為所述研磨前厚度，dT為目標厚度，Dl為來自裝設(shè)基板的第一層的研磨前厚度，D2為來自裝設(shè)基板的所述第一層的研磨后厚度，AVd為裝設(shè)基板的所述第一層的所述研磨前厚度與所述研磨后厚度之間在特征的所述特性的所述值上的差，且dD/dV是作為所述特性的函數(shù)的厚度的變化速率。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，進一步包含以下步驟在分離測量站處測量所述研磨前厚度Cl1。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，dD/dV為接近所述研磨終點處的厚度的變化速率。
26.如權(quán)利要求19所述的方法,其特征在于,所述第一層包括多晶娃和/或介電質(zhì)材料。
全文摘要
一種控制研磨的方法包括以下步驟研磨基板；以及接收選定光譜特征的識別、具有寬度的波長范圍，及該選定光譜特征的特性以在研磨期間進行監(jiān)視。在研磨該基板的同時測量來自該基板的光的一系列光譜。根據(jù)該系列光譜產(chǎn)生該選定光譜特征的該特性的一系列值。對于來自該系列光譜的至少一些光譜而言，基于該光譜特征在用于該系列光譜中的先前光譜的先前波長范圍內(nèi)的位置，產(chǎn)生修改波長范圍，在該修改波長范圍中搜尋該選定光譜特征，且確定該選定光譜特征的特性的值。
文檔編號H01L21/304GK102884613SQ201180022552
公開日2013年1月16日 申請日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月5日
發(fā)明者J·D·戴維, H·Q·李, T·C·利姆, G·K·H·拉姆 申請人:應(yīng)用材料公司