用于測(cè)量晶圓表面銅膜厚度的標(biāo)定方法和測(cè)量方法及裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提出一種用于測(cè)量晶圓表面銅膜厚度的標(biāo)定方法和測(cè)量方法及裝置，其中標(biāo)定方法包括以下步驟：選定晶圓銅膜上的標(biāo)定點(diǎn)分布，并根據(jù)標(biāo)定點(diǎn)分布確定每片晶圓銅膜上的K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)坐標(biāo)；在m片晶圓銅膜上，依次采集傳感器探頭在K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)的電壓值和零點(diǎn)位置的輸出電壓值，并分別計(jì)算K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)和零點(diǎn)位置的電壓差，以消除傳感器的零點(diǎn)漂移；以及根據(jù)m片晶圓銅膜上的K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)和零點(diǎn)位置的電壓差以及m片晶圓銅膜上的K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)的真實(shí)厚度值得到表示每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)上的電壓差與厚度值對(duì)應(yīng)關(guān)系的標(biāo)定曲線。本發(fā)明采用多點(diǎn)標(biāo)定的方法，消除了晶圓在測(cè)量過(guò)程中由提離高度的波動(dòng)所造成的測(cè)量誤差，提高了測(cè)量精度，滿足了工藝人員的使用需要。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于測(cè)量晶圓表面銅膜厚度的標(biāo)定方法和測(cè)量方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)機(jī)械拋光【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種用于測(cè)量晶圓表面銅膜厚度的標(biāo)定方法和測(cè)量方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]化學(xué)機(jī)械拋光(Chemical Mechanical Polishing,簡(jiǎn)稱(chēng)CMP)技術(shù)是目前集成電路制造中制備多層銅互連結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)之一。在集成電路制造過(guò)程中，不僅要實(shí)現(xiàn)局部平坦化，還要實(shí)現(xiàn)全局平坦化。作為目前最有效的全局平坦化方法，CMP技術(shù)可以有效兼顧晶圓局部和全局平坦度，并已在超大規(guī)模集成電路制造中得到了廣泛應(yīng)用。
[0003]在CMP工藝后，應(yīng)對(duì)晶圓表面的銅膜厚度進(jìn)行準(zhǔn)確有效的測(cè)量。在測(cè)量過(guò)程中，由于晶圓轉(zhuǎn)盤(pán)不能達(dá)到完全水平的要求，會(huì)造成各測(cè)量點(diǎn)提離高度的變化，從而影響測(cè)量的準(zhǔn)確度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的旨在至少解決上述的技術(shù)缺陷之一。
[0005]為此，本發(fā)明一方面提供一種用于測(cè)量晶圓表面銅膜厚度的標(biāo)定方法。該標(biāo)定方法可以解決測(cè)量準(zhǔn)確度低的問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明的另一方面提出一種用于測(cè)量晶圓表面銅膜厚度的測(cè)量方法。
[0007]本發(fā)明的再一方面提出一種用于測(cè)量晶圓表面銅膜厚度的測(cè)量裝置。
[0008]有鑒于此，本發(fā)明的實(shí)施例提出一種測(cè)量晶圓表面銅膜厚度的標(biāo)定方法，包括以下步驟:選定晶圓銅膜上的標(biāo)定點(diǎn)分布，并根據(jù)所述標(biāo)定點(diǎn)分布確定所述晶圓銅膜上的K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)坐標(biāo)；在m片晶圓上，依次采集傳感器探頭在每片晶圓銅膜上所述K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)的輸出電壓值和零點(diǎn)位置的輸出電壓值，并分別計(jì)算所述K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)和所述零點(diǎn)位置的電壓差；以及根據(jù)所述m片晶圓銅膜上K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)和所述零點(diǎn)位置的電壓差以及所述m片晶圓銅膜上K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)的真實(shí)厚度值分別分段線性化擬合，得到表示每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)上的電壓差與厚度值對(duì)應(yīng)關(guān)系的標(biāo)定曲線。
[0009]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的標(biāo)定方法，采用多點(diǎn)標(biāo)定的方法，消除了晶圓在測(cè)量過(guò)程中由于提離高度的波動(dòng)所造成的測(cè)量誤差，提高了測(cè)量準(zhǔn)確度，滿足了工藝人員的使用需要。
[0010]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,所述標(biāo)定點(diǎn)分布包括XY模式和全局模式，所述XY模式中，所述K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)分布于所述晶圓的兩條垂直直徑上，所述全局模式中，所述K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)分布于以所述晶圓中心點(diǎn)為圓心的一組同心圓上。
[0011]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述全局模式中，所述K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)分布于以所述晶圓中心點(diǎn)為圓心的6個(gè)、7個(gè)、8個(gè)、9個(gè)或10個(gè)同心圓上，其中圓心處為第一個(gè)圓。
[0012]有鑒于此，本發(fā)明的實(shí)施例另一方面提出一種用于測(cè)量晶圓表面銅膜厚度的測(cè)量方法，包括以下步驟:選定待測(cè)量晶圓銅膜的測(cè)量點(diǎn)分布和對(duì)應(yīng)的標(biāo)定曲線組；分別采集傳感器探頭在所述測(cè)量點(diǎn)和零點(diǎn)位置的輸出電壓值，并計(jì)算所述測(cè)量點(diǎn)和所述零點(diǎn)位置的電壓差；以及根據(jù)所述電壓差和所述標(biāo)定曲線組依次計(jì)算得到所述測(cè)量點(diǎn)的銅膜厚度值。
[0013]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的標(biāo)定和測(cè)量方法，采用多點(diǎn)標(biāo)定的方法，消除了晶圓在測(cè)量過(guò)程中由于提離高度的波動(dòng)所造成的測(cè)量誤差，提高了測(cè)量準(zhǔn)確度，滿足了工藝人員的使用需要。
[0014]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述待測(cè)量晶圓銅膜的測(cè)量點(diǎn)分布和對(duì)應(yīng)的標(biāo)定曲線組具體為，當(dāng)所述測(cè)量點(diǎn)分布為全局模式121點(diǎn)時(shí),選擇同坐標(biāo)點(diǎn)分布的121條標(biāo)定曲線，即每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)上對(duì)應(yīng)一條標(biāo)定曲線。
[0015]有鑒于此，本發(fā)明的實(shí)施例再一方面提出一種用于測(cè)量晶圓表面銅膜厚度的測(cè)量裝置，包括:設(shè)定單元，選定晶圓銅膜上的標(biāo)定點(diǎn)分布，并根據(jù)所述標(biāo)定點(diǎn)分布確定所述晶圓銅膜上的K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)；采集單元，在m片晶圓上，采集傳感器探頭在每片晶圓銅膜上所述K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)的輸出電壓值和零點(diǎn)位置的輸出電壓值，并分別計(jì)算所述K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)和所述零點(diǎn)位置的電壓差；標(biāo)定曲線生成單元，根據(jù)所述m片晶圓銅膜上K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)和所述零點(diǎn)位置的電壓差以及所述m片晶圓銅膜上K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)的真實(shí)厚度值分別分段線性化擬合，得到每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)上表示的電壓差與厚度值對(duì)應(yīng)關(guān)系的標(biāo)定曲線；選擇單元，選取待測(cè)量晶圓銅膜的測(cè)量點(diǎn)分布，并選擇對(duì)應(yīng)點(diǎn)分布的標(biāo)定曲線組；計(jì)算單元，利用所述采集單元得到所述測(cè)量點(diǎn)和所述零點(diǎn)位置的電壓差，并根據(jù)所述電壓差和所述標(biāo)定曲線組分別計(jì)算所述測(cè)量點(diǎn)的銅膜厚度值。
[0016]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的測(cè)量裝置，采用多點(diǎn)標(biāo)定的方法，消除了晶圓在測(cè)量過(guò)程中由于提離高度的波動(dòng)所造成的測(cè)量誤差，提高了測(cè)量準(zhǔn)確度，滿足了工藝人員的使用需要。
[0017]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述標(biāo)定點(diǎn)分布包括XY模式和全局模式，所述XY模式中，所述K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)分布于所述晶圓的兩條垂直直徑上，所述全局模式中，所述K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)分布于以所述晶圓中心點(diǎn)為圓心的同心圓上。
[0018]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述全局模式中，所述K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)分布于以所述晶圓中心點(diǎn)為圓心的6個(gè)、7個(gè)、8個(gè)、9個(gè)或10個(gè)同心圓上，其中圓心處亦為第一個(gè)圓
[0019]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0021]圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于測(cè)量晶圓表面銅膜厚度的標(biāo)定方法的流程圖；
[0022]圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的121點(diǎn)分布的標(biāo)定點(diǎn)示意圖；
[0023]圖3為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的361點(diǎn)分布的標(biāo)定點(diǎn)示意圖；
[0024]圖4為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于測(cè)量晶圓表面銅膜厚度的測(cè)量方法的流程圖；以及
[0025]圖5為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于測(cè)量晶圓表面銅膜厚度的測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)框圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0026]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0027]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0028]在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。
[0029]圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于測(cè)量晶圓表面銅膜厚度的標(biāo)定方法的流程圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于測(cè)量晶圓表面銅膜厚度的標(biāo)定方法包括以下步驟:選定晶圓銅膜上的標(biāo)定點(diǎn)分布，并根據(jù)標(biāo)定點(diǎn)分布確定晶圓銅膜上的K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)坐標(biāo)(步驟101)。在m片晶圓上，依次采集傳感器探頭在每片晶圓銅膜上K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)的輸出電壓值和零點(diǎn)位置的輸出電壓值，并分別計(jì)算K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)和零點(diǎn)位置的電壓差，以消除傳感器的零點(diǎn)漂移(步驟103)。根據(jù)m片晶圓銅膜上K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)和零點(diǎn)位置的電壓差以及m片晶圓銅膜上K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)的真實(shí)厚度值分別分段線性化擬合，得到每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)上表示電壓差與厚度值對(duì)應(yīng)關(guān)系的標(biāo)定曲線(步驟105)。
[0030]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的標(biāo)定方法，采用多點(diǎn)標(biāo)定的方法，消除了晶圓在測(cè)量過(guò)程中由于提離高度的波動(dòng)所造成的測(cè)量誤差，提高了測(cè)量準(zhǔn)確度，滿足了工藝人員的使用需要。
[0031]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，晶圓轉(zhuǎn)盤(pán)和直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成運(yùn)動(dòng)子系統(tǒng)，根據(jù)工藝人員所選定的標(biāo)定模式和運(yùn)動(dòng)參數(shù)(例如晶圓轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)速等)輔助傳感器探頭采集標(biāo)定模式對(duì)應(yīng)的標(biāo)定點(diǎn)數(shù)據(jù)。
[0032]在步驟101中，標(biāo)定點(diǎn)分布包括XY模式和全局模式，XY模式中，K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)分布于晶圓的兩條垂直直徑上，全局模式中，K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)分布于以晶圓中心點(diǎn)為圓心的同心圓上。在全局模式中，依據(jù)8系列點(diǎn)分布，K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)分布于以晶圓中心點(diǎn)為圓心的6個(gè)、7個(gè)、8個(gè)、9個(gè)或10個(gè)同心圓上,其中圓心處亦為第一個(gè)圓。全局模式中標(biāo)定點(diǎn)分布如表I所不。
【權(quán)利要求】
1.一種用于測(cè)量晶圓表面銅膜厚度的標(biāo)定方法，其特征在于，包括以下步驟: 選定晶圓銅膜上的標(biāo)定點(diǎn)分布，并根據(jù)所述標(biāo)定點(diǎn)分布確定所述晶圓銅膜上的K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)坐標(biāo)； 在m片晶圓上，依次采集傳感器探頭在每片晶圓銅膜上所述K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)的輸出電壓值和零點(diǎn)位置的輸出電壓值，并分別計(jì)算所述K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)和所述零點(diǎn)位置的電壓差；以及 根據(jù)所述m片晶圓銅膜上K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)和所述零點(diǎn)位置的電壓差以及所述m片晶圓銅膜上K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)的真實(shí)厚度值分別分段線性化擬合，得到每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)上表示電壓差與厚度值對(duì)應(yīng)關(guān)系的標(biāo)定曲線。
2.如權(quán)利要求1所述的標(biāo)定方法，其特征在于，所述標(biāo)定點(diǎn)分布包括XY模式和全局模式，所述XY模式中，所述K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)分布于所述晶圓的兩條垂直直徑上，所述全局模式中，所述K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)分布于以所述晶圓中心點(diǎn)為圓心的一組同心圓上。
3.如權(quán)利要求2所述的標(biāo)定方法，其特征在于，所述全局模式中，所述K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)分布于以所述晶圓中心點(diǎn)為圓心的6個(gè)、7個(gè)、8個(gè)、9個(gè)或10個(gè)同心圓上，其中圓心處為第一個(gè)圓。
4.一種用于測(cè)量晶圓表面銅膜厚度的測(cè)量方法，其特征在于，包括: 待測(cè)量晶圓銅膜的測(cè)量點(diǎn)分布和對(duì)應(yīng)的標(biāo)定曲線組； 分別采集傳感器探頭在所述測(cè)量點(diǎn)和零點(diǎn)位置的輸出電壓值，并計(jì)算所述測(cè)量點(diǎn)和所述零點(diǎn)位置的電壓差；以及 根據(jù)所述電壓差和所述標(biāo)定曲線組依次計(jì)算得到所述測(cè)量點(diǎn)的銅膜厚度值。
5.如權(quán)利要求4所述的測(cè)量方法，其特征在于，所述待測(cè)量晶圓銅膜的測(cè)量點(diǎn)分布和對(duì)應(yīng)的標(biāo)定曲線組具體為， 當(dāng)所述測(cè)量點(diǎn)分布為全局模式121點(diǎn)時(shí)，選擇同坐標(biāo)點(diǎn)分布的121條標(biāo)定曲線。
6.一種用于測(cè)量晶圓表面銅膜厚度的測(cè)量裝置，其特征在于，包括: 設(shè)定單元，選定晶圓銅膜上的標(biāo)定點(diǎn)分布，并根據(jù)所述標(biāo)定點(diǎn)分布確定所述晶圓銅膜上的K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)坐標(biāo)； 采集單元，在m片晶圓銅膜上，采集傳感器探頭在每片晶圓銅膜上所述K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)的輸出電壓值和零點(diǎn)位置的輸出電壓值，并分別計(jì)算所述K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)和所述零點(diǎn)位置的電壓差; 標(biāo)定曲線生成單元，根據(jù)所述m片晶圓銅膜上K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)和所述零點(diǎn)位置的電壓差以及所述m片晶圓銅膜上K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)的真實(shí)厚度值分別分段線性化擬合，得到每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)上表示電壓差與厚度值對(duì)應(yīng)關(guān)系的標(biāo)定曲線； 選擇單元，選取待測(cè)量晶圓銅膜的測(cè)量點(diǎn)分布，并選擇對(duì)應(yīng)點(diǎn)分布的標(biāo)定曲線組； 計(jì)算單元，利用上述采集單元得到所述測(cè)量點(diǎn)和所述零點(diǎn)位置的電壓差，并根據(jù)所述電壓差和所述標(biāo)定曲線組分別計(jì)算所述測(cè)量點(diǎn)的銅膜厚度值。
7.如權(quán)利要求6所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述標(biāo)定點(diǎn)分布包括XY模式和全局模式，所述XY模式中，所述K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)分布于所述晶圓的兩條垂直直徑上，所述全局模式中，所述K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)分布于以所述晶圓中心點(diǎn)為圓心的同心圓上。
8.如權(quán)利要求6所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述全局模式中，所述K個(gè)標(biāo)定點(diǎn)分布于以所述晶圓中心點(diǎn)為圓心的6個(gè)、7個(gè)、8個(gè)、9個(gè)或10個(gè)同心圓上，其中圓心處為第一個(gè)圓。
【文檔編號(hào)】H01L21/66GK103700601SQ201310684514
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】路新春, 李弘愷, 趙乾, 余強(qiáng), 田芳馨, 曲子濂, 孟永鋼 申請(qǐng)人:清華大學(xué)