80，該平面平行于軌道128的平面。致動器系統(tǒng)182可為XY致動器系統(tǒng)，該致動器系統(tǒng)包括兩個獨立的線性致動器以使探針180沿兩個正交軸獨立移動。
[0086]電路系統(tǒng)166的輸出可為數(shù)字電子信號，該信號傳遞至控制器190以用于光學(xué)測量系統(tǒng)。同樣，回應(yīng)于自控制器190傳遞至光學(xué)測量系統(tǒng)160的數(shù)字電子信號中的控制命令，光源162可開啟或關(guān)閉?；蛘?，電路系統(tǒng)166可通過無線信號而與控制器190通信。
[0087]光源162可經(jīng)操作以射出白光。在一實施中，所射出的白光包括波長為200-800納米的光。適合的光源為氙燈或氙汞燈。
[0088]光檢測器164可為分光計。分光計為用于在電磁光譜的一部分上量測光強度的一種光學(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(或頻率)的函數(shù)的光強度。圖9圖示一經(jīng)量測的光譜300的實例。
[0089]如上所述，光源162及光檢測器164可連接至計算裝置，例如，控制器190，該計算裝置可經(jīng)操作以控制該光源162及光檢測器164的操作及接收該等兩者的信號。計算裝置可包括位于研磨設(shè)備附近的微處理器，例如，可編程計算機。就控制而言，計算裝置能夠例如將光源的啟動與承載頭126的運動同步。
[0090]任選地，循序測量系統(tǒng)160可為濕式測量系統(tǒng)。在濕式測量系統(tǒng)中，對基板表面執(zhí)行量測，同時，一層液體覆蓋在正在量測的表面的部分上。濕式測量的優(yōu)勢在于液體與光纖170可具有類似的折射率。液體可提供均勻介質(zhì)，光可經(jīng)由該介質(zhì)而前往及來自將要研磨或已研磨的薄膜表面。濕式測量系統(tǒng)169可經(jīng)配置以使液體在量測期間流動。流動的液體可自經(jīng)量測的基板表面沖走研磨殘留物，例如，漿料。
[0091]圖10圖示濕式循序測量系統(tǒng)160的實施。在此實施中，光纖170的干線172位于管186內(nèi)。諸如去離子水的液體188可自液體來源189經(jīng)抽取至管186中及通過管186。在量測期間，基板10可定位在光纖170的端部上方?；?0相對于管186的頂部的高度及液體188的流動速率經(jīng)選定使得當(dāng)液體188在管186中溢流時，液體188充填光纖170的端部與基板10之間的空間。
[0092]或者，如圖11所示，承載頭126可下降至由罩殼189界定的儲存槽中。由此，基板10及承載頭126的一部分可浸沒在儲存槽中的諸如去離子水的液體188中。光纖170的端部可浸沒在基板10以下的液體188中。
[0093]在任一情況下，在操作中，光來自光源162，穿過液體188到達基板10的表面，自基板10的表面反射，進入光纖的端部，及返回檢測器164。
[0094]參看圖12，典型基板10包括多個晶粒12。在一些實施中，控制器190使基板10及探針180承受相對運動，以便光學(xué)測量系統(tǒng)160可在基板10上的區(qū)域18內(nèi)進行多次量測。特定而言，光學(xué)測量系統(tǒng)160可在以大體均勻的密度分布在區(qū)域18內(nèi)的點184處進行多次量測(圖5上僅顯示一點以便明確說明)。區(qū)域18可等同于晶粒12的區(qū)域。在一些實施中，晶粒12(及區(qū)域18)可被視為包括任何相鄰的切割道的一半。在一些實施中，在區(qū)域18內(nèi)至少進行一百次量測。例如，如若一晶粒在一側(cè)上為1cm，則可按Imm之間隔在整個區(qū)域進行量測。區(qū)域18的邊緣無需與基板上的特定晶粒12的邊緣對準。
[0095]在一些實施中，當(dāng)承載頭126將基板10固持在固定位置上(相對于平臺106)的同時，XY致動器系統(tǒng)182使探針180的量測點184橫穿跨越基板10上的區(qū)域18的路徑。例如，XY致動器系統(tǒng)182可使量測點184橫穿一路徑，該路徑橫穿在數(shù)個均勻間隔的平行線段上的區(qū)域18。此結(jié)構(gòu)允許光學(xué)測量系統(tǒng)160進行在區(qū)域18內(nèi)均勻間隔的量測。
[0096]在一些實施中，并無致動器系統(tǒng)182，且在承載頭126移動以使量測點184橫穿區(qū)域18的同時，探針180保持靜止(相對于平臺106)。例如，承載頭可承受旋轉(zhuǎn)(來自馬達156)、平移(來自沿軌道128移動的溜板108)的組合以使量測點184橫穿區(qū)域18。例如，當(dāng)溜板108使基板的中心自探針180向外移動時，承載頭126可旋轉(zhuǎn)，此舉使量測點184橫穿基板10上的螺旋路徑。通過在點184跨越區(qū)域18的同時進行量測，可在區(qū)域18上以大體均勻的密度進行量測。
[0097]在一些實施中，相對運動是由承載頭126的運動及探針180的運動的組合而引發(fā)，該等兩種運動例如，承載頭126的旋轉(zhuǎn)及探針180的線性平移。
[0098]控制器190接收來自光學(xué)測量系統(tǒng)160的信號，該信號承載信息，該信息描述由光檢測器在每一次光源閃光或檢測器的每一時段接收到的光的光譜。在經(jīng)量測的每一光譜中，可自經(jīng)量測的光譜計算得出特征值。特征值可用于在研磨站中的一或更多者處控制研磨操作。
[0099]計算特征值的一種技術(shù)為在經(jīng)量測的每一光譜中，自參考光譜庫中辨識相匹配的參考光譜。庫中每一參考光譜可具有關(guān)聯(lián)的特征值，例如，厚度值或指示平臺旋轉(zhuǎn)的時間或次數(shù)的索引值，參考光譜預(yù)計在該等值處出現(xiàn)。通過決定相匹配的參考光譜的關(guān)聯(lián)特征值，可產(chǎn)生特征值。此技術(shù)在美國專利公開案第2010-0217430號中有所描述，該公開案以引用的方式并入本文。另一技術(shù)是分析經(jīng)量測的光譜中的光譜特征的特性，例如，經(jīng)量測的光譜中的峰值波長或谷值波長，或峰值寬或谷值寬。經(jīng)量測的光譜中的特征的波長值或?qū)挾戎堤峁┨卣髦怠４思夹g(shù)在美國專利公開案第2011-0256805號中有所描述，該公開案以引用的方式并入本文。另一技術(shù)是將光學(xué)模型擬合至經(jīng)量測的光譜。特定而言，光學(xué)模型的參數(shù)經(jīng)最佳化以向經(jīng)量測光譜提供最佳的模型擬合。所產(chǎn)生的經(jīng)量測光譜參數(shù)值產(chǎn)生特征值。此技術(shù)在申請于2012年3月8日的美國專利申請案第61/608，284號中有所描述，該申請案以引用的方式并入本文。另一技術(shù)是對經(jīng)測量光譜執(zhí)行傅立葉變換。經(jīng)變換的光譜中的峰值的位置經(jīng)量測。所產(chǎn)生的經(jīng)量測光譜的位置值產(chǎn)生特征值。此技術(shù)在申請于2012年4月23日的美國專利申請案第13/454，002號中有所描述，該申請案以引用的方式并入本文。
[0100]如上所述，特征值可用于在研磨站中的一或更多者處控制研磨操作。控制器能夠基于特征值(例如)計算特征值及調(diào)整以下各項的研磨時間、研磨壓力，或研磨終點:(i)先前研磨步驟，亦即對于在經(jīng)量測基板剛離開的研磨站處的后續(xù)基板而言；(ii)后續(xù)研磨步驟，亦即在經(jīng)量測基板將要傳送至的研磨站處；或(iii)第(i)項及第(ii)項兩者。
[0101 ] 在一些實施中，在第一 CMP步驟之前，得自于上游非研磨步驟的基板尺寸信息(層厚度、關(guān)鍵尺寸)(如可用)被前饋至控制器190。
[0102]在CMP步驟之后，使用濕式測量而在循序測量站160處量測基板，該循序測量站位于基板曾在研磨時所處的研磨站與下一研磨站之間。諸如層厚度或銅接線的關(guān)鍵尺寸的特征值經(jīng)捕獲及發(fā)送至控制器。
[0103]在一些實施中，控制器190使用特征值以針對在下一研磨站處的基板調(diào)整研磨操作。例如，如若特征值指示蝕刻溝槽較深，則可利用更大的移除量來調(diào)整后續(xù)研磨站的后厚度目標，以便使剩余金屬接線厚度保持不變。如若特征值指示下層厚度已變更，則在后續(xù)研磨站處用于現(xiàn)場終點檢測的參考光譜可經(jīng)修正以便使終點出現(xiàn)在距離目標金屬接線厚度更近之處。
[0104]在一些實施中，控制器190使用特征值以在先前研磨站調(diào)整后續(xù)基板的研磨操作。例如，如若特征值指示蝕刻溝槽較深，則可利用更大的移除量來調(diào)整先前研磨站的后厚度目標，以便使剩余金屬接線厚度保持不變。如若特征值指示下層厚度已變更，則在先前研磨站處用于現(xiàn)場終點檢測的參考光譜可經(jīng)修正以便使終點出現(xiàn)在距離目標金屬接線厚度更近之處。
[0105]在一些實施中，控制器190分析經(jīng)量測光譜及決定適當(dāng)?shù)幕迓肪€。例如，控制器190可對比特征值與閾值，或決定特征值是否符合預(yù)定范圍。如若特征值指示研磨未完成，例如，如若特征值符合指示研磨不足的基板的預(yù)定范圍，或未超出指示經(jīng)滿意研磨的基板的閾值，則可將基板送回先前研磨站進行再制。例如，一旦再制完成，基板就可在測量站經(jīng)再次量測，或基板可經(jīng)輸送至下一研磨站。如若特征值未指示研磨未完成，則可將基板輸送至下一研磨站。
[0106]例如，可在循序測量站160處使用濕式測量來量測諸如金屬殘留物的參數(shù)。如若檢測到金屬殘留物，則可將基板送回先前研磨站進行再制。否則，可將基板輸送至下一研磨站。
[0107]為檢測金屬殘留物，控制器190可評估由填充材料覆蓋的面積百分比。將每一經(jīng)量測光譜300與參考光譜對比。參考光譜可為來自較厚的填充材料層的光譜，例如，來自金屬的光譜，例如，銅或鎢參考光譜。該對比產(chǎn)生每一經(jīng)量測光譜300的相似性值。表示在區(qū)域18內(nèi)的填充材料量的單個純量值可自相似性值計算得出，例如，通過對相似性值求平均。然后，可對比純量值與閾值以決定區(qū)域內(nèi)的殘留物的存在及/或量。
[0108]在一些實施中，相似性值由經(jīng)量測光譜與參考光譜之間的平方差之和計算得出。在一些實施中，相似性值由經(jīng)量測光譜與參考光譜之間的交叉關(guān)聯(lián)關(guān)系計算得出。
[0109]例如，在某個實施中，每一經(jīng)量測光譜與參考光譜之間的平方差之和(sum ofsquared differences ；SSD)經(jīng)計算以產(chǎn)生每一量測點的SSD值。然后，可將SSD值歸一化，方法是用所有SSD值除以在掃描中獲取的最高SSD值以產(chǎn)生歸一化SSD值(使得最高SSD值等于I)。然后，用I減去歸一化SSD值以產(chǎn)生相似性值。具有最高SSD值及因而具有最小銅分攤量的光譜現(xiàn)今等于O。
[0110]然后，在前一步驟中產(chǎn)生的所有相似性值的平均值經(jīng)計算以產(chǎn)生純量值。如若存在殘留物，則此純量值將較高。
[0111]作為另一實例，在某個實施中，每一經(jīng)量測光譜與參考光譜之間的平方差之和(sum of squared differences ;SSD)經(jīng)計算以產(chǎn)生每一量測點的SSD值。然后，可將SSD值歸