[发明专利]用于化学机械研磨的漩涡电流监测方法和设备

说明书

本申请是2003年2月6日递交的进入中国国家阶段的专利申请号为0308031957(国际申请号为PCT/US2003/003666，申请日2003年2月6日)的分案申请，在此引入其全部内容作为参考。

技术领域

本发明涉及在化学机械研磨时，监测金属层的方法和设备。

背景技术

典型的集成电路是通过在硅晶圆基材上连续淀积导体层、半导体层或绝缘层来制备。其制造步骤包括淀积填料层在非平坦面上，然后使该填料层平坦化直到该非平坦面暴露出来为止。例如，导体填料层可被淀积到图案化的绝缘层上，来填满绝缘层的凹陷处或坑洞。然后磨光该填料层，直到绝缘层的凸起图案暴露出来为止。在平坦化之后，可于残存在绝缘层的凸起图案之间的部分导体层中形成贯穿孔、拴塞和配线，以在基材的薄膜线路之间提供一些传导路径。此外，微影制程期间，也需要平坦化制程来磨光基材表面。

化学机械研磨(CMP)是可行的平坦化方法。典型的该平坦化方法需要将基材放置在载具或研磨头(polishing head)上。该基材暴露的表面正面朝下，正对着转动研磨圆形垫或带状垫。研磨垫可以是标准的，或者是有研磨剂固定其上。标准的研磨垫具有长久粗糙的表面，而有研磨剂固定其上的研磨垫则在中间的容器内有研磨粒子。载具头提供一向下推进的系统，使基材能推送到研磨垫上。研磨研浆被运送到研磨垫的表面，该研磨研浆至少包括一种化学活性剂，如果使用标准的研磨垫，则又包括研磨粒子。

在化学机械研磨中有个问题是如何判定研磨程序是否已经完成，换言之，是否基材已平坦化到所需要的平坦度或厚度，或者已移除所不需要的材料量。过度研磨(移除太多)导体层或薄膜会导致线路电阻增加。另一方面，研磨过少(移除太少)会导致导电不足。基材开始的厚度、研浆组成、研磨垫状态、基材和研磨垫之间的相对速度、还有在基材上的负载，这些变异会造成材料移除速率的差异，导致达到研磨终点所需的时间不同。因此，光决定研磨时间的函数并不能判断研磨终点。

测定研磨终点的方法之一为利用诸如光学感应器或电感应器，来监测原位置上基材的研磨情况。监测技术是在金属层上导入一旋涡电流并伴随一磁场，当金属层被移除时，会察觉磁通量的改变。简单来说，由旋涡电流产生的磁通量和激发通量线方向相反。该磁通量与旋涡电流成正比，旋涡电流和金属层的电阻成正比，电阻又和层的厚度成正比。因此，金属层厚度的改变导致由旋涡电流产生的磁通量改变。磁通量的改变会导致原始线圈电流的改变，亦可测量到阻抗的改变。因此，线圈阻抗之改变即可反映金属层厚度的改变。

发明内容

本发明一个方面是关于一种研磨部件，包括：研磨垫，包含具有研磨表面的研磨层；以及位于该研磨层中的固体透明窗，所述透明窗具有与所述研磨表面齐平的顶表面，具有限定凹陷内表面的凹槽的底表面，所述凹槽的凹陷内表面和所述窗口的顶表面之间的较薄区域，以及在所述顶表面和所述底表面之间围绕所述较薄区域的厚区域，所述厚区域并固定于所述研磨垫上。

本发明的实施方式，包括一或多个以下的特征。透明窗口由聚氨酯形成。研磨部件进一步包括位于研磨层一侧上与所述研磨表面相对的背层。开口形成在所述背层中并与所述窗口对齐。所述厚区域固定于所述背层上。所述厚区域固定于所述研磨层上。所述窗用粘合剂或固化的聚氨酯固定于所述研磨垫上。所述窗是方框形或圆柱形。所述凹槽是第一凹槽，以及所述窗包括在其底表面处的第二凹槽。所述研磨层由聚氨酯形成的单层和填充物组成。所述窗仅固定于研磨垫上。所述窗口不直接与探头接触。

本发明的另一方面是关于一种制造研磨部件的方法，包括：在固体透明窗的底表面中形成凹槽以限定所该窗的凹槽和顶表面之间的较薄区域以及在所述顶表面和底表面之间围绕所述较薄区域的厚区域；以及在研磨垫的研磨层中安置所述固体透明窗从而所述窗的顶表面基本与所述研磨层的研磨表面齐平以及所述厚区域固定于所述研磨垫上。

本发明的实施方式，包括一个或多个以下特征。形成凹槽包括机械制作该凹槽和模制该窗。安置窗户的步骤包括在研磨层里形成一孔，并以诸如粘合剂之类的方式将窗固定到该孔里。所述研磨垫包括背层以及安置所述窗的步骤包括将所述窗固定于所述背层上。安置所述窗的步骤包括将所述窗固定于所述研磨层上。

本发明的一个或多个详细实施例会在所附的图例中及以下的叙述里说明。其它的特征、对象和发明优点将会在描述中、图例、以及权利要求中清楚可见。

附图说明

图1A为侧视图，部分是剖面图，其为一化学机械研磨机台，包括一旋涡电流监测系统和一光学监测系统。

图1B为放大图，其为第1图的旋涡电流监测系统；