[发明专利]判定光谱中铜浓度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学机械抛光。

背景技术

一般是通过在硅晶片上依次沉积导体层、半导体层或绝缘层而在衬底上形成集成电路。一个制造步骤包括沉积填充层至非平坦面上并将填充层平坦化。就某些应用而言，将填充层平坦化直到露出图案化层的顶面为止。举例来说，可将导体填充层沉积在图案化的绝缘层上，以填充绝缘层中的沟槽或孔。平坦化之后，留在绝缘层的凸起图案之间的导体层部分构成过孔、插塞(plug)和线路，以做为衬底上薄膜电路之间的传导路径。就诸如氧化物抛光等其它应用而言，将填充层平坦化直到非平坦面上的填充层留下预定厚度为止。此外，光刻通常需要平坦化衬底表面。

化学机械抛光(chemical mechanical polishing；CMP)是一中可接受的平坦化方法。此平坦化法通常需将衬底安装在载具或抛光头上。通常将衬底的曝露面抵靠着旋转抛光垫或带状抛光垫。抛光垫可是标准垫或固定磨料垫。标准垫具有耐用的粗糙表面，而固定磨料垫具有被固持在媒介物中的多数抛光颗粒。载头提供可控制的负载给衬底，并将其推靠在抛光垫上。一般提供抛光浆液(slurry)至抛光垫表面。抛光浆液包括至少一化学反应剂；若使用标准垫标则还包括抛光颗粒。

CMP的一个难题在于判断抛光处理是否完成，即是否已将衬底层平坦化成期望的平坦度或厚度、或者何时移除期望数量的材料。过度抛光(overpolish)(移除太多)导体层或薄膜会增加电路阻抗。另一方面，抛光不足(underpolish)(移除太少)导体层会导致短路。衬底层的起始厚度、抛光浆液成分、抛光垫状况、抛光垫与衬底之间的相对速度、和衬底上的负载中的变化将造成材料移除速率的变化。这些变化将使得达到抛光终点所需时间的不同。因此，不能只根据抛光时间的函数来判断抛光终点。

发明内容

在此提出判定铜对反射光测量光谱的贡献程度的方法。此方法可使用归一化的交互相关曲线(cross-correlation curve)来判断铜的贡献。藉此可直接测量铜反射所产生的信号比例。然后减去测量光谱中铜光谱所占的比例，以得到非铜材料产生的光谱。

在此所述的方法和系统包括一或多个以下优点。铜CMP一般为多重步骤的处理，其中最后步骤包括将电介质材料减薄到期望的厚度。虽然已有选择此最后步骤的终点的方法，但经改良的终点法更可严加控制抛光精准度和衬底规格。如此可得到更平坦、更精确的抛光衬底，且再现性更佳、生产率更高。

由于可从每一光谱获得一定数量的信息，已发现宽波光谱(例如，白光光谱)有用于终点判断。再者，白光光谱终点判断技术可用来侦测阻挡材料转换成氧化物的过渡期及为从衬底上移除预定数量的氧化物提供可靠的方法。使用白光光谱的困难点在于，当只想取得电介质材料的反射时，衬底露出铜的区域仍会影响光谱。铜的反射很强且不会被电介质的反射遮蔽。另一问题则在于，衬底上的铜结构并不规则且非同质，因此给定测量光谱中的铜信号大小不一。强烈的铜反射加上任何测量光谱中的铜信号大小不一，导致难以监测阻挡材料区域和氧化物区域。自测量光谱中移去铜的信号可更可靠地执行终点法。

本说明书所指的“衬底”包括诸如产品衬底(如含有多个内存或处理器管芯)、测试衬底、裸衬底(bare substrate)和栅极衬底(gate substrate)。衬底可处于集成电路制造的任一阶段，例如其包括一个或多个沉积层及/或图案化层。“衬底”一词可包括圆盘和方板。

本发明的一个或多个实施例将参照所附图式详述于下。本发明的其它特征、目的、和优点在参阅说明书、附图与权利要求书后将变得更清楚易懂。

本发明包括一种判定抛光终点的方法，该方法至少包含：在抛光程序期间，取得来自衬底的表面的反射光的测量光谱；使所述测量光谱与来自100％非电介质材料的反射光的参考光谱彼此关联，以得到相关性；将所述相关性归一化，以获得区域的所述非电介质材料的浓度；得到电介质材料光谱，包括减去所述测量光谱中的非电介质贡献；以及比较所述电介质材料光谱和参考光谱，以判断抛光终点。

在判定抛光终点的方法中，取得所述测量光谱是在所述衬底相对于用来接收该测量光谱的传感器移动时进行。

在判定抛光终点的方法中，所述衬底为半导体衬底，所述非电介质材料为铜，且所述电介质材料为氧化物。

判定抛光终点的方法还包含在所述抛光终点时停止抛光程序。

附图说明

图1为沉积铜之后的部分衬底的截面图。

图2为抛光处理之后，部分衬底的截面图。

图3示出压板上的衬底。