[发明专利]在使用多个光谱的化学机械抛光中的终点检测

说明书

技术领域

本发明通常涉及在化学机械抛光期间基板的光谱监测。

背景技术

通常是通过在硅晶片上顺序沉积导体层、半导体层或绝缘层来在基板上形成集成电路。一个制造步骤涉及在非平面的表面上沉积填料层并且使所述填料层平坦化。对于某些应用来说，使填料层平坦化，直到图案化层的顶表面暴露为止。例如，可在图案化绝缘层上沉积导电的填料层，以填充在绝缘层中的沟槽或孔。在平坦化之后，残留在绝缘层的升高的图案之间的导体层的部分形成在基板上的薄膜电路之间提供导电通路的通孔、插头和线路。对于诸如氧化物抛光的其他应用来说，使填料层平坦化，直到在非平面的表面上留下预定厚度为止。另外，基板表面的平坦化通常是光刻法所需要的。

化学机械抛光(CMP)是一种所接受的平坦化方法。这种平坦化方法通常需要将基板安装在载具头或抛光头上。基板的暴露表面通常抵靠旋转抛光盘状衬垫或带状衬垫放置。抛光垫可以是标准衬垫或固定研磨衬垫。标准衬垫具有耐久粗糙表面，而固定研磨衬垫具有保持在包含介质中的研磨粒子。该载具头在基板上提供可控的负载以将其推至抛光垫。通常向抛光垫的表面供应抛光液体，诸如具有研磨粒子的浆液。

CMP中的一个问题在于确定该抛光处理是否完成，即，是否已将基板层平坦化到所要的平整度或厚度，或确定何时移除了所要量的材料。过度抛光(移除过多)导体层或薄膜导致电路电阻增加。另一方面，抛光不足(移除太少)导体层导致电气短路。基板层的初始厚度的变化、浆液成分的变化、抛光垫状态的变化、抛光垫与基板之间相对速度的变化和基板上负载的变化可导致材料移除速率的变化。这些变化导致达到抛光终点所需要的时间的变化。因此，不能将抛光终点仅确定为抛光时间的函数。

发明内容

在一个通用的方面，一种计算机实施的方法包括：用实地光学监测系统获得至少一个当前光谱，比较所述当前光谱与多个不同的参考光谱，和基于该比较来确定对于具有经受抛光的最外层的基板来说是否已到达抛光终点。该当前光谱是由基板反射的光的光谱，该基板具有经受抛光的最外层和至少一个下面层。该多个参考光谱表示由基板反射的光的光谱，这些基板具有厚度相同的最外层和厚度不同的下面层。

实施方式可包括一或多个以下步骤。确定是否已到达抛光终点可以包括计算当前光谱与参考光谱之间的差值。确定是否已到达抛光终点可以包括确定这些差值中的至少一个差值是否已达到阈值。这些差值中的该至少一个差值可以为最小差值。确定是否已到达抛光终点可以包括当这些差值中的至少一个差值已达到阈值时激活终点检测算法。确定是否已到达抛光终点可以包括产生差值迹线，该差值迹线包括多个点，每个点代表为压板的旋转进行计算的差值中的最小差值。该终点检测算法可以包括确定该差值迹线是否已达到最小值。确定所述差值迹线是否已达到最小值可以包括计算该差值迹线的斜率，或确定该差值迹线是否已升至最小值以上的阈值。该参考光谱可以凭经验来产生或根据理论来产生。

在另一方面，一种编码在有形的载体程序上的计算机程序产品可操作以使数据处理设备执行包含上述方法的步骤的操作。

如在本说明书中所用，术语基板可包括，例如，产品基板(例如，其包括多个存储器或处理器模具)、测试基板、裸露基板和闸基板。基板可以处在集成电路制造的各个阶段，例如，基板可以是裸露晶片，或其可以包括一或多个沉积层和/或图案化层。术语基板可以包括圆形的盘和长方形的板。

本发明实施方式可能存在的优点可以包括一或多个以下优点。终点检测系统对下面层或图案中基板之间变化可能较不敏感，从而可以改善终点系统的可靠性。通过提供比使用单个参考光谱技术所产生的迹线通常更平滑的差值或终点迹线，多个参考光谱(如与单个参考光谱相对)的使用改善终点确定的准确性。

本发明的一或多个实施例的细节阐述于附图和以下描述中。本发明的其他特征、方面和优点将由描述、附图和权利要求书而变得显而易见。

附图说明

图1示出基板。

图2示出化学机械抛光设备。

图3是抛光垫的顶视图并且示出采取实地测量的位置。

图4是确定抛光终点的程序框图。

图5图示来自光谱监测系统的差值迹线。

图6是确定抛光终点的另一个实施方式的程序框图。

在各个图式中相同的元件符号和名称指示相同的元件。

具体实施方式