[发明专利]估计膜厚的化学机械平坦化装置及方法

说明书

本发明实施例涉及估计膜厚的化学机械平坦化装置及方法。本发明实施例涉及一种用于在CMP中估计膜厚的方法，所述方法包含以下操作。将其上形成有膜的衬底安置于抛光垫上方，其中在所述膜与所述抛光垫之间施配浆料。执行CMP操作以减小所述膜的厚度。在所述CMP操作期间通过电化学阻抗频谱EIS器件执行原位EIS测量以实时估计所述膜的所述厚度。当从第一等效电路模型的拟合参数获得的所述膜的所述估计厚度达到目标厚度时，结束所述CMP操作。

技术领域

本发明实施例涉及估计膜厚的化学机械平坦化装置及方法。

背景技术

半导体器件通常透过多个操作制作而成，所述操作为例如化学机械平坦化(CMP)、蚀刻等。CMP操作通常用以用化学与机械力的组合来减小厚度且平坦化衬底的膜的表面。单单机械研磨引起许多表面损伤，而单单湿式蚀刻无法达成良好平坦化。CMP操作涉及用以产生膜的平滑表面的机械研磨及湿式蚀刻两者。

然而，CMP遭受一些问题。例如，CMP操作无法准确地停止，这是因为难以及时估计CMP操作期间的膜的厚度，尤其是在需要膜的薄目标厚度时。

发明内容

本发明的实施例涉及一种用于在化学机械平坦化(CMP)中估计膜厚的方法，其包括：将其上形成有膜的衬底安置于CMP装置的抛光垫上方，其中在所述膜与所述抛光垫之间施配浆料；执行CMP操作以减小所述膜的厚度；在所述CMP操作期间通过电化学阻抗频谱(EIS)器件执行原位EIS测量，其中所述原位EIS测量包括：按不同频率将交流电压施加到所述浆料及所述膜中的电路路径；收集所述电路路径响应于不同频率下的所述交流电压的阻抗数据；通过将第一等效电路模型拟合到所述阻抗数据而分析所述阻抗数据；基于所述分析所述阻抗数据的结果估计所述第一等效电路模型的拟合参数；及使用所述第一等效电路模型的所述拟合参数来获得所述膜的估计厚度；及当从所述第一等效电路模型的所述拟合参数获得的所述膜的所述估计厚度达到目标厚度时，结束所述CMP操作。

本发明的实施例涉及一种化学机械平坦化(CMP)装置，其包括：抛光头，其经配置以固持其上形成有膜的衬底；压板，其与所述抛光头相对；抛光垫，其由所述压板支撑且经配置以抛光所述膜；浆料输送系统，其经配置以在所述抛光垫上方供应浆料；电化学阻抗频谱(EIS)器件，其中所述EIS器件经配置以在CMP操作期间原位获得所述浆料及所述膜中的电路路径的阻抗数据，且经配置以分析所述阻抗数据。

本发明的实施例涉及一种化学机械平坦化(CMP)装置，其包括：抛光头，其经配置以固持膜；压板，其与所述抛光头相对；抛光垫，其由所述压板支撑且经配置以抛光所述膜；及探针，其布置于所述压板中且经配置以收集所述膜的阻抗数据，所述探针包括延伸朝向所述抛光垫的末端，其中所述探针的所述末端透过所述抛光垫的抛光表面暴露以接触浆料。

附图说明

在结合附图阅读时，从以下[具体实施方式]最佳理解本揭露的方面。应注意，根据产业中的标准实践，各种构件未按比例绘制。事实上，为清楚论述，各个构件的尺寸可任意增大或减小。

图1为绘示根据本揭露的一些实施例的用于在化学机械平坦化(CMP)操作期间估计膜厚的方法的流程图。

图2为绘示根据本揭露的一些实施例的原位EIS测量的子操作的流程图。

图3A及3B为根据本揭露的一些实施例的在CMP操作的不同阶段处的CMP装置的示意图。

图4为根据本揭露的一些实施例的图3B的CMP装置的放大示意图。

图5为绘示根据本揭露的一些实施例的探针的示意图。

图6描绘根据本揭露的一些实施例的复合电化学系统的第一等效电路模型。

图7为根据本揭露的一些实施例的复合电化学系统的第一等效电路模型的示意奈奎斯特图(Nyquist plot)。