[发明专利]研磨流体添加剂浓度测量设备及其相关的方法

说明书

本发明提供用于在基板的化学机械平坦化(CMP)期间监控和控制跨研磨垫表面的研磨流体添加剂的相对浓度以及/或研磨流体和/或研磨流体添加剂的分布的方法和设备。在一个实施例中，一种用于研磨基板的方法，包括：将研磨流体输送到研磨垫的研磨表面上的一个或多个位置，其中该研磨流体包含光学标志；使用面向该研磨表面的扫描区域的光学传感器来检测跨该研磨表面的该扫描区域的多个位置处的光学信息；将该光学信息传送给系统控制器；使用该光学信息确定跨该扫描区域的研磨流体分布；以及基于该研磨流体分布改变该研磨流体的该输送的方面。

技术领域

本案描述的实施例一般关于电子组件制造工艺中的基板的化学机械平坦化(CMP)，更具体地，关于检测和控制输送到研磨垫表面的研磨流体的分布和/或研磨流体中的研磨流体添加剂的浓度的方法以及与之相关的设备。

背景技术

化学机械研磨(CMP)通常在高密度集成电路的制造中使用，以通过以下步骤来平坦化或研磨沉积在基板上的材料层：将待平坦化的材料层与安装在研磨平台上的研磨垫接触，以及在研磨流体的存在下使研磨垫和/或基板(以及基板上的材料层表面)相对于彼此移动。

通常，使用定位于研磨垫上的流体输送臂将研磨流体输送到研磨垫。通常使用流量计和/或流量控制器监控所输送的研磨流体流速，该流量计和/或该流量控制器定位在通向流体输送臂的输送管线中或上。然而，一旦从输送臂分配研磨流体，用于监控和/或控制跨研磨垫表面的研磨流体分布的方法通常是不适当的。跨研磨表面的研磨流体的不充分(insufficient)分布可能导致不一致的研磨结果，其包括：经平坦化的材料层的不一致的去除速率、跨基板测量的经研磨的材料层的去除速率均匀性差、去除材料层表面中的突出物时的平坦化或工艺平坦化效率差、晶粒材料层内厚度均匀性差以及缺陷率增加，例如基板表面上的微刮痕(通常是由于研磨流体不充分以及因此基板和研磨垫之间的润滑不充分)。通常在CMP工艺中，将比实际需要的更多的研磨流体分配到研磨垫上以确保研磨流体的充分分布，这不期望地增加了处理基板的成本。

此外，包含一个或多个添加剂的研磨流体通常被输送到制造设施，在输送到多个使用点(如多个研磨系统)之前，研磨流体在制造设施内预先与水或一个或多个反应剂混合或者使用大量流体分配系统来混合。通常，大量流体分配系统包括一个或多个精确的内联(inline)浓度测量装置以及一个或多个分析装置，以控制和监控研磨流体中的添加剂浓度。通常，特定CMP工艺将受益于在使用点处或附近的研磨流体的原位混合，如针对被输送到特定研磨系统的特定研磨平台的研磨流体，以能够针对特定CMP工艺或针对CMP处理程序的特定部分对添加剂浓度作精细控制。

遗憾的是，传统的分析方法和装置太慢或成本过高，无法在高量制造设施中充分控制研磨流体的原位使用点混合。

因此，本领域对于在CMP工艺期间监控和控制研磨垫表面上研磨流体分布的方法和设备有需求。此外，本领域对于监控和控制在使用点处或附近的研磨流体的原位混合及组分的方法和设备有需求。

发明内容

本公开的实施例通常提供用于监控和控制跨研磨垫表面的研磨流体添加剂的相对浓度以及/或研磨流体和/或研磨流体添加剂的分布的方法和设备。

在一个实施例中，一种研磨基板的方法，包括：将研磨流体输送到研磨垫的研磨表面上的一个或多个位置，其中该研磨流体包含光学标志；使用面向该研磨表面的扫描区域的光学传感器来检测跨该研磨表面的该扫描区域的多个位置处的光学信息；将该光学信息传送给系统控制器；使用该光学信息确定跨该扫描区域的研磨流体分布；以及基于该研磨流体分布改变该研磨流体的该输送的方面。