[发明专利]金属膜厚在线测量补偿方法、膜厚传感器和设备

说明书

本发明公开了一种金属膜厚在线测量补偿方法、膜厚传感器和设备，方法包括：抛光过程中，获取膜厚传感器测量金属膜厚的第n次输出量Ssubgt;n/subgt;；利用此时的膜厚传感器温度tsubgt;sn/subgt;和自身温漂函数，计算传感器温漂补偿量ΔSsubgt;sn/subgt;；利用此时的晶圆温度tsubgt;wn/subgt;、第n‑1次测定的膜厚dsubgt;n‑1/subgt;以及晶圆温度补偿函数，计算晶圆温漂补偿量ΔSsubgt;wn/subgt;；计算补偿后的输出量Ssubgt;n/subgt;supgt;′/supgt;，Ssubgt;n/subgt;supgt;′/supgt;＝Ssubgt;n/subgt;‑ΔSsubgt;sn/subgt;‑ΔSsubgt;wn/subgt;；根据传感器输出函数以及所述补偿后的输出量Ssubgt;n/subgt;supgt;′/supgt;得到第n次测定的膜厚dsubgt;n/subgt;。

技术领域

本发明涉及化学机械抛光技术领域，尤其涉及一种金属膜厚在线测量补偿方法、膜厚传感器和设备。

背景技术

化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)技术是IC制造过程中的首选平面化工艺。在化学机械抛光中，对半导体器件的制造工艺而言，过多或过少的材料去除都会导致器件电性的减退甚至失效。为了提高化学机械抛光工艺的可控度，提升产品的稳定性，降低产品的缺陷率，使每一片晶圆达到均一性的生产，化学机械抛光的终点检测技术(Endpoint Detection，EPD)应运而生。

CMP工艺过程中，由于机械摩擦和化学反应产生大量的热量，这个热量一方面会传到晶圆，引起晶圆温度上升金属膜的电导率发生变化；另一方面热量会通过抛光盘传导至电涡流传感器，使得电涡流传感器的工作温度发生变化。晶圆金属膜的电导率和电涡流传感器的工作温度发生变化，导致电涡流传感器量测晶圆金属膜厚产生误差，最终影响抛光终点的抓取。

发明内容

本发明实施例提供了一种金属膜厚在线测量补偿方法、膜厚传感器和设备，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

本发明实施例的第一方面提供了一种金属膜厚在线测量补偿方法，包括：

抛光过程中，获取膜厚传感器测量金属膜厚的第n次输出量S_n；

利用此时的膜厚传感器温度t_sn和自身温漂函数，计算传感器温漂补偿量ΔS_sn；

利用此时的晶圆温度t_wn、第n-1次测定的膜厚d_n-1以及晶圆温度补偿函数，计算晶圆温漂补偿量ΔS_wn；

计算补偿后的输出量S′_n，S′_n＝S_n-ΔS_sn-ΔS_wn；

根据传感器输出函数以及所述补偿后的输出量S′_n得到第n次测定的膜厚d_n。

在一个实施例中，所述传感器输出函数由在常温下膜厚传感器的输出与实际膜厚之间的映射关系标定得到，所述传感器输出函数表示为d＝f₁(S)，其中，d为晶圆的膜厚，S为膜厚传感器的输出量。

在一个实施例中，所述自身温漂函数由膜厚传感器在不同温度下的输出与温度的映射关系标定得到，所述自身温漂函数表示为ΔS_s＝f₂(t_s)，其中，ΔS_s为传感器温漂补偿量，t_s为膜厚传感器的温度。