CN101108471A - 对终点检测状态的监控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种对终点检测状态的监控方法，通过预先生成与需要生产的产品有相同结构的光片作为测试片，在生产需要终点检测的研磨工艺产品之前，利用与产品一样的终点检测程序来检知该光片的终点，从而达到监控终点检测是否处于正常状态的目的。本发明可以正确的检知到研磨终点，保证产品的合格率。本发明不仅可以用于监控利用光学原理的终点检测方法，还可以用于监控利用温度变化、电流强度变化的终点检测方法。

Description

对终点检测状态的监控方法
技术领域
本发明涉及一种半导体制造工艺中的检测方法，特别是涉及一种在化学机械研磨过程中对终点检测状态的监控方法。
背景技术
在半导体制造工艺中，化学机械研磨过程的终点检测具有工艺稳定的特性，因为在研磨到新的介质后，根据终点检测程序可以实现终点检知，所以不受前膜的变化影响；有利于系统程序的维护。
目前在浅沟槽隔离(STI)工艺，钨研磨(W-PLUG)工艺和铜研磨(Cu-CMP)等工艺都利用了终点检测方法。
例如，浅沟槽隔离的制作工艺，化学机械抛光(CMP)被普遍用来去除和平整过填的氧化硅。为满足对氮化硅和氧化硅研磨量控制的要求，CMP工艺通常需要采用终点检测来控制研磨时间。
在钨研磨过程中，必须去除产品表面的钨，同时要求绝缘层有很好的平整度和最少的凹陷。这种工艺也需要利用终点检测方法。
对于涉及多层透明或半透明的介电质CMP工艺来说，检测不同的介质界面反射光的干涉强度变化的方法最为常用，如AppliedMaterials’ISRM EPD系统(美国应用材料公司的光学终点检知系统)。
但是，对于终点检测方法本身状态的检测，并没有一个很好的方法。当终点检测本身由于各种原因发生故障(如检测窗口里进水等)，不能正确检知到研磨终点。这对于生产线来讲很不安全，容易造成产品研磨到程序设定的最大时间，产品良率降低，严重的话，产品报废。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种对终点检测状态的监控方法，它可以正确的检知到研磨终点，保证产品的合格率。
为解决上述技术问题，本发明对终点检测状态的监控方法是通过如下技术方案实现的：
在生产需要终点检测的研磨工艺产品之前，首先生成一种和产品有相同层间膜介质的光片，作为监控终点检测状态正常与否的测试片，研磨该光片，以检测化学机械抛光的终点检测本身是否处于正常状态；当状态正常时，再对产品进行研磨。
采用本发明的方法，由于作为测试片的光片没有图型的干扰，因此更容易体现被检测的光学信号变化强度，从而达到监控终点检测是否处于正常状态的目的。
采用本发明的方法，可以很明显的监控终点检测的状态，可以放心的掌握当前机台的状态，有利于保障产品安全，也大大减少了相关耗材的成本(如研磨垫和相应的人力成本，机台的停机时间)。而且也有利于制造部人员操作(只需要运行一个终点检测的程序)。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明对终点检测状态的监控方法工艺流程图；
图2是终点检测不正常时的测试图；
图3终点检测正常时的测试图。
具体实施方式
在目前的半导体生产工艺中，保证终点检测系统处于正常状态很重要。
本发明通过预先生成与需要生产的产品有相同结构的光片作为测试片，在生产需要终点检测的研磨工艺产品之前，利用与产品一样的终点检测程序来检知该光片的终点，由于光片没有图型，因此更容易体现被检测的光学信号变化强度。从而达到监控终点检测是否处于正常状态的目的。
图1所示的流程图，具体描述了利用本发明的方法，如何实现监控化学机械抛光的终点检测正常与否的过程。
当一批产品到来，需要研磨时，首先检测机台速率是否正常，如果不正常，则检查机台；如果正常，则进一步检测机台终点检知状态是否正常，如果不正常，则检查机台，如果正常，则研磨产品。
在化学机械抛光(CMP)终点检测中，当光以一定的角度入射到叠加在一起的薄膜时，从每个界面上产生反射。反射光的角度及强度与膜质特性和厚度有关，并会相互干涉。所产生的干涉光其强度变化能反映所检测的膜质及厚度的变化。膜质差别越大，这种变化越明显，如从金属到氧化硅。
但是由于人为的原因(工程师误操作，没有打开终点检测功能)，机台根本就没有进行终点检测，或由于机台的原因，终点检测设备故障，终点检测信号的变化不很强，容易造成漏检或误检。通过预先生成与需要生产的产品有相同结构的光片，在生产需要终点检测的研磨工艺产品之前，利用与产品一样的研磨和终点检测程序来研磨并检知测试片的终点，由于该光片没有图型，因此更容易体现被检测的光学信号变化强度。从而达到监控终点检测是否处于正常状态的目的。
作为测试片的光片的层间结构可以是多种不同的层间质，如钨与硼磷硅玻璃(BPSG)，氮化硅与FSG(氟硅玻璃)，高密度等离子生成二氧化硅等。
本发明的监控化学机械研磨终点的方法，不仅可以用于监控利用光学原理的终点检测方法，还可以用于监控利用温度变化、电流强度变化的终点检测方法。
在图2、3中，横坐标为研磨时间，结果表明相同的终点检测程序，当终点检测不正常时，抓不到终点(参见图2)；而当终点检测正常时，可以抓到终点(参见图3)。

Claims (2)

1.一种对终点检测状态的监控方法，其特征在于：在生产需要终点检测的研磨工艺产品之前，首先生成一种和产品有相同层间膜介质的光片，作为监控终点检测状态正常与否的测试片，研磨该光片，以检测化学机械抛光的终点检测本身是否处于正常状态；当状态正常时，再对产品进行研磨。
2.根据权利要求1所述的对终点检测状态的监控方法，其特征在于：所述测试片的层间结构可以是多种不同的层间质，包括钨与硼磷硅玻璃、氮化硅与氟硅玻璃、高密度等离子生成二氧化硅。
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