CN110178208B - 基于电阻率调整原位监测的测量值 - Google Patents

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Abstract

存储第一电阻率值和将具有所述第一电阻率值的导电层的厚度与来自原位监测系统的信号相关的相关函数。接收基板上的导电层的第二电阻率值。在抛光期间，从监测所述基板的原位电磁感应监测系统接收取决于所述导电层的厚度的信号值序列。基于所述信号值序列和所述相关函数而产生厚度值序列。对于所述厚度值序列的至少一些厚度值，产生调整后的厚度值，所述调整后的厚度值补偿在所述第一电阻率值与所述第二电阻率值之间的变化，以产生调整后的厚度值序列。基于所述调整后的厚度值序列来检测抛光终点或确定对抛光参数的调整。

Description

基于电阻率调整原位监测的测量值
技术领域
本公开涉及化学机械抛光，并且更具体地涉及在化学机械抛光期间的导电层的监测。
现有技术
通常通过在硅晶片上顺序地沉积导电层、半导电层、或绝缘层来在基板上形成集成电路。各种制造处理需要使基板上的层平面化。例如，一个制造步骤涉及在非平面表面上方沉积填充层并平面化填充层。对于某些应用而言，填充层经平面化，直到暴露出图案化层的顶表面。例如，金属层可以沉积在图案化的绝缘层上，以填充绝缘层中的沟槽和孔。在平面化之后，图案化层的沟槽和孔中的金属的剩余部分形成通孔、插塞和线路，以提供基板上的薄膜电路之间的导电路径。
化学机械抛光(CMP)是一种被接受的平面化方法。这种平面化方法通常需要将基板安装在承载头上。基板的暴露表面通常抵靠旋转的抛光垫而放置。承载头在基板上提供可控制的负载，以将其抵靠抛光垫推动。通常向抛光垫的表面供应具有研磨颗粒的抛光浆料。
CMP中的一个问题是确定抛光处理是否完成，即，基板层是否已经平面化到期望的平坦度或厚度，或何时已经移除期望的材料量。浆料组成物、抛光垫状态、在抛光垫与基板之间的相对速度、基板层的初始厚度、以及基板上的负载的变化可以致使材料移除速率的变化。这些变化致使达到抛光终点所需时间的变化。由此，将抛光终点确定为仅仅随抛光时间变化可以导致晶片内或晶片之间的不均匀性。
在一些系统中，在抛光期间(例如，通过抛光垫)原位地监测基板。一种监测技术是在导电层中感应涡流，并且随着移除导电层而检测涡流的变化。
发明内容
在一个方面中，存储第一电阻率值和将具有第一电阻率值的导电层的厚度与来自原位监测系统的信号相关的相关函数；接收在基板上的导电层的第二电阻率值；在抛光期间，从监测基板的原位电磁感应监测系统接收取决于导电层的厚度的信号值序列；基于该信号值序列和相关函数而产生厚度值序列；对于该厚度值序列的至少一些厚度值，产生调整后的厚度值，其补偿在第一电阻率值与第二电阻率值之间的变化，以产生调整后的厚度值序列；基于该调整后的厚度值序列而检测抛光终点或确定对抛光参数的调整。
在另一方面中，存储第一电阻率值和将具有第一电阻率值的导电层的厚度与来自原位电磁感应监测系统的信号相关的相关函数；接收在校准基板上的导电层的第二电阻率值和薄片电阻；接收来自原位电磁感应监测系统的第一信号值并且接收来自原位电磁感应监测系统的第二信号值，第一信号值是当监测系统的传感器被定位成监测校准基板的导电层时测量的，第二信号值是当监测系统的传感器未定位成监测导电层时测量的；基于目标厚度由相关函数计算阈值信号值，阈值信号值补偿在第一电阻率值与第二电阻率值之间的变化；在抛光期间，从监测基板的原位电磁感应监测系统接收取决于导电层的厚度的信号值序列；以及通过将该信号值序列与阈值进行比较来检测抛光终点。
在另一方面中，存储第一电阻率值和将具有第一电阻率值的导电层的厚度与来自原位监测系统的信号相关的相关函数；接收在校准基板上的第一导电层的第二电阻率值和薄片电阻值；使用原位电磁感应监测系统进行校准基板上的第一导电层的第一信号值测量；使用原位电磁感应监测系统在没有第一导电层的情况下进行第二信号值测量；以及计算将应用于来自原位电磁感应监测系统的信号的偏移和增益，以补偿原位电磁感应监测系统中的变化，进而补偿在第一电阻率值与第二电阻率值之间的变化。
在另一方面中，存储第一电阻率值和将具有第一电阻率值的导电层的厚度与来自原位监测系统的信号相关的相关函数；接收在基板上的导电层的第二电阻率值；抛光基板上的导电层；在抛光期间，利用原位电磁感应监测系统监测基板上的导电层，原位电磁感应监测系统产生取决于导电层的厚度的信号值序列；基于该信号值序列和相关函数产生厚度值序列；对于该厚度值序列中的至少一些厚度值，产生调整后的厚度值，其补偿在第一电阻率值与第二电阻率值之间的变化，以产生调整后的厚度值序列；以及基于该调整后的厚度值序列而检测抛光终点或确定对抛光参数的调整。
这些方面的每一个均可作为一种方法、一种在非瞬时计算器可读介质上有形编码的计算器程序产品(包括致使计算器系统执行操作的指令)、或一种包括被配置为执行操作的控制器的抛光系统来应用。
方法、计算器程序产品、和/或系统的实施方式可以包括以下特征的一或多个。
调整后的厚度值可以通过将厚度值乘以在第一电阻率值与第二电阻率值之间的比率来产生。
调整后的厚度值可以补偿在导电层具有第二电阻率值的温度与在抛光期间的基板的温度之间的温度变化。可以存储第一温度并且可以从抛光系统接收第二温度的测量。可以基于第二电阻率值、第一温度和第二温度来计算调整后的第二电阻率值。计算调整后的电阻率值可以包括计算电阻率ρT，电阻率ρT满足
ρT＝ρX[1+α(T2-T1)]
其中T1是第一温度，T2是第二温度，ρX是第二电阻率，并且α是导电层的电阻率温度系数。
相关函数可以满足
S＝W1·D2+W2·D+W3
其中S是信号值，D是厚度，并且W1、W2和W3是系数。
可以接收第二基板上的第二导电层的第三电阻率值。在抛光期间，可以从监测第二基板的原位电磁感应监测系统接收取决于第二导电层的厚度的信号值序列。可以通过将偏移和增益应用于来自该系列的信号值来产生调整后的信号值序列。可以基于该调整后的信号值序列和相关函数来产生厚度值序列。对于该厚度值序列的至少一些厚度值，可以产生调整后的厚度值，其补偿在第一电阻率值与第三电阻率值之间的变化，以产生调整后的厚度值序列。可以基于该调整后的厚度值序列来检测抛光终点或确定对抛光参数的调整。
应用增益可以包括计算调整后的信号值S′，调整后的信号值S′满足
S′＝G*S-ΔK
其中G是增益并且ΔK是偏移。
计算增益G可以满足
G＝(SDH–SDL)/(S1-S2)
其中S1是第一信号值，S2是第二信号值，并且SDH是第二导电层的期望的高信号值，并且SDL是第二导电层不存在时的期望的低信号值。
计算期望的高信号值SDH可以满足
Figure BDA0002128228370000041
其中ρ0是第一电阻率，RsCAL是薄片电阻值，并且W1、W2和W3是系数。
导电层可以包括导电薄片，并且监测系统可以在导电薄片中产生涡流。导电层可以包括导电回路，并且监测系统可以在导电回路中感应地产生电流。
温度传感器可以监测与导电层相关联的温度。
实施方式可以包括以下优点的一或多个。可以减轻由导电层的电阻率变化致使的在测得的涡流信号与导电层厚度之间的相关性的可能的不准确性。使用补偿处理的调整后的涡流信号或调整后的导电层厚度可以更准确。调整后的涡流信号和/或调整后的导电层可以用于在抛光处理期间确定控制参数和/或确定抛光处理的终点。可以改善控制参数确定和终点检测的可靠性，可以避免晶片抛光不足，并且可以减少晶片内的不均匀性。
在附图和以下说明书中阐述了一个或多个实施方式的细节。其他方面、特征、和优点将从说明书和附图以及从权利要求中显而易见。
附图简单说明
图1示出了包括电磁感应监测系统的抛光站的示例的示意性横截面图。
图2示出了示例化学机械抛光站的示意性俯视图，图示了基板上的传感器扫描的路径。
图3A至图3C是示出了抛光处理的基板的示意性横截面图。
图4是示出了由电磁感应(electromagnetic induction)传感器所产生的示例磁场的示意性横截面图。
图5示出了随导电层的厚度变化的示例涡流相位信号的曲线图。
图6是图示了考虑到校准基板中的导电层的电阻率的变化来校准电磁感应监测系统的示例处理的流程图。
具体实施方式
一种用于抛光操作的监测技术是(例如，使用交流(AC)驱动信号)在基板上的导电层中感应涡流。感应的涡流可以在抛光期间由涡流传感器来原位地测量以产生信号。假设正在进行抛光的最外层是导电层，则来自传感器的信号应该取决于导电层的厚度。基于监测，抛光操作的控制参数(诸如抛光速率)可以原位调整。另外，抛光操作可以基于监测的厚度已经达到期望的终点厚度的指示而终止。
在涡流信号与导电层厚度之间的相关性的准确性可能受到各种因素的影响。一个因素是导电层的电阻率。具体而言，即使对于表面上相同组成物(包括化学组成和(例如)晶体结构两者)的材料，在制造处理方面的差异也可以导致电阻率的差异。例如，通过电镀而沉积的铜可具有与通过气相沉积而沉积的铜不同的电阻率。在其他参数(诸如涡流系统的结构)相同的情况下，如果导电层具有不同的电阻率，则由具有相同厚度的导电层所产生的涡流信号将不同。
由此，基于导电层的电阻率来调整电磁感应测量(包括涡流信号和基于涡流信号的测量的厚度)。此外，由于导电层的电阻率可以取决于形成导电层的处理，仅基于教科书的数值对导电材料的电阻率进行补偿可能是不足的。
另外，归因于组件的变化，电磁感应传感器可以呈现不同的增益和偏移。由此，电磁感应监测系统可以被校准以补偿这些变化，同时也考虑用于校准的基板上的层的电阻率。
图1和图2示出了化学机械抛光系统的抛光站20的示例。抛光站20包括可旋转的盘状台板24，抛光垫30位于台板24上。台板24可操作以围绕轴线25旋转。例如，电机22可以转动驱动轴28，以旋转台板24。抛光垫30可以是具有外抛光层34和较软的背层32的两层抛光垫。
抛光站20可以包括供应端口或组合的供应清洗臂39，用以将抛光液体38(诸如研磨浆料)分配到抛光垫30上。抛光站20可以包括具有调节盘的垫调节器设备，用以维持抛光垫的表面粗糙度。
承载头70可操作以将基板10抵靠抛光垫30固持。承载头70从支撑结构72(例如，转盘或轨道)悬伸，并通过驱动轴74连接到承载头旋转电机76，使得承载头可以围绕轴线71旋转。可选地，承载头70可以(例如，在转盘上的滑动件上)通过沿着轨道移动或通过转盘本身的旋转振动而侧向地振动。
承载头70可以包括用以固持基板的保持环84。在一些实施方式中，保持环84可以包括高度导电部分，例如，承载环可以包括接触抛光垫的薄的下塑料部分86以及厚的上导电部分88。在一些实施方式中，高度导电部分是金属(例如，与被抛光的层相同的金属，例如，铜)。
在操作中，台板围绕其中心轴线25旋转，并且承载头围绕其中心轴线71旋转并且在抛光垫30的顶表面上侧向平移。在存在多个承载头的情况下，每个承载头70可以具有其抛光参数的独立控制，例如每个承载头可以独立地控制施加到每个相应基板的压力。
承载头70可以包括柔性膜80，柔性膜80具有基板安装表面和多个可加压腔室82，基板安装表面与基板10的背侧接触，多个可加压腔室82将不同的压力施加到基板10上的不同的区域(例如，不同的径向区域)。承载头也可以包括用于固持基板的保持环84。
在一些实施方式中，抛光站20包括温度传感器64，以监测抛光站或抛光站的部件/抛光站中的部件的温度。尽管在图1中示出为被定位成监测抛光垫30和/或垫30上的浆料38的温度，温度传感器64可以被定位在承载头70内部以测量基板10的温度。温度传感器64可以与抛光垫或基板10的最外层(其可以是导电层)直接接触(即，可以是接触式传感器)，以准确地监测抛光垫或基板的最外层的温度。温度传感器也可以是非接触式传感器(例如，红外传感器)。在一些实施方式中，多个温度传感器包括在抛光站20中，例如，以测量抛光站的不同部件/测量抛光站中的不同部件的温度。可以实时测量温度(多个温度)，例如周期性地和/或与由涡流系统进行的实时测量相关联。监测的温度(多个温度)可以用于原位地调整涡流测量。
参考图3A，抛光系统可以用于抛光包括覆盖图案化的介电层的和/或镶嵌在图案化的介电层中的导电材料的基板10。例如，基板10可以包括覆盖并填充介电层14(例如，氧化硅或高介电常数电介质)中的沟槽的导电材料16(例如，金属(例如，铜、铝、钴或钛))的层。可选地，阻挡层18(例如，钽或氮化钽)可以作衬于沟槽并将导电材料16与介电层14分离。沟槽中的导电材料16可以在完成的集成电路中提供通孔、垫和/或互连件。尽管介电层14被示出为直接沉积在半导体晶片12上，一个或多个其他层可以插入介电层14与晶片12之间。
最初，导电材料16覆盖整个介电层14。随着抛光的进行，移除导电材料16的主体，暴露出阻挡层18(参见图3B)。继续抛光然后暴露出介电层14的图案化的顶表面(参见图3C)。接着可以使用额外的抛光来控制含有导电材料16的沟槽的深度。
在一些实施方式中，抛光系统包括额外的抛光站。例如，抛光系统可以包括两个或三个抛光站。例如，抛光系统可以包括具有第一电磁感应监测系统的第一抛光站和具有第二电磁感应电流监测系统的第二抛光站。
例如，在操作中，可以在第一抛光站处执行基板上的导电层的主体抛光，并且当目标厚度的导电层剩余在基板上时可以停止抛光。然后将基板转移到第二抛光站，并且可以抛光基板直到下层(例如，图案化的介电层)。
回到图1，抛光系统包括原位电磁感应监测系统100，原位电磁感应监测系统100可以耦接到控制器90或被认为包括控制器90。旋转耦接器29可以用于将可旋转台板24中的部件(例如，原位监测系统的传感器)电连接到台板外部的部件(例如，驱动和感测电路，或控制器90)。
原位电磁感应监测系统100被配置成产生取决于导电材料16(例如，金属)的深度的信号。电磁感应监测系统可以通过在导电材料中产生涡流，或在基板上的介电层中的沟槽中形成的导电回路中产生电流的任一个来操作，导电材料可以是覆盖介电层的导电材料的薄片或者在介电层暴露之后剩余在沟槽中的导电材料。
在操作中，抛光系统可以使用原位监测系统100来确定导电层何时达到目标厚度(例如，沟槽中的金属的目标深度，或覆盖介电层的金属层的目标厚度)，并接着停止抛光。替代地或另外地，抛光系统可以使用原位监测系统100来确定基板10上的导电材料16的厚度差异，并在抛光期间使用此信息来调整承载头80中的一个或多个腔室82中的压力，以减少抛光不均匀性。
凹槽26可以在台板24中形成，并且可选地，可以在抛光垫30中形成覆盖凹槽26的薄部分36。凹槽26和薄部分36可以被定位成使得不论承载头的的平移位置如何，凹槽26和薄部分36均在台板的一部分旋转期间经过基板10下面。假设抛光垫30是两层垫，可以通过移除背层32的一部分并且可选地通过在抛光层34的底部中形成凹槽来构造薄部分36。例如，如果原位光学监测系统被整合到台板24中，薄部分可以可选地为光学透射的。
原位监测系统100可以包括安装在凹槽26中的传感器102。传感器102可以包括至少部分地定位在凹槽26中的磁芯104以及缠绕在芯104的一部分周围的至少一个线圈106。驱动和感测电路108电连接到线圈106。驱动和感测电路108产生可以被发送到控制器90的信号。尽管示出为在台板24的外部，但驱动和感测电路108的一些或全部可以被安装在台板24中。
参照图1和图4，驱动和感测电路108向线圈106施加AC电流，这在芯104的两个极点152a和152b之间产生磁场150。在操作中，当基板10间歇地覆盖传感器102时，磁场150的一部分延伸到基板10中。电路108可以包括与线圈106并联连接的电容器。线圈106和电容器可以一起形成LC谐振槽。
如果期望监测基板上的导电层的厚度，则当磁场150到达导电层时，磁场150可以经过并产生电流(如果目标是回路)或产生涡流(如果目标是薄片)。这改变了LC电路的有效阻抗特性。
驱动和感测电路108可以包括耦接到组合的驱动/感测线圈106的边缘振荡器，并且输出信号可以是将正弦振荡的峰峰振幅维持在固定值所需的电流(例如，如在美国专利第7,112,960号中所述)。对于驱动和感测电路108，其他配置是可能的。例如，分离的驱动和感测线圈可以缠绕在芯周围。驱动和感测电路108可以固定频率施加电流，并且来自驱动和感测电路108的信号可以是感测线圈中的电流相对于驱动线圈的相移或感测电流的振幅(例如，如在美国专利第6,975,107号中所述)。
参考图2，随着台板24旋转，传感器102扫过基板10下方。通过以特定频率对来自电路108的信号进行采样，电路108在基板10上的一系列的采样区域94处产生测量值。对于每次扫掠而言，可以选择或组合一个或多个采样区域94处的测量值。因此，在多次扫掠中，所选择或组合的测量值提供了随时间变化的一系列的值。
抛光站20也可以包括位置传感器96(诸如光学中断器)，以感测传感器102何时位于基板10下面以及传感器102何时离开基板。例如，位置传感器96可以被安装在与承载头70相对的固定位置处。旗标98可以附接到台板24的周边。旗标98的附接点和长度被选择为使得当传感器102在基板10下面扫掠时旗标可以发信号给位置传感器96。
替代地或另外地，抛光站20可以包括编码器，以确定台板24的角度位置。
回到图1，控制器90(例如，通用可编程数字计算器)接收来自原位监测系统100的传感器102的信号。由于传感器102随着台板24的每次旋转而在基板10下面扫掠，关于导电层(例如，沟槽中的主体层或导电材料)的深度的信息原位地累积(一次/台板旋转)。当基板10通常覆盖传感器102时，控制器90可以被编程为从原位监测系统100对测量值采样。
另外，控制器90可以被编程为计算每个测量值的径向位置，并将测量值分类到径向范围中。通过将测量值布置到径向范围中，可以将关于每个径向范围的导电膜厚度的数据馈送到控制器(例如，控制器90)中，以调整由承载头施加的抛光压力轮廓。控制器90也可以被编程为将终点检测逻辑应用到由原位监测系统100的信号产生的测量值序列并检测抛光终点。
由于传感器102随着台板24的每次旋转而在基板10下方扫掠，关于导电层厚度的信息正在原位地并在连续的实时基础上累积。在抛光期间，来自传感器102的测量值可以在输出装置上显示，以允许抛光站的操作者在视觉上监测抛光操作的进程。
作为涡流监测系统，电磁感应监测系统100可以用于通过在导电薄片中感应涡流来监测导电层的厚度，或通过在导电材料中感应涡流来监测沟槽中的导电材料的深度。替代地，作为感应监测系统，电磁感应监测系统可以出于监测的目的而通过在基板10的介电层14中形成的导电回路中感应地产生电流来操作(例如，如美国专利公开第2015-0371907号所述)。
图5图示了曲线图400，曲线图400示出了对于给定电阻率，导电层的厚度与来自电磁感应监测系统100的信号之间的关系曲线410。在曲线图400中，DSTART表示导电层的初始厚度，SSTART是对应于初始厚度DSTART的期望信号值；DFINAL表示导电层的最终厚度，并且SFINAL是对应于最终厚度的期望信号值；以及K是表示对于零导电层厚度的信号值的常数。
除了层厚度减小之外，导电层中基板与基板的电阻率的差异可以改变来自传感器102的输出信号。具体而言，较高的电阻率将增加导电层的薄片电阻，从而致使该层呈现为更薄；相反地，较低的电阻率将降低导电层的薄片电阻，从而致使该层呈现为更厚。基于对导电层的值的不适当假设而确定的终点可能导致该层抛光不足或过度抛光。
如上所述，由于导电层的电阻率可以取决于形成导电层的处理，仅基于教科书的数值对导电材料的电阻率进行补偿可能不提供足够的准确性。因此，控制器90可以被配置为接收电阻率值并使用测量值来补偿相对于用于产生信号强度与层厚度的关系的电阻率的差异。
由于传感器之间的构造的细微差异以及例如由于抛光垫厚度的改变而导致时间改变的可能性，电磁感应监测系统100可以在用于抛光基板之前被校准。
关系曲线410可以在控制器90中以函数表示，例如，多项式函数(例如，二阶函数、三阶函数、或更高阶函数)。例如，在信号S与厚度D之间的相关性可以由以下等式表示：
S＝W1·D2+W2·D+W3 (等式1)
其中W1、W2、和W3是实数系数。因此，控制器可以存储函数的系数的值(例如，W1、W2、和W3)以及关系曲线410所应用的电阻率ρ0。另外，关系可以用线性函数、贝塞尔(Bezier)曲线、或非多项式函数(例如，指数或对数)表示。
参考图5，校准的方法500从用户制造校准基板开始，其中已经通过制造处理形成相对厚的导电层(例如，2000至20000埃)，用户已知该制造处理提供了已知的电阻率ρCAL。此已知的电阻率ρCAL可以在制造方法的鉴定期间(例如，通过其他计量系统)建立。
测量此校准基板上的导电层的薄片电阻RsCAL(例如，使用四点探针)(步骤502)。用于校准的所有四点探针测量均可以使用相同的四点探针测量，并且可以根据标准(例如，ASTM F390-11)进行测量。
接下来，可以计算校准基板上的导电层的厚度(步骤504)。例如，控制器90可以(例如，通过用户输入到用户界面或从计算器可读介质)接收电阻率ρCAL和测得的薄片电阻RsCAL。控制器可以计算校准厚度DCAL(例如，简单地计算为DCAL＝ρCAL/RsCAL)。替代地，用户可以执行计算并且仅将电阻率ρCAL和校准厚度DCAL输入控制器90中。
接下来，使用原位计量系统100进行两次测量(步骤506)。在承载头将校准基板固持在传感器102上方的适当位置的情况下执行第一次测量；这产生“测得的高”第一信号SMH。在传感器102上方没有基板或承载头的情况下(例如，将台板旋转到使得传感器102不在承载头70下方的位置)执行第二次测量。这产生“测得的低”第二信号SML。替代地，可以在传感器位于承载头70下方但承载头70没有固持基板或承载头70固持整个介电基板时执行第二次测量。
接下来，可以针对原位监测系统100计算偏移和增益(步骤508)，使得控制器90可以可靠地执行厚度测量。
增益G可以被计算为
G＝(SDH-SDL)/(SMH-SML)
其中SDH是当层被抛光为与校准基板上的导电层相同的厚度时的“期望的高”信号，并且SDL是当移除层时的“期望的低”信号。
“期望的低”信号可以简单地为设定值，例如，0或0.2或20％。
“期望的高”信号考虑了校准基板的导电层的电阻率相对于用于产生相关函数的层的电阻率的变化。
为了计算“期望的高”信号，计算的厚度DCAL乘以关系曲线410应用的电阻率ρ0与用来产生修改后的厚度的校准基板的导电层的已知电阻率ρCAL的比率，并且“期望的高”信号值SDH是从此修改后的厚度的关系曲线计算的。即，
Figure BDA0002128228370000121
可以注意到，1/RsCAL可以替代DCAL/ρCAL的值，尽管所涉及的值可能在某种程度上较不直观，并且由此更难以发现不适当地输入的数据。但这将允许免除校准基板的导电层的厚度的计算。因此，计算可以表示为
Figure BDA0002128228370000122
可以计算偏移ΔK，其满足：
ΔK＝G*SML-SDL
在校准后，可以根据下式产生校准的信号S′
S′＝G*S–ΔK (等式2)
因此，可以设定增益和偏移，使得如果原位监测系统测量具有已知电阻率ρCAL的层和预定义厚度(例如，校准厚度)的基板，则原位监测系统输出相同的期望的高信号值SDH。
为了在抛光操作期间监测导电层16的厚度，控制器接收正被抛光的基板10的电阻率ρX的测量值。此电阻率ρX可以与校准电阻率ρCAL相同，尽管并不需要。
从原位监测系统随时间接收信号值S(t)序列。对每个值进行归一化(例如，使用上面的等式2)，因此提供校准值S′(t)序列。每个校准值S′(t)可以用于使用相关曲线来计算厚度值D(t)，因此提供厚度值D(t)序列。另外，可以基于层的电阻率来调整每个厚度值，以提供校正后的厚度值，因此提供校正后的厚度值D′(t)序列。校正后的厚度值可以如下计算：
D′(t)＝D(t)*(ρX/ρ0) (等式3)
校正后的厚度值D′(t)可以用于控制抛光参数(例如，用于计算抛光压力)，以减少不均匀性。
当校正后的厚度值D′(t)达到目标厚度值DTARGET时，可以称为终点。
替代地，当校准值S′(t)达到目标触发值STARGET时，可以称为终点。例如，STARGET可以计算为
Figure BDA0002128228370000131
校准值S′(t)与目标触发值STARGET进行比较，以确定抛光终点。
除了基板与基板之间的电阻率变化之外，层的温度改变可以导致导电层的电阻改变。例如，随着抛光的进行，导电层可能变得更热，且因此导电性更高(电阻率更低)。由此，随着导电层的温度升高，基于来自电磁感应监测系统的信号而确定的测得的厚度可以变得小于实际厚度。换言之，随着具有给定厚度的层的温度提升，层呈现为更薄。基于这些测得的厚度而确定的终点可能导致层抛光不足，因为抛光处理可能在大于测量厚度的实际厚度处停止。
基于来自传感器102的信号而确定的测得的厚度可以被调整为更接近实际厚度(例如，通过补偿导电层的温度变化，和/或通过补偿针对导电层的温度变化的测得的厚度)。
具体而言，执行处理500的控制器也可以计算实时温度T(t)处的导电层的电阻率ρT。在一些实施方式中，基于以下等式来计算调整后的电阻率ρT：
ρT＝ρX[1+α(T(t)-Tini)]
其中Tini是当抛光处理开始时导电层的初始温度。接着使用调整后的电阻率ρT代替电阻率ρX(例如，在上面的等式3和4中)。
在室温下进行抛光处理的情况下，Tini可以采取20℃的近似值。ρX是在Tini时导电层的电阻率，Tini可以是室温。通常而言，α是已知的值，该值可在文献中找到或可以从实验获得。
在一些实施方式中，用于调整测量的涡流信号的温度T和Tini是导电层的温度(例如，如由承载头中的温度传感器所测量的)。在一些实施方式中，温度T和Tini可以是抛光垫的温度或浆料的温度而不是导电层的温度。
不希望受任何特定理论束缚，据信使用抛光垫或浆料的温度所计算的电阻率ρT与使用导电层的温度所计算的电阻率ρT相似，因为温差是相似的，并且因为α也一直使用垫或浆料温度来确定。
上述抛光设备和方法可以应用于各种抛光系统中。抛光垫或承载头的任一者或两者都可以移动，以提供在抛光表面与基板之间的相对运动。例如，台板可以绕轨道运行而不是旋转。抛光垫可以是固定到台板上的圆形(或一些其他形状的)垫。终点检测系统的一些方面可以适用于线性抛光系统，例如，其中抛光垫是线性移动的连续或卷到卷的带。抛光层可以是标准(例如，具有或不具有填充物的聚氨基甲酸酯)抛光材料、软材料、或固定研磨材料。使用相对定位的术语；应该理解抛光表面和基板可以被固持在垂直取向或一些其他取向中。
实施例可以作为一个或多个计算器程序产品(即，有形地体现在非瞬时机器可读存储介质中的一个或多个计算器程序)实现，用于由数据处理设备(例如，可编程处理器、计算器、或多个处理器或计算器)执行或控制数据处理设备的操作。已经描述了本发明的多个实施例。尽管如此，将理解在不背离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种修改。例如，可以使用更多或更少的校准参数。此外，校准和/或漂移补偿方法可以变化。由此，其他实施例是在以下权利要求的范围内。

Claims (13)

1.一种有形地编码在非瞬时计算器可读介质上的计算器程序产品，包含用于致使计算器系统执行以下操作的多个指令：
存储第一电阻率值和将具有所述第一电阻率值的导电层的厚度与来自原位监测系统的信号相关的相关函数；
接收在基板上的导电层的第二电阻率值；
在抛光期间，从监测所述基板的原位电磁感应监测系统接收取决于所述导电层的厚度的信号值序列；
基于所述信号值序列和所述相关函数而产生厚度值序列；
对于所述厚度值序列的至少一些厚度值，通过将厚度值乘以所述第一电阻率值与所述第二电阻率值之间的比率来产生调整后的厚度值，从而获得调整后的厚度值序列；以及
基于所述调整后的厚度值序列而检测抛光终点或确定对抛光参数的调整中的至少一个。
2.如权利要求1所述的计算器程序产品，其中用于产生调整后的厚度值的所述指令包括用于补偿在所述导电层具有所述第二电阻率值的温度与在抛光期间的所述基板的温度之间的温度变化的指令。
3.如权利要求2所述的计算器程序产品，包含用于存储第一温度并接收来自抛光系统的第二温度的测量值的指令，并且其中用于补偿温度变化的所述指令包含基于所述第二电阻率值、所述第一温度和所述第二温度而计算调整后的第二电阻率值。
4.如权利要求3所述的计算器程序产品，其中用于计算所述调整后的电阻率值的所述指令包含用于计算电阻率ρT的指令，所述电阻率ρT满足
ρT＝ρX[1+α(T2-T1)]
其中T1是所述第一温度，T2是所述第二温度，ρX是所述第二电阻率，且α是所述导电层的电阻率温度系数。
5.一种有形地编码在非瞬时计算器可读介质上的计算器程序产品，包含用于致使计算器系统执行以下操作的多个指令：
存储第一电阻率值和将具有所述第一电阻率值的导电层的厚度与来自原位电磁感应监测系统的信号相关的相关函数；
接收在校准基板上的导电层的第二电阻率值和薄片电阻；
当所述监测系统的传感器被定位成监测所述校准基板的所述导电层时，测量来自所述原位电磁感应监测系统的第一信号值，并且当所述监测系统的所述传感器未定位成监测所述导电层时，测量来自所述原位电磁感应监测系统的第二信号值；
基于目标厚度由所述相关函数计算阈值信号值，所述阈值信号值补偿在所述第一电阻率值与所述第二电阻率值之间的变化；
在抛光期间，从监测所述基板的所述原位电磁感应监测系统接收取决于所述导电层的厚度的信号值序列；以及
通过将所述信号值序列与所述阈值进行比较来检测抛光终点。
6.如权利要求5所述的计算器程序产品，其中用于计算阈值信号值的所述指令包含用于将所述目标厚度乘以在所述第一电阻率值与所述第二电阻率值之间的比率的指令。
7.如权利要求6所述的计算器程序产品，其中用于计算阈值信号值的所述指令包含用于补偿在所述导电层具有所述第二电阻率值的温度与在抛光期间的所述基板的温度之间的温度变化的指令。
8.一种抛光方法，包含以下步骤：
存储第一电阻率值和将具有所述第一电阻率值的导电层的厚度与来自原位监测系统的信号相关的相关函数；
接收在基板上的导电层的第二电阻率值；
抛光所述基板上的所述导电层；
在抛光期间，利用原位电磁感应监测系统监测所述基板上的所述导电层，所述原位电磁感应监测系统产生取决于所述导电层的厚度的信号值序列；
基于所述信号值序列和所述相关函数产生厚度值序列；
对于所述厚度值序列的至少一些厚度值，通过将所述厚度值乘以所述第一电阻率值与所述第二电阻率值之间的比率来产生调整后的厚度值，从而获得调整后的厚度值序列；以及
基于所述调整后的厚度值序列而检测抛光终点或确定对抛光参数的调整中的至少一个。
9.一种抛光系统，包含：
可旋转的台板，用于支撑抛光垫；
承载头，用于将基板抵靠所述抛光垫固持；
原位电磁感应监测系统，包括传感器，所述原位电磁感应监测系统用于产生取决于所述基板上的导电层的厚度的信号值序列；以及
控制器，被配置为
存储第一电阻率值和将具有所述第一电阻率值的导电层的厚度与来自所述监测系统的信号相关的相关函数；
接收在待抛光的所述基板上的所述导电层的第二电阻率值；
接收来自所述原位电磁感应监测系统的所述信号值序列；
基于所述信号值序列和所述相关函数产生厚度值序列；
对于所述厚度值序列的至少一些厚度值，通过将所述厚度值乘以所述第一电阻率值与所述第二电阻率值之间的比率来产生调整后的厚度值，从而产生调整后的厚度值序列；以及
基于所述调整后的厚度值序列来检测抛光终点或确定对抛光参数的调整中的至少一个。
10.一种用于校准原位电磁感应监测系统的计算器程序产品，所述计算器程序产品有形地编码在非瞬时计算器可读介质上，包含用于致使计算器系统执行以下操作的多个指令：
存储第一电阻率值和将具有所述第一电阻率值的导电层的厚度与来自所述原位电磁感应监测系统的信号相关的相关函数；
接收在校准基板上的第一导电层的第二电阻率值和薄片电阻值；
接收来自所述原位电磁感应监测系统的所述校准基板上的所述第一导电层的第一信号值测量；
接收来自所述原位电磁感应监测系统的在没有所述第一导电层的情况下的第二信号值测量；以及
计算应用于来自所述原位电磁感应监测系统的信号的偏移和增益，以补偿所述原位电磁感应监测系统中的变化，并补偿在所述第一电阻率值与所述第二电阻率值之间的变化。
11.如权利要求10所述的计算器程序产品，包含用于执行以下操作的指令：
接收在第二基板上的第二导电层的第三电阻率值；
在抛光期间，从监测所述第二基板的所述原位电磁感应监测系统接收取决于所述第二导电层的厚度的信号值序列；
通过将所述偏移和增益应用于来自所述信号值序列的所述信号值来产生调整后的信号值序列；
基于所述调整后的信号值序列和所述相关函数来产生厚度值序列；
对于所述厚度值序列中的至少一些厚度值，通过将所述厚度值乘以所述第一电阻率值与所述第三电阻率值之间的比率来产生调整后的厚度值，以获得调整后的厚度值序列；以及
基于所述调整后的厚度值序列来检测抛光终点或确定对抛光参数的调整中的至少一个。
12.一种校准原位电磁感应监测系统的方法，包含以下步骤：
存储第一电阻率值和将具有所述第一电阻率值的导电层的厚度与来自原位监测系统的信号相关的相关函数；
接收在校准基板上的第一导电层的第二电阻率值和薄片电阻值；
使用所述原位电磁感应监测系统进行所述校准基板上的所述第一导电层的第一信号值测量；
使用所述原位电磁感应监测系统在没有所述第一导电层的情况下进行第二信号值测量；以及
计算应用于来自所述原位电磁感应监测系统的信号的偏移和增益，以补偿所述原位电磁感应监测系统中的变化，并补偿在所述第一电阻率值与所述第二电阻率值之间的变化。
13.一种抛光系统，包含：
可旋转的台板，用于支撑抛光垫；
承载头，用于将基板抵靠所述抛光垫固持；
原位电磁感应监测系统，包括传感器，所述原位电磁感应监测系统用于产生取决于所述基板上的导电层的厚度的信号值序列；以及
控制器，被配置为
存储第一电阻率值和将具有所述第一电阻率值的导电层的厚度与来自所述原位电磁感应监测系统的信号相关的相关函数；
接收在校准基板上的第一导电层的第二电阻率值和薄片电阻值；
接收来自所述原位电磁感应监测系统的所述校准基板上的所述第一导电层的第一信号值测量；
接收来自所述原位电磁感应监测系统的在没有所述第一导电层的情况下的第二信号值测量；以及
计算应用于来自所述原位电磁感应监测系统的信号的偏移和增益，以补偿所述原位电磁感应监测系统中的变化，并补偿在所述第一电阻率值与所述第二电阻率值之间的变化。
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