JP6689870B2 - 適応フィードバック制御研磨方法 - Google Patents
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Description
Claims (20)
- (a)光学終点システムを用いて、CMP(Chemical mechanical polish)工程の間、基板の前面からの誘電体層の除去を監視することと、
(b)研磨サイクルの開始時刻後の第1の時刻での第1環状領域からの反射光干渉信号を集めるとともに、前記研磨サイクルの開始時刻後の第2の時刻での第2環状領域からの反射光干渉信号を集めることにより、前記基板上の少なくとも2つの環状領域の前記誘電体層の除去の事前除去時間を決定することと、
(c)前記研磨サイクルの最後での前記第1および前記第2環状領域の間の除去の時間差を最小にするために、リテーニングリングの圧力およびCMPヘッドメンブレンの圧力のどちらかまたは両方に対する調整値を計算することと、
(d)前記リテーニングリングの圧力および前記CMPヘッドメンブレンの圧力のどちらかまたは両方に対する前記調整値を適用することと、
(e)前記研磨サイクルを完了することと
を含み、
前記基板の前面は、前記研磨サイクルの間研磨パッドに対向し、かつ、前記基板の背面は前記CMPヘッドメンブレンに隣接するとともに、前記リテーニングリングにより所定の位置に保持され、
前記CMP工程は、前記誘電体層内に埋設されると共に前記誘電体層の上面よりも下方に位置する上面を含む金属層の上部も除去し、
前記誘電体層は、金属エッチストッパ層のうち前記金属層の上部に隣接する領域に形成され、
前記反射光干渉信号は、前記金属層に隣接する領域における前記誘電体層および前記金属エッチストッパ層からの光反射に基づくものであり、
前記金属エッチストッパ層の上面が前記金属層の上面と共平面を形成するように前記誘電体層の最後の部分が除去されるとき、前記研磨サイクルが完了する
CMP適応フィードバック制御方法。 - 前記光学終点システムは、
前記基板に入射光を与えるための光源および光学窓と、
前記第1環状領域および前記第2環状領域を含む複数の環状領域からの前記反射光干渉信号を取得するための検出器と
を含む
請求項1に記載のCMP適応フィードバック制御方法。 - 前記研磨サイクルの全体の工程時間は、60秒から500秒である
請求項1に記載のCMP適応フィードバック制御方法。 - 差t1−t2は、−2秒,−1秒,0,+1秒または+2秒と等しい
請求項1に記載のCMP適応フィードバック制御方法。 - 前記CMPヘッドメンブレンの圧力に対する調整値は、負の値,0または正の値をとり得、
前記リテーニングリングの圧力に対する調整値は、負の値,0または正の値をとり得る
請求項1に記載のCMP適応フィードバック制御方法。 - 前記第1環状領域と前記第2環状領域との間の事前除去時間の差は、ルックアップテーブル(LUT:look up table)中の所定の行の値に適合し、
前記CMPヘッドメンブレンの圧力に対する調整値および前記リテーニングリングの圧力に対する調整値は、前記所定の行内の隣接する列に見つけられる
請求項1に記載のCMP適応フィードバック制御方法。 - 前記反射光干渉信号は、前記誘電体層からの反射光と、前記基板と前記誘電体層との間に設けられたエッチングストッパ層からの反射光とから形成された、前記第1環状領域の誘電体層の厚みに対応する前記第1の時刻での前記反射光の位相差および前記第2環状領域の誘電体層の厚みに対応する前記第2の時刻での前記反射光の位相差を含む
請求項1に記載のCMP適応フィードバック制御方法。 - 前記第1および前記第2環状領域の前記誘電体層の厚みは、前記第1および前記第2環状領域各々における少なくとも2つの異なる部分からの前記反射光干渉信号の位相差の平均により求められる
請求項1に記載のCMP適応フィードバック制御方法。 - 中央演算処理装置(CPU:Central Processing Unit)は、
前記検出器から反射光干渉データを受信し、
前記(b)および前記(c)の工程を行い、
情報の入力を行うことにより、CMP条件を制御し、
前記研磨サイクルの間の前記圧力の調整を行う
請求項2に記載のCMP適応フィードバック制御方法。 - 更に、
(a)前記(d)の工程での調整の後に、第3の時刻での前記第1環状領域からの反射光干渉信号を集めるとともに、第4の時刻での前記第2環状領域からの反射光干渉信号を集めることにより、前記基板上の少なくとも2つの環状領域の前記誘電体層の除去の第2の事前除去時間を決定することと、
(b)前記研磨サイクルの最後での前記第1および前記第2環状領域の間の除去の時間差を最小にするための第2の事前除去時間の差に応じて、前記リテーニングリングの圧力および前記CMPヘッドメンブレンの圧力のどちらかまたは両方に対する第2の調整値を計算することと、
(c)前記研磨サイクルの最後まで維持される、前記リテーニングリングの圧力および前記CMPヘッドメンブレンの圧力のどちらかまたは両方に対する前記第2の調整値を適用することと
を含む
請求項1に記載のCMP適応フィードバック制御方法。 - (a)光学終点システムを用いて、CMP(Chemical mechanical polish)工程の間の基板の前面に設けられた複数のnの環状領域からの誘電体層の除去を監視することと、
(b)研磨サイクルの開始時刻後の第1の時刻での第1環状領域からの反射光干渉信号を集めるとともに、前記研磨サイクルの開始時刻後の第2の時刻での第2環状領域からの反射光干渉信号を集めることにより、前記基板上の少なくとも2つの環状領域の前記誘電体層の除去の事前除去時間を決定することと、
(c)前記研磨サイクルの最後での前記第1および前記第2環状領域の間の除去の時間差を最小にするために、少なくとも第1環状部分および第2環状部分でのリテーニングリングの圧力およびCMPヘッドメンブレンの圧力のどちらかまたは両方に対する調整値を計算することと、
(d)少なくとも前記第1環状部分および前記第2環状部分での前記リテーニングリングの圧力および前記CMPヘッドメンブレンの圧力のどちらかまたは両方に対する前記調整値を適用することと、
(e)前記研磨サイクルを完了することと
を含み、
前記基板の前面は、前記研磨サイクルの間研磨パッドに対向し、かつ、前記基板の背面は前記CMPヘッドメンブレンに隣接するとともに、前記リテーニングリングにより所定の位置に保持され、
前記CMP工程は、前記誘電体層内に埋設されると共に前記誘電体層の上面よりも下方に位置する上面を含む金属層の上部も除去し、複数のnの環状部分に適用されるCMPヘッドメンブレンの圧力を含み、
前記第1環状部分および前記第2環状部分は、各々、前記第1および前記第2環状領域に並んで設けられており、
前記誘電体層は、金属エッチストッパ層のうち前記金属層の上部に隣接する領域に形成され、
前記反射光干渉信号は、前記金属層に隣接する領域における前記誘電体層および前記金属エッチストッパ層からの光反射に基づくものであり、
前記金属エッチストッパ層の上面が前記金属層の上面と共平面を形成するように前記誘電体層の最後の部分が除去されるとき、前記研磨サイクルが完了する
CMP適応フィードバック制御方法。 - 前記光学終点システムは、
前記基板に入射光を与えるための光源および光学窓と、
前記第1環状領域および前記第2環状領域を含む前記複数の環状領域からの前記反射光干渉信号を取得するための検出器と
を含む
請求項11に記載のCMP適応フィードバック制御方法。 - 前記圧力の調整は、更に、前記圧力の調整のための事前除去時間の差を決定するために用いられなかった環状領域に並んで配置された各々の環状部分のCMPヘッドメンブレンの圧力を調整することを含む
請求項11に記載のCMP適応フィードバック制御方法。 - 前記金属層はダマシン(damascene)構造内に設けられ、あるいは、前記金属層は磁気トンネル接合(MTJ:Magnetic tunnel junction)素子内のキャッピング層である
請求項11に記載のCMP適応フィードバック制御方法。 - 前記少なくとも前記第1環状部分および前記第2環状部分でのCMPヘッドメンブレンの圧力に対する調整値は、負の値,0または正の値をとり得、
前記リテーニングリングの圧力に対する調整値は、負の値,0または正の値をとり得る
請求項11に記載のCMP適応フィードバック制御方法。 - 前記第1環状領域と前記第2環状領域との間の事前除去時間の差は、ルックアップテーブル(LUT:look up table)中の所定の行の値に適合し、
前記第1および前記第2環状部分各々での前記CMPヘッドメンブレンの圧力に対する調整値および前記リテーニングリングの圧力に対する調整値は、前記所定の行内の隣接する列に見つけられる
請求項11に記載のCMP適応フィードバック制御方法。 - 前記反射光干渉信号は、前記誘電体層からの反射光と、前記基板と前記誘電体層との間に設けられたエッチングストッパ層からの反射光とから形成された、前記第1環状領域の誘電体層の厚みに対応する前記第1の時刻での前記反射光の位相差および前記第2環状領域の誘電体層の厚みに対応する前記第2の時刻での前記反射光の位相差を含む
請求項11に記載のCMP適応フィードバック制御方法。 - 前記第1および前記第2環状領域の前記誘電体層の厚みは、前記第1および前記第2環状領域各々における少なくとも2つの異なる部分からの前記反射光干渉信号の位相差の平均により求められる
請求項11に記載のCMP適応フィードバック制御方法。 - 中央演算処理装置(CPU:Central Processing Unit)は、
前記検出器から反射光干渉データを受信し、
前記(b)および前記(c)の工程を行い、
情報の入力を行うことにより、CMP条件を制御し、
前記研磨サイクルの間の前記圧力の調整を行う
請求項12に記載のCMP適応フィードバック制御方法。 - 更に、
(a)前記(d)の工程での調整の後に、第3の時刻での前記第1環状領域からの反射光干渉信号を集めるとともに、第4の時刻での前記第2環状領域からの反射光干渉信号を集めることにより、前記基板上の少なくとも2つの環状領域の前記誘電体層の除去の第2の事前除去時間を決定することと、
(b)前記研磨サイクルの最後での前記第1および前記第2環状領域の間の除去の時間差を最小にするための第2の事前除去時間の差に応じて、前記リテーニングリングの圧力および前記CMPヘッドメンブレンの圧力のどちらかまたは両方に対する第2の調整値を計算することと、
(c)前記研磨サイクルの最後まで維持される、前記リテーニングリングの圧力および前記CMPヘッドメンブレンの圧力のどちらかまたは両方に対する第2の調整値を適用することと
を含む
請求項11に記載のCMP適応フィードバック制御方法。
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