201218292 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本揭示係相關於在基板的化學機械研磨（Chemicai Mechanical Polishing; CMP)期間所進行的光學監視。 【先前技術】 通常藉由在矽晶圓上循序沉積導電層、半導電層或絕 緣層，以在基板上形成積體電路。一個製造步驟涉及在 非平面表面上沉積填料層，並平坦化填料層。對於一些 應用而言’平坦化填料層直至圖案化層的頂表面曝露出 為止。可（例如）將導電填料層沉積至圖案化絕緣層上， 以填滿絕緣層中的溝槽（trench)或孔洞。在平坦化之後， 餘留在絕緣層突起圖案之間的導電層部分，形成的貫 孔、插頭（plugs)與線，提供在基板上薄膜電路之間的導 電路徑。對於其他應用，諸如氧化物研磨，平坦化填料 層直至在非平面表面上剩下一預定厚度。此外，光蝕刻 (photolithography)通常需要平坦化基板表面。 化學機械研磨為一種可接受的平坦化方法。此平坦化 方法通常需要將基板安裝於承載（carrier)或研磨頭上。 曝露出的基板表面通常抵靠旋轉研磨墊而置放。承載頭 在基板上提供可控制式負載，以將基板推動而抵靠研磨 墊。通常將研磨性研磨漿供應至研磨墊之表面。 CMP的一個問題在於決定研磨製程是否完成（亦即， 201218292 基板層是否已平坦化至所要的平度或厚度，或何時已移 除了所要的材料量卜毁體分佈、研磨墊條件、研磨墊與 基板之間的相對速度及基板上的負載之變化，均可 材料移除速率之變化。此等變化及基板層之初始厚度之 變化’引起達到研磨終點所需要㈣間之變化。因此， 研磨終點不可僅決定為對研磨時間之函數。 ，在一些系統中’在研磨期間（例如）經由研磨墊中之 視窗以光學方式原位（in_situ)監視基板。然而，現存光學 監視技術可能並不滿足半導體元件製造商之增加的需 要。 【發明内容】 在研磨期間，可在光學監視系統跨基板的每一拂押中 收集多個光譜。單-拂掠中的光譜係收集自基板上的不 冋位置。在覆蓋層(例如，阻障層)被清除時，且在下層(例 低"電值或覆蓋層)曝露時’來自不同位置的光譜傾 :^月欠可刀析光谱分佈，且光譜分佈可用於偵測覆 盖層的清除。 在‘4樣中’―種研磨方法包含研磨一基板，該基板 具有-第—層與—第二層，且該第二層覆蓋該第一層，· 在該基板正被研磨的 θ^ 磨的冋時，1測來自該基板之光的光譜 群、且序列’該等光譜群組的每—群組包含來自該基板上 不同位置的光银，Μ # — 曰，^於母一群組，計算該群組中的該光 4 201218292 谱的離散參數的值，以產生離耑夂 广 參數序列；以及基於該 離政參數序列，偵測該第一層的曝露。 實施例可包含-或多個以下特徵。計算離散參數的值 之步驟可包含以下步驟：對料㈣料—光譜計算差 異值’以產生複數個差異值。計算離散參數的值之步驟 可包含以下步驟:計算該複數個差異值的標準差、範圍、 平均差、中值絕對離差或平均絕對離差。計算離散參數 的值之步驟可包含以下步驟：計算標準差。計算差異值 之步驟可包含以下步驟：從該群組_之該光譜計算平均 光譜，並計算在該光譜與該平均料之間的總差里。偵 測第—層㈣露之步驟可包含以下步驟：比較該離散值 序列與限。偵測第一層的曝露之步驟可包含以下步 驟.從該離散值庠歹d中.玄. 双值斤幻决夂斜率，並比較該斜率與一臨限。 在偵測到該第一層的蔽霞μ t 旳曝路時，可修改研磨參數。在偵測 到該第-層的曝露時’可暫停研磨。可接收在研磨期間 欲監視之選定光言普特徵與該選定光譜特徵之特性的識 別」在該基板正被研磨的同時可量測來自該基板的光的 光°曰序列’在 <貞測到該第—層的曝露的時間處，對於來 自該光譜序列t之特徵之特性，可決定第一值，可加入 偏移量至該第一值以產生第二值，以及監視該光譜序列 中之特徵之特性’在該特徵之該特性被決定為到達該第 一值時可暫仔研磨。可接收在研磨期間欲監視之選定光 。曰特徵的識別，在該基板正被研磨的同時，可量測來自 »亥基板之光之光譜序列，對於該光譜序列中的每一光 201218292 譜’可決定該選定光譜特徵的位置值與相關強度值以 產生座标序歹】°亥等座標為位置值與相關強度值對，在 偵測到該第-層的曝露的時間處，可從來自該序列的光 譜決定起始座標，可決定從該起始座標至當前座標的距 離’以及可基於該距離’衫研磨终點或對於研磨速率 之調整。量測來自該基板之光的光譜群組序列之步驟可 包含以下步驟··使感測器跨該基板進行複數次拂掠。來 自該光譜群組序列的每一光譜群組，可對應至來自該感 測器之該複數次拂掠的單-拂掠。使感測器跨該基板進 仃複數次拂掠之步驟可包含以下步驟：旋轉平臺，該平 臺具有感測㈣定至該平臺上。可對該離散值序列進行 遽波。該第二層可為阻障層。該第-層可為介電質層， 該介電質層具有不同於該阻障層的成分。該阻障層可為 氮化鈕或氮化且該介電質層可為摻雜碳的二氧化 石夕，或係形成自四乙氧基石夕烧㈣⑽邮〇rth〇s出⑽e TEOS) 〇 ’ 在另一態樣中，一種有形地實施於機器可讀取儲存裝 置中的電驷程式產品，包含指令以執行以上方法。 在另一態樣中’―種研磨裝置包含支#結構、承載頭、 馬達、光學監視系統以及控制器，該支撐結構用以固持 研磨塾，該承載頭用以固持基板以使該基板抵靠該研磨 墊’忒馬達用以產生在承载頭與支撐結構之間的相對移 動乂研磨該基板，該光學監視系統用以在該基板正被 研磨的同時’量測來自該基板之光之光譜群組序列，在 6 201218292 該承載頭與該支撐結構之間的該相對移動，使該等光譜 群組的每一群組包含來自該基板上不同位置的光譜，該 控制器經配置以對於每一群組’計算該群組中的該光譜 的離散參數的值，以產生離散值序列，並基於該離散值 序列偵測該第一層的曝露。 實施例可視需要包含一或多個以下優點。能夠更可靠 地偵測覆蓋層（例如’阻障層）的清除，且隨後的研磨終 點可更為可靠，且可減少晶圓間厚度不均勻性 (Wafer-To-Wafer Non-Uniformity; WTWNU)。 將於下文的貫施方式以及附加圖式中，詳細說明一或 多個實施例。其他的態樣、特徵與優點將顯然於說明書、 圖式以及申請專利範圍。 【實施方式】 一種光學監視技術為量測在研磨期間從基板反射出的 光的光譜，並從庫中識別出匹配的參考光譜。使用光譜 匹配作法的一個潛在的問題為，對於一些基板類型，在 下層晶粒（die)特徵中具有顯著的基板間差異，使得從表 面上具有相同外層厚度的基板，反射出的光譜之中具有 變異。此等變異增加了正確光譜匹配的難度，並減少了 光學監視的可靠度。 一種解決此問題的技術為量測從正被研磨的基板反射 回的光的光譜，並識別光譜特徵特性的改變。追蹤光譜 7 201218292 特徵的特性内的改變（例如，光譜波峰的波長），可允呼 批次内之基板之間具有更佳的研磨均勾性。藉由決定光 譜特徵特性之目標差，當特性之 、 <徂匕改變了目標量時， 可召用終點。光譜特徵可包括光譜波峰、光譜波谷、光 谱拐點或光譜零交越。特徵之特性可包括波長寬度或 強度。 基板的層堆疊可包含第一介電質材料之圖案化第一 層’例如，低介電值（1〇w姻料，例如，換雜碳的二氧 匕石夕，例如，Β1 — _ΤΜ(來自 A_edMaterials 二·）或c⑽，來自NoveUus加_，&小第二層 ----j I ,, 女置在第一層上，第在尤内从妨 弟一層為不同於第—層的第二介電質 :料，例如，阻障層，例如，氮化物，例如，氮化㈣ 氮…視需要在第一層與第二層之間，安置一或多個 不问於第-介電質材料與第二介電質材料之另一介電質 f枓的額外層，例如’低介電值覆蓋材料，例如，四乙 虱基石夕烧（tetraethyl orthosilicate; TE〇s)。第 _ 層與 二二外層一起提供在第二層下方的層堆疊；㈣ ，金屬(例如，銅))安置於第二層之上(並安 弟—層的圖案提供的溝槽中）^ :學機械研磨的一種用途為平坦化基板直到第—介 —貝材料的第一層曝露為止。在平坦化之後剩 —層突起圖案之間的導電層部分形成貫孔(via)等等。此 ^止有時需要移除第—介電質材料直㈣餘—目標厚度 201218292 研磨方法為在第一研磨塾上研磨導電層，至少直 -辛 - θ w如，阻障層）曝露為止。此外，可移除第二 層的部分厘p , 序没，例如於在第一研磨墊處進行的過度研磨 '驟期間。隨後將基板轉移至第二研磨墊，在第二研磨 塾處第二層（例如，阻障層）被完全移除，且下層第一層 (例如’低介電值介電質）的部分厚度亦被移除。此外， 在第-層與第二層之間若存在額外的一或多個層，則額 外的一《乡個層可於纟第二研磨墊處的相同研磨作業中 被移除。 ~ θ然而’在將基板轉移至第二研磨墊時，第二層之初始 θ又可此並非為已知的。如上所述，此狀況可為光學終 點偵測技術帶來問題，該等光學終點偵測技術在光譜量 測中追縱選定光*並柱μ # %疋尤π特徵特性，以在目標厚度處決定終 點°然而’若由能夠可靠地偵測第二層之移除及下層第 -層或層結構之曝露的另一監視技術，來觸發光譜特徵 ，蹤，則可減輕此問題。此外，藉由量測第一層之初始 厚度’且藉由根據第一層之初始厚度及目標厚度計算目 t特徵值’便可提高第_層之厚度之基板間均句性。 對於-些層堆疊，諸如覆蓋TE〇s層之阻障層，難以 價測覆蓋層的清除與下層的曝露。然而，隨著覆蓋層(例 如，阻障層）清除，以及下層（例如，低介電值或覆蓋層） 曝露’來自不同位置的光譜傾向於發散。可分析光譜的 發散度’並可計算離差（deviatiQn)參數值。藉由價測何 時離差參數值改變，可偵測覆蓋層的清除。 201218292 第1圖圖示可操作以研磨基板1〇之研磨設備研 磨設備包括可旋轉圓盤形平臺24，研磨墊30定位於 該平臺上。平臺係可操作以繞著軸25旋轉。舉例而言， 馬達可轉動驅動軸22以旋轉平臺24。舉例而言，可由 黏著劑層將研磨墊 以可拆卸方式固設至平臺24。研 磨墊30在磨損時可拆卸並更換。研磨墊％可為具有外 研磨層32及較軟背層34之雙層研磨墊。 以包括孔徑（亦即，貫穿塾之孔）或固體視窗之方式， 來提供穿過研磨墊之光學存取點36。固體視窗可固設至 研磨墊，然而在一些實施例令固體視窗可支撐在平臺Μ 上，且凸出至研磨墊中之孔徑中。研磨墊3〇通常置放於 平臺24上，使得孔徑或視窗覆蓋定位於平臺24之凹槽 26中的光學頭53。光學頭53因此可經由孔徑或視窗^ 光學存取被研磨之基板。 2例而言，視窗可為剛性結晶或玻璃質材料（例如， 石英或玻璃），或較軟塑膠材料（例>，矽氧樹脂、聚胺 曱酸S曰或鹵化聚合物（例如，含氟聚合物”，或提及之 材料的組合。視窗對於白光 Α 曰尤]為透明的。若固體視窗之 頂表面為剛性結晶或玻璃 只刊1寸則頂表面應自研磨表 充刀凹入，以防止到痕。若了黃矣A & .匕 愈主 艮右頂表面接近且可接觸到研 磨表面’則視窗之頂表面應為較軟塑膠材料。在一 妩例中，固體視窗係固設於研磨墊中， 葙办士、4 且為各胺甲酸酯 固’或為具有石英與聚胺甲酸酯之組合 對於具有特定色彩之單色光（例如 見：：視由 監九或紅光）可呈 201218292 有高透射率，例如，大約80%透射率。視窗對於研磨墊 可為密封的，使得液體並不穿過視窗及研磨墊3〇之 介面而洩漏。 在一個實施例中，視窗包括以較軟塑膠材料之外層覆 蓋著的剛性結晶或玻璃質材料。較軟材料之頂表面可與 研磨表面共平面。剛性材料之底表面可與研磨墊之底表 面共平面，或相對於研磨墊之底表面凹入。詳言之若 研磨墊包括兩個層，則固體視窗可整合至研磨層中，且 底層可具有與固體視窗對準之孔徑。 視窗之底表面可視需要包括一或多個凹槽。可成形凹 槽’以容納（例如）光纖電纜之末端或渦流感應器之末 端。凹槽允許使光纖電纜之末端或渦流感應器之末端， 定位於距被研磨之基板表面小於視窗之厚度的距離處。 在視窗包括剛性結晶部分或玻璃狀部分，且凹槽係藉由 機械加工形成於此部分中之實施例的情況下，研磨凹 槽，以便移除由機械加工引起的刮痕。或者，可將溶劑 及/或液體聚合物塗覆於凹槽之表面，以移除由機械加工 引起的刮痕。通常移除由機械加工引起的刮痕，減少散 射且可提高光穿過視窗之透射率。 可：研磨墊之背層34附著於研磨塾之外研磨層32(例 如，藉由黏著劑）。可將提供光學存取點36之孔徑形成 於墊30 "例如’藉由切割或藉由建模墊3〇,以包括 孔控）’且視窗可插入孔徑中並固設至塾3〇，例如，藉 由黏著劑。或者’可將視窗之液體前驅物分配至墊3曰〇 201218292 中之孔徑中，且使液體前驅物固化以形成視窗。或者， 可將固體透明元件（例如，上述結晶或玻璃狀部分）定 位於液體墊材料中，且可使液體墊材料固化，以圍繞透 明元件而形成墊30。在後兩個狀況之任何一個狀況中， 可形成一塊墊材料，且可自該塊割取含建模視窗之研磨 墊之層。 研磨設備20包括組合漿體/沖洗臂39。在研磨期間， 臂39可操作，以分配含有液體及酸鹼值（pH)調節劑之漿 體38。或者，研磨設備包括可操作以將漿體分配至研磨 墊30上之漿體埠。 研磨設備20包括可操作以固持基板1〇，使基板1〇抵 靠研磨墊30之承載頭7〇β承載頭7〇自支撐結構72(例 如，旋轉料架（car〇usel))懸吊下來，且由承載驅動軸Μ 連接至承載頭旋轉馬達76,使得承載頭可繞著軸71旋 轉。另外，承載頭70可在形成於支撐結構72中之徑向 槽中橫向振動。在操作令，平臺繞著平臺十心軸25旋 轉，且承載頭繞著承載頭中心軸71旋轉並在研磨墊之頂 表面上橫向平移。 研磨設備亦包括光學監視系統，光學監視系統可如以 下所論述用於決定研磨終點。光學監視系統包括光源5 1 及光债測器5 2。光自光源5 1傳遞、通過研磨塾3 〇中之 光學存取點36、碰撞且穿過光學存取點36而自基板1〇 向回反射’且行進至光偵測器52。 分又式光纖電纜54可用於將光自光源51傳輸至光學 12 201218292 存取點36,且自光學存取點36向回傳輸至光偵測器52。 分叉式光纖電纜54可包括「幹線」55及兩個「支線」 56 及 58 。 如上文提及的’平臺24包括凹槽26，光學頭53定位 於凹槽26中。光學頭53固持分叉式纖維電纜54之幹線 55之一個末端’分叉式纖維電纜54經設置以向被研磨 之基板表面傳導光且自被研磨之基板表面傳導光。光學 頭53可包括覆蓋分叉式纖維電纜54之末端之一或多個 透鏡或視窗。或者，光學頭53可僅固持鄰接於研磨墊中 之固體視窗之幹線55之末端。可根據需要自凹槽26移 除光學頭53 ’（例如）以實現預防性維護或校正性維護。 平里包括可移除原位監視模組50。原位監視模組50 可包括以下一或多者：光源51、光偵測器52及用於發 送及接收往返於光源51與光偵測器52的訊號之電路系 統。舉例而言，偵測器52之輸出可為經由驅動軸22中 之旋轉耦合器（例如，滑環）’而傳遞至光學監視系統之 控制益的數位電子訊號。類似地，可回應於經由旋轉耦 &器，自控制器傳遞至模組5 〇之數位電子訊號中之控制 命令，而開啟或關閉光源。 原位監視模組50亦可固持分又式光纖54之支線部分 5 6及5 8之各別末端。光源係可操作以傳輸光，該光係 經由支線56而傳導，且自位於光學頭53中之幹線55 之末端傳導出來，且撞擊於被研磨之基板上。自基板反 射的光在位於光學頭53中之幹線55之末端處被接收， 13 201218292 且經由支線58傳導至光偵測器52。 在一個實施例中，分叉式纖維電纜54為一束光纖。該 束包括第一組光纖及第二組光纖。連接第一組中之光 纖’以將來自光源5 1之光傳導至被研磨之基板表面。連 接第二組中之光纖，以接收自被研磨之基板表面反射的 光’且將接收到的光傳導至光偵測器52。可佈置光纖， 使得第二組中之光纖形成定中心於分又式光纖54之縱 向軸上的X狀形狀（當在分叉式纖維電纜54之橫截面 中觀察時）。或者’可實施其他佈置。舉例而言，第二組 中之光纖可形成彼此之鏡像之V狀形狀。適合的分叉式 光纖可購自設立於 Carrollton，Texas的 Verity Instruments, Inc. ° 在研磨墊視窗與最接近於研磨墊視窗之分叉式纖維電 纜54之幹線55之末端之間，通常存在最佳距離。該距 離可憑經驗決定，且受（例如）視窗之反射性、自分又 式纖維電纜發射的光束之形狀及與被監視之基板的距離 之影響。在一個實施例中，定位分叉式纖維電纜，使得 最接近於視窗之末端盡可能靠近視窗之底部，而實際上 並不接觸該視窗。在此實施例的情況下，研磨設備2〇 可包括機構（例如，作為光學頭53之部分），該機構係 可操作以調整分叉式纖維電纜54之末端與研磨墊視窗 之底表面之間的距離。或者，將分叉式纖維電纜5 4之最 接近的末端嵌入視窗中。 光源5 1係可操作以發射白光。在一個實施例中，發射 14 201218292 的白光包括具有200-800奈米之波長的光。適合光源為 氙燈或氙汞燈。 光偵測器52可為分光計。分光計基本上為用於在部分 電磁光s普上量測光之性質（例如，強度）的光學儀器。 適合的分光計為光柵分光計。分光計之典型輸出為光之 強度，該光之強度係為波長之函數。 光源5 1及光偵測器5 2連接至可操作的計算裝置，以 控制光源5 1及光彳貞測器5 2的操作，並接收光源5 1及光 偵測器5 2的訊號。計异裝置可包括定位於研磨設備附近 之微處理器，例如，個人電腦。關於控制，計算裝置可 (例如）使光源5 1之啟動與平臺2 4之旋轉同步。如第 2圖中所示，電腦可使光源5丨發射一系列閃光，該系列 閃光恰好在基板10越過原位監視模組5〇之前開始且 恰好在基板10越過原位監視模組5〇之後結束。點 201-211中之每一者，皆表示來自原位監視模組5〇之光 撞擊於基板1 〇上，且自基板丨〇反射的位點。或者，電 腦可使光源51連續發射光，該光恰好在基板1〇越過原 位監視模組50之前開始，且恰好在基板1〇越過原位監 視模組5 0之後結束。 在研磨進行時，（例如）自平臺中之感應器在基板上之 連續拂掠獲得的光譜，提供一系列光譜。在一些實施例 中，光源5 1將一系列光之閃光發射至基板1〇之多個部 分上。舉例而言，光源可將光之閃光發射至基板10之中 〜部分及基板1 〇之外部分上。可由光偵測器52接收自 15 201218292 基板1G反射的^，以決定來自基板1G之多個部分之多 個系列光譜。在各特徵皆與基板1〇之一個部分相關聯之 光譜中可制料特徵。舉例而言，特徵可用於決定用 於基板10之研磨之終點條件。在一些實施例中，基板 10之多個部分之監視允許改變基板1G之—或多個部分 上之研磨速率。 關於接收訊號，計算裝置可接收（例如）攜帶描述由 光偵測器52接收到的光之光譜之資訊的訊號。第3 A圖 圖示從自光源之單個閃光發射，且自基板反射之光量測 出的光譜之範例。光譜3〇2係從自產品基板反射之光量 測出的。光譜304係、從自基材硬基板（該基材碎基板2 僅具切層之晶圓）反射之光量測出的。光譜3G6係來 自不存在定位於光學頭53上之基板的情況下，由光學頭 53收到的光。在此條件（在本說明書中稱為黑暗條件） 下，收到的光通常為環境光。 计算裝置可處理上述訊號或上述訊號的一部分，以決 定研磨步驟之終點。在不限於任何特定理論的情況下:、 自基板10反射之光的光譜隨著研磨進行而演變。第邛 圖提供光譜隨著對感興趣的薄膜之研磨進行而演變的實 例。不同光譜線表示研磨製程中的不同時間點。如可看 出的’當薄膜之厚纟改變時’反射光之光譜之性質改變， 且特定光譜由薄膜之特；t厚度展出。當薄膜之研磨進行 時，觀察到反射光之光譜中之波峰（亦即，局部最大值） 時’波峰之高度通常改變，且隨著材㈣除，波峰傾向 16 201218292 於變寬。除變寬之外，特定波峰所 磨進行而增加n實 的波長通常隨著研 通常隨著研磨it#%, 特疋波峰所在的波長 哎令π微進仃而減小。 一 在研磨期fie# 5，波峰310(1)圖示 仕所磨期間之特定時間的光 JS, - . m ^ aT之波峰，而波峰310(2) 圖不在研磨期間之稍後時間 ^ # . . . U /皮峰。波峰 310(2)位 、較長波長處，且比波峰31〇(1)寬。 可根據經驗公式，使用波峰 反長及/或寬度之相對變 化（例如，在波峰以下固定 疋距離處量測出的寬度，或在 波峰與最近波谷之間的中間高度處量測出的寬度）、波峰 :絕對波長及/或寬度，或上述兩者來決定研磨之終點。 在決定終點時❹的最佳波峰（或多個波峰）取決於所 研磨之材料及彼等材料之圖案而變化。 在一些實施中，波峰波長之變化可用以決定終點。舉 例而言，當波峰之起始波長與波峰之當前波長之間的差 達到目標差時’研磨設備2〇可停止研磨基板ι〇。或者， 可使用除了波峰以外的特徵來決定自基板1〇反射之光 的波長之差。舉例而言，可由光偵測器52監視波谷之波 長、拐點或X-軸或y-軸截距，且當波長已改變預定量時， 研磨設備2 0可停止研磨基板1 〇。 在一些實施例中，除了波長之外，所監視的特性可為 特徵之寬度或強度，亦可不監視波長。特徵可偏移大約 40 nm至120 nm之級數，然而其他偏移量亦為可能的。 舉例而言，上限可大得多，尤其在介電質研磨的狀況下。 第4 A圖提供從基板1 0反射之光量測出的光譜4〇〇a 17 201218292 之實例。光學監視系統可使光譜400a通過高通濾波器， 以減小光譜之整體斜率，從而產生第4B圖中所示之光 譜400b。舉例而言，在處理批次中之多個基板期間在 晶圓之間可存在較大的光譜差。可使用高通濾波器來正 規化光譜，以減小相同批次中之基板上之光譜變化。示 例性高通濾波器可具有0.005 Hz之截止頻率及濾波器階 數（filter order) 4。高通濾波器不僅用以幫助濾出對下層 變化之靈敏度，而且亦用以「平化」合法訊號，以使特 徵追蹤更容易。 為了讓使用者選擇將追蹤終點之哪一個特徵以決定該 終點，可產生等高線圖且向使用者顯示該等高線圖。第 5B圖提供從在研磨期間自基板1〇反射之光的多個光譜 量測’產生之等高線圖500b之實例，且第5A圖提供來 自等高線圖500b中之特定暫態的量測光譜5〇〇a之實 例。等冋線圖500b包括特徵，諸如，由光譜5〇〇a上的 相關波峰502及波谷504產生之波峰區域5〇2及波谷區 域504。隨著時間推移，基板1〇被研磨，且自基板反射 之光改變，如由等高線圖500b中之光譜特徵之變化所圖 示的。 為產生等高線圖500b，可研磨測試基板，且可在研磨 期間由光偵測器52來量測自測試基板反射之光，以產生 自基板1 0反射之光的系列光譜。可將系列光譜儲存（例 如）於電腦系統中，該電腦系統視需要可為光學監視系 統之部分。裝設基板之研磨可在時間T1處開始，且繼 18 201218292 續超過估計終點時間。 當測試基板之研磨完成時，電腦（例如）在電腦螢幕 上，向研磨設備20之操作員呈現等高線圖5〇〇b。在— 些實施例令’例如’藉由將紅色指定給光譜中之較高強 度值，將藍色指定給光譜中之較低強度值，而將中門色 (撥色至綠色）指定給光譜中之中間強度值，電_色 標記“線圖。在其他實施例中，藉由將最暗灰色陰$ 指定給光譜中之較低強度值， κ办 反值1將最亮灰色陰影指定給 光譜中之較高強度值，並且將中間陰影指定給光譜中的^ 中間強度值’而使電腦產生灰階等高線圖。或者，電腦 :產生—，·#等问線圖，其中用最大z值表示光譜中之較 高強度值，且用最水，Φ , 值表不光譜中之較低強度值，用 中間Ζ值表示光譜中之φ門括 中間值。舉例而言，三維等高線 圖可由彩色、灰階或里 _ …白之方式顯不。在一些實施例中， 研磨設備20之操作員二 、J ------_專回線圖互動，以觀察光 譜之不同特徵。 带元 舉例而言，在研麻Β日& , 磨期間自測試基板之監視產生的反射 光之等高線圖50〇b，可人古$ Λ J 3有诸如波蜂、波谷、光譜跫交 越點及拐點之光辦拉外 θ特徵。特徵可具有諸如波長、寬度及/ 或強度之特性。如由室古& π 由專阿線圖500b所展示的，當研磨墊 3 0自裝設基板之頂矣& 丄1在 1表面移除材料時，自裝設基板反射之 光可隨時間的推救& % . 文變’因此特徵特性隨時間的推移 而改變。 在裝置基板之研磨& 居之别，研磨設備20之操作員可觀察 19 201218292 等高線® 500bii選擇特徵特性，以在 似晶粒特徵之一批基柘 八，、裝设基板相 寻徵之批基板之處理期間進行追縱 舌，研磨設備20之操作員可選擇、& 牛幻而 J k擇波峰5〇6之 追蹤。等高線圖500b(尤其為彩色 進仃 /巴h δ己或三維箄其蟪阁、 之潛在優點在於，此種圖表 。、，’） 一 償口表顯不讓使用者能更 恰當特徵，由於特徵（例如，且 、 性之特徵）在視覺上為可容易區分的。 變特 =終點準則，可基於測試基板之研磨前厚度及研 磨後：度’藉由線性内插法來計算選定特徵之特性。舉 例而言’測試基板上之層之厚度叫及〇2，可分別在研 磨前（例如’在研磨開始之時間T1之前測試基板之厚 度）與在研磨後（例如’在研磨結束之時間τ2之後測 試基板之厚度）量測，且特性之值可在達成目標厚度D, 之時間τ，處量測。r可由Τι=τι+(τ2_τι)*(]〇2,《〇2_叫 來叶算，且特性之值ν·可根據在時間τ，處量測的光譜來 決疋。可根據ν，-νι來決定選定特徵（諸如，波峰5〇6 之波長中之特定變化）之特性之目標差5 ν，其中為 初始特性值（在時間丁丨處）。因此，目標差可為自 時間τι處研磨之前的初始特性值V1，至在預計完成研 磨之時間Τ'處之特性之值VI的變化。研磨設備2〇之操 作員可將欲改變之特徵特性之目標差6〇4 (例如，5 V ) 輪入與研磨設備2〇相關聯之電腦中。 為了決定值V’ ’且相應地決定點602之值，可使用穩 健式線擬合來向量測的資料擬合線5。可將在時間τ· 20 201218292 處之線508之值減去太 6〇2。 之線5〇8之值，以決定點 可基於特徵特性之目標差與在研磨 除的材料量之間的相 '日’自裝设基板移 4* m 選擇諸如光譜波峰506之 特徵。研磨設備20之操作 特性，α # ψ a1 選擇不同特徵及/或特徵 . 找出具有特性之目標差盥自#& 赳旦> μ & ώ 自裝攻基板移除的材 /里θ的良好相關性之特徵特性。 在其他實施例争，级點氺 ，、..沾决疋邏輯決定欲追縱光碰 徵及終點準則。 t尤u曰特 現轉向裝置基板之研磨，第 示0A圖為在裝置基板10之 研磨期間追蹤的特徵特性之 左值602a-d的示例性圖表 6〇〇a。基板1〇可為被研磨 批基板令之部分，其中研 磨设備20之操作員選擇特徵 竹傲特〖生（啫如，波峰或波谷之 波長）’以根據裝設基板之等古 攸々寻円線圖50〇b進行追蹤。 當研磨基板10時，光偵測器 亞里測自基板10反射之 光的光譜。終點決定邏輯使用# 科使用先之先瑨來決定特徵特性 之系列值。隨著自基板1 〇之表面移除好姐 衣由移除材枓，選定特徵特 性之值可改變。使用特徵特性 ♦ 竹注之糸列值與特徵特性之初 始值vi之間的差來決定差值6〇2a d。 當研磨基板10時’終點決定邏輯可決定被追蹤之特徵 特性之當前值。在-些實施例中，當特徵之當前值已^ 初始值變化了目標ϋ 604時’可召用終點。在一此實施 例中，（例如）使用穩健式線擬合，向差值6〇2“擬合 線606。可基於差值602a-d來決定線6〇6之函數，以^ 21 201218292 測研磨終點時間。在—些實施例巾，該函數為時間對特 |±差之線性函數。當計算新差值時線6〇6之函數（例 如，斜率及截距）在基板；[0之研磨期間可改變。在—此 =施例中，線606達到目標差_之時間提供估計終: ¥間608。當、線606之函數變化以接納新差值時估計 終點時間608可改變。 ° 在一些實施例中，使用線6〇6之函數來決定自基板 移除之材料量，且使用由該函數決定的當前值之變化， 來决定何時達到目標差及何時需要召用終點、線6〇6追 蹤移除之材料量。或者，當自基板1〇移除特定厚度之材 料時，便可使用由函數決定的當前值之變化，來決定自 基板10之頂表面移除之材料量及何時召用終點。舉例而 言’操作員可將目標差設定為，選定特徵之波長變化50 不米舉例而5，可使用選定波峰之波長之變化來決定 自基板10之頂層移除多少材料及何時召用終點。、 在時間T1處，在基板1G之研磨之前，選定特徵之特 性值差為0。當研磨塾3()開始研磨基板1Q _，識別的 特徵之特性值可隨著材料自基板1G之頂表面研磨.掉而 改變。舉例而言’在研磨期間，選定特徵特性之波長可 變為較高或較低的波長。排除雜訊效應，肖徵之波長（且 因此波長之差）傾向於單調改變，且經常線性改變。在 時間Τ’處，終點決定邏輯決定識別的特徵特性已改變了 目標差（5 V，且可召用終點。舉例而言 當特徵之波長 已改變了目標差50奈米時， 召用終點且研磨墊3 0停止 22 201218292 研磨基板1 0。 當處理-批基板時’光學監視系統50可（例如）追蹤 所有基板上之相同光譜特徵。光譜特徵可與基板上之相 同晶粒特徵相關聯。基於基板之下層變化，光譜特徵之 起始波長可在批次中基板間改變。在一些實施例中為 了最小化多個基板上之可變性，當選定特徵特性值或擬 合至特徵特性之值的函數改變了終點度4 ΕΜ(而非目 標差）時’終點決定邏輯可召用終點。終點決定邏輯可 使用根據裝設基板決定之預期初始| EIVQ在識別在基 板10上被追蹤之特徵特性之時間T1處，終點決定邏輯 決定被處理之基板之實際初始值AIV。終點決^邏輯可 使用初始值權重IVW，以減少實際初始值對終點決定之 影響，同時慮及-批次上基板之變化。舉例而言，基板 變化可包括基板厚度或下層結構之厚度。初始值權重可 與基板變化相關’以增加基板間處理之間的均勻性。舉 例而言’可藉由將初始值權重乘以實際初始值與預期初 始值之間的差且加上目標差，來蚊終點度量例如， EM=IVW*(AIV - EIV)+ δ V。 在-些實施例中，使用加權組合來決定終點。舉例而 言’終點決定邏輯可根據函數計算特性之初始值，且根 據函數計算特性之當前值，並計算初始值與當前值之間 的第-差。終點決定邏輯可計算初始值與目標值之間的 第二差，且產生第一差與第二差之加權組合。 第6Β圖為在基板1G之兩個部分處取得的特性量測差 23 201218292 對時間的示例性圖請b。舉 可妒釦a甘1 尤予&視系統50 ^朝向基板1G之邊緣部分而定位之—個特徵及朝 。土板1〇之中心部分而定位的另一特徵’以決定已自基 二移。除多少材料。當測試裝設基板時，研磨設備二 貝可（例如）識別相應於裝設基板之不 兩個特徵以進行追蹤。在一此 ° „ A4c L —貫鞑例宁，先譜特徵與裝 :基板上之相同類型之晶粒特徵相對應。在其他實施例 :2特徵與裝設基板上之不同類型之晶粒特徵相關 外田土板10破研磨時，光偵測器52可量測來自與裝 設基板之選定特徵相對應之基板1{)之兩個部分的反射 光之系列光譜。可由終點決定邏輯來決定與兩個特徵之 特性相關聯之系列值。可藉由在研磨時間前進時，將當 前特性值減去初始特性值’而計算基板10之第—部分中 之特徵特性之-系列第一差值61〇a b。可類似地計算基 板1〇之第二部分中之特徵特性之一系列第二差值 612a-b 。 T向第差值61〇a-b擬合第一線614，且可向第一差 值612a-b擬合第二線616。可分別根據第一函數及第二 函數決定第-、線614及第二線616，以決定估計研磨終 點時間618或對基板10之研磨速率620之調整。 在研磨期間，使用基板10之第一部分之第一函數，且 使用基板之第二部分之第二函數，在時間TC處進行基 於目標差622之終點計算。若基板之第一部分與基板之 第二部分之估計終點時間不同（例如，第一部分將在第 24 201218292 二部分之前達到目標厚度），則可對研磨速率㈣進行調 整’使得第-函數及第二函數將具有相同終點時間 618。在-些實施例中，調整基板之第—部分與第二部分 之研磨速率’使得在兩個部分處同時達到終點。或者， 可調整第一部分或第二部分之研磨速率。 舉例而言，可藉由増加或減少承載頭7〇之相應區域中 之壓力來調整研磨速率。研磨速率之變化可假定為與壓 力之變化成正比’例如’簡單普瑞斯頓模 型。舉例而言’當基板10之第—區域在時間τΑ處凸出 、達到目標厚度’且系統已建立目標時間TT時，時間 T3之前的相應區域中之承載頭壓力可乘以TT/TA，以在 時間T3之後提供承載頭壓力。另外，可開發用於研磨 基板之控制模型，該控制模型慮及平臺或頭旋轉速度之 办曰T同頭壓力組合之二階效應、研磨溫度、漿料流 里或如響研磨速率之其他參數。在研磨製程期間之後續 時間，若適當，則可再次調整速率。 在二Λ施例中，計算裝置使用波長範圍，以容易地 識別自裝置基板1 〇反射之光所量測出的光譜中之選定 光°曰特徵。计算裝置在波長範圍中搜尋選定光譜特徵， 以區刀選定光譜特徵與（例如）在強度、寬度或波長上 類似於1測出的光譜中之選定光譜特徵之其他光譜特 徵。 第7 Α圖圖示根據由光偵測器5 2收到的光量測之光譜 700a的實例。光譜7〇〇a包括選定光譜特徵7〇2，例如， 25 201218292 2譜波峰。較光譜特徵7G2可由終點決^邏輯來選 广基板1〇之咖期間進行追蹤。選定光譜特徵 a之特性704 (例如’波長）可由終點決定邏輯識別。 备特性7〇4已改響目辦至 文k目‘差時，終點決定邏輯召用終點。 、f些實施例中，終點決定邏輯決定波長範圍706, 、Λ皮長範圍上搜哥選定光譜特孩支702。波長範圍706 可具有介於約50與約2〇〇奈来之間的寬度。在一些實施 例中二波長範圍706為預定的，例如，由操作員規定（例 如’错由接收選擇波長範圍之使用者輪入），或規定為一 批基板之製程參數（藉由從錢長制與祕基板相關 也”之把憶體檢索出波長範圍）。在—些實施例中波長範 圍渴係基於歷史資料’例如，連序光譜量測之間的平 均或最大距離。在—些實施例中，波長範圍鳩係基於 關於測試基板之資訊，例如，兩倍目標差W。 第7B圖為從由光偵測器52收到的光量測出之光譜 7〇〇b的只例。舉例而言，在平臺24之旋轉期間緊跟著 取得光譜7〇〇a之後，量測光譜700b。在一些實施例中， 終點決定邏輯決定先前光譜7〇〇a中之特性7〇4之值（例 如，520 nm)，且調整波長範圍706，使得波長範圍7〇8 之中心更靠近特性7〇4而定位。 在一些實施例中，終點決定邏輯使用線6〇6之函數來 決定特性704之預期當前值。舉例而言，終點決定邏輯 可使用當前研磨時間來決定預期差，且藉由將預期差加 至特性704之初始值V1來決定特性7〇4之預期當前值。 26 201218292 〜點决疋邏輯可將波長範圍7 0 8定中心於特性7 0 4之預 期當前值上。 第7C圓為從由光偵測器52收到的光量測出之光譜 00c的另一實例。舉例而言在平臺24之旋轉期間緊 接著取得光譜70〇a之後，量測光譜7〇〇(^在一些實施 例中，終點決定邏輯將特性7〇4之先前值用於波長範圍 7 1 〇之十心。 舉例而5，終點決定邏輯決定在基板丨〇下方之光學頭 之兩個連序傳遞期間決定的特性704之值之間的平均 方差。終點決定邏輯可將波長範圍7丨〇之寬度設定為平 均方差的兩倍。在—些實施例中，終點決定邏輯在決定 波長範圍71。之t度時，使用特性7〇4之值之間的方差 之標準差。 在一些實施例中，波長範圍706之寬度對於所有光譜 量測均相@ °舉例而纟’波長範ffi 706、波長範圍7〇8 及波長圍710之寬度相同。在—些實施例中，波長範 圍之寬度不同。舉例而言，當估計特性7G4自特性之先 别里測改變2奈米時，波長範圍708之寬度為60奈米。 田估相性7G4自特性之先前量測改變5奈米時，波長 $2*圍708之寬度為8〇奈米’ 8〇奈米之波長範圍比具有 較小特性變化之波長範圍大。 在一些實施例中，波長範圍706在基板1〇之研磨期門 對於:有光譜量測均相同。舉例而言，波長範圍7〇6: 475不米至555奈米’且對於基板10之研磨期間進行的 27 201218292 所有光譜量測，終點決定邏輯在475奈米與555奈米之 間的波長中搜尋選定光譜特徵7G2, “其他波:範圍 亦為可能的。波長範圍706可由使用者輪入選擇為由原 位監視系統量測之全光譜範圍之子集。 在一些實施例中’終點決定邏輯在一些光譜量測之修 改波長範圍中，以及在用於光譜之剩餘者中的先前光譜 之波長範圍中搜尋選定光譜特徵7〇2。舉例而言，終點 決定邏輯在平臺24之第一旋轉期間量測到的光譜之波 長範圍706,及平臺24之連序旋轉期間量測到的光譜之 波長範圍708中搜尋選定光譜特徵7〇2，其+兩個制 均在基板10之第一區域中進行。繼續該實例，终點決定 邏輯在相同平臺旋轉期間量測到的兩個光譜之波長範圍 川中，搜尋另-選擇光譜特徵，其中兩個量測在基板 10之不同於第一區域之第二區域中進行。 在-些實施例中’選定光譜特徵7G2為光譜波谷以 譜零交越點。在-些實施例中，特性7G4為波峰或波々 之強度或寬度（例如，在波蜂下方固枝離處量測到的 或在波峰與最近波谷之間的中間高度處量_的寬度） 第8圖圖示用於選擇目標差δν，以在決定研磨製系 之終點時使用之方法800。量測具有與產品基板相同圖 案之基板之性質（步驟8G2)e被量測的基板在本說明書 中稱為「裝設」基板1設基板可簡單地為與產品基板 相類似或相同之基板，或者裝設基板可為來自一批產品 基板之-個基板。量測的性f可包括基板上之興趣特定 28 201218292 位點處之感興趣的薄膜之研磨前厚度。通常，量測多個 位點處之厚度。通常選擇位點，以量測每一位點之相同 類型之晶粒特徵。可在測量站執行量測。在研磨之前， 原位光學監視系統可量測自基板反射之光的光譜。 根據感興趣的研磨步驟來研磨裝設基板，且收集在研 磨期間獲得的光譜（步驟804广可在上述研磨設備處執 行研磨及光譜收集。在研磨期間由原位監視系統來收集 光譜。過度研磨基板（亦即，研磨超過估計終點），使得 可獲得在達成目標厚度時自基板反射之光的光譜。 量測過度研磨的基板之性質（步驟8〇6)。性質包括在 特定位點’或用於研磨前量測之位點處之感興趣膜 之研磨後厚度。 ' 使用量測到的厚度及收集的光譜來選擇（藉由檢驗收 集的光譜）特定特徵（諸如，波峰或波谷)，以在研磨期 間進仃監視（步驟808 )。可由研磨設備之操作員來選擇 特徵」或者特徵之選擇可為自動的（例#，基於習知波 峰尋找（peak-finding)演算法及經驗波峰選擇 “helecti〇n)公式）。舉例而言’如以上參閱第沾圖 所描述的，可向研磨，2〇之操作員呈現等高線圖 〇b ’且操作員可自等高線圖5_選擇特徵以進行追 蹤。若預計特定光譜區域含有希望在研磨期 ^徵（例如，由過去經驗，或基於理論之特徵行= 擇:產生的），則僅需要考慮在彼區域中之特徵。通常選 —特徵，該特徵展出在研磨基板時自裝設基板之頂部 29 201218292 移除之材料量之間的相關性。 I使用量測到的研磨前薄膜厚度及研磨後基板厚度來 執行線性内插法，卩決定達成目標薄膜厚度之大致時 門可將β亥大致時間與光譜等高線圖相比，以決定選定 特徵特性之終點值。特徵特性之終點值與初始值之間的 差可作為目標差來使用。在—些實施例_，向特徵特性 之值擬合函數，以正規化特徵特性之值。函數之終點值 與函數之初始值之間的差，可作為目標差來使用。在該 批基板之其餘基板之研磨期間監視相同特徵。 」見需要’處理光譜以提高準確度及/或精度。舉例而 言，可處理光譜，以將光譜正規化為共用參考，以將光 错平均及/或以自光譜過渡雜訊^在—個實施例中，將低 通濾波器應用於光譜，以減少或消除突發尖峰。 通常憑經驗選擇對於特定終點決定邏輯，欲監視之光 譜特徵，使得在電腦裝置藉由應用基於較特徵的終點 邏輯召用終點時’達成目標厚度。終點決定邏輯使用特 徵特性中之目標差來決定何時應召用終點。當研磨開始 時，可相對於特徵之初始特性值來量測特性之變化。或 者’除目標差6 v之外，可相對於預期初始值eiv及實 際初始值MV來召用終點。終點邏輯可將實際初始值與 預期初始值之間的差’乘以起始值權重⑽，以補償基 板間下層變化。舉例而言’當終點度量EM=SVW*(AIV -Εΐν)+(5 V時，終點決定邏輯可結束研磨。 在-些實施例中，使用加權組合來決定終點。舉例而 30 201218292 :’終點決定邏輯可根據函數計算特性之初始值 據函數計算特性 a a 的第〜值’並計算初始值與當前值之間 第^差。終點決定邏輯可計算初始值與目標值之間的 ，且產生第—差與第二差之加心合。可在 標值的情況下u終點。終點決定邏輯可藉由 時二：：監視的差（或多個差）與目標差，來決定何 两應σ用終點。若gt親的至命 右瓜視的差與目標差匹配或超過目標 則召用終點。在—個實施例中，監視的差必須盘目 標^匹配或超過目標差達某-時段（例如，平臺旋轉兩 二人）才召用终點。 第9圖圖示用於選取與特定目標厚度及特定終點決定 邏輯之選定光譜特徵相關聯之特性之目標值的方法 901。如以上在步驟8G2_8G6中所述，量測且研磨裝設基 板（步驟903)。詳言之，收集光譜’且儲存量測各個收 集的光譜之時間。 。十算用於特疋裝設基板之研磨設備之研磨速率（步驟 9〇5)。可藉由使用研磨前厚度⑴與研 際研磨時…計算平均研磨速率=如“ PR=(D2-D1)/PT。 計算特定裝設基板之終點時間（步驟9〇7 )，以提供校 正點，以決定選定特徵之特性之目標值，如下文所論述。 可基於計算的研磨速率PR、感興趣的薄膜之研磨前起始 厚度ST及感興趣的薄膜之目標厚度TT來計算終點時 間。假定研磨速率在整個研磨製程期間恆定，可將終點 31 201218292 算為簡單線性内插’例如，ET=(ST-TT)/PR。 視需要，可藉由研磨該批圖案化基板中之另一基板、 十π出的終點時間停止研磨及量測感興趣的薄膜之厚 立Α平估°十异出的終點時間。若厚度在目標厚度之滿 &範圍内，則計算出的終點時間為滿意的。否則，可重 新5十异所計算出的終點時間。 在计算出的終點時間，從自裝設基板處收集之光譜記 錄選疋特徵之目標特性值（步驟9G9 >若感興趣的參數 ^及選定特徵之位點或寬度之變化，則可藉由檢驗在計 异出的終點時間之前的時段期間收集的光譜，來決定彼 資Λ特性之初始值與目標值之間的差係記錄為特徵之 目標差。在一些實施例中，記錄單個目標差。 第10圖圖示用於使用基於波峰的終點決定邏輯，來決 定研磨步驟之終點的方法1000。使用上述研磨設備研磨 該批圖案化基板中之另一基板（步驟1002 )。 接收選定光譜特徵之識別、波長範圍及選定光譜特徵 之特性（步驟1004)。舉例而言，終點決定邏輯自電腦 接收識別，該電腦具有對於基板之處理參數。在一些實 施例t，處理參數係基於在裝設基板之處理期間決定的 資訊。 最初研磨基板’量測自基板反射之光以產生光譜，且 在量測的光譜之波長範圍中決定選定光譜特徵之特性 值。在平臺之各旋轉期間，執行以下步驟。 量測自被研磨的基板表面反射之光的—或多個光譜， 32 201218292 以獲得當前平臺轉之— 或夕個备刖光譜（步驟j 006 )。 視需要處理當前平臺轉之量測的一或多個光譜以如以 上參閱第8圖所述者提高準確度及/或精度。若僅量測- 個光譜，則將該—個光譜用作當前光譜。若對平臺轉量 測出多於一個當前光譜’則將當前光譜分組，在各組肉 求平均’且平均值表示當前光譜。可依距基板之中心的 徑向距離來分組光譜。 舉例而言，可從自點202及210 (第2圖）處量測到 的光譜獲得第一當前光譜，可從自點203及2G9處量測 到的光譜獲得第二當前光譜，可從自點2〇4及2〇8處量 測到的光譜獲得第三當前光譜，等等。可決定各個當前 光譜之選定光譜波峰之特性值，且可在基板之各個區域 中分別監視研磨。或者，選定光错波峰之特性之最糟狀 況值可根據g則光譜來決定，且可由終點決定邏輯來使 用0 ，在平臺之各旋轉期間’可將額外—或多個光譜添加至 當刖基板之系列光譜。當研磨進行時，序列中之至少— 些光譜不@，由於在研磨期間材料自基板移除。 如以上參閱第7 A-C圖所描述的’產生當前光譜之修 j波長範圍（步驟1008 )。舉例而言，終點邏輯基於先 則特I·生值而決定當前光譜之修改波長^圍。可使修改波 長範圍定令心於先前特性值上。在—些實施例中，基於 預期特性值來決定修改波長範圍，例如，波長範圍之中 心與預期特性值重合。 33 201218292 在些實施例中，使用不同方法來決定當前光谱之一 些波長範圍。舉例而言，藉由將波長範圍定中心於來自 在基板=相同邊緣區$中量浪1到的先前光譜之特性值 上决义自在基板之邊緣區域中反射之光量測到的光譜 之波長範圍。繼續該實例，藉由將波長範圍定中心於中 心區域之預期特性值上’決定自在基板之中心區域中反 射之光量測到的光譜之波長範圍。 在二實化例中，當前光譜之波長範圍之寬度相同。 在一些實施例中，一些當前光错之波長範圍之寬度不同。 識別波長範圍以搜尋選定光譜特徵特性，可允許對於 終點之偵測或研磨速率變化之決定的更大準確度，例 如’系統在後續光譜量測期間較不會選擇不正確的光譜 特徵。在波長範圍中而不是在整個光譜上追縱光譜特 徵’允許更容易且更快速地識別光譜特徵。可減少識別 選疋光譜特徵所需要的處理資源。 自修改波長範圍提取選定波峰之當前特性值（步驟 。）使用以上在第8圖之内容中論述之終點決定邏 輯，來比較當前特性值與目標特性值（步驟1〇12)。舉 例而言’根據系列光譜決定當前特徵特性之系列值，且 向該系列值擬合函數。舉例而言，函數可為線性函數， 該線性函數可基於當前特性值與初始特性值之間的差， 來近似估計在研磨期間自基板移除之材料曰 之:Π二定邏輯決定尚未滿足終點條件(步驟HH4 η支h便允許研磨繼續，且在適當時重複步驟 34 201218292 1006、1008、1〇1〇、ιΛ10 β , _, 1012及1014。舉例而言，終點決定 邏輯基於函數決定尚未達到特徵特性之目標差。 在-些實施例中，當量測到自基板之多個部分反射之 光的光譜時’終點決定邏輯可決定需要調整基板之一或 多個部分之研磨速率，使得在相㈣間或接近相同時間 完成多個部分之研磨。 當㈣決定邏輯決定已滿足終點條件（步驟⑻4之分 支疋」）時，召用終點，且停止研磨（步驟丨〇丨6 )。 可正規化光譜，以移除或減少非所要的光反射之影 響H多個感興趣的薄膜以外的媒介所產生之光反 射，包：來自研磨墊視窗及來自基板之基材石夕層的光反 射可藉由里測原位監視系統在黑暗條件下（亦即，當 未將基板置放在原位監視系統上時）#收到的光之光 。曰來估„t來自視窗之光反射。可藉由量測裸露石夕基板 反射之光的光譜，來估計來自石夕層之光反射。通常在研 磨步驟之開始之前獲得料光反射。如下為正規化量測 的原始光譜：
正規化光譜=(A - Dark)/(Si ~ DafkJ 其中J為原始光譜，為在黑暗條件下獲得的光 4 ’且&為自裸露矽基板獲得的光譜。 在描述的實施例中，使用光譜中之波長波峰之變化來 執行終點偵測。亦可代替波峰或結合波峰使用光士並中之 波長波谷（亦即，局部最小值）之變化。亦可在二則終 點時使用多個波峰（或波谷）之變化。舉例而言，、可個 35 201218292 別監視各個波峰，各 時可召用終點。在二多數波峰之變化滿足終點條件 ^, ”他實施例中，可使用拐點或光譜零 父越之變化來決定終點偵測。 在一些實施例中 在維★ 、汁去裝設製程1100(第11圖） 係繼之以使用觸發 ^國） .^ ^ 飞特徵追蹤技術1200 (第12圖）之 一或多個基板之研磨。 疋 最初’（例如）使 ^ 述技術中之一個技術，來選擇光 中之/、趣特徵之特性， (步驟"〇2)。舉例而丄第—層之研磨中使用 5，特徵可為波峰或波谷，且特 !·生可為波+或波谷 峰或波谷之強产。或頻率中之位置或寬度，或波 ^ π ^ ^ 又右感興趣的特徵之特性可適用於具有 不同圖案之多種產。 徵及特性。〜板’則可由裝備製造商預選擇特 '·、疋接近研磨終點之研磨速率 1104)。舉伽而a _ L 、少邵 ㈣ ^ ’可根據待用於對產品基板之研磨的研 磨製程’但在接近預期終點研磨時間之不同研磨時間， 來研磨複數個裝設基板。裝設基板可具有與產品基板相 同的圖案。對於各個裝設基板而言，可量測層之研磨前 =研磨後厚度’且可根據差來計算移除量，且儲存彼裝 設基板之移除量及相關研磨時間，以提供資料集。可向 該資料集擬合移除量之線性函數，該移除量之線性函數 為=間之函數；該線性函數之斜率提供研磨速率。 演异法裝設製程包括量測裝設基板之第—層之初始厚 度D1 (步㈣06)。裝設基板可具有與產品基板相同的 36 201218292 圖案。第一層可為介電質，例如，低介電值材料，例如， 摻雜碳的二氧化矽，例如，Black Diam〇ndTM (來自 Applied Materials, Inc.)或 c〇raiTM (來自 N〇ve仙s Systems, Inc. ) ° 視需要，視第一材料之組成物而定，在第一層上沉積 不同於第一及第二材料（例如，低介電值覆蓋材料，例 如，四乙氧基矽烷（TEOS))之另一材料（例如，介電質 材料）之一或多個額外層（步驟1107 第一層與該一 或多個額外層一起提供層堆疊。 接下來，在第一層或層堆疊上沉積不同第二材料（例 如，氮化物，例如’氮化钽或氮化鈦）之第二層（例如， 阻障層）（步驟11〇8)β另外，可在第二層上（及由第一 層之圖案提供之溝槽中）沉積導電層，例如，金屬層， 例如’銅（步驟1109)。 可在研磨期間使用的除光學監視系統以外的測量系統 處執行量測’例如，内嵌或分離測量站，諸如，使用橢 圓偏光儀之輪廓儀或光學測量站。對於一些測量技術（例 如輪廊儀）❿言，在沉積第二層之前量測第一層之初 始厚度，但是對於其他測量技術（例如，橢圓偏光儀） 而。，可在 >儿積第二層之前或之後執行量測。 此後，根據感興趣的研磨製程研磨裝設基板（步驟 ⑴〇)。舉例而言，可在第—研磨站處使用第—研磨塾， ，研磨且移除導電層及部分第二層（步驟111Ga)e此後， 可在第二研磨站處使用第二研磨墊來研磨且移除第二層 37 201218292 及部分第一層（步驟1110b)。然而，應注意，對於一些 實施例而言，不存在導電層，例如，第二層為研磨開始 時的最外層。 至少在第二層之移除期間，且可能在第二研磨站處之 整個研磨操作期間，使用上述技術收集光譜（步驟 1112 )。另外，使用分離偵測技術來偵測第二層之清除及 第一層之曝露（步驟1114)。舉例而言，可由馬達扭矩 或自基板反射之光的總強度之突變，來偵測第一層之曝 露。在偵測到第二層之清除之時間&處，儲存在時間 Τι處之光譜之感興趣的特徵之特性之值Vi。亦可儲存偵 測到清除之時間τ丨。 在清除之偵測之後，可在預設時間暫停研磨（步驟 預設時間足夠大，使得研磨在曝露第一層之後暫 停。選擇預設時間，使得研磨後厚度充分接近目標厚度， 使得可假定研磨速率在研磨後厚度與目標厚度之間為線 性。在研磨暫停之時間處’可偵測且儲存光譜之感興趣 的特徵之特性之值V2’亦可儲存研磨暫停之時間丁2。 例如，使用與用以量測初始厚度相同的測量系統，來 量測第一層之研磨後厚度D2 (步驟112〇)。 計算特性之值之預設目標 值之預設目標變化，將使用 演算法中。可根據在第二層 研磨暫停之時間處的值之間 化，亦即，△ Vd=Vi-v2。 變化△ VD (步驟1122)。此 於對於產品基板之終點偵測 之清除之時間處的值，與在 的差’來計算該預設目標變 38 201218292 數的十近研磨操作之結束處的，作為監視的特性之函 假定：：：變化迷，dD/dv(步驟1124)。舉例而言， 又疋在監視波峰之波長位置，則變化 於每埃波峰之油且y 疋午j表不為對 2峰之波長位置偏移’所移除之材料的埃數。作 :另-實例，假定正在監視波峰之頻率寬度，則變化速 率可表示為對於每赫兹波峰之寬度之頻率之偏移，所移 除之材料的埃數。 在—個實施例中，可根據在第二層之曝露時間處及在 研磨之結束處的值，來簡單計算作為時間之函數的值之 變化速率 dv/dt，例如，dv/dt=(D2,/(T2_Tl)。在另一 實施例中，使用來自接近裝設基板之研磨之結束（例如， 最後训或時間丁丨與T2之間的較小者）處的資料，可 向作為時間之函數之量測值擬合線；線的斜率提供作為 時間之函數之值之變化速率dv/dt。在任_狀況下，此 後，藉由將研磨速率除以值之變化速率，來計算作為監 視的特性之函數的厚度之變化速率dD/dv，亦即， dD/dV=(dD/dt)/(dv/dt)。一旦計算丨變化速率 dD/dv， 則變化速率對於產品應保持恆定；對於不同批次之相同 產品將沒有必要重新計算dD/dV。 一旦已完成裝設製程，便可研磨產品基板。 視需要，量測來自一批產品基板之至少一個基板之第 一層之初始厚度di (步驟1202 )。產品基板具有至少與 裝設基板相同的層結構，且視需要具有與裝設基板相同 的圖案。在一些實施例中，並非量測每一產品基板。舉 39 201218292 例而言’可量測來自—批次之—個基板且初始厚度可 用於來自該批次之所有其他基板。作為另一實例，可量 測來自盒之-個基板，且初始厚度可用於來自該盒之所 有其他基板。在其他實施例中，量測每—產品基板。可 在裝設製程完成之前或之後，執行對產品基板之第一層 之厚度之量測。 s 士上所述第層可為介電質，例如，低介電值材料， 例如，摻雜碳的二氧化矽，例如，BUck Diam〇ndTM (來 自 AppHed Materials，Inc·)或 c〇ralTM (來自 Ν〇ν^Μ Systems，Ine.)。可在研磨期間使用之除光學監視系統以 外的測量系統處執行量測，例如，内嵌或分離測量站， 諸如，使用橢圓偏光儀之輪廓儀或光學測量站。 視需要，視第一材料之組成物而定，在產品基板上之 第:層上沉積不同於第一及第二材料（例如，低介電值 覆蓋材料，例如，四乙氧基矽烷（TE〇s))之另一材料之 -或多個額外層（步驟1203 )。第一層與該—或多個額 外層一起提供層堆疊。 接下來，在產品基板之第一層或層堆疊上沉積不同第 二材料（例如，氮化物，例如，氮化组或氮化欽）之第 二層，例如，阻障層（步驟12〇4卜另外，可在產品基 板之第二層上（及由第一層之圖案提供之溝槽中）沉積 導電層，例如，金屬層，例如，銅（步驟12〇5)。 對於一些測量技術（例如，輪廓儀）而言，在沉積第 二層之前量測第一層之初始厚度’但是對於其他測量技 40 201218292 術（例如，橢圓偏光儀）而言，可在沉積第二層之前或 之後執行量測。可在裝設製程完成之前或之後執行第二 • 層及導電層之沉積。 . 對於各個待研磨之產品基板而言，基於第一層之初始 厚度來計算目標特性差AV(步驟12〇6)。通常，此舉在 研磨開始之前發生，但是計算有可能在研磨開始之後但 疋在啟動光譜特徵追縱之前發生（在步驟12丨〇中）。詳 言之，舉例而言，自主電腦接收儲存的產品基板之初始 厚度旬及目標厚度& η另外，可接收起始厚度h及結 束厚度Dr作為監視的特性之函數的厚度之變化速率 dD/dV及決定的裝設基板的值之預設目標變化△ Vd。 在一個實施例中，如下計算目標特性差△v : Δ V = AVD + (d1-D1)/(dD/dV) + (D2-dT)/(dD/dV) 在一些實施例中，前厚度將不可用。在此狀況下， 「（d丨-Di)/(dD/dV)」將自以上方程式中省略亦即， Δ V = AVD + (D2-dT)/(dD/dV) 研磨產品基板（步驟1208 )。舉例而言，可在第一研 磨站處使用第一研磨墊，來研磨且移除導電層及部分第 • 二層（步驟i208a)。此後，可在第二研磨站處使用第二 研磨墊，來研磨且移除第二層及部分第一層（步驟 . 1208b)。然而’應注意，對於一些實施例而言，不存在 導電層，例如，第二層為研磨開始時的最外層。 使用原位監視技術來偵測第二層之清除及第一層之曝 露（步驟1210)。舉例而言’可由馬達扭矩或由自基板 41 201218292 反射之光的總強度之突變，來偵測第一層在時間q處之 曝露。舉例而言，第i3圖圖示在研磨金屬層以曝露下層 阻障層期間，作為時間之函數之自基板收到的光之總 度之圖表。可根據由光譜監視系統藉由在量測的所有波 長上或在預置波長範圍上，整合光譜強度所獲取之光譜 说號’來產生此總強度。或者’可使用在特定單色波長 處之強度，而非總強度。如第13®所示，當清除銅層時， 總強度下降’且#轉層完全曝糾，總強度呈平稃狀 態。可偵測強度之平穩狀態，且強度之平穩狀態可用作 觸發以啟動光譜特徵追蹤。 至少始於第二層之清除之偵測（且可能更早，例如， 自使用第二研磨墊研磨產品基板開始時)，在研磨期間使 用上述原位監視技術獲得光譜（步驟i2i2)。使用上述 技術來分析光譜’以決定被追蹤之特徵之特性之值。舉 例而言，第14圖圖示在研磨期間作為時間之函數之光组 波峰之波長位置的圖表。決定在福測第二層之清除之‘ 間t,處之光譜中被追蹤的特徵之特性之值。 現可計算特性之目標值ντ (步驟1214)。^藉由將目 標特性差加至在第二層之清除之時間^處之特性之 值Vl，來計算目標值ντ’亦即，ντ=νι + Λν。 當，蹤之特徵之特性達到目標值時，暫停研磨（步驟 ^)。砰言之，對於各個量測光譜而言（例如，在各個 平玄旋轉中)，決定追縱之特徵之特性之值，以產生率列 值。如上文參閱第6Α圖所描述的，可向系列值擬合函 42 201218292 數（例如，時間之線性函數）。在— 間視窗内之值擬合函數。户 ▲貫她例中’可向化 在函數滿足目標值的情況下提 供暫籽研磨之終點眸M . 列信^ ^ 亦可11由向接近時心處之系 歹J值之部分擬合函游「也丨l 宜 ’線性函數），來決定在偵測 第-層之清除之時間t|處之特性之值V" 下f的變異（例如，下層的厚度），可偶然地使得難以 基於早一特性’決定正研磨之層的厚度。在另一實施例 中在研磨期間追縱選定光譜特徵的兩個特性（例如，波 長（或頻率）以及相關的強度值）。兩個特性的該對值，在 個特）生的一維空間中界定出光譜特徵的座標，且研磨 終點或對於研磨參數的調整’可基於二維空間中特徵的 座標之路徑。例如，可基於在二維空間中座標行進的距 離來决疋研磨終點。追縱選定光譜特徵之兩個特性（例 如，波長與相關強度值）的改變，可提升終點控制的精確 度’並可允許在批次内（或批次間）的基板間有較佳的研 磨均勻性。大體上’除了下述以外，此實施例可使用上 述實施例的各種技術。 第15A圖至第15C圖圖示說明從具有不同下層厚度的 基板’所得出的光譜序列圖表1500a至1500c。例如， 在使用1000埃之初始厚度研磨第一層（例如，低介電值 材料）的同時，量測光譜序列1 500a至1 500c。在第一層 之下沉積下層（例如，餘刻終止層），且對於光譜序列 1500a至1500c，下層各別具有（例如）50、130與200埃 的厚度。光譜序列1500a至1500c包含在第一層具有不 43 201218292 同厚度時（例如，右楚—a々 第層各別為1000 ' 750與5 00埃厚 時），在研磨期間得出的光譜量測。 、 ，光譜序列15_至15〇〇C包含波峰15_至15〇2。， 2 1502a至15〇2c隨著研磨進行而演變⑽如，強度（波 :大值）與位置（在冑大值的波長或頻率）的改變）。例 如’隨著材料被移除，波♦移位至較高的強度與較低的 ' 皮峰15〇2a至1502c的初始強度與波長可基於下 層厚度而變化，且料每-變化下層厚度，特性值的改 變係為不同。 曰 的疋，至；對於一些晶粒的一些製造，雖然相同 的淨夕除可導致波峰根據下層厚度而移位不同量，對於 從下層移I給定量的材料而言，座標（代表強度與波長之 一維空間中的波峰）行進的距離，大體上對下層厚度不敏 感。 在連續的波峰量測（亦即，在連續光譜量測（例如，來 自基板下光學監視系統之連續拂掠的光譜量測）中的選 疋波峰）之間的距離，如由強度與波長之二維空間令的座 標所界定的，可用於決定基板上感興趣的位置的研磨速 率。例如，在起始波峰座標與第二波峰座標之間（例如， 在第一層為750埃厚時的波峰量測），歐幾里得（EucUdian) 距離drd3與t對於所有光譜序列150〇8至15〇〇c而言 為相同（或非常類似）。類似地，在第二波峰座標與第二 波峰座標之間的歐幾里得距離I、L與t為相同（或非 常類似）’且歐幾里得距離之各別對的和為相同（或非常 44 201218292 類似）（例如，七與d2的組合 在第一層為5〇〇埃厚時，第 1502a 至 l5〇2c 相關。 係與d3與d4的組合相同）。 三波峰座標可與波峰的量測 第16A圖圖示說明在兩個不同時間，從裝設基板量測 出的光譜圖痛1 , 表160〇a。例如，可在時間^處第一層研磨 開始時（例如，传用μ、+.办土 & 吏用上述參考苐13圖與步驟m4描述的 技術來偵測到的）量測第—光譜’並在時間“處第一層研 磨結：時(例如’在預定研磨時間處)量測第二光譜。可 裝又土板研磨期間量測兩個光譜，以決定在關於識別 光謭特徵（例如，波峰！ ^ 〇 w e 疚峰1602)之座標之改變中的臨限距離 DT 〇 — 圖圖示說明在基板（例如，裝設基板）正被研磨 的同時’兩個特徵特性之改變的圖表1600b。例如，可 由二維空間中的座標序列，在圖表16_中表示光譜序 列中之識別光譜特徵的波長及強度量測。例如，在X轴 上、a衣位置值(例如’波長值)’並在y軸上繪製強度值。 圖表16_包含在時間ti處得出之波峰16〇2的波長與 強度量測，以及所對應的波峰1602量測，直至對裝設基 板之研磨在時間t2處停止。 可決定與波峰1602相關的最大強度Imax與最小強度
Imin。此外，彳決^與波峰16G2相關的最大波長或頻率 λ max以及最小波長或頻率。可使用最大值與最小值 來正規化在研磨產品基板期間量測到的位置與強度值。 在-些實施例中’將特徵特性值正規化，以使得特徵特 45 201218292 性值之兩者皆在相同尺度上（例如，〇至υ，且特徵特性 值之一者不比另一者要具有更多權重。 可藉由（例如）加總在座標序列中連續座標之間的距 離，以在研磨裝設基板之後決定臨限距離DT。例如，在 第一層曝露時可識別時間tl(例如，使用如上文參考第 13圖與步驟1114所述之技術與在時間t丨之後得出之 置測到的光譜相關的連續距離值D1，、〇2，、D3，等等， 可被計算並結合以決定總距離與臨限距離DT。可決定在 時間tx處餘留了第一層目標厚度，且將臨限距離決 定為從時間q至時間tx之連續距離值di，、〇2,、D3,等 等的和。在一些實施例中，時間ίχ與時間h相同。 在一些實施例中，將特徵特性值正規化並決定在兩個 連續座標之間的歐幾里得距離D，如下所示： D = f^P ^current normcir k
I ^λρ Λ 、义)3。?· current mal 其中’ Ιρ為在先前座標中光譜特徵的強度，為 在當前座標中光譜特徵的強度，λρ為在先前座標中光 譜特徵的波長或頻率’ λ current為在當前座標中光譜特徵 的波長或頻率，Inorma丨=Imax - ，且 λ _mai = λ max _ λ min。係可此使用除了歐幾里得距離以外的距離度量。例 如在一些實施例中，決定在兩個連續座標之間的距離 D，如下所示： D = / —/ Ap cu^ent Λ -η ^current 【normal 2 1 ^normal 此外’雖然上述用於什异距離之方裎式的兩者，使用 46 201218292 係可能使用不 在正追縱之兩個正規化特徵的相等權重， 等權重計算距離。 一旦識別出臨限距離〜可研磨-或多個產品基板。 在第一層（或另一正被研磨的層）曝露出時可決定時間 t3(例如，使用上文參考第13圖與步驟⑴4所描述㈣ 術）。對於每一平臺旋轉，可量測當前光譜，並可決定與 正追蹤之選定光譜特徵相關的當前特性值。在一些實施 例中，可如將於下文更詳盡描述般，正規化特性一值貝(例 如’可將強度值除卩In_ad W ’且可將波長或頻率 值除以又n〇rmal或λ max)。第16C圖圖示說明與特徵特性 值相關之座標序列的圖表1600c ,特徵特性值係從在產 品基板研磨期間得出之光譜序列決定出。 虽刖特性值可用以決定與選定光譜特徵相關的當前座 t ’且可決定在連續座標（例如，〇 1，、D2，' D3，等等） 之間的距離（例如，使用如上文參考第丨6B圖所述的技術 之一者）。在起始座標（決定於時間t3處）與當前座標之間 的座才示序列可界定出一路徑，且距離D1，、D2，、D3，等 等可（例如）藉由結合（例如，加總）距離以決定路徑長度。 例如’路徑長度可為在起始座標與當前座標之間的距 離。路徑的當前長度係與臨限距離DT比較，且在路徑長 度超過臨限距離DT時（例如，在時間t4處），召用終點。 在一些實施例中’在起始座標與當前座標之間的歐幾 里得距離’並不相同於由在起始座標與當前座標之間的 連續座標所製成的路徑長度。在一些實施例中，由在起 47 201218292 始座標與當前座標$ pq 1 知之間的直線形成的歐幾里得距離，可 用以決定研磨速率或終點。 在一些貫施例中，可在產生座標序列期間正規化特徵 特f·生值伤H〇 ’各別將特徵特性值除卩“。_丨&又n_ai， 且正規化值用以決定圖表1600c中的相關座標。在此等 實*&例巾，用卩決定在連續座標之間之距離的技術，不 耑將座橾值正規化。例如，在兩個連續座標值之間的歐 幾里得距離如下所示以決定： I-----_______ 其中’ Ip為在先前座標中光譜特徵的正規化強度， Icurrent為在當前座標中光譜特徵的正規化強度，λρ為在 先前座標中光譜特徵的正規化波長或頻率，λ current為在 當前座標中正規化光譜特徵的波長或頻率。 除了偵測研磨終點之外（或代替偵測研磨終點），在二 維空間中座標的移動，可用以調整在基板區域之一者中 的研磨速率’以減少晶圓内不均勻性（Withln-Wafer
Non-Uniformity; WIWNU)。詳言之，多個光譜序列可來 自基板的不同部分，例如，來自第一部分與第二部分。 對於不同部分，可量測在各別光譜序列中的選定光譜特 徵的位置與相關強度值，以產生多個座標序列，例如， 對於基板第一部分的第一序列以及對於基板第二部分的 第二序列。對於每一座標序列，可使用如上述技術之— 者來決定距離，例如，第一與第二座標序列可包含第一 48 201218292 與第二各別起始座標以及第―與第二各別當前座標，且 可從第—與第二各別起始座標至第一與第二各別當前座 標決定出第一與第二各別距離。 可比：第-距離與第二距離’以決定對研磨速率的調 整詳q之，可使用上述技術（例如，參考第6B圖），調 整在基板列區域上的研磨壓力，但將計算距離代換為 差值8 雖然上述技術使用波長，可使用諸如頻率的其他特徵 位置量測。對於波峰，可將波峰位置計算為在波峰最大 值處、波峰中間處或波峰中值處的波長或頻率。此外， 雖然上述技術使用位置與強度對，技術可應用至其他特 徵對或三重值（triplets)，諸如特徵位置與特徵寬度，或 特徵強度與特徵寬度。 在一些實施例中，研磨設備20對於每一平臺旋轉識別 多個光譜，並將在當前旋轉期間得出的光譜平均化，以 決疋與識別光s晋特徵相關的兩個當前特性值。在一此實 施例中’在預定數量的光譜量測之後，將光譜量測平均 化以決定當前特性值《在一些實施例中，來自光譜量測 序列的甲值特性值或中值光譜量測，係用以決定當前特 性值。在一些實施例中，決定為不相關的光譜，在決定 當前特性值之前被去棄。 第17A圖提供從基板1〇反射回的光的量測光譜i7〇〇a 的範例。光學監視系統可將光譜1 7〇〇a傳遞通過低通濾 波器’以減少光譜強度中的雜訊，產生圖示於第1 7B圖 49 201218292 中的光譜1 7〇〇b。可使用低通濾波器以平滑化光譜，以 減少光譜中的震盪或突波。低通濾波器可用以使特徵追 蹤更合易(例如，如上文參考第i 6A圖至帛】圖所述 般決定多個特徵特性。低通濾波器的範例包含移動平均 與巴特/天斯（Butterworth)滤波器。 如上文所論述，對於一些技術與—些層堆疊，可難以 偵測覆蓋層的清除與下層的曝露。在一些實施例中，收 集光^群組序列，且對每一光譜群組計算出離散 (dispersion)參數值，以產生離散值序列。可從離散值序 列债測覆蓋層的靖·除。此技術可用以4貞測第二層的清除 與第一層的曝露，例如，在上述研磨作業的步驟1U4 或12 1 0中。 第18圖圖示用於偵測第二層的清除與第一層的曝露 的方法1800。在研磨基板時（步驟18〇2)，收集光譜群組 序列（步驟1 804P如第2圖所圖示，若光學監視系統係 固定至旋轉平臺，則在光學監視系統跨基板的單一拂掠 中，可從基板上的多個不同位置2〇1211收集到光譜。 從單一拂掠收集到的光譜提供了光譜群組。隨著研磨進 行，光學監視系統的多次拂掠提供了光譜群組序列。對 於每—平臺旋轉可收集到一個光譜群組，例如，可由相 等於平臺旋轉速率的頻率收集群組。通常，每一群組將 3五個到二十個光譜。可使用與上文論述之，用於對 波峰追蹤技術收集光譜的光學監視系統相同的光學監視 系統，來收集光譜。 50 201218292 第1 9 A圖提供在研磨開始時（例如，在覆蓋層仍有大 量厚度剩餘在下層之上時），從基板1〇反射的光的量測 光譜群組1900a的範例。光譜群組19〇〇a可包含在光學 監視系統跨基板之第一拂掠中，在基板上不同位置處收 集的光譜202a-204a。第19B圖提供在覆蓋層清除（或即 將清除）時’從基板10反射的光的量測光譜群組19〇〇b 的範例。光譜群組1900b可包含在光學監視系統跨基板 之不同的第二拂掠中，在基板上不同位置處收集的光譜 202b 204b(可在基板上之不同於光错19〇〇b的位置處收 集光譜1900a)。 一開始，如圖示於第19A圖，光譜19〇〇a係相當類似。 然而，如圖示於第19B圖，此時覆蓋層（例如，阻障層） 被清除，且下層（例如，低介電值或覆蓋層）曝露，來自 基板上不同位置的光譜19〇〇b之間的差異傾向於變得更 明顯。 對於母一光譜群組，計算群組中光譜的離散參數值（步 驟1806)。此產生離散值序列。 在一個實施例中，為了對光譜群組計算離散參數，強 又值（作為波長之函數）被一起平均’以提供平均光譜。 亦即，Iave (λ) = (i/N) j；Ni = 1 譜數量，而Κλ,·)為光譜。 對於群組中的每一光譜， 譜之間的總差異，例如，使 異的和，例如，〇1· = [1/(λ「
Uh) ’其中Ν為群組中的光 隨後可計算在光譜與平均光 用平方差的和，或絕對值差 ^b) · ί λ [Ι(λΐ) - IavE (λ)]2 ]ι/2 51 201218292 或 Di = Π/(λ3 - λ5)· 為波長積分範圍。 |ϊ(λ〇 - ΙΑνΕ(λ)| ]1/2，其中 k 至心 -旦已對光譜群組中的每—光譜計算出差異值，則可 從差異值對群組計算離散參數值。可能有各種離散參 數諸如‘準差、四分位數範圍、範圍（最大值減最小 值）平均差、中值絕對離差與平均絕對離差。 可分析離散值序列，並用以備測覆蓋層的清除（步驟 1808)。 第20圖圖不光谱之標準差的圖形綱。，該標準差為 研磨時間之函數（其中係從光譜群組差異值計算出每一 軚準差）。因此，圖形中的每一繪圖點2〇〇2為對於光譜 群組差異值的標準差，係從光學監視系統的給定拂掠收 集光谱群組。如ϋ * ’在第一時間週期2〇1〇期間，標準 差值保持相當低。然而，在時間週期2_之後，標準差 值變得較大且較離散。不限於任何特定理論，厚阻障層 可傾向於支配所反射的光譜，掩蔽了阻障層自身與任何 下層的厚度的差異。隨著研磨進行，阻障層變得較薄（或 完全被移除）’而所反射的光譜變得對下層厚度變異較為 敏感。故，隨著阻障層被清除，光譜的離散將傾向於增 加。 可使用各種演算法以偵測在下層被清除時，離散值之 行為的改變。例如，可比較離散值序列與臨限，且若離 散值超過臨限，則產生指示下層已被清除的訊號。做為 另一範例，可計算在移動視窗内離散值序列部分的斜 52 201218292
率’且若斜率超過臨限值， 作為偵測齟勒·以1 1 .办&
(Butterwcmh)渡波器。
程中覆蓋層的清除， 雖然上文的論述專注於偵測阻障層的清除，技術可用 丨貞測覆蓋層的清除，例如，在使用介電 層間介電質（ILD))之另一類型半導體製 余，或在介電層上之薄金屬層的清除。 在如上文論述之作為起始特徵追蹤的觸發以外，此偵 測覆蓋層清除之技術可在研磨作業中用於其他目的，例 如’將自身作為終點訊號、觸發計時器以使下層在曝露 之後被研磨預疋期間，或作為修改研磨參數的觸發（例 如，在下層曝露之後改變承載頭壓力或漿料成分）。 此外，雖然上文論述假定旋轉平臺具有安裝於平臺中 的光學終點監視器，系統可應用至在監視系統與基板之 間其他類型的相對移動。例如，在一些實施例中（例如， 軌道移動），光源橫穿過基板上的不同位置，但不跨過基 板的邊緣。在此情況下，收集到的光譜可仍為群組，例 如，可由特定頻率收集光譜，且在時間週期中收集的光 譜可視為群組的一部分。時間週期必須足夠長以對每一 群組收集五個至二十個光譜。 如在本說明書中使用之，名詞「基板」可包含（例如） 53 201218292 產品基板（例如，包含多個記憶體或處理器晶粒）、測試 基板、裸基板與閘控基板。基板可位在積體電路生產的 各種階段中，例如，基板可為裸晶圓，或可包含一或多 個沉積及/或圖案化層。名詞「基板」可包含圓形碟月與 方形薄板。 此說明書中描述之本發明之實施例及所有函數運算可 實轭於數位電子電路系統中，或實施於電腦軟體、韌體 或硬體（包括揭示於此說明書中之結構構件及該等結構 構件之結構等效物）中，或實施於上述各者之組合中。 本毛明之實施例可實施為一或多個電腦程式產品（亦 P有形地實施於資訊載體中（例如，在機器可讀取儲 =裝置中或在傳播訊號中）之一或多個電腦程式），以由 料處理„又備（例如’可程式化處理器、電腦或多個處 理益或電腦）執行，或控制資料處理設備（例如，可程 式化處理器、電腦或多個處理器或電腦）之操作。可用 2形式之程式設計語言（包括編譯或解譯語言）來寫 :%腦裎式（亦稱為程式、軟體、軟體應用程式或程式 瑪）’且可由任何形式（包括作為獨立程式或作為模組、 :_人㊉式或適合於在計算環境中使用之其他單元） 來佈署該雷聪妒斗-& ; 可此。 電腦程式不必一定要對應於檔案。 ^程式儲存於存放其他程式或資料之檔案之部分中， (:於該程式專用之單個標案中或儲存於多個協調標宰 ° ’儲存-或多個模組、子程式或部分程式码之檔 。可佈署電腦程式，以在-個位置處之_個電腦 54 201218292 或多個電腦上執行，或分散於多個位置而且由通訊網路 互連。 在此說明書中所描述之處理及邏輯流程，可由執行— 或多個電腦程式之一或多個可程式化處理器來執行’以 藉由在輸入資料上操作及產生輸出來執行功能。亦可由 專用邏輯電路系統（例如’現場可程式閘陣列（fieid programmable gate array; FPGA)或特殊應用積體電路 (application-specific integrated circuit; ASIC))來執行處 理及邏輯流程，且設備亦可實施為該專用邏輯電路系統。 上述研磨設備及方法可應用於各種研磨系統中。研磨 塾或承載頭或兩者均可移動，以提供研磨表面與基板之 間的相對移動。舉例而言，平臺可繞軌道運轉而非旋轉。 研磨墊可為固設至平臺之圓形的（或某一其他形狀的） 墊。終點偵測系統之一些態樣可適用於線型研磨系統， J如其中研磨塾為線性移動之連續或捲盤至捲盤皮帶 的系、.先研磨層可為標準（例如，有或沒有填料之聚胺 甲酸醋）研磨材料、軟材料或S]定研磨材料。使用相對 疋位之術語；應理解，可將研磨表面及基板固持於垂直 定向或某一其他定向上。 已描述本發明之特定實施例。其他實施例在以下申請 專利範圍之範嘴内。舉例而言，可以不同次序執行申請 專利範圍中敍述之行為，且仍然可達成所要結果。 55 201218292 【圖式簡單說明】 第第 點； 1圖圖示化學機械研磨設備； 2圖為研磨墊之俯視圖 ιϋ示進行原位量測之位 第第 演變 3Α圖圖示由原位量測獲得 3Β圖圖示在研磨進行時由 的光譜； 原位量測獲得的光譜 之 第4Α圖圖示自基板反射的光之光譜的示例性圖表； 第4Β圖圖示通過高通濾波器之第4α圖的圖表； 第5Α圖圖示自基板反射之光的光譜； 第5Β圖圖不由自基板反射之光的原位量測獲得之光 譜·的等南線圖； 第6Α _示研磨進度的示例性圖纟，該研磨進度是 以特性差對時間之方式量測的； 第6Β圖圖示研磨進度的示例性圖表，該研磨進度是 、特I·生差對時間之方式量測的，其中量測兩個不同特徵 之特性，以調整基板之研磨速率； 第7Α圖圖示由原位量測獲得的光之另一光譜； 第7Β圖圖不在第7Α圖之光譜之後獲得的光之光譜； 第7C圖圖示在第7Α圖之光譜之後獲得的光之另一光 譜； 第8圖圖示選擇波岭以進行監視之方法’· 第9圖圖示獲得選定波峰之目標參數之方法； 56 201218292 第10圖圖示用於終點決定之方法； 第11圖圖示終點偵測之設定方法； • 第12圖圖示用於終點決定之另一方法； ， f η圖圖示在研磨期間作為時間之函數的總反射強 度的圖表， 第14圖圖示在研磨期間作為時間函數之光譜波峰之 波長位置的圖表； 第 圖至第15C圖圖示說明以變化下層厚度得出的 光譜序列圖表； 第似圖圓示說明從裝設基板在兩個不同時間處量測 到的光譜圖表； 第16B圖圖示說明在研磨褒設基板的同時，兩個特徵 特性的改變的圖表； 第16C圖圖示說明與特徵特性值相關的座標序列的圖 表； 第17A圖圖示從基板反射的光的光譜的範例圖表； 第17B圖圖示傳遞通過低通濾波器後的第圖之圖 表； 第18圖圖示用於偵測覆蓋層清除的流程圖； . 帛心圖圖示在研磨開始日夺，在單-拂掠冑間收集到 • 的光譜圖形； 第19B圖圖示在阻障接近清除時，在單—拂掠期間收 集到的光譜圖形；及 第20圖圖示光譜標準差，作為研磨時間之參數的圖 57 201218292 形。 在各圖式中，類似的元件編號與名稱指示類似的元件。 【主要元件符號說明】 10 基板 20 研磨設備 22 驅動轴 24 平臺 25 •轴/中心轴 26 凹槽 30 研磨墊/墊 32 外研磨層 34 背層 36 光學存取點 38 漿體 39 漿體臂/沖洗臂/臂 50 原位監視模組 5 1 光源 52 光偵測器 53 光學頭 54 分叉式光纖電纜/分叉式55 幹線 纖維電纜/分叉式光纖 58 支線 56 支線 71 轴/中心轴 70 承載頭 74 驅動轴 72 支撐結構 201 點 76 承載頭旋轉馬達 203 點 202 點 205 點 204 點 207 點 206 點 209 點 208 點 211 點 210 點 304 光譜 58 201218292 302 光譜 310(1) 波峰 306 光譜 400a 光譜 310(2)波峰 500a 光譜 400b 光譜 502 波峰區域/波峰 500b 專南線圖 506 波峰 504 波谷區域/波谷 602b 差值 508 線 602d 差值 602c 差值 700b 光譜 700a 光譜 702 選定光譜特徵 700c 光譜 706 波長範圍 704 特性 710 波長範圍 708 波長範圍 802 步驟 800 方法 806 步驟 804 步驟 901 方法 808 步驟 905 步驟 903 步驟 909 步驟 907 步驟 1002 步驟 1000 方法 1006 步驟 1004 步驟 1010 步驟 1008 步驟 1014 步驟 1012 步驟 1100 演算法裝設製程 1016 步驟 1104 步驟 1102 步驟 1107 步驟 1106 步驟 1109 步驟 59 201218292 1108 步驟 1110a 步驟 1110 步驟 1112 步驟 1110b 步驟 1118 步驟 1114 步驟 1122 步驟 1120 步驟 1200 觸發式特徵追蹤技 1124 步驟 術 1202 步驟 1203 步驟 1204 步驟 1205 步驟 1206 步驟 1208 步驟 1208a 步驟 1208b 步驟 1210 步驟 1212 步驟 1214 步驟 1216 步驟 丁 1 時間 T2 時間 T, 時間 δν 目標差 t 1 時間 1 500a 光譜 1502a 波峰 1500b 光譜 1502b 波峰 1500c 光譜 1502c 波峰 1600a 光譜 1602a 波峰 1600b 光譜 1602b 波峰 1600c 光譜 1700a 光譜 1700b 光譜 1800 方法 1802 步驟 1804 步驟 1806 步驟 1808 步驟 60 201218292 1900a 光譜群組 1900b 光譜群組 202a 光譜 203a 光譜 204a 光譜 202b 光譜 203b 光譜 204b 光譜 2000 光譜標準差 2002 標準差 2010 時間週期 61