TW201344165A - 針對測量之光譜的光學模型擬合 - Google Patents

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Abstract

一種控制一研磨操作之方法包括研磨一基板之一第一層；在研磨過程中，以一原位光監控系統獲取諸測量光譜隨著時間之一序列；對於來自該諸測量光譜之該序列之每測量光譜，將一光學模型擬合至該測量光譜，該擬合包括尋找提供該光學模型之一輸出光譜和該測量光譜間之一最小差距之數個參數，該等參數係包括一終點參數和至少一非終點參數，該擬合係產生擬合諸終點參數值之一序列，該序列之每終點參數值係與諸測量光譜之該序列中之諸光譜之一相關連；及自諸擬合終點參數值之該序列中決定研磨終點或者對於該基板之一壓力之一調整中的至少一者。

Description

針對測量之光譜的光學模型擬合
本發明係關於研磨控制方法，例如，在基板之化學機械研磨過程中。
一積體電路通常係藉由循序之導體、半導體或絕緣體層之沉積在矽晶圓上而形成於一基板上。一製造步驟涉及將一填料層沉積在一非平坦表面上且將填料平坦化。對於特定的應用，填料層被平坦化直到一圖案層之頂表面被曝光。一導電填料層，例如，可沉積在一圖案絕緣層以填滿在絕緣層中之溝槽或孔洞。平坦化之後，導電層存留在絕緣層之凸起圖案間之部分形成在基板上薄膜電路間提供導電路徑之引洞(via)、插塞(plug)及導線(line)。對於例如氧化物研磨之其他應用，填料層係被研磨直到一預定厚度存留在非平坦表面上。此外，基板表面之平坦化通常對於微影製程(photolithography)係必要的。
化學機械研磨(CMP)係一種被接受之平坦化方法。此平坦化方法通常需要將基板安裝在一承載頭上。基板之曝 露表面通常被放置抵靠一旋轉之研磨墊。承載頭係提供一可控制之負載在基板上，將其推靠於研磨墊。一例如具有磨料顆粒之漿料之研磨液係通常供應至研磨墊的表面。
CMP的一個問題係決定是否研磨製程已經完成，意即基板層是否已經被平坦化到一期望的平坦度或厚度，或者何時一期望的材料量已被移除。基板層啟始厚度、研磨液成份、研磨墊條件、研磨墊與基板的相對速度以及基板負載之變動會導致材料移除率之變動。這些變動會造成達到研磨終點所需時間的變動。因此，決定研磨終點僅是一研磨時間的函數或許是不可能的。
於某些系統中，基板係在研磨過程中被光學原位地監控，意即透過研磨墊中的一扇窗。然而，現存的光學監控技術可能無法滿足半導體裝置製造業者日漸增加的需求。
一些光監控製程中，一原位測量之光譜，即在CMP研磨製程過程中，係與一參考光譜資料庫作比較，以尋找最佳匹配參考光譜。然而，該參考光譜資料庫可能沒有包括一種可提供良好匹配之光譜。或者，當參考光譜之數目非常巨大時，決定最佳匹配所需可能變得非常地耗時。
另一種技術係將一種函數，即一光學模型，擬合至測量光譜。該光學模型係一多重參數之函數，例如在堆疊中各層之厚度、折射率和吸光係數。此函數可能的其他參數係例如晶粒圖案。光學模型產生一基於該等參數之輸出光譜。藉由將此光學模型擬合至此測量光譜，該等參數係被選擇， 例如利用回歸技術，以提供一緊密匹配該測量光譜之輸出光譜。何時到達終點，例如被研磨層厚度，之指示可接著自適當的參數被決定出來。
於一態樣中，一種控制一研磨操作之方法包含研磨一基板之一第一層；在研磨過程中，以一原位光監控系統獲取諸測量光譜隨著時間之一序列；對於來自該諸測量光譜之該序列之每測量光譜，將一光學模型擬合至該測量光譜，該擬合包括尋找提供該光學模型之一輸出光譜和該測量光譜間之一最小差距之數個參數，該等參數係包括一終點參數和至少一非終點參數，該擬合係產生諸擬合終點參數值之一序列，該序列之每終點參數值係與諸測量光譜之該序列中之該諸光譜之一相關連；及自諸擬合終點參數值之該序列中決定一研磨終點或對於該基板之一壓力之一調整中之至少一個。
實施可包括下列特徵中之一個或多個。終點參數可以是該第一層之厚度。非終點參數可包括該第一層之一折射率或一吸光係數、一在該第一層下方之第二層之一厚度、一折射率或一吸光係數中之至少一項。非終點參數可包括第一層之折射率和吸光係數。非終點參數可包括複數個厚度，該複數個厚度之每個厚度與該第一層下方之層堆疊中的不同層相關聯。最小差距可以是輸出光譜與測量光譜間之一平方差之和或者一絕對值差之和。尋找數個參數包括對測量光譜和由光學模型所產生之輸出光譜間之一最小差距執行一回歸技術。該回歸技術可以是萊文貝格-馬夸特方法(Levenberg-Marquardt，L-M)、Fminunc( )、lsqnonlin( )或模擬 退火法(simulated annealing)。將光學模型擬合至測量光譜可包括尋找複數個局部最小值及自該複數個最小值中確認一全域最小值。尋找複數個局部最小值可包括基因演算法、以平行計算自多重啟始點執行該等回歸技術、全域搜尋或圖案搜尋。一線性函數可被擬合至該等擬合終點參數之序列，且決定研磨終點可包括決定在何處該線性函數係等於一目標值。
特定之實施可包括下列優點之一個或多個。一光學模型可被擬合至測量光譜，且何時到達終點，例如被研磨層厚度，之指示可自適當的擬合參數被決定出來。在某些情況下，此方法可能在計算上較不密集，因此可執行的較其他技術還快。終點系統偵測一期望研磨終點之可靠性可被加以改善，且晶圓內或晶圓-至-晶圓之厚度非均勻度(WIWNU和WTWNU)可被降低。
10a、10b‧‧‧基板
100‧‧‧研磨設備
108‧‧‧窗口
110‧‧‧研磨墊
112‧‧‧外部研磨層
114‧‧‧軟背托層
118‧‧‧實體窗
120‧‧‧可旋轉盤型平台
121‧‧‧馬達
124‧‧‧驅動軸
125、155‧‧‧軸
128‧‧‧凹部
129‧‧‧旋轉耦合器
130‧‧‧端口
132‧‧‧研磨液
140‧‧‧承載頭
142‧‧‧固定環
144‧‧‧撓性膜狀物
146a-146c‧‧‧腔室
148a-148c‧‧‧區域
150‧‧‧支座結構
152‧‧‧驅動軸
154‧‧‧承載頭旋轉馬達
160‧‧‧光監控系統
162‧‧‧光源
164‧‧‧光偵測器
166‧‧‧電路
168‧‧‧光學頭
170‧‧‧分叉光纖
172‧‧‧主幹
174、176‧‧‧支幹
190‧‧‧控制器
204‧‧‧箭號
210‧‧‧軌跡
212‧‧‧時變序列
214‧‧‧直線
300‧‧‧測量光譜
700‧‧‧方法
702~710‧‧‧步驟
ST‧‧‧啟始厚度
TC‧‧‧時間
TD‧‧‧厚度差距
TE‧‧‧終點時間
TT‧‧‧目標厚度
第1圖係圖示一研磨設備範例之截面示意圖；第2圖係圖示一具有多重區域之基板之上視示意圖；第3圖係圖示一研磨墊之上視圖且顯示一基板上發生原位測量之位置；第4圖係圖示自原位光監測系統之一測量光譜；第5圖係圖示一索引軌跡；第6圖係圖示在一重疊層之清除被偵測之後，一具有一擬合至收集索引值之線性函數之索引軌跡；及第7圖係用於控制研磨操作之範例製程之流程圖。
不同圖形中之類似元件符號和名稱係表示類似的元件。
一種光監控技術係測量反射自研磨中之基板之光線光譜，且自一資料庫中確認一匹配參考光譜。一潛在的問題是使用於這些模型之諸沉積層之厚度、折射率(n)及吸光係數(k)數值會隨著薄膜成份和薄膜沉積控制因各戶不同批量不同而變動。即使諸層表面上係相同材料成份，但n和k值在沉積程序之適當製程條件下會在基板之間變動。由於大量的變動參數，光譜資料庫之建立，或者在一巨大資料庫中尋找匹配光譜可能係不切實際。
為處理此問題，一函數，例如一光學模型，可被擬合至測量光譜。正在研磨之層的厚度可以接著自該光學模型之適當參數中被決定出來。
基板可包括一第一層(將被研磨)和一設置在該第一層下方之第二層。該第一層和該第二層兩者係至少是半透明的。該第二層和一或多個額外層(若有的話)一起提供一位於該第一層下方之層堆疊。諸層之範例包括一絕緣層、鈍化層、蝕刻終止層、阻障層和覆蓋層。在該諸層中之材料範例包括例如二氧化矽之氧化物、例如碳摻雜二氧化矽，例如Black DiamandTM(來自Applied Materials,Inc.)或CoralTM(來自Novellus Systems,Inc.)之低介電材料、氮化矽、碳化矽、碳氮化矽(SiCN)、金屬氮化物，例如氮化鉭或氮化鈦或者形成自正矽酸乙酯(TEOS)之材料。
化學機械研磨可被用來平坦化基板直到第一層之一預定厚度被移除、第一層之一預定厚度存留、或直到第二層曝露出來。
第1圖圖示研磨設備100之範例。研磨設備100包括一可旋轉盤型平台120，一研磨墊110座落在該可旋轉盤型平台120上。平台可操作繞著軸125旋轉。例如馬達121可轉動一驅動軸124以旋轉平台120。研磨墊110可以是一雙層研磨墊，具有一外部研磨層112和一軟背托層114。
研磨設備100可包括一端口130以分配例如漿料之研磨液132至研磨墊110上至襯墊。研磨設備也可包括一研磨墊調整器以刮除研磨墊110以將研磨墊110保持在一致的刮除狀態。
研磨設備100包括一個或多個承載頭140。每一承載頭140可操作握持基板10抵靠研磨墊110。每一承載頭140可具有獨立地控制研磨參數，例如，與個別基板相關之壓力。
特別地，每一承載頭140可包括一固定環142，以將基板10固定在撓性膜狀物144下方。每一承載頭140也包含複數個由該膜狀物所限定之獨立可控制加壓腔室，例如三個可獨立控制加壓於該撓性膜狀物144上及因此於基板10(見第3圖)上之相關區域148b-148c之腔室146a-146c。參考第2圖，中間區域148a可實質上為圓形，且其餘區域148b-148c可以是繞著中間區域148a之同心環狀區域。雖然第1圖和第2圖各圖為圖示方便僅有圖示三個腔室，也可以有一或二個腔室，或者四個或更多腔室，例如五個腔室。
參考第1圖，每一承載頭140係自一例如圓盤傳送帶之支座結構150所懸吊下來，且被驅動軸152連接至承載頭旋轉馬達154，使得承載頭可繞著軸155而旋轉。可選擇地每一承載頭140可以横向擺動，例如在圓盤傳送帶150之滑塊上，或者藉由圓盤傳送帶本身之旋轉。操作時，平台繞著其中間軸125旋轉，且每一承載頭140繞著其中間軸155旋轉且横向移動跨過研磨墊之頂表面。
當僅有一個承載頭140顯示時，可提供更多的承載頭來握持基板，使得研磨墊110的頂表面可有效率地被使用。因此，適於握持基板進行同時研磨製程之承載頭組件數目可以是取決於，至少部分地，研磨墊110之表面面積。
研磨設備也可包括一例如光譜監控系統之原位光監控系統160，其可被用來決定是否調整研磨速率或決定如以下所討論之研磨速率之調整。一通過研磨墊之光學通道係藉由加入一孔隙(意即穿透研磨墊之孔)或實體窗118而提供。實體窗118可固定於研磨墊110，例如，作為一個插塞填入研磨墊中之一孔隙，例如模固或黏固於研磨墊，雖然在某些實施中，實體窗118可被支撐在平台120且伸入研磨墊中之一孔隙內。
光監控系統160可包括光源162、光偵測器164及用於在遠端控制器，例如電腦，與光源162和光偵測器164之間傳送接收信號之電路166。一或多條的光纖可用來將來自光源162之光線傳輸至研磨墊之光學通道，且將反射自基板10之光線傳輸至偵測器164。分叉光纖170可用來將來自光源162之光線傳輸至基板10且傳輸回偵測器164。分叉光纖 可包括一靠近光學通道之主幹172和二分別連接光源162和偵測器164之支幹174、176。
於某些實施中，平台的頂表面可包括一可配合一光學頭168之凹部128，該光學頭168係握持住分叉光纖之主幹172之一端。光學頭168可包括一調整在主幹172頂端和實體窗118間垂直距離之機構。
電路166之輸出可以是一通過驅動軸124中之旋轉耦合器129，例如滑環，而至控制器190供光監控系統使用之數位電子信號。同樣地，光源可以回應在數位電子信號中之命令而被開啟或關閉，該數位電子信號係從控制器190經由旋轉耦合器129至光監控系統160。或者，電路166可藉由一無線信號與控制器190溝通。
光源162可操作發射白光。於一實施中，發射出之白光包括具有波長200-800奈米之光線。合適之光源係氙氣燈或氙氣汞燈。
光偵測器164可以是一光譜儀。光譜儀係一用於測量跨越電磁頻譜一部分之光線強度之光學儀器。一種適合的光譜儀是光柵光譜儀。通常光譜儀之輸出係一作為一波長(或頻率)函數之光線強度。第4圖係圖示測量光譜300之範例。
如上文所述，光源162和光偵測器164可被連接至一計算裝置，例如控制器190，該計算裝置係可操作而控制上兩者之操作且接收其信號。計算裝置可包括一置於研磨設備附近的微處理器，例如可編程電腦。關於控制方面，計算裝置，例如，可以將光源之啟動和平台120之轉動加以同步。
於某些實施中，原位監控系統160之光源162和光偵測器164係安裝在平台120中並與其一起轉動。在此情況下，平台的馬達將使感測器掃描横越各片基板。特別地，當平台120轉動時，控制器190可使光源162在光學通道通過基板10下方之一開始前及結束之後發射出一系列的閃光。或者，計算裝置可使光源162在每片基板10通過光學通道上方之一開始及結束連續地發射光線。在上述任一情況中，來自偵測器之信號可對取樣期間加以積分以產生在取樣頻率處之光譜測量值。
於操作時，控制器190可，例如，接收一攜有敍述由光源偵測器所接收之一光線光譜之資訊，該光偵測器係針對光源之一特定閃光或偵測器之一特定時間框。因此，此光譜係一在研磨過程中原位測量之光譜。
如第3圖所示，若偵測器是安裝在平台中，由於平台之轉動(如箭號204所示)，當窗口108通過承載頭下方時，在某一取樣頻率進行光譜測量之光監控系統將使光譜測量以一弧形穿越基板10之方式取得。例如，每一點201a-201k係表示被監控系統進行光譜測量的位置(點之數目僅是圖示，可以比圖示使用更多或較少的測量點，取決於取樣頻率)。取樣頻率可以選擇成使得每掃過窗口108一次可收集5至20個光譜。例如取樣週期可介於3至100毫秒。
如圖所示，平台旋轉一圈，數個光譜自基板10上不同的半徑處被獲取。意即，某些光譜係從離基板10中心較近之處被獲取且某些卻是較近邊緣被獲取。因此，對於任一給 定横越基板之光監控系統掃描，基於取樣時間(timing)、馬達解碼器資訊以及基板和/或固定環邊緣之光學偵測，控制器190從該掃描中能夠計算出每測量光譜之徑向位置(相對於正被掃描之基板中心)。研磨系統也可包括一旋轉位置感測器，例如連接在一將通過一靜止光遮斷器之平台邊緣的凸緣，以提供額外的資料用以決定是那片基板和在測量光譜之基板上的位置。控制器因此可以使各種不同的測量光譜與在基板10a、10b的可控制區域148b-148e(見第2圖)互相關連。於某些實施中，光譜的測量時間可用來替代徑向位置精確計算。
在平台旋轉數圈之後，對於每一區域，可能獲取諸光譜隨著時間之一序列。不受限於任何理論，從基板10反射之光線光譜由於最外層厚度變化隨研磨進行而進化(例如是在平台旋轉數圈，而非在單次掃描基板的過程)，因此產生一時變光譜序列。此外，特別的光譜將因層堆疊之特別厚度而展現出來。
例如計算裝置之控制器可被編程將一例如光學模型之函數擬合至測量光譜。函數具有多重輸入參數，且函數係產生由該等輸入參數所計算之一輸出光譜。該等輸入參數包括至少一數值，研磨終點可以很容易地從該數值來決定，例如，第一層的厚度。然而，參數也可以是一移除厚度，或是經由研磨製程之基板進程之更一般的代表，例如表示平台旋轉的時間或圈數之索引值，在該索引值時光譜係被期望在一跟隨一預定進程之研磨製程中被觀察到。輸入參數可以包括第一層之折射率和吸光係數。該等輸入參數也可包括堆疊中 之一層或多層之厚度、折射率和吸光係數。
作為計算輸出光譜之光學模型範例，一薄膜堆疊之頂層p之反射率RSTACK可如以下由以下計算得出： 其中表示入射光束之電磁場強度且表示離開光束之電磁場強度
和之數值可如下計算：
任一層j之場E和H可自一下方層之場E和H使用轉換矩陣加以計算。因此，在具有層0、1...、p-1、p(層0係最底層且層p係最外層)之堆疊中，對於一給定層j>0，Ej和Hj可如以下計算： μj=(nj-ikj)．cos 且gj=2π(nj-ikj)．tj．cos /λ，其中nj係層j之折射率，kj係層j之吸光係數，tj係層j之厚度，係光線射入層j之入射角，且λ係層j之波長。對於堆疊中之底層，意即層j=0，E0=1且H0=μ0=(n0-ik0)．cos 。入射角可由司乃耳定律(Snell's Law)計算得到。應該了解到RSTACK、Ej和Hj之每一項均是波長的函數，且nj和kj也可是波長的函數。
如上所述，厚度、折射率(n)和吸光係數(k)係一可變的參數。因此，當層的數目增加時，參數的數目也會增加。
一些邊界條件可加在該等參數中。例如，一層j之 厚度t可允許在一最小值TMINj和一最大值TMAXj之間變化。類似的邊界條件也可加在折射率(n)和吸光係數(k)上。邊界值可由操作者基於對製程內之變異的認知而輸入。
在將光學模型擬合至測量光譜時，該等參數係被選擇以提供一與該測量光譜密切匹配之輸出光譜。密切匹配可視為在給定之可用運算能力和時間限制之下對於輸出光譜和測量光譜間之一最小差距之計算。被研磨之層的厚度接著可從厚度參數被決定。
輸出光譜和測量光譜間之差距的計算可以是横越該等光譜之測量光譜與輸出光譜間之絕對值差之和，或者是測量光譜與參考光譜間之平方差之和。其他用以計算該差距之技術也是有可能的，例如可以計算介於測量光譜與輸出光譜間之互相關(cross-correlation)。
擬合該等參數以尋找最密合輸出光可視為在一多重參數空間(該等參數係該函數中之變數數值)中尋找一函數(測量光譜與由該函數產生之輸出光譜間之差距)之一全域最小值。例如，當該函數係一光學模型，該等參數可包括該等層之厚度、折射率(n)和吸光係數(k)。
回歸技術可用來將該等參數最佳化以尋找該函數中之一局部最小值。回歸技術之範例包括使用結合梯度下降(Gradient Descent)和高斯牛頓(Gauss-Newton)之萊文貝格-馬夸特方法(Levenberg-Marquardt，L-M)；Fminunc( )-一種matlab函數；lsqnonlin( )-一種使用L-M演算法之matlab函數；及模擬退火法。此外，例如單工法(simplex method)之非 回歸技術也可用來將該等參數最佳化。
單單使用回歸技術和非回歸技術來尋找一最小值有一潛在的問題就是在函數中可能有多個局部最小值。若回歸係從接近一非全域最小值之局部最小值附近開始，則當回歸技術僅係往"下坡"走到最佳解時可能會決定出一錯誤的解答。然而，若識別出多個局部最小值，則回歸將在所有這些最小值上執行且最佳解將由具有最小差距之局部最小值所確認。另一種方法是從所有局部最小值中追踪所有的解一段時間，並決定那一個是隨著時間之最佳解。確認全域最小值之技術範例包括基因演算法(genetic algorithm)；多重啟始(multi-start)(以平行計算自多重啟始點執行該等回歸技術)、全域搜尋-一種Matlab函數；及圖案搜尋。
擬合處理之輸出係被擬合參數之一集合，包含至少研磨終點可以很容易地被決定之參數，例如被研磨之厚度參數。然而，如上所述，該被擬合參數也可是一表示平台旋轉的時間或圈數之索引值，在該索引值時光譜係被期望在一跟隨一預定進程之研磨製程中被觀察到。
於某些實施中，函數被擬合至序列中之每一光譜，藉以產生被擬合參數數值之一序列，例如被擬合厚度值之一序列。現在參考第6圖，其係圖示僅單一基板之單一區域之結果；被擬合參數數值之該序列，例如由將函數擬合至測量光譜序列所產生之厚度值，係產生厚度值之一時變序列212。此參數數值序列可稱為軌跡210。通常，當光監控系統每次掃過基板下方，軌跡210可包括一個，僅有一個，參數數值。
如第6圖所示，一例如已知階次之多項式函數之函數，例如一次函數(如直線214)被擬合至測量光譜之參數數值之序列，例如使用強健直線擬合(robust line fitting)。其他函數也可使用，例如二次多項式函數，但一直線係提供簡易的運算。
可選擇地，函數可被擬合至在時間TC之後所收集的參數數值。當將函數擬合至參數數值之序列時，在時間TC之前所收集用於光譜之參數數值可以被忽略。如此可以幫助消除在測量光譜中發生於研磨製程早期時之雜訊，或者它可移除在研磨另一層時所測量到的光譜。研磨可在終點時間TE停止，終點時間TE係直線214與一目標厚度TT之交點。
第7圖係顯示一種研磨產品基板之方法700的流程圖。產品基板可具有至少與表示於光學模型中相同的層結構。
產品基板被研磨(步驟702)，且測量光譜之序列在研磨過中被獲取(步驟704)，例如使用如上述之原位監控系統。在獲取測量光譜之序列前可能有不同的初步研磨步驟。例如，一或多層的底下層可被移除，例如一導電層或絕緣層，且當該底下層之移除且第一層之清除被偵測到時，可觸發該等光譜之測量。舉例而言，第一層於時間TC的曝光可被馬達扭矩突然變化或反射自基板光線整體強度之突然變化，或者從已收集光譜之分散而偵測到。
光學模型之數個參數擬合至每一個來自該序列之測量光譜以產生對於測量光譜具有最小差距之輸出光譜，藉此產生一厚度值序列(步驟706)。一例如線性函數之函數係針對 該測量光譜而被擬合至該厚度值序列(步驟708)。
一旦終點值(例如由該線性函數擬合至參數數值序列所產生之計算參數值，例如厚度值)達到一目標值，研磨可被停止(步驟710)。例如，在厚度作為終點值之情況下，該線性函數等於該目標厚度時所在的時間可被計算出。目標厚度TT可在研磨操作之前被使用者設定且被儲存。或者，一目標移除量可被使用者設定，且目標厚度TT可自該目標移除量被計算出來。例如，厚度差距TD可由該目標移除量被計算出，例如自一實驗決定之移除量與索引(如研磨速率)之比值，及將厚度差距TD加入在時間TC之啟始厚度ST，其中底下層之清除係在時間TC被偵測到(參第6圖)。
也可使用來自不同區域基板之厚度值序列來調整施加於承載頭之腔室的壓力以提供均勻的研磨，例如使用描述於美國專利申請案No.13/096,777(通常厚度值可使用類似的技術來取代索引值)之技術，該申請案係併入本文參考。於某些實施中，厚度值序列被用來調整基板中之一或多個區域之研磨速率，但另一個原位監控系統或技術係被用來偵測研磨終點。
此外，雖然上述討論係假設一旋轉平台具有一安裝在平台上的光學終點監控器，系統係能應用於監控系統和基板間之其他相對運動型態。舉例而言，在某些實施中，例如軌道運動，光源在基板上係横越不同位置，但沒有越過基板邊緣。在此類情況下，已收集光譜仍能被分組，例如光譜可在一特定頻率被收集且在一時間區間內收集之光譜可被視為 一組之一部分。該時間區間應該足夠長使得每組可收集5至20個光譜。
如本說明書所使用，基板一詞係可包括，例如一產品基板(如包括數個記憶體或處理器晶片)、一測試基板、一裸基板及一閘控基板(gating substrate)。該基板可以是在積體電路製造中之各種不同階段，例如該基板可以是一裸晶圓，或它可以包括一或多層沉積和/或圖案層。基板一詞可包括圓形盤或長方薄板。
本發明之實施例和敍述於此說明書之功能性操作可以實施於數位電子電路，或電腦軟體、韌體、硬體，包括敍述於本說明書之結構設施和其結構等效物，或上述各項之結合。本發明之實施例可實施成一或多個電腦程式產品，亦即有形地實現在一非臨時性機械可讀存儲存介質之一或多個電腦程式，以被一例如可編程處理器、電腦或多重處理器或電腦之資料處理設備所執行，或者控制一例如可編程處理器、電腦或多重處理器或電腦之資料處理設備之操作。
上述之研磨設備和方法可被應用於不同種類之研磨系統。研磨墊或承載頭，或者以上兩者係能夠移動以在研磨表面和基板間提供相對運動。例如，平台可以是繞行軌道而非旋轉。研磨墊可以是固定在平台之圓形(或某一其他形狀)墊。終點偵測系統之某些態樣可以應用至線性研磨系統，例如研磨墊係一可線性移動之連續或卷到卷(reel-to-reel)傳送帶。研磨層可以是一標準(例如加填料或不加填料之聚氨基甲酸酯)研磨材料、一軟性材料或一固定研磨材料。使用相對定 位之術語；應該了解的是研磨表面和基板可被保持在垂直方位或某一其他方位。
已敍述本發明之特別實施例。其他實施例係落在以下申請專利範圍之內。
210‧‧‧軌跡
212‧‧‧時變序列
214‧‧‧直線
ST‧‧‧啟始厚度
TC‧‧‧時間
TD‧‧‧厚度差距
TE‧‧‧終點時間
TT‧‧‧目標厚度

Claims (20)

  1. 一種控制一研磨操作之方法，包含：在一化學機械研磨系統中研磨一基板之一第一層；在該化學機械研磨系統中以一光監控系統獲取一測量光譜；將一光學模型擬合至該測量光譜，該擬合包括尋找提供該光學模型之一輸出光譜和該測量光譜間之一最小差距之數個參數，該等參數係包括一終點參數和至少一非終點參數，該擬合係產生一擬合終點參數值和一擬合非終點參數值，且自該擬合終點參數值中決定一研磨終點或用於該化學機械研磨系統之一壓力之一調整中之至少一個。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該終點參數包含該第一層之一厚度。
  3. 如請求項2所述之方法，其中該非終點參數包含該第一層之一折射率或一吸光係數、一在該第一層下方之第二層之一厚度、一折射率或一吸光係數中之至少一項。
  4. 如請求項3所述之方法，其中該非終點參數包含該第一層之該折射率和該吸光係數。
  5. 如請求項3所述之方法，其中該非終點參數包含複數個厚度，每該複數個厚度係與該第一層下方之一層堆疊中之一 相異層相關連。
  6. 如請求項1所述之方法，其中尋找數個參數包括對該測量光譜和由該光學模型所產生之該輸出光譜間之一最小差距執行一回歸技術。
  7. 如請求項6所述之方法，其中該回歸技術係包含萊文貝格-馬夸特方法、Fminunc( )、lsqnonlin( )或模擬退火法。
  8. 如請求項1所述之方法，其中將該光學模型擬合至該測量光譜包含尋找複數個局部最小值及自該複數個最小值中確認一全域最小值。
  9. 如請求項8所述之方法，其中尋找複數個局部最小值包含基因演算法、以平行計算自多重啟始點執行該等回歸技術、全域搜尋或圖案搜尋。
  10. 一種控制一研磨操作之方法，包含：研磨一基板之一第一層；在研磨過程中，以一原位光監控系統獲取諸測量光譜隨著時間之一序列；對於來自該諸測量光譜之該序列之每測量光譜，將一光學模型擬合至該測量光譜，該擬合包括尋找提供該光學模型之一輸出光譜和該測量光譜間之一最小差距之數個參數，該 等參數係包括一終點參數和至少一非終點參數，該擬合係產生諸擬合終點參數值之一序列，該序列之每終點參數值係與諸測量光譜之該序列中之該諸光譜之一相關連；及自諸擬合終點參數值之該序列中決定一研磨終點或對於該基板之一壓力之一調整中之至少一個。
  11. 如請求項10所述之方法，其中該終點參數包含該第一層之一厚度。
  12. 如請求項11所述之方法，其中該非終點參數包含該第一層之一折射率或一吸光係數、一在該第一層下方之第二層之一厚度、一折射率或一吸光係數中之至少一項。
  13. 如請求項12所述之方法，其中該非終點參數包含該第一層之該折射率和該吸光係數。
  14. 如請求項12所述之方法，其中該非終點參數包含複數個厚度，每該複數個厚度係與該第一層下方之一層堆疊中之一相異層相關連。
  15. 如請求項10所述之方法，其中該最小差距係包含該輸出光譜與該測量光譜間之一平方差之和，或者係包含該輸出光譜與該測量光譜間之一絕對值差之和。
  16. 如請求項10所述之方法，其中尋找數個參數包括對該測量光譜和由該光學模型所產生之該輸出光譜間之一最小差距執行一回歸技術。
  17. 如請求項16所述之方法，其中該回歸技術係包含萊文貝格-馬夸特方法、Fminunc( )、lsqnonlin( )或模擬退火法。
  18. 如請求項10所述之方法，其中將該光學模型擬合至該測量光譜包含尋找複數個局部最小值及自該複數個最小值中確認一全域最小值。
  19. 如請求項18所述之方法，其中尋找複數個局部最小值包含基因演算法、以平行計算自多重啟始點執行該等回歸技術、全域搜尋或圖案搜尋。
  20. 如請求項8所述之方法，包含將一線性函數擬合至該等擬合終點參數之該序列，且其中決定該研磨終點包含決定在何處該線性函數係等於一目標值。
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