TW436377B - Endpoint detection with light beams of different wavelengths - Google Patents

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A7 4363 77 ______B7____ 五、發明說明（） 發明領域 (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係關於基材之化學機械研磨，更特定說來， 本發明係關於化學機械研磨之终點偵測。 發明背景 積體電路通常都利用導電層、半導體層或絕緣層在 矽晶圓上經過一系列沉積以形成在基材上，一旦層膜沉 積完畢，就對其加以形成電路特性。由於基材上必須進 行一堆的層膜沉積及蝕刻，所以基材的最外表面就會變 得不平坦，這些不平坦的表面對積鱧電路製作中的微影 製程會造成某些程度的問題，所以定期將基材表面平坦 化乃是有必要的。 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 化學機械研磨法是其中一種可接受的平坦化方法， 其通常需要將基材支撐在研磨頭（或承載頭）上，且所曝出 的基材表面靠住一旋轉之研磨整*，其中研磨塾為標準研 磨墊或是固定研磨墊》標準研磨墊具有一耐久之粗糙表 面，而固定研磨墊則在污染媒介上具有研磨粒子.研磨 頭在基材上提供一可控制之負重（即壓力），以將基材推至 靠住研磨墊。研磨時’研磨漿（至少包含一化性反應劑） 及研磨粒子（若所使用的為標準墊）必須加至該研磨墊的 表面。 化學機械研磨（CMP)的效能應由研磨速率、最後的拋 光情況（在沒有小粗糙的情況下）及平整度（在沒有大粗糖 出現的情況下）來鑑定其優劣。研磨速率、抱光度及平整 度實則由研磨墊及研磨漿之组合、研磨頭設計、基材及 第2Χ 本紙張尺度適用令國國家標準<CNS)A4規格（210 Χ 297公釐） ' - A7 436377 ____B7__ 五、發明說明（） 研磨墊間的相對速度及將基材壓向研磨塾的力決定之。 (謗先閱讀背面之沒意事項再填寫本頁) 為判定各種不同研磨工具及方法的研磨效能，可將 一種所謂的"空白M晶圓（如晶圓上具有膜層，但無模型在 其上方）進行研磨’以進行其工具/方法之可行性鍵鑑定。 在研磨之後’基材表面上各點之層膜厚度都需經過測 量’且層膜厚度的變化能對晶圓表面均勻度、基材上不 同區域的研磨速率提供一種指棵。若把基材自研磨設備 中移開，並對之進行檢查則不失為對基材厚度及研磨均 勻性的一個絕佳判定方法。例如，可將基材移至一度量 衡台，其中基材厚度已是經過量度的（例如經由橢圓儀量 度）。但不幸的是，這種量度過程既耗時且花费不貲，甚 至度量衡設備本身也是極其昂贵" 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 CMP中一個關鍵的問題是其研磨終點的決定，亦即 基材膜層何時能被研磨至所需的厚度及平整度。基材膜 層的初始厚度變化、研磨漿之組成、研磨墊材料及條件、 研磨墊及基材間的相對速度及研磨墊上對基材的負重都 會改變磨去材料的速率。其中上述之變動都會影響抵達 研磨終點的時間，所以研磨終點不僅僅為研磨時間的函 數而已β 將基材自研磨表面移出並對之檢查為決定研磨終點 的方法之一。若基材經檢查為不符規格所需，那麼基材 就需要重新送進CMP設備，以進行進一步的研磨。另一 方面，基材卻可能因研磨時間過度，而造成基材上過度 物質被從中磨去。是故亟需有一種能同步偵測基材厚度 第3頁 本紙張尺度適用中8國家標準（CNS)A4規格（210 X 297¥爱) ' Α7 Β7 4363 五、發明說明（） 及平整度是否已達所需之方法。 目前已有數種同步研磨終點偵測方法已被開發出 來，其中這些方法中的大部份都是經由對基材表面之參 數進行監控’並在參數巨幅改變時，指出研磨終點之到 來。例如，當想要研磨絕緣層及介電層以曝出内覆金屬 層時，一旦金屬層曝出時，基材的磨擦係數及反射性就 會有很大的改變。 對於研磨終點到來時，其參數改變明顯的理想系統 中’這種終點偵測法當然是可為採用的。然而，當基材 被研磨時’研磨墊的條件及基材與研磨墊間的研磨漿組 成會改變，且此改變會遮住.内覆層的曝出，甚且這種改 變會產生類似終點條件到來的行為。此外，這種終點偵 測法在只執行平坦化、内覆層需要過度研磨、甚或内復 層及披覆層有相似之物理特性時是不可行的β 就以上之討論言之’目前確實需要_種能夠更準確 並可確實賴以判定何時結東研磨過程的研磨終點偵測 器，1還需要有一種能在CMP過程中能同步決定基材之 膜層厚度的裝置。 發明目的及概诫： 本發明係關於化學機械研磨時進行基材的同步光監 控’其中基材之膜層厚度可以被測量，且膜層厚度訊息可 用以決定化學機械研磨（CMP)的終點，並了解晶圓上膜層 之剩餘厚度’及晶圓上膜層被磨去之厚度。 第4頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — Τ---J — — — — — — — — * I — — 11 I 訂 ----III (諝先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁> 經濟部智慧財產局負工消费合作社印製 經濟部智慧財產局貝工消费合作杜印製 4 3 6 3 7 7 A7 ---B7 五、發明說明（） 就本發明之一特徵言，本發明系針對化學機械研磨逼 基材之設備’其中該基材具有一第__表面及一第二表面， 其中該第二表面位於該第一表面之下。該研磨設備具有一 第一光學系統、一第二光學系統及一處理器。第一光學系 統包含一第一光源，以產生一第一光束，以照射至該基 材，而該第一光束具有一第—有效波長；另具有一第一感 測器，以測量該第一光束所傳來之光，其中該第一光束為 反射自該第一及第二表面，以產生一第一干涉訊號。該第 二光學系統包含一第二光源’以產生一第二光束，以照射 至該基材，且該第二光束具有一第二有效波長，其與該第 一有效波長不同；另具有一第二感測器，用以測量來自第 二光束之光，其中該第二光東之光係反射至該第一及第二 表面，以產生一第二干涉訊號。處理器能根據該第一及第 二干涉訊號以判定膜層厚度= 本發明之設計包含以下所迷：第一及第二光束可有不 同波長、或對基材有不同入射角度，且該第一有效波長較 該第二有效波長為長'且不需為其整數倍°每一光學系統 可以是偏軸或準軸之光學系統。該第一及第二光源至少其 一可包含一發光二極體（led)’其中該第一光源可以是一 具第一相干長度之發光二極體，而該第二光源可以是一具 第二相干長度之發光二極體。該第一相干長度可以大於穿 透該表面膜層之該第一光束之光徑·長度，而該第二相干長 度可以大於穿透該表面膜層之該第二光束之光徑長度。該 研磨設備可以具有一研磨整’該研磨塾在研磨進行時與基 笫5育 本紙張尺度適用中國09家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） — "nil— ^ I ---I I I I (請先M讀背面之注意事項再填寫本頁) A7

436377 經濟部智慧財產局貝Η消费合作社印製 五、發明說明（） 材之該第—表面相接觸：另也可具有一研磨平檯，以支撐 該研磨墊。該研磨平檯可包含一第一及第二光束所能通過 的孔徑，或可包含一第一光束所能通過的第一孔徑，及— 第二光東所能通過的第二孔徑。研磨墊可包含一透明視 窗，且孩第一及該第二光束可穿透其中，或是可包含一第 一透明視窗’以讓該第_光束穿透其中；及一第二透明視， 窗’以讓該第二光束穿透其中。該第—光束可具有一第一 波長（例如在600至1 500奈米之間），而該第二光束可具有 一第二波長（例如在300至600奈米之間），其中該第二波 長明顯短於該第一波長，第一光東進入基材上之角度可以 小於第二光束進入基材之上的入射角度。 處理器可設計用以判定基材初始研磨之厚度。該處理 器可以決定該第一干涉強度訊號之第一模型強度函數，且 可以決定該第二干涉強度訊號之第二模型強度函數，其中 該弟一模型強度函數及該第二模型強度函數可以是正弦 波函數，例如可以分別以一第一週期及一第_相位差表示 之，及以一第二週期及一第二相位差表示之β該第一週期 及該第一相位差可以由該第一模型強度函數對該第一干 涉訊號之強度測量值的最小平方趨進而得，而第二週期及 第二相位差可由該第二模型函數強度對該第二千涉訊號 之強度測量值以最小平方趨進而計算得之。厚度可以由一 第一模型厚度函數及一第二模型厚度函數估計而得，其中 第一模型厚度函數是一第一整數、第一有效波長及第一週 期及第一相位差之函數’而第二模型厚度函數是一第二整 第6Τ 本紙張尺度適用中S 0家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） Μ I — Jllltlm i — — ！— 訂.！ - ----•線 (諝先W讀背面之注意事項再填寫本頁〉 A7 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 436377 五、發明說明（ 數、第二有效波長及第二遇期及第二相位差之函 器可用以決定出該f整數之-卜值，及決定出4= 正數之帛一值’其中該第―值及第二值可以提供對第一 及第-模型厚度函數所得厚度的大約相等估計值。處理器 可以經由對下式求解而得到該第一值及第二值： .KS2 Φΐ 其中Μ是該第-整數，是該第二整數是該第 一有效波長，而λβ„2是該第二有效波長，ΔΤι是該第—週 期，而Δυ該第二週期，叫為該第一相位差，而叫為該 第一相位差β 在另一特徵中，本發明針對一種用以對基材進行化學 研磨之設備，其中該基材具有一第一表面及一第二表面， iL該第二表面位於該第一表面之下。該研磨設備具有一第 一光學系統，其包含一第一光光源，以產生一第一光東， 以照射在該基材之上：另有一第一感測器t以測量該第一 光束傳來之光，其中該第一光束之光係反射自該第一及第 二表面，以產生一第一干涉訊號：另具有一第二光學系 統’其包含一第二光源，以產生—第二光束，以照射在該 基材之上；另有一第二感測器，以測量該第二光束傳來之 光’其中該第二光束之光係反射自該第一及第二表面，以 產生一第二干涉訊號；其中該第一光束具有一第一有效波 長，而該第二光東具有一第二有效波長，其輿該第一有效 第7頁 表紙張尺度適用t國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） I. ：--------裝-------訂---------線 (锖先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁> Φ2 、 • - δγ2 Μ A7 B7 經濟邨智慧財產局員工消f合作社印製 五、發明說明（ 波長長度不同。 就另一特徵言，本發明係針對-種用以化學機械研磨 —基材之設備。其中該基材具有—第一表面及第二表面， 且該第二表面位於該第一表面之下。該研磨設備具有一第 一光學系統及一第二光學系統，其中該第一光學系統包含 一第一發光二極體’以產生一第1束，用以照射在該: 材之上；另有一第一感測器，以測量該第一光束所傳來之 光，其該第一光束之光係反射自該第一及第二表面，以產 生一第一干涉訊號。該第二光學系統包含一第二發光二極 體，以產生一第二光束，以照射在該基材之上；另有一第 二感測器，用以測量該第二光束所傳來之光’其中該第二 光束之光係反射自該内表面及外表面，以產生一第二干涉 訊號，其中該第一光束具有一第二有效波長，且與該第一 有效波長不同a 本發明之設計可包含以下所述：該第一光束可具有— 第一波長，其約為700及1 500奈米之間；而該第二光束 可具有一第二波長’其約為300至7〇〇奈米之間，也就是 短於該第一波長》基材在晶圓上可以有—薄膜結構，且該 第一及第二光束可有相當大之相干長度，以在該兩光束通 過該層膜時可以維持相當的相干性。 在另一特徵中，本發明係關於在一基材進行化學機械 研磨過程中一種用於偵測研磨終點設備，其中該基材在其 晶圓之上有一層物質，且該基材具有一第一表面及一第二 表面’而該第二表面位於該第一表面之下》該設備具有— 第θ頁 表紙張尺度適用中困國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公爱） -----；--------裝 -------訂- -------線 C請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 436377 __________B7 _ 五、發明說明（) 光發射二極體，其用以產生一裝置以照射至該基材的該層 物質上；一感測器，用以測量從從該第一及該第二表面所 反射的光而產生一干涉訊號；及一處理器，其被設計成能 根據該干涉訊號來決定研磨之終點時間#該光發射二極體 所發出之光束的相干長度大或等於該光徑穿過該層物質 之光徑長β 在另一特徵中’本發明係關於在一基材進行化學機械 研磨過程中所用的終點偵測器，其中該基材在其晶面之上 有一薄膜結構，而該薄膜結構上則有一層物質，且該基材 具有一第一表面及一罘二表面，而該第二表面位於該第一 表面之下。該終點偵測器據有_第一光學系統、一第二光 學系統及一處理器a該光學偵測系統包含一第一光源，用 以產生一第一光束以照至該基材之上；及一第一感測器， 用以對該第一光束進行測量’以產生一第一干涉訊號，其 中該第一光東係反射自内表面及外表面之光。該第二光學 系統包含一第二光源’用以產生一第二光東而照射至該基 材之上：及一第二感測器，用以測量該第二光束之光，以 產生一第二干涉訊號，其中該第二光束係反射自内表面及 外表面。該第一光束具有一第一有效波長，而該第二光束 則具有一第二有效波長’該兩有效波長值不同。該處理器 被設計成能對該第一及該第二干涉訊號進行比較，並能對 研磨之終點進行偵測。 在另一特徵中’本發明係關於在一基材進行化學機械 研磨時用以決定厚的一種設備，其中該基材具有一第一表 第9肓 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公8) I Γ!-装----!| 訂 - - ----- --線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局S工消费合作社印製 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 43 63 77 A7 B7 五、發明說明（） 面及一第二表面，其中該第二表面位於該第一表面之下。 該設備中具有可產生具不同有效波長之第一及第二光束 的裝置，該兩光束並被照射至該基材之上。該設備另具有 能偵測該第一及該第二光束之光’以產生一第一及一第二 干涉訊號，其中該兩光束係反射自該第一及第二表面之 光。該設備並另具有根據該第一及該第二千涉訊號判斷— 厚度的裝置β 在另一特徵中，本發明係關於基材在進行化學機械研 磨時所用的一種厚度判斷方法。一第一干涉訊號經由將— 第一光束導至該基材之上、並對反射自該基材之該第一光 束加以測量而得以產生：一第二干射涉訊號則經由將一第 二光束導至該基材之上、並對反射自該基材之該第二光束 加以測量而得以產生。該第一有效波長與該第二有效波長 不同，而該第一及該第二干涉訊號則可用來決定上述之厚 度·> 本發明之方法的實施要則如下所述。第一及第二干涉 訊號的第一及第二模型強度函數可予決定之，而該第一及 該第二模型強度函數為正弦波函數，且兩者都可以一週期 及一相位差表示之。該週期及該相位差可由對該模型強度 函數最小平方趨進至該干涉訊號的強度測量值而得知，上 述之厚度則可經由一第一模型厚度函數及一第二模型厚 度函數而估計得知，其中該第一模型厚度函數為一第一整 數、該第一有效波長、該第一週期及該第一相位差之函 數，而該第二模型厚度函數為一第二整數、該第二有效波 _ 第10頁

本紙張尺度遄用t困困家標準(CNS)A4規格（210 X 297公;t T ij I — —--I -裝 ----訂--- 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 436377 A7 五、發明說明（ 長、該第二週期及該第二相位 , 走又函數。該第一整數之第 一值及該第二整數之第二值可& ' „ _ M 以決定，且該兩值大約與 從該第一及該第二模型函數仕斗， 估汁出來之值相等。決定該兩 值的方法包含有對下述方程式進行求解的方式： Μ Φ2_

+JV Φ1 經濟部智慧財產局WT工消费合作社印製 其中M為該第-整數’N為該第二整數，u丨為該第一有 效波長’ W為該第二有效波長，Δτ〖為該第一遇期，△ 丁2為該第二週期，<^是該第一相位差，φ2為該第二相位 差。該第一及該第二光束的波長不同，或是兩者照射至基 材之上的角度不同。 在另一特徵中’本發明係關於一種在一基材進行研磨 時決定其研磨終點的方法。一第一干涉訊號由將一第一光 束導至基材之上、並對反射自該基材的該第一光東進行量 測而得，其中該第一光束具有一第一有效波長；一第二干 涉訊號由將一第二光束導至基材之上而得，並對反射自該 基材的該第一光束進行量測而得，其中該第二光束具有一 第二有效波長。該第一有效長度與該第二有效長度不同’ 且該第一及該第二干涉訊號麥經過相較之下可判定研磨 之終點。 本發明之實施細則包含下述之數項特徵··該第一有效 波長可大於該第二有效波長；該第二光束可具有一第二波 長，而該第二波長小於該第一光束之第一波長，如該第二 HM1貫 表紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） — τίτ----III ----I— --!1!岸 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟邨智慧財產局具工消f合作社印製 4363 77 A7 ____B7_ 五、發明說明（） 波長可介於400至700奈米之間，而診锭 J疼第一波長可介於約 800至1 400奈米之間；一第三研磨才可具有一第三光學系 統’其包含一第三光源，以當基材在第三研磨台上研磨時 產生一第三光源照射在該基材之上；及一第三感測器用 以測量該第三光束，以攙生一第三干涉訊號，其中該第三 光束係反射自該第一及該第二表面之光。該第三光束可具 有一第三有效波長’而該第三有效波長小於該第二有效波 長。一研磨頭可使基材在該第一及該第二研磨台之間移 動。每一研磨台可包含一可旋轉平檯，該平檯則有—孔貫 穿其尹’該第一光束及該第一光束之一者就經過該孔照射 至該基材之上。每一研磨台同時可包含一研磨塾，每—研 磨墊下則由其相對之平檯支撐，且每一研磨塾中皆有一視 窗，第一光束及第二光束之一者就經過該視窗而照射至基 材上。 在另一實施例中’本發明係關於一種化學機械研磨之 方法。在該方法中’一基材在一第一研磨台上研磨，一第 一干涉訊號經由將一第一光束導至基材之上，並對反射自 基材之該第一光束進行測量而得，其中該第一光束具有— 第一有效波長’一第一終點則從該第一干涉訊號而偵測 得。當第一終點偵測得後，一第二干涉訊號經由將一第二 光東導至基材之上 '並對反射自基材之該第二光束進行測 量而得’其中該第二光束具有一第二有效波長，一第二终 點則從該第二千涉訊號而偵測得，其中該第一有效波長與 該弟二有效波長不同。 第12頁 本紙張尺度適用中國a家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） * — — — — — — — — — *1111111 —II <请先閱讀背面之沒意事項再填寫本頁> 43 63 7 7 a/ _；_B7_ 五、發明說明（） <請先聞讀背面之沒意事項再填寫本頁) 本發明包含有下述之優點：利用該兩光學系統，基材 上之該物質層的厚度估計值就可以得知。利用將兩光學系 統操作在不同的有效波長上較諸使用前述之一單一光學 系統來說，對參數的判斷準確性得以提升。 圖式簡單說明： 第1圖為本發明之一化學機械研磨（CMP)設備之高處前觀 TJt意圖1 第2圖為第1圖之CMP設備之一研磨台的部份示意圖， 其中具有兩光學系統1以對一基材進行干涉儀測 量： 第3圖為第1圖之CMP設備之一研磨台的俯瞰示意圖； 第4圖說明一光束自第一光學系統以一角度照射至一基 材，並自該基材的兩表面反射； 第5圖說明一光東自第二光學系統以一角度照射至一基 材，並自該基材的兩表面反射 第6圖為第2圖之CMP設備之第一光學系統所可能產生 之反射線圖： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第7圖為第2圖之CMP設備之第二光學系統所可能產生 之反射線圖： 第8A及8B圖說明兩假設模型功能： 第9圖說明一 CMP設備之剖面示意圖，其包含一第一偏 軸光學系統、及一第二準軸光學系統a 第10圖說明一光束以一角度照射至一基材之上，並自該 第13頁 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) A7

436377 五、發明說明（） 基材上之兩表面反射； 第11圖說明一 CMP設備的剖面示意圖，其中該設備具有 兩光學系統，且在研磨墊上具有一視窗》 第12圖為一 CMP設備的剖面示意圖，其中該設備具有兩 偏軸光學系統，且在該研磨墊内有一視窗； 第13圈為一 CMP設備的剖面示意圖，其中該設備具有兩 光學模組，且兩者沿靠排列； 第14及15圖分別為未經濾光及經濾光之反射線，其由發 光二極體所產生，且該發光二極體在470nm處有最 大發光峰值： 第16圖為本發明之一 CMP設備之前觀示意圖；及 第17圖為第16圖之CMP設備之兩研磨台的側邊示意圖。 阁號對照說明： 10 基材 12 晶圓 14 薄膜結構 20 CMP設備 20a CMP設備 20b CMP設備 20e CMP設備 22 研磨台 2 2e 第一研磨台 22e' 第二研磨· 22e" 第三研磨台 23 轉移台 24 可旋轉平檯 24b 平棱 24e 平檯 24e' 平檯 25 中心轴 25e" 研磨台 28 整調節設備 30 研磨墊 第Η頁 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS>A4規格（210 * 297公釐） (锖先閱讀背面之注意事項再填寫衣頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

---— 111— I I i I----I I I I I n In--I — I — — — — — — —L 436377 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 五、發明說明（） 30b 研磨整 30e 研磨塾 30e' 研磨塾 32 隔層 34 覆蓋層 36 研磨漿/清洗用手臂（研磨漿） 36a 研磨漿 40 旋轉裝置 42 中央支柱 44 研磨頭驅動樞軸 46 旋轉馬達 48 狹槽 50 研磨頭 51 中心軸 52 電腦（處理器） 52e 電腦 54 輸出裝置 56 旋轉耦合组件 60 洞 60b 單一開口 60e 洞 60e' 洞 62 視窗 62b 單一視窗 62e 視窗 62e' 視窗 64 第一光學系統 64b 偏轴光學系統 64c 偏抽光學系統 64d 光學系統 64e 第一光學系統 64er 第一二光學系. 66 第一光源 6 6c 光源 66d 光源 66e 光源 66e' 光源 68 第一感測器 68c 偵測器 68d 偵測器 6 8e 偵測器 68e' 偵測器 70 第一光束 70b 光束 70c 第一光束 70e 光束 第15頁 本紙張尺度適用甲國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） J---,---------产-------訂-------—線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 43 63 77 at B7 經濟部智慧財產局霣工消费合作社印製 五、發明說明（） 70e' 光束 72 返回光束 72c 光 73d 鏡 74 第一反射光東 76 穿透光束 78 第二反射光東 80 洞 80a 孔徑 82 視窗 82a 透明視窗 84 第二光學系統 84a 準軸光學系統 84b 準軸光學系統 84c 偏軸光學系統 84d 光學系統 86 第二光源 86a 光源 86c 光源 86d 光源 88 偵測器 88a 偵測器（第二感測器） 88c 偵測器 88d 偵測器 90 第二光束 90a 光東 90b 光東 90c 光束 91 穿透反射表面（分光儀） 92 返回光束 92c 光東 93 鏡 93d 鏡 94 第一反射光束 96 穿透光束 98 第二反射光束 100 反射線 110 反射線 120 虛線（模型函數） 130 虚線（模型函數） 140 假設模型函數 150 假設模型函數 160 位置感測器 162 光干擾器 1 64 光干擾器 1 66 位置旗標 第16貫 <請先閱讀背面之沒意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

I I 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 A7 B7 五、發明說明（） 發明詳細說明： 參考第1圖及第2圖，®中一化學機械研磨（CMP)設 備將對一或更多個基材1 0進行研磨。在美國專利案 5，73 8,574可以參考此類相似之研磨設備的描述，在此將 之併入，以供參考。研磨設備20包含一系列之研磨台22 及一轉移台23，其中轉移台23具有多重功能，包含自一 負載設備（未顯示）接收各個基材10、清洗基材、將基材 載至研磨頭、自該研磨頭接收該基材、再度清洗該基材、 及最後將基材送回至該負載設備。 每一研磨台包含一可旋轉平檯24,其上置有一研磨墊 30。第一及第二台可包含一雙層研磨墊，墊上具有一堅硬 耐用之外表面，至於最後-研磨台則可包含一相當柔軟之 墊。若基材1 0之直徑是"8吋"或” 1 2吋"，那麼所用之平台 及研磨墊的直徑分別應該是約1 2吋或30吋。每一平檯24 可連接至一平檯驅動馬達（未顯示）=在多數的研磨方法 中，平檯驅動馬達以每分鐘30至200轉的速度旋轉平檯， 但較高或較低的轉速也是可行的。每一研磨台也可包含一 墊調節設備28,以保持研磨墊的條件，俾使基材之研磨效 率得以維持。 研磨墊30 —般具有一隔層32,其與平楼24的表面及 覆蓋層34緊鄰*覆蓋層34通常較隔層32為堅硬’但某 些墊只具有一覆蓋層而無隔層。覆蓋層34可以由一開口 穴海棉式聚亞胺酯或一片具凹表面之聚亞胺酯所組成。隔 層32可由胺基甲酸酯之縝密柔軟纖維所组成。一種具雙 第17肓 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公« ) J---,-------- i--- ----I I ------^ <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 4 3 6 3 7 7 A7 _ B7 五、發明說明（） 層研磨墊、且覆蓋層為IC-1000組成 '且隔層由SUBA-4 所組成的研磨墊產生可自Rodel公司取得》 研磨漿36包含一反應試劑（如氧研磨用之解離子水） 及一化性觸媒（如氧研磨用之氫氧化鉀），其可由一研磨 漿提供阜或研磨漿/清洗用手臂38加至研磨备30之表面若 研磨整30為一標準誓，研磨衆36就也可包含研磨粒子（如 氧研磨之二氧化矽）。 旋轉裝置40具有四個研磨頭50，其由一中央支柱42 支搏在研磨台之上，一旋轉馬達組件（未顯示）則相對於中 央支柱42旋轉，以使研磨頭沿圓軌道行進，而基材則在 研磨台及轉移台之間接附至該研磨頭。一研磨頭驅動樞軸 44將一研磨頭旋轉馬達46(見第2圖）連接至每一研磨頭 50，以使每一研磨頭可以獨立對其各自軸旋轉a此外，一 滑件（未顯示）將每一驅動樞軸支撐在一相對之輻射向狹槽 48内。一輕射向驅動馬達（未顯示）可將滑件移動至使研磨 頭能橫向震盪。在實際操作中，平檯相對於其中心軸2 5 旋轉，而研磨頭則對其中心軸51旋轉，並橫向移動整個 研磨整之表面。 研磨頭50能執行數項機械功能。一般說來，研磨頭 將基材推向研磨墊，並使一向下之壓力平均分配在基材之 背面，並將力矩自驅動樞軸轉移至基材，以確保基材在研 磨時不致自研磨頭底下滑出。關於_研磨頭之描述可參見 —美國專利申請案，其序號為 08/861,260，名為"a CARRIER HEAD WITH a FLEXIBLR MEMBER FOR a 第18頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） <||丨.|------l!i 11---— 丨訂·1 ----線 <請先《讀背面之注意事項再填寫本頁) 436377 A7 B7 五、發明說明（ CHEMICAL MECHSNICSL POLISHING SYSTEM”，在此將 之併入以利參考。 (锖先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁》 續請參考第2及3圖，其中孔徑60及80中有兩個洞， 其係形成於平檯24中，而另有兩視窗62及82則形成於 研磨墊30中，並分別覆蓋在洞60及80之上。兩洞60及 80可以形成在平檯24的相反侧上，約以1 80Q相隔。同樣 地，視窗62及82可以分別形成在研磨墊30上、且在洞 60及80之相對側上•透明視窗62及82之架構可參見一 美國專利申請案 08/689/930，其名為"METHOD OF FORMING A TRANSPARENT WINDOW IN A POLISHING PAD FOR A CHEMICAL POLISHING APPARATUS"，其全 部揭示之内容在此將之併入，以利參考用。洞60,80及視 窗62,82的擺置能使它們在平檯旋轉部份時交替窥探基材 10，而與研磨頭50的移動位置無關。 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 用以進行干涉測量基材厚度及研磨速率的兩光學系 統64及84分別置於視窗62及82之平檯24的下方。光 學系統可以固定至平檯2 4 ’以使它們能隨平檯旋轉，並進 而維持與視窗之相對位置。第一光學系統稱為偏袖系統， 此時光以直角垂直入射至基材》光學系統64包含一第一 光源66及一第一感測器68，如一光感測器；其中第一光 源66產生一第一光束70，其透過透明之视窗62及墊（見 第4圖）上之所有研磨漿，以照射至基材之曝出表面。 光束70從光源66以一相對於基材丨〇表面之垂直方向角 度為〜的角度投射，而傳輸角αι的角度可為〇〇到45〇，如 *19Τ 本紙張尺度適用争國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公# > 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 436377 A7 .____B7__ 五、發明說明（） 160。在一做法中，光源66為一雷射光’其產生的雷射光 波長約為600-1500奈米’如670奈米。若洞6〇及視窗62 為長擴圓狀’那麼光束拓張器（beam expander)(未顯示）就 可置於光東70之光徑上’以將光束沿視窗之長軸向拓展 開來》 第二光學系統84也可以是一偏抽光學系統，其具有 一第二光源80及一第二感測器88。第二光源86能產生一 第二光東90,其具有一不同於第一光束7〇之第一波長之 罘二波長。更進一步說來，第二光束90的波長可能短於 第一光束70之第一波長。在一設計中，第二光源86為一 雷射光，其產生的光束波長在約3 00-5 00 nm或3 00-6 OOnm 之間’如470nm。光束90從光源86以一相對於基材10 表面之垂直方向角度為幻的角度投射，而該投射角h的角 度可為0G到45α，如16Q。若洞80及視窗82是長橢圓狀 的，那麼另一光拓展器（未顯示）就可以置於光束90的光徑 上’以將光東在沿視窗之長軸方向上拓展開來。 光源66及86可以連績進行操作。換言之，當視窗62 大致接近基材10時，光源66可被致動以產生光束7〇;而 當光源大致靠近基材10時，光源86可被致動以產生光束 90 ° CMP設備20可包含一位置感測器160，以在視窗62 及82靠近基材時進行感測β因為平檯24在CMP過程中 旋轉，而平檯視窗62及82在平檯24部份旋轉時只能看 到基材10的一部份。為了避免研磨漿的假性反射、及避 _ _ 第20貰____ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公;"" T---·!1------1 -----J 訂1 丨！！線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本買) A7 436377 ____B7__ 五、發明說明（> 免支撐環干擾干涉訊號’光學系統64及84的偵測訊號只 有在基材1 0由光束70及90之一照射時才能被取樣。位 置感測器1 60係在確定偵測訊號只在基材1 〇覆蓋視窗之 一時才被取樣》另其它任何習知的類似感測器都可以被使 用，如霍爾效應、渦流、光干擾器或聲感測器。更進一步 說來’位置感測器160可包含兩個光干擾器162及164(如 LED/光二極體對），其被支撐在CMP設備之機殼的各固定 點，如為互相對立型式排列，並與研磨頭50以9〇Q相隔。 一位置旗標166接附至平檯之周圍，且旗標166的接附點 及長度與光干擾器1 62及1 64的位置係經適當選擇，以使 在視窗62掃過基材1〇之下方時，旗標166能觸發光干擾 器162;且在視窗82掃過基材10之下方時，旗標能觸發 光干擾器164。在光干擾器162為旗標所觸發時，偵測器 68的輸出訊號可以測量並將之儲存；且在光干捷器1 64 為旗標所觸發時’偵測器8 8的輸出訊號可以測量並將之 儲存一位置感測器的使用方法可見諸上述之一美國專利 申請案 08/689, 930。 在實際操作中，CMP設備20利用光學系統64及84 以決定基材表面移去的物質量，或可以決定表面何時被磨 至光滑平坦。光源66,86、偵測器68,88及感測器16〇寸 用以連接至一一般用途之可程式化數位電腦或處理器 52。一旋轉耦合組件56可提供光源“，“及偵測器Μ，” 之間的电源及資料之電性連接β電腦52可加以程式化， 以接收自光干擾器所傳來之輸入訊號，並储存偵測器所得 第21頁 ---J I-----!-r*-----if 訂-----1 I (請先M讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作杜印製 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 4363 77 a7 -------B7____ _ 五、發明說明（） 到的強度量度值，並由強度測量值計算出初始厚度、研磨 速率、移除材料量及剩餘厚度’並偵測研磨之終點。 參考第4圖，基材丨〇包含一晶圓丨2 ,如-矽晶圓； 及一披覆薄膜結構14’其中該結構14包含一透明或部份 透明之外層，如一介電層（如一氧化層），且並可包含一或 多層覆蓋層，其中該内覆層可以是透明的、部份透明的或 平滑而具反射性的。 在該第一光學系統64中，照射至基材1〇上之光束7〇 部份會由薄膜結構14之一第一表面（即外層之表面）所反 射，而形成一第一反射光束74»然而，仍有一部份的光會 穿透薄膜結構14而形成一穿透光束76，不過至少有一部 份的穿透光束76會由一或多層的内覆層表面所反射，而 形成一第二反射光束78»該第一及及第二反射光74,78彼 此依其相位關係進行相長性或相消性干涉，而形成最後的 返回光束72(亦見第2圖）。返回光束的相位關係主要是折 射率及膜層厚度或薄膜結構14之層膜的函數、光東70的 波長及入射角度〇：1的函數。 再回至第2圖’返回光束72經由研磨漿36及透明視 窗62傳回至偵測器68中，此時若反射光束74,78彼此共 相位’那麼它們就會在偵測器68上造成最大值（imaxl)。在 另一方面說來，若反射光東74,78不共相位，它們就會在 偵測器68上形成一最小值（Imin [) β其它的反射光相位關係 也會互相千涉’而由偵測器68看出其值，且該偵測器68 的值會隨層膜厚度或結構14的層膜而變。 第22頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） -- - ----— II----^*--- - -- 訂—！！！線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 4363 77 a7 ______B7___ 五、發明說明（） 因為層膜厚度或結構14的層膜會隨研磨時間而有改 變，故侦測器68的輸出訊號也會隨時間而改變。遠積測 器的隨時間改變輸出可以稱作反射測量線（或反射線）， 其可用於很多用途，包含偵測一研磨之終點、將CMP製 程特性化' 並感測CMP製程是否進行得宜， 續參考第5圈’在第一光學系統84中，光束9〇的第-一部份會由薄膜結構14的表面層所反射，以形成一第_ 反射光束94。光束的第二部份會穿透薄膜結構14,而形 成一穿透光束96。但穿透光束96的至少一部份會被反射 (如被結構14的内覆層之一所反射），而形成—第二反射光 東98»第一及第二反射光束94,98彼此可依其相位關係進 行相•長性或相消性干涉’而形成最後的返回光東9 2 (亦見 第2圖）。其中反射光東的相位關係為折射率、廣膜厚度 或結構14之層膜、光束90之波長及入射角以的函數。 所形成的返回光束92經由研磨漿36及透明視窗82 傳回至偵測器88。此反射光束94,98之間的時變相位關係 可能會在偵測器88上造成最大值（I随〇及最小值（Imini^那 麼偵測器88的輸出訊號也會隨層膜厚度及結構14上之看 膜而有所改變，並形成第二反射線。另外，光學系統各自 使用不同波長之光東’所以每一光學系統之時變反射線就 會有不同的模型。 當對一空白基材（即基材上之膜層及結構14上之膜層 未經圖案化）進行研磨時，偵測器68,88的資料輸出是循環 性的’這是由於薄膜結構14或晶圓12之表面層所造成的

笫23T 本紙張尺度適用尹國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐）~~" - 4IIJI1I I I--- I I * — — — — — — — * ( *--I — I I I (请先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 4363 77 * A7 B7 五、發明說明（） 反射光束及内覆層反射的反射光束互相干涉的結果。所 以，CMP過程中所移除的材料厚度可以由資料訊號的循環 (或循環的部份）得知’以計算多少的物質會在每一循環中 移去*並計算循環數及每循環移去之厚度的乘積。此計算 所得數字可以與想移去之厚度進行比較，並根據比較結果 進行製程控制。材料自基材上移去量之計算可參見上述之. 美國專利申請案08/689,930中的說明。 續請參考第6及7圏，假設所用基材為”空白的”， 那麼光學系統64及68所分別發出的反射線1〇〇及丨ι〇(圖 中虛線所指）強度量度值將會趨進正弦波曲線，而CMP設 備就利用反射線100及110來了解基材表面上被移除的物 質量·。 電腦5 2利用偵測器6 8及8 8所得到的強度測量值以 產生每一反射線100及110的一模型函數（虚線120及130 所指更特定說來，反射線1〇〇的模型函數IKTmeasw) 將會是： (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 其中I maxi及I mini疋正弦波的最大及最小值1 Φ I則是模型函 數120的相位差，ΔΤ^為模型函數120之正弦波的峰對峰 值，T measufe為；則量時間》且k 1為振幅調整係數β最大的振 幅Imaxl及最小振幅Iminl可經由選擇反射線1〇〇的最大及最 小測量值而得以決定》模型函數1 2 0經由一趨進過程將其 笫24頁 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） 436377 A7 B7 五、發明說明（） 趨進至所觀測之反射線1 〇〇的強庋測量值，如利用傳統的 最小平方趨進法。相位差Φι及峰對峰遇期ΔΉ為方程式1 中待最佳化之趨進係數。振幅調整係數k 1可由使用者自行 調整，以使趨進過程更完善，且其值约為0.9。 同樣地’反射線的模型函數1:( 丁 measure)為以下所 述： I +/ max2 min2 2 其中ί max2及最小振幅i min2為正弦波最大及最小振幅，Φ 2為 模型函數130的相位差，ΔΤ2為模型函數130之正弦波辛 對峰值之週期。T measure為測量時間，且k 2為振幅調整係數。 最大·的振幅Imax2及最小振幅Imin2可經由選擇反射線1 I 〇的 最大及最小測量值而得以決定。模型函數1 3 〇經由一趨進 過程將其趨進至所觀測之反射線1 〇 〇的強度測量值，如利 用傳統的最小平方趨進法。相位差φ2及峰對峰週期Δτ2為 方程式2中待最佳化之趨進係數。振幅調整係數k2可由使 用者自行調整，以使趨進過程更完善，且其值約為〇.9。 緩濟部智慧財產局負工消费合作社印製 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> (4) —.cos 因為實際之研磨速率在研磨過程中會有所改變，研磨 變數（用以計算话計之研磨速率，如峰對峰週期）也必須定 期加以重新計算之。例如’峰對峰週期厶丁2及必須根 據每一循環之強度測量值加以重新計算，其中峰對辛週期 可經由重疊時間週期内的強度測量值來計算。例如，—第 一峰對峰週期可以由研磨時的前6 〇 〇/。時間内所得的強度 測量值計算之，而一第二峰對峰週期可以由研磨時間的後 第25頁 本紙張尺度適用中國圉家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 4363 7 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 i、發明說明（） N Μ Μ之整數 Ν之厚度 Μ之厚度 厚度差 0 0.27 0 655 125 530 1 1.45 1 2992 2 100 892 2 2.63 3 5329 6050 •721 3 3.82 4 _ 7665 8025 -360 4 5.00 5 1 0002 9999 2 5 6.18 6 1 233 8 1 1974 264 6 7.37 7 14675 1 3949 725 7 8.55 9 1701 I 1 7899 •888 8 9.73 10 1 9348 19874 -526 9 10.92 11 21684 21849 -165 10 12.10 12 2402 1 23824 197 11 13.28 13 26357 25799 559 12 ---- 14.47 14 28694 27774 920 13 15.65 16 3 1030 3 1723 -693 14 16.83 17 33367 33698 -33 1 15 18.02 18 35704 35673 30 16 19.20 19 38040 37648 392 17 20.38 20 40377 39623 754 18 21.56 22 42713 43573 -860 第3表格 如表格所示，使Μ值最接近一整數的N值之Μ及N分別 為5及4，此乃最佳趨進值β且其中最後的初始厚度約為 第29頁 本紙張尺度適用令囷國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） i請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

' H ] H ϋ ϋ 一"J# n ϋ. n - 1 _ I I k— I - I I n n n t It n ϋ ϋ It - I ϋ I 經濟部智慧財產局R工消费合作社印焚 436377 A7 ___B7____ 五、發明說明（） 可以較小’因為光束90a係通過孔徑，並沿相同路徑返回。 現請參考第1 1圖，圖中說明另一設計做法。其中CMP 設備20b在平檯24b上具有一單一開口 6〇b，且在研磨墊 3 0b中有一單一視窗62b = —偏軸光學系統64b及一準軸 學系統各將其相對之光束導經相同的視窗6 2 b。光束7 0 b 及90b可以導至基材1〇上的相同點上，這種設計方法僅 需要一單一之光千擾器162。另外，鏡93可用以調整雷射 進入基材的入射角度。 續請參考第1 2圖所示的另一設計做法，其令CMP設 備2 0c具有兩偏軸光學系統64c及84c，它們直接將光東 70c及90c導至基材1〇上的相同點上。光學系統84c的光 源66c及偵測器68c與光學系統84c的光源86c及偵測器 8 8c可以架設成使光束7〇c及72c所構成的平面橫越光束 90c及92c所構成的平面β例如，光學系統64c，84c可以 互相隔離90〇。這種設計也只需要單一的光學干擾器162， 並能經由修正入射角而調整第—光束7〇c的有效波長， 在第丨3圖所示的另一設計中，兩光學系統彼此以分 離的模組型式相鄰’且兩者具有各自的光源66d，86d、偵 測器68d，88d，及鏡73d，93d ’以將光束以所描述的傳輸角 A及h導至基材表面上a 當ϊ王意的是其它的光學系統及視窗擺置組合也落於 本發明之範圍之内’只要光學系統是操作在不同的有效波 長上。例如’不同之偏軸光學系統及準軸之光學系統的組 合可以將光束導經平檯中相同或不同之視窗，而其它光學 第32頁 本紙張尺度細+國國冢標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） ^1 ^1 d n n n I ^ 11- ί n ϋ .^1 』ίοί I n n I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> A7 436377 B7__ 五、發明說明（） 零件（如鏡）可用以在光束落於基材之上時調整光束的傳輸 角。 除了雷射之外，發光二極體也可以用以當作產生干涉 訊號的光源’其中光源的選擇以其重要參數-光束相干長 度為重要依據，此相千長度應大於光束通過研磨屠的光徑 長度的兩倍為宜。光徑長度OPL表示如下：

coscx’ (13) 其中d為結構14的膜層厚度》—般說來，相干長度愈長， 所得的訊號強度也將愈強。同樣地，層膜厚度愈薄，訊號 的強度也會因之變強；所以在基材進行研磨時，干涉訊號 應變+得愈來愈強。在第14及15圖中，一 LED產生的光束 具有相當長的相干長度，以能產生有用的反射線，其中該 反射線在470nm處具有峰值放射強度"該反射線可看出了 在基材研磨時干涉訊號變得較強。利用L E D s當作光源所 帶來的效益是可以使用較短波長的光（如具藍或綠頻譜之 光）進行干涉測量，並因此能更準確得到厚度及研磨速率 值。假設雷射通常用在干涉儀測量，而LEDs具有較雷射 為短的相干波長時，利用LED當作測厚的光源所帶來的好 處是令人難以置信的。 因為本發明採用之設備使用的光學系統不只一個，所 操作的有效波長也超過一個，所以可以得到兩獨立端點訊 號’其中兩端點訊號可以交互核對，而決定何時停止研磨 過程（此為所舉的其中一例）》根據上述之說明可看出其較

第33T 本紙張尺度適用尹國國家標準（CNS>A4規格（210x297公爱） Ί I I J.---------r-\-------訂 *----I---線 <請先閱讀背面之沒意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印s 436377 A7 B7 經濟部智慧財產局具工消費合作社印製 五、發明說明（ 僅具早-光學系統的系統之可靠度為佳。此外，若在一劳 定時間内只出現單-端點，而另-端點並未出現，那麼ϋ 時就可以停止研磨過裎。就以此方式，兩端點訊號或單一 端點訊號都具充份停止研磨過程的條件d 在終點出現之前，不同光學系統的訊號線之間可以5 相比較’以偵測出是否有—或另一訊號的行為出現不正讀 的情形。 當基材之初始不規則表面研磨變得平面化時，反射朝 號在基材表面變得相當平滑時就會變成具循環性。這時 後，一旦反射訊號變成正弦波，就會開始計算初始厚度。 此外，終點（或一些其它的製.程控制點）可由偵測—第一和 後續·之循環而得以決定，或經由一些其它的預定干涉訊號 樣式而得以決定之。總之，一旦—不規則表面開始變得平 滑時，厚度就可以被決定。 本發明已描述過空白晶圓的情形.然而，在某些時後 需要過濾資料訊號以測量模型結構之上的層膜厚度，這種 過濾過程也在上述之美國專利申請案（08/689,93〇)中討論 過α 此外，儘管基材已在具單一氧化層的矽晶圖中描述 過’但干涉同樣會發生在其它基材及其它膜層及薄膜結構 的多層膜中’重點是薄膜結構的表面會對光部份反射及部 份穿透，底層、薄膜結構的層膜或晶圓也會至少部份反射 該入射光束》 續請參考第16圖及第17圈所示的另一實施例，其中 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210X 297公釐） Ί — !·1--!!-ri —----- 訂！--- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 436377 ‘ B7______ 五、發明說明（） 每一CMP設備20e的研磨台包含至有·一單一光學系統a 更特定說來’ CMP設備20e包含一第一研磨台22e，其具 有一第一光學系統64e;及一第二研磨台22e_，其具有一第 二光學系统64e'。光學系統64e，64e·分別包含光源 66e，66e'，及偵測器68e，68e'。當基材位於該第一研磨台 時，光源66e會將一光束導經平檯24e中的一洞6〇e及研 磨整 3 0e中的一視窗62e，以照射至該基材。同樣地，一 呈基材移動至第二研磨台時，光源66e·將一光束導經平棱 24e_的一洞60e'及研磨墊30e’中的一視窗62e，，以照射至 該基材。在每一研磨台中，相關的偵測器會測量基材上反 射回來的光’以提供千涉訊.號，並據此以決定研磨之終 點，這在上述之美國專利申請案08/689,930中有其討論。 兩研磨台處的偵測器6 8 e，6 8 e'可以連接至相同的電腦5 2 e 或不同的電瑙，這些電腦可處理這些干涉訊號，以決定研 磨之終點。 雖然光學系統64e,64e'的結構相似，但它們係操作在 不同的有效波長上。更特定說來，第一光學系統64e的光 東70e的有效波長應該要大於第二光學系統64e(的光束 70^的有效波長，這可由使用不同波長的光源而達成之， 例如’光源66e可產生一紅外線光束（如約600-2000nm)， 而光源66e'可產生可見光範圍之光束（如约300-700nm)。 更特定說來，第一光束的波長可以是約13〇〇nm或 I 5 50nm ’而第二光束的波長可以是約400nm或670nm。 光源的有效波長也可以經由改變光束之入射角而得以調 第35頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — —IJIIIIII1I — - I I I I I I I *1111(1— — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局負工消费合作社印製 4 3 6 3 7 7 Α7 Β7 五、發明說明（） 整。 (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁> 在實際操作中，基材（可為空白基材或具圖案元件之 基材）被運送至第一平檯，並研磨至較長波長之光能偵測 出第一終點。基材然後被運送至第二平檯，並研磨直至較 短波長之光偵測出第二終點。上述之過程提供了準確的終 點決定，即便基材和基材之間的初始沉積膜層厚度有很大 的變動》 經濟部智慧財產局S工消费合作社印製 為解釋以上所述之優點，基材和基材之間的初始膜層 被研磨的厚度變動會造成錯誤的終點偵測判斷。更特定說 來，若厚度變動超出第一光學系統的峰對峰厚度AD，那 麼終點偵測系統就會在錯誤-的干涉訊號循環中偵測到不 當的·終點》—般說來，較長波長的終點偵測器的解析度較 低。更特定說來，在干涉訊號中會有較少的光線花紋，且 研磨設備之後就不能在一正確厚度真正停止下來。然而， 較長的波長會造成較大的的峰對峰厚度(見方程式 7)*較長的波長對基材及基材間被研磨之膜層初始厚度變 動有較大的容忍度；也就是說，其終點較不可能偵側在強 度訊號的錯誤循環中。另一方面說來，使用較短波長之終 點偵測器具有較高的解析度，但其對於初始厚度變度的容 忍度則較低。 第一研磨台之長波長提供較大的锋對峰厚度AD，所 以對於基材及基材間層膜厚度的變度容忍性就較大3雖然 第一終點偵測器沒有第二終點偵測器的高解析度，但卻足 以正確地在第二光學系統的單一峰對峰厚度Δ D，内使研 第36頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2ΚΜ 297公爱） 436377 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印8 五、發明說明（） 磨過程停止。第二研磨台的較短波長對最終終點的厚产決 定提供了更正確的判斷性。所以，依序利用不同波長二光 學系統（特別是第二波長短於第—波長的光學系統）可使研 磨更正確地停止在所想要的終點上。此外，即使基材對基 材間之初始研磨膜層厚度的變動超出第二光學系統的學 對峰厚度Δϋ，，正確的終點偵測仍然可以達成， 這些過程可以經由上迷在—或多個研磨台中使用多 重光學系統的實施例而達成之。例如，此過程可以經由依 序在每一台研磨基材、並使用兩光學系統之至少其—而達 成之。 此外，該過程可以在單—的研磨台中具雙光學系统研 磨基·材而達成，這可參見第1_15圏的圖示說明。例如， 第一光學系統可用以偵測第一研磨台所需要偵測之終 點：而第二光學系統可用以偵測第二研磨台所需要偵利之 終點。換言之，第一光學系統可用以偵測一中介研磨點， 一旦憤測出中介研磨點時，第二學系統可用以偵測第一研 磨台所需偵測的的終點。甚JL，此過程可以在一單一台上 使用單_光學系統而達成之，其中光源的有效波長可以更 改。例如’光源可以調整成能產生具有第一光波長之光 束，且在第一終點或中介研磨點偵測到時，光源可以產生 一具有第二波長（與第一光源之滴一波長不同）之第二光 束。 儘管台22e及22e，在第16圖中係說明成第一及第二 研磨台’但研磨過程可以使用其它的研模台組合。例如， 第37頁 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS>A4规格（210 X 297公釐） -----«- — ιϋιί — ------- I 訂·----i I {請先閱讀背面之注意事項再填冩本頁) A7 436377 五、發明說明（) 第一及第二研磨台可包含使用相同之較長波長光束之光 學系統；一第三研磨台256"可包含一使用較短波長光束之 光學系統》此時，研磨過程訧在第二及第三研磨台中進行 之。 CMP設備的研磨準確性可以因外加光學系統而得以 進一步提升，其中外加之光學系統所使用之波長較短。例 如，第三研磨台22eM可包含一光學系統，其所產生之光束 波長較光束70e’為更短》 此外’在一些研磨參數需要改變的情況珠τ可以使用 一或多個光學系統以測量一中介研磨點。更特定說來，在 基材表面層厚度磨去一定量之後，研磨參數就最好能加以 修整’’如平楼旋轉率、研磨頭旋轉率、研磨頭壓力，或研 磨漿组成，以將研磨速率或均勻度最佳化。例如’在一包 含兩光學系統的研磨台中，第—光學系統可用以偵測一些 中介研磨點，而第二光學系統可用以偵測終點。易言之， 在-包含一單一姑學系統、且具有一可變波長光源之研磨 〇中’光學系統首先會以-波長偵測中介研磨點隨後以 -不同波長制終點·«最後，中介研磨點可以在_研磨台 中憤測之，其中該研磨台包含一不改變光束波長之單一光 學系統。在此設計中，相同的光學系統可以序列性地被使 用，即首先偵測中介研磨點，以觸發研磨參數的改變’然 後再偵測終點。 本發明已就各特定實施例進行說明，但本發明之範圍 並不僅侷限於上述所提及與所說明之實施例，本發明 第38頁 -1 — — ^---------r,-------— 訂---------Μ 《靖先閲讀背面之注意事項再填μ本頁) 經濟部智慧財產局負工消#合作社印製 43 63 77 A7 _B7_ 五、發明說明（） 圍當以後附之專利申請範圍定義之。 (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐）

Claims (1)

1. 436377 g D8 六、申請專利範圍 1. 一種用於化學機械研磨一基材之設備，其中該基材具有 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第一表面及一第二表面，且該第二表面在該第一表面之 下方，該設備至少包含： 一第一光學系統，包含一第一光源，以產生一第一 光束，以照射在該基材之上，其中該第一光束具有一第 一有效波長及一第一感測器，以測量該第一光束之光， 其中該第一光束之光係反射自該第一及第二表面，以產 生一第一千涉訊號； 一第二光學系統，包含一第二光源，以產生一第二 光束，以照射在該基材之上，其中該第二光束具有一第 二有效波長及一第二感測器，以測量該第二光束之光， 其中該第一光束之光係反射自該第一及第二表面，以產 生一第二干涉訊號； 一處理器，用以由該第一及第二干涉訊號決定一厚 度。 2. 如申請專利範圍第I項所述之設備，其中上述之第一及 第二光束具有不同之波長。 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 3. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中上述之第一及 第二光束在入射至該基材時有不同的入射角。 41如申請專利範圍第3項所述之設備，其中上述之第一及 第二光束具有不同的波長。 第40頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 436377 g D8 六、申請專利範圍 5. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中上述之第一有 效波長大於該第二有效波長。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 6. 如_請專利範圍第5項所述之設備，其中上述之第一有 效波長不是該第二有效波長之整數倍》 7. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中上述之至少一 光學系統為偏軸光學系統。 8. 如申請專利範圍第7項所述之設備，其中上述之第一及 第二光學系統為偏軸光學系統。 L如申請專利範圍第7項所述之設備，其中上述之第一光 學系統為偏軸光學系統，而該第二光學系統為準軸光學 系統β 1 0.如申請專利範圍第1項所述之設備，其中上述之至少一 光學系統為準軸光學系統。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 1.如申請專利範圍第1項所述之設備，其中上述之第一及 第二光源至少一者為一發光二極體。 如申請專利範圍第U項所述之設備，其中上述之第一 光源為一第一發光二極體·具有一第一相干長度，而該 第WT 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) 經濟部智慧財產局具工消費合作社印製 436377 g . D8 六、申請專利範圍 第二光源為一第二發光二極體，具有一第二相干長度。 13,如申請專利範圍第12項所述之設備，其中上述之第一 相干長度大於該第一光束通過該基材上一層膜之一光 徑長度，且該第二相千長度大於該第二光束通過該基材 上該層膜之一光徑長度》 14·如申請專利範圍第1項所述之設備’其中更包含一研磨 墊，該研磨墊接觸至該基材之該第一表面。 15. 如申請專利範圍第14所'述之設備’其中更包含一平 檯’以支撐該研磨墊，其中上述之平檯包含一孔徑’且 該第一及第二光束通過該孔徑。 16. 如申請專利範圍第14所述之設備’其中更包含一平 檯，以支撑該研磨塾*其中上述之平檯包含一第一孔徑 及一第二孔徑，且該第一光束通過該第一孔徑’而該第 二光束通過該第二孔徑。 17. 如申請專利範圍第14所述之設備’其中上述之研磨墊 包含一透明視窗，且該第一及第二光束通過該視窗。 18. 如申請專利範圍第14所述之設備，其中上述之研磨墊 包含一第一透明視窗及·一第一透明視窗’且該弟 光束 第42貰 本紙張尺度適用中固國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 1-ΙΙ—,— — — — — — —--F. ----^----訂·!111· "^ I ! * <請先J53讀背面之注意事項再填寫本頁> 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 43637: § D8 六、申請專利範圍 通過該第一視窗，而該第二光束通過該第二視窗》 1 9.如申請專利範圍第1項所述之設備，其中上述之第一有 效波長大於該第二有效波長。 20.如申請專利範圍第19項所述之設備，其中上述之第一 光束具有一第一波長，而該第二光束具有一第二波長， 且該第二波長短於該第一波長。 2 1.如申請專利範圍第2 0項所述之設備，其中上述之第一 波長介於約600至1 500奈米之間。 2 2.如申請專利範圍第20項所述之設備，其中上述之第二 波長介於約300至600奈米之間。 23. 如申請專利範圍第19項所述之設備，其中上述之第一 光東在基材上之入射角小於第二光束在該基材上之入 射角。 24. 如申請專利範園第1項所述之設備，其中上述之處理器 用以決定該第一干涉訊號之一第一模型強度函數，及用 以決定該第二干涉訊號之一第二模型強度函數。 25. 如申請專利範圍第24項所述之設備，其中上述之第一 第43頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） —：---.----1 I I I I ^7----r--—訂------— 一· "5^ (請先閱讀背面之沒意事項再填寫本頁) 8888 ABCD 436377 六、申請專利範圍 及第二模型強度函數為正弦波函數。 26.如申請專利範圍第25項所述之設備，其中上述之第一 模型強度函數由一第一週期及一第一相位差表示之，而 該第二模型強度函數由一第二週期及一第二相位差表 示之。 2 7.如申請專利範圍第26項所述之設備，其中上述之第一 週期及第一相位差由該第一模型f強度函數以最小平方 趨進該第一干涉訊號所得之測量值計算得知，而該第二 週期及第二相位差由該第二模型強度函數以最小平方 趨進該第二干涉訊號所得之測量值計算得知。 28.如申請專利範圍第26項所述之設備，其中上述之厚度 可由一第一模型厚度函數估計之，其中該第一模型厚度 函數是一第一整數、該第一有效波長、該第一週期及該 第一相位差的函數；且上述之厚度可由一第二模型厚度 函數估計之，其中該第二模型厚度函數是一第二整數、 該第二有效波長、該第二週期及該第二相位差的函數； 且該處理器用以決定該第一整數之第一值、及該第二整 數之第二值，且該兩值能自該第一及第二模型厚度函數 提供該厚度的近似相等值* 2 9.如申請專利範圍第2 8項所述之設備，其中上述之處理 第44頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） JI---111 ---— I— in —--r---^ »111111)* (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局具工消費合作杜印製 經濟部智慧財產局員工消费合作杜印製 436377 六、申請專利範圍 器用以由求解下列方裎式以決定該第一及第二值： 其中Μ為該第一值，而n為該第二值’ 為該第〆 有效波長，而為該第二有效波長’ ΔΤι為該第〆 遇期，而ΔΤ2為該第二週期，φι為該第—相位差τ而 Φ 2則為該第二相位差。 3 0,如申請專利範圍第24項所述之設備，其中上述之厚度 可由一第一模型厚度函數估計之’其中該第—模型厚度 函數為一第一整數、第一有效波長、及第一干涉訊號之 函數：上迷之厚度亦可由一第二模型厚度函數估計之， 其中該第二模型厚度函數為一第二整數、第二有效波 長、及第二干涉訊號之函數；且其令上述之處理器可用 以決定一第一整數之第一值，及一第二整數之第二值， 其中該第一值及第二值可大約提供對該第一及第二模 型厚度函數之厚度的近似相等之估計。 jl_如申請專利範圍第3〇項所述之設備’其中上述之第— 模型厚度函數為一第一週期之函數，且該第二楔型厚度 函數為一第二週期之函數，直上述之處理器用以由該第 一干涉訊號決定該第一週期，及由該第二干涉訊號決定 該第二週期。 3·2.如申請專利範圍第31項所述之設備，其中上述之第— 模型厚度函數為一第一相位差之函數；且上述之該 第45頁 Τ---.-------- n I ---------- 訂---------線 产請先聞讀背*之涑意事項再填窝本頁) 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 43637 六、申請專利範圍 模型厚度函數為一第二相位差之函數：且上述之該處理 器用以由該第一干涉訊號決定該第_相位差，及由該第 二干涉訊號決定該第二相位差。 33.如申請專利範圍第24項所述之設備，其中上述之處理 器用以決定一第一模型厚度函數及一第二模型厚度函 數之間的關係，以使該第一及第二模型強度函數可提供 該層膜厚&近似於正確之话計值，纟中該第一模型厚度 函數為該第一有效波長之函數，且該第二模型厚度函數 為該第二有效波長之函數。 3 4. —種利用化學機械研磨一基材的設備，其令該基材具有 第表面及一第二表面，且該第二表面位於該第一表 面之下’該設備包含： 一第一光學系統，包含一第一光源，以產生一第一 光束，以照射在該基材之上，且該第—光束具有一第一 有效波長及一第一感測器，以測量該第—光束之光其 中該第-光束之光係反射自該第一及第二表面，以產生 一第一干涉訊號；及 一第二光學系統，包含一第二光源，以產生一第二 光束，以照射在該基材之上，且該第二光束具有—第二 有效波長及一第二感測器，以測量該第二光東之光，其 中該第二光束之光係反射自該第—及第二表面，以產生 一第二干涉訊號》 第46頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公釐） I ：r..--- (諳先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •SJ_ - --線· A8B8C8D8 436377 六、申請專利範圍 35. —種利用化學機械研磨一基材的設備，其中該基材具有 一第一表面尽一第二表面’且該第二表面位於該第一表 面之下，該設備包含： 一平檯，以支撐一研磨墊，其中該研磨墊在進行研 磨時接觸該基材之該第一表面； —第一光學系統’包含一第一光源，以產生一第一 光束，以照射在該基材之上’且該第一光束具有一第一 有效波長及一第一感測器，以測量該第一光束之光*其 中該第一光束之光係反射自該第一及第二表面，以產生 一第一干涉訊號： —第二光學系統，包含一第二光源，以產生一第二 光束’以照射在該基材之上，且該第二光束具有一第二 有故波長及一第二感測器，以測量該第二光束之光，其 申該第二光束之光係反射自該第一及第二表面，以產生 一弟一干涉訊號，及 一處理器，用以由該第一及第二干涉訊號決定一厚 度’其中該厚度可由一第一模型厚度函數及一第二模裂 後度函數決定之，且該第一模型厚度函數為一第一整數 及該第一有效波長之函數，且該第二模型厚度函數為一 第一整數及該第二有效波長之函數，其中上述之處理器 用以決定該第一整數之一第一值，以由該第一及第二模 型函數厚度函數提供該厚度的近似正確值。 36. —種利用化學機械研磨一基材的設備，其中該基材具有 第47頁 仁紙張尺度適用尹國國家棵準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -J. I--ΓΙΙ----I------^· ! I 訂 ' — <锖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局具工消费合作社印製 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 43 63 7 7 I • D8 、申請專利範圍 一第一表面及一第二表面，且該第二表面位於該第一表 面之下，該韓備包含： 一第一光學系統，包含一發光二極體’以產生一第 一光束，以照射在該基材之上，且該第一光束具有一第 一有效波長及一第一感測器，以測量該第一光束之光， 其中該第一光束之光係反射自該第一及第二表面，以產 生一第一干涉訊號；及 一第二光學系統，包含_第二發光二極體，以產生 一第二光束，以照射在該基材之上，且該第二光束具有 一第二有效波長及一第二感測器，以測量該第二光束之 光，其中該第二光束之光係反射自該第一及第二表面， 以產生一第二干涉訊號。 37.如申請專利範第36項所述之設備，其中上述之第一光 東具有一第一波長1而該第二光束具有一第二波長，且 該第二波長小於該第一波長。 3 8.如申請專利範第3 7項所述之設備，其中上述之第一波 長約為700至1 500奈米之間。 39. 如申請專利範第37項所述之設備，其中上述之第二波 長約為300至700奈米之間。 40. 如申請專利範第36項所述之設備，其中上述之基材在 第481 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I,----I —-------产-----r---訂--I 1 I ---- <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 436377 g 1 D8 六、申請專利範圍 一晶圓上之一薄膜結構中具有一層膜，且其中上述之該 第一及第二丰束的相干長度長至足以在該第一及第二 光束通過該層膜時，維持住該兩光束之相干性。 41.如申請專利範第40項所述之設備，其中上述之第一光 束之一第一相干長度大於該第一光東通過該層膜的一 光徑長度1且該第二光東之一第二相干長度大於該第二 光束通過該層膜的一光徑長度· 4 2. —種在化學機械研磨一基材時*用以偵測一研磨終點的 設備’其中該基材在一晶園之上的一薄膜結構具有一層 膜’且該基材具有一第一表面及一第二表面，且該第二 表面位於該第一表面之下，該設備至少包含： 一發光二極體’以產生一光束，以照射在該基材之 上’其中上述之該發光二極體所發出之光束的相干長度 等於或大於通過該層膜之該光東之該光徑長度； 一感測器*以測量該反射自該第一及第二表面光東 之光，以產生一千涉訊號；及 一處理器，用以自該干涉訊號決定該研磨終點。 4 3. —種在化學機械研磨一基材時，用以偵測一研磨終點之 設備’其中該基材具有一第一表面及一第二表面，且該 ’第二表面位於該第一表面之下，該設備包含： 一第一光學系統，包含一第一光源，以產生一第一 第49貰 本紙張尺度適用+國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） T---：----Hr--r-----r--—訂---------線 (請先閱讀背面之沒意事項再填窝本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 436377 § D8 、申請專利範圍 光束，以照射在該基材之上，且該第一光束具有一第一 有效波長及一第一感測器，以測量該第一光束之光，其 中該第一光束之光係反射自該第一及第二表面，以產生 一第一干涉訊號； 一第二光學系統，包含一第二光源，以產生一第二 光束，以照射在該基材之上，且該第二光束具有一第二 有效波長及一第二感測器，以測量該第二光束之光，其 中該第二光束之光係反射自該第一及第二表面，以產生 一第二干涉訊號；及 一處理器，用以比較該第一及第二干涉訊號，以決 定一厚度，並決定該研磨終點。 4 4. 一種用以在化學機械研磨一基材時，用以測量一厚度的 設備，其中該基材具有一第一表面及一第二表面，且該 第二表面位於該第一表面之下，該設備包含： 波束產生裝置，用以產生具有不同有效波長的第一 及第二光東，以照射至該基材之上； 波束偵測裝置，用以偵測該第一及第二光束之光， 其中該第一光束及該第二光束係反射自該第一及第二 表面，以產生一第一及第二干涉訊號：及 厚度決定裝置，以自該第一及第二干涉訊號決定一 厚度。 45.—種用以決定一進行化學機械研磨之一基材之一膜層 第50頁 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公芨） ^----7---------r -----r---訂---------線 (請先閱讀背面之注f事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 4 3 6 3 7 7 § • D8 六、申請專利範圍 厚度的方法，該方法至少包含下列步騾： 導入一第.一光束至該基材之上，以產生一第一干涉 訊號，其中該第一干涉訊號具有一第一有效波長，並測 量反射自該基材之第一光束； 導入一第二光束至該基材之上，以產生一第二干涉 訊號，其中該第二干涉訊號具有一第二有效波長，並測 量反射自該基材之第二光束，其中上述之第一有效波長 不同於該第二有效波長，及 由該第一及第二干涉訊號決定該厚度。 46·如申請專利範圍第45項所述之方法，其中上述之決定 該厚度的步驟包含決定該第一干涉訊號之一第一模型 強度函數，及決定該第一干涉訊號之一第一模型強度函 數的步驟。 4 7 .如申請專利範圍第46項所述之方法，其中上述之第一 及第二模型強度函數為正弦波函數。 48. 如申請專利範圍第47項所述之方法，其中上述之第一 模型強度函數由一第一週期及一第一相位差表示之，且 該第二模型強度函數由一第二週期及一第二相位差表 示之。 49. 如申請專利範圍第48項所束之方法，其中上述之決定 第51頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 « 297公釐） ^----ί------广\----l· ---訂---I---I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A8 B8 C8 D8 六 經濟部智慧財產局員工消f合作社印製 43 63 77 、申請專利範圍 該厚度的步驟更包含將該第一模型強度函數以最小平 方法趨進至磚第一干涉訊號強度測量值，以計算該第一 週期及該第一相位差的步驟，及將該第二模型強度函數 以最小平方法趨進至該第二干涉訊號強度測量值’以計 算該第二週期及該第二相位差的步驟。 50,如申請專利範圍第48項所述之方法，其中上述之厚度 可由一第一模型厚度函數及一第二模型厚度函數估計 之’其中該第一模型厚度函數為一第一整數、該第—有 效波長及該第一週期及該第一相位差的函數，且該第二 模型厚度函數為一第二整數、該第二有效波長及該第二 週期與該弟一相位差的函數，且其中上述之決定該厚度 的步驟更包含決定一第一整數之第一值及一第二整數 之第二值的步驟’且該第一值及該第二值可由該第一及 第二模型厚度函數提供該厚度的近似正確之估計值。 5 I 如申請專利範圍第50項所述之方法，其中以上所述之 決定該第一及第二值的步驟更包含求解下列方程式的 步驟： 其中Μ為該第一整數值，而N為該第二整數值，Aeffi 為該第一有效波長，而Λημ為該第二有效波長，ΔΤι 為該第一週期，而ΔΤ2為該第二週期，Φι為該第一相 ’位差’而Φί為該第二相位差a 第52頁 本紙張尺度適用申國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐> (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 'Γ< · J I I l· I — J 訂 *11 — — 1 I I 1 ill!--I I I I I I i _ I I--- I I . A8B8C8D8 4363 7 7 六、申請專利範圍 5 2.如申請專利範圍第45項所述之方法，其中上述之厚度 可由一第一举型厚度函數及一第二模型厚度函數估計 之，其中該第一模型厚度函數為一第一整數、該第一有 效波長及該第一干涉訊號之函數，且該第二模型厚度函 數為一第二整數、該第二有效波長及該第二干涉訊號之 函數；且上述決定該厚度的步驟更包含決定該第一整數 之一第一值及該第二整數之一第二值，以由該第一及第 二模型厚度函數提供該厚度的近似正確估計值的步 驟。 5 3,如申請專利範圍第52項所述之方法，其中上述之決定 該厚度的步驟更包含決定一第一週期及一第二週期的 步驟，其中該第一週期描述該第一干涉訊號，且該第二 週期描述該第二干涉訊號；且該第一模型厚度函數為該 第一週期之函數，而該第二模型厚度函數為該第二週期 之函數。 5 4.如申請專利範圍第5 3項所述之方法，其中上述之決定 該厚度的步驟更包含決定一第一相位差及決定一第二 相位差的步驟，其中該第一相位差描述該第一干涉訊 號，且該第二相位差描述該第二干涉訊號；且該第一模 型厚度函數為該第一相位差之函數，而該第二模型厚度 •函數為該第二相位差之函數》 第53頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ί i I n n I n ^^1 I -· n n I .^1 n n n 一I .^1 .^1 n I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 436377 頜 C8 D8 、申請專利範圍 55. 如申請專利範圍第45項所述之方法，其中上述之第一 及第二光東巧波長不同。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 56. 如申請專利範圍第45項所述之方法，其中上述之第一 及第二光束在基材上有不同的入射角》 5 7.如申請專利範圍第56項所述之方法，其中上述之第一 及第二光束的波長不同。 58, —種用以在研磨一基材時，偵測一研磨終點之方法，其 中該方法至少包含下列步榦： 將一第一光束導至該基材上，以產生一第一干涉訊 號，並測量反射自該基材之該第一光束，其中該第一光 束具有一第一有效波長； 將一第二光束導至該基材上，以產生一第二千涉訊 號，並測量反射自該基材之該第二光束，其中該第二光 束具有一第二有效波長，且該第一有效波長與該第二有 效波長不同；及 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 比較該第一及第二干涉訊號，以決定一研磨終點。 59. —種研磨一基材之一化學機械研磨設備，其中該基材具 有第一表面及第二表面，且該第二表面位於該第一表面 •之下，該設備至少包含： 一第一研磨台，具有一第一光學系統，該第一光學 第54頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 3 6 3 4 098859 ^bcd 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 六、申請專利範圍 系統包含一第一光源，以產生一第一光束，以在該基材 於該第一研摩台研磨時照射在該基材之上，且該第一光 束具有一第一有效波長及一第一感測器，以測量該第一 光束之光’其中該第一光束之光係反射自該第一及第二 表面，以產生一第一干涉訊號； 一第二研磨台，具有一第二光學系統，該第二光學 系統包含一第二光源，以產生一第二光東，以在該基材 於該第二研磨台研磨時照射在該基材之上，且該第二光 束具有一第二有效波長及一第二感測器，以測量該第二 光束之光’其中該第二光束之光係反射自該第一及第二 表面，以產生一第二干涉凱號；及 至少一處理器，用以由該第一及第二干涉訊號決定 該第一及第二研磨台的一研磨終點。 60. 如申請專利範圍第59項所述之設備，其中上述之第一 有效波長大於該第二有效波長。 61. 如申請專利範圍第60項所述之設備，其中上述之第一 光束具有一第一波長，而該第二光束具有一第二波長’ 且該第二波長小於該第一波長。 62_如申請專利範圍第61項所述之設備’其中上述之第 •一波長約為800至1400奈米。 第55頁 本紙張尺度適用t國固家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------- - -----I l· I I 丨訂--------- (請先閱讀背面之沒意事項再填寫本頁) OQ8852 ABCD 436377 六、申請專利範圍 63. 如申請專利範圍第61項所述之設備，其中上述之第二 波長约為400至700奈米。 64. 如申請專利範圍第5 9項所述之設備，其中更包含一第 三研磨台，具有一第三光學系統，該第三光學系統包含 一第三光源，以產生一第三光束，以在該基材於該第三 研磨台研磨時照射在該基材之上，且其中該第三光束具 有一第三有效波長及一第三感測器，以測量反射自該第 一及第二表面之該第三光束，以產生一第三干涉訊號β 6 5 .如申請專利範圍第64項所述之設備，其中上述之第三 有效波長 <〗、於該第二有效波長" 66,如申請專利範圍第64項所述之設備，其中上述之第三 有效波長等於該第二有效波長= 6 7.如申請專利範圍第59項所述之設備，其中更包含一研 磨頭，以在該第一及第二研磨台之間移動一基材。 68. 如中請專利範圍第59項所述之設備，其中上述之每一 研磨台包含一具孔徑之旋轉平檯，該第一及第二光束可 以透過該孔徑照射至該基材。 69. 如申請專利範圍第68項所述之設備，其中上述之每一 第56頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） f--,!·----------,?Λ -----.1---訂.------I I ---- (請先閱讀背面之沒意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8B8C8D8 436377 六、申請專利範圍 研磨台包含一研磨墊，由一相對之平楼支撐，且每一研 磨塾具有一稍！窗，該第一及第二光束可以通過該視窗照 射至該基材. 7 0，一種化學機械研磨方法，該方法至少包含下列步费： 在一第一研磨台研磨一基材； 導入一第一光束至該基材上，以產生一第一干涉 訊號，並測量反射自該基材之第一光束之光，其中該第 一光束具有第一有效波長； 利用該第一干涉訊號，偵測一第一終點； 在偵測得該第一終點後，導入一第二濡至該基材 上’以產生一第二干涉訊號’並測量反射自該基材之第 二光東之光’其中該第二光東具有第二有效波長，且該 第二有效波長不同於該第一有效波長；及 利用該第二干涉訊號，偵測一第二終點。 71，如申請專利範圍第70項所述之方法，其中上述之第一 有效波長大於該第二有效波長。 7 2,如申請專利範圍第71項所述之方法，其中上述之第一 光束具有一第一有效波長’而第二光束具有一第二有效 波長，且該第二有效波長小於該第一有效波長。 73.如申請專利範圍第72項所述之方法，其中上述之第一 第57頁 本紙張尺度適用中圈國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐] ' If· 11— — — — — — — — - ,ΛηΛ · 1 I I l· I I I ·111111! I I k (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 A8B8C8D8 4363 77 六、申請專利範圍 波長約為800至1 400奈米。 74. 如申請專利範圍第72項所述之方法，其中上述之第二 波長約為400至700奈米》 75. 如申請專利範圍第70項所述之方法，其中上述之產生 該第二千涉訊號的步驟發生在該第一研磨台。 —----—--訂----—---- <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）