TW526553B - Polishing process monitoring method and apparatus, its endpoint detection method, and polishing machine using same - Google Patents

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526553 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（1) (發明之背景） (發明之領域） 本發明係關於監視半導體晶圓之拋光過程之方法及裝 置，探測拋光過程之端點之方法，及設有該監視裝置之 拋光機器，前述之方法及裝置係適用於熟知之化學機槭 拋光（C Μ P )流程。 (Κ往技術之敘述） 傳統上，電子裝置或形成在半導體晶圓上之元件之接 線或相互之連接線，通過孔穿入之接點插頭等等皆藉所 謂之C Μ Ρ流程達成。這種情形，典型地，先在整個晶圓 上形成介電層俾覆蓋電子裝置或元件，接著在整個介電 肩上#置一層金屬層。之後後藉拋光機器對金屬層之上 部，不需要之部份全面施予拋光去除直到剩餘之金靨層 具有設計上所要之接線，接點插頭等等之圖樣為止。 為了探測所要圓樣之最佳端點，於此點拋光過程須停 止，監視CMP流程係為重要。如果拋光的程度不足，換 言之，拋光過程太早停止，金屬層會局部餘留在底層之 介電_上，導致連接線及/或接點插頭間之電氣短路。 相反地，如果過度拋光時，亦即，拋光過程太晩停止時 剩餘之金屬層之斷面會比各個連接線及接點插頭所需之 斷面小。 1 9 9 5年9月公佈之日本未審查專利公告第7 - 2 3 5 5 2 0號 ,對應於1995年核淮之美國專利第5, 433,651號，揭示 一種監視半導體晶圓之拋光過程之技術。第1圖係為利 一3- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------*—裝*--- (請先閱讀背面坌意事項^11寫本頁W. 訂·- -線· 526553 A7 B7 五、發明說明（2) 用日本未審查之專利公告第7-235520號所揭示之技術之 Μ往之拋光過程監視裝置之示意圖。 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 第1 _示出Μ往技術之原地監視裝置上設有能在水平 而h旋轉之圓形之拋光台1 0 2 ，放在台1 0 2表面上之拋 光墊1 0 3 ，能在水平面上旋轉之晶圓把持器1 0 4 ,放射 光束10 5之雷射光源106 ,接收反射光束107之光二極 體140 ，及監視裝置113 。台102設有特定尺寸之視孔 138 ，這费視孔容許雷射106之入射光束105射到被把 持在晶圓把持器104之底面上之半導體晶圓或工作件 101 。視窗138a係固定在孔138上俾阻止拋光之泥漿 116經138流出但容許光束105及107穿透。 自雷射106射出之光束係照射在晶圓101之拋光表面 ，光束105在該拋光表面上形成具有特定直徑之光束點 。入射光束105被晶圓101之拋光表面反射而形成反射 光束107 。此反射光束107係被光二極體140接收。 光二極體140測定反射光束107之量並依此測定之量 輸出電氣信號至監視裝置113 。監視裝置113 K特定之 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 時間間隔對電氣信號進行採樣俾藉特定之信號處理以產 生電氣探測信號。然後，監視裝置113在畫面（未圖示） 顯示探測信號對時間之變化，其中縱座標係表示探測信 號量，而橫座標則表示拋光時間。 下面將參照第1圖說明以往技術之原地監視裝置之動 作。 從雷射106射出之入射光束105係經視孔138及139 一 4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 A7 B7 五、發明說明（） 及視窗1 3 8 a而照射在晶圓把持器1 0 4所把持之半導體晶 阊101之拋光表面。照射之光束105由晶圓101之拋光 表面反射而產生反射之光束107 。反射之光束107穿透 視孔138及139及視窗138a而被光二極體140接收，接 著測定光束107之最及依此測定之光束量產生電氣之探 測信號。從光二極體輸出之探測信號在監視裝置113内 取樣及均化並顯示信號s ,亦即，反射之光束1 0 7 ,對 時間之變化。反射光束〗〇 7係藉入射光束1 0 5之”鏡面 反射”而產生。 在拋光開始到露出底下之介電層這段時間，探測信號 s之強度，亦即反射光束之量，係保持約為一定。這是 因幾乎所有之入射光束105具有比較高之反射之金屬層 行鏡面反射之故。當拋光過程進行到開始從金屬層露出 底下之介電層時部份之入射光束105由剩餘之金屬層行 鏡面反射及由光二極體140接收。之後，接收之反射光 束107之最由於剩餘之金屬層之表面積逐漸減少而隨著 拋光過程的進行慢慢減少。與此同時，另一部份之入射 光束105中形成在介電層下方之結構行鏡面反射及由光 二極體1 4 0接收。入射光束1 0 5之剩餘部份由剩餘之金 鼷層（亦即，連接線及/或接點插頭）或形成在介電層 下方之結構行散射及/或繞射而不為光二極體104所接收。 結果，俟底層之介電層開始自金屬層露出之後探測信號 s之強度，亦即反射光束107之量，則隨時間逐漸減少。 當拋光過程到達所要之端點之際介電曆則從形成所要 -5- . 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 寫士 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 526553 A7 B7 五、發明說明（ 之連接線及 射光束107 繼續進行金 光束1 07之 探測信號s 變〇 但是，第 半導體晶圓 或連接線及 /疏鬆性） 下述理由而 例如，若 肩之反射則 。這種情形 而減少，由 即探測信號 光過稃之端 另外，於 8 - 1 7 4 4 1 1 號 /或接點 之量為最 屬層之表 景實質上 之強度在 1圏所示 1 01之材 /或接點 而不能正 產生。 晶圓1 0 1 會稍異於 ,縱使金 於反射之 S之強度 點很難於 1 9 96 年 7 揭示一種 插頭之剩 小值。俟 面積實質 係與在端 到達结束 之K注技 料，晶圓 插頭之鬭 確地監視 係由特定 晶圓101 屬層之表 差異不大 )僅在窄 或不能正 月公佈之 與第1圖 拋光表面 間係受監 反射光束 餘金屬層露出。此際，反 到達端點後縱使拋光過程 上不會減少◊藉此，反射 點時之值相同。換言之， 之後係保持實質上定常不 術之原地監視裝置具有因 101上成層結構之厚度， 樣（亦即，幾何或緊密性 之問題。這個問題係由於 之半導體材料製成時金屬 之底層之成層結構之反射 面積隨著拋光過程之進行 ，反射光束107之量（亦 狹範圍内變化。結果，拋 確地探測。 日本未審查之專利公告第 所示者相似之技術。此種 所產生之鏡面反射光束之 視。拋光過程之端點係根 量之變化而探測。 請 先 閱 讀 背 之 注 意 事 項

t 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 技術，半導體晶圓之 量在拋光過程進行期 據過程進行期間鏡面 (發明之槪述） 因此，本發明之目的在於提供監視半導體晶圓之拋光 一6 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（5 ) 過稃之方法及裝置，其能，與影響光學測定之各種因素 無關地，正確地監視拋光過程，前述之各種因素包括晶 圓上成層结構之組態，材料及尺寸，及各個半導體晶片 之_樣之幾何形狀及它們之配置。 本發明之另一目的在於提供一種能正確地探測半導體 晶圓之拋光過程之所要端點之端點探測方法。 本發明之再另一目的在於提供能，與影響光學测定之 各種因素無關地，正確地監視拋光過程之拋光機器，前 述因素包括晶圓上成曆結構之組態，材料及尺寸，及各 個半導體晶Η之圈樣之幾何形狀及它們之配置。 對熟悉此項技術者言可從下文瞭解上逑之目的及其它 未特別述及者。 | 依本發明之第1型態，提供一種拋光過程監視裝置。 此裝置包栝U)用於照射探測光束至半導體晶圓之光照 射裝置，（b)用於接收晶圓上探測光束之反射所產生之 鏡面反射光束並依鏡面反射光束之量輸出第1信號之第 1光接收裝置，（c)用於接收在晶圓上探測光束之散射 /繞射所產生之散射/繞射光束並依散射/繞射光束之 景輸出第2信號之第2光接收裝置，及（d)用於藉第1 及第2信號監視晶圓之拋光過程之監視裝置。 藉本發明第1型態之拋光過程監視裝置，第1光接收 裝置依晶阆上產生之鏡面反射光束之量輸出第1信號， 同時第2光接收裝置輸出代表晶圓上散射/繞射光束量 之第2信號。因此，藉利用鏡面反射光束量之時間依存 一Ί 一 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) ---裝· -•線_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 A7 B7 五、發明說明（ 變化及 與影響 稈，前 寸，及 本發 不似 ，第2 束之一 散射/繞射光束之 光學測定之各種因 述之因素包栝晶圓 各個半導體晶片之 明之第2型態係提 利用鏡面反射光束 型態之裝置係利用 及鏡面反射光束之 時間依存變化之至少之一，能 素無關地，正確地監視抛光過 上成層結構之組態，材料及尺 圖樣之幾何形狀及它們之配置 供另外一種拋光過程監視裝置 及散射/繞射光束之第1型態 具有互不相同之波長之探測光 。無使用散射/繞射 請 先 閱 讀 背 之 注 意 事 項

t 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 光束。 第2 不相同 之光照 之反射所產生之至少一個 塱態之拋光過程監 之波長之探測光束 射裝置，（b)用於 A-Ay ·. /' j err 鏡面反 藉前述 藉本 有互不 反射光 光過程 本發 其係増 散射或 具體 於將具 至少之一 視裝置包 之至少之 接收晶圓 鏡面反射 號之光接 之監視裝 括U)用於將具有互 一照射至半導體晶圓 上至少一個探測光束 光束並依此至少一個 收裝置，及（d)用於 置。 監視裝置，因使用具 射光束之量輸出信 信號監視拋光過程 發明之第2型態之拋光過程 相同之波長之至少 束，故能，與上述之因素無關地，正確地監視拋 個探測光束及至少一涸鏡面 明之第3型態係提供另一種拋光過程監視裝置， 設另外一個用於接收晶圓上至少一個探測光束之 /繞射光 繞射所產生之散射 言之，第3型態之拋光過程 有互不相同之波長之至少一 _ 8 一 束之光接收裝置。 監視裝置包括（a)用 個探測光束照射至半 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（7 ) 導體晶阆之光照射裝置，（b )用於接收晶圓上至少一個 探測光束之反射所產生之至少一個鏡面反射光束並依此 至少一個鏡而反射光束之量輸出第1信號之第1光接收 裝置，（C )用於接收晶圓上至少一個探測光束之散射或 繞射所產牛之散射/繞射光朿並依此散射/繞射光束之 最輸出第2信號之第2光接收裝置，及（d)用於藉前逑 第1及第2信號監視晶圓之拋光過程之監視裝置。 藉本發明之第3型態之拋光過程監視裝置，因與第1 及第2型態說明之理由相同，故能與上述之因素無關地 ，正確地監視拋光過程。 本發明之第4型態係提供另一種拋光過程監視裝置。 不似第1至第3型態之裝置，第4型態之裝置包括用 於聚集探測光束之聚光裝置。 具體言之，第4型態包括（a )用於照射探测光束之光 照射裝置，U )用於聚集探測光束K形成光點之尺寸小 於晶圓上之特定國樣尺寸之聚光光束之光聚光裝置，此 光聚光裝置係位在探測光束之光學軸上，（c)用於接收 晶圓上聚光光束之反射所產生之鏡面反射光束並依此鏡 面反射光束之量輸出信號之光接裝置，及（d)用於藉前 述信號監視拋光過程之監視裝置。 藉本發明之第4型態之拋光過程監視裝置，因與第1 或第2型態所述之理由相同，故能與上逑之因素無關地 ，正確地監視拋光過程。 另外，因探測光束在照射到晶圓前被聚光，故容易產生 -9- (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) η -線： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 Α7 Β7 五、發明說明（8) 散射/繞射光束，進而增加散射/繞射光束之量之變化 。藉此，便於利用散射/繞射光束K監視拋光過程，此 為其額外之優點。 第4型態之裝置，光照射裝置可照射多重之探測光束。 本發明之第5型態係提供一種拋光過程之監視方法， 此方法係對應於本發明之第1型態之裝置。 第5型態之方法包括下逑步驟：U )將探測光束照射 至半導體晶阊，（b )接收晶圓上探測光束之反射所產生 之鏡面反射光束，並依鏡面反射光束之量輸出第1信號 ,(c )接收晶圓上探測光束之散射或繞射所產生之散射 /繞射光束，並依散射/繞射光束之量輸出第2信號， 及（d)處理第1及第2信號K產生用於監視晶圓之拋光 過程所需之結果信號。 藉本發明之第5型態之拋光過程之監視方法，因與本 發明之第1型態之拋光過程監視裝置說明之理由相同， 故具有與第1型態之裝置者相同之優點。 本發明之第6型態係提供另一種拋光過程之監視方法 ,此方法係對應於本發明之第2型態之裝置。 第6型態之方法包栝下述步驟：U)將具有相互不同 波長之至少一個探測光束照射在半導體晶圓上，（b )接 收晶阆上至少一個探測光束之反射所產生之至少一個鏡 面反射光束，並依此至少一個鏡面反射光束之量輸出信 號，（c )處理前述信號Μ產生用於監視晶圓之拋光過程 所需之结果信號。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項^寫本頁) . 線： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 526553 A7 B7 五、發明說明（） 本發明之第7型態係提供另一種拋光過程監視方法， 此方法係對應於本發明之第3型態。 第7型態之方法包括下述步驟：U)將具有互不相同 波長之至少一個探測光束照射在半導體晶圓上，（b )接 收晶阆上至少一個探測光束之反射所產生之至少一個鏡 面反射光束，並依此至少一個鏡面反射光束之量輸出第 1信號，U )接收晶圓上至少一個探測光束之散射或繞 射所產牛之散射/繞射光束，並依此散射/繞射光束之 最輸出第2信號，及（d )處理前述第1及第2信號以產 生用於監視拋光過程所需之結果信號。 本發明之第8型態係提供另一種拋光過程監視方法， 此方法係對應於本發明之第4型態。 第8型態之方法包括下逑步驟：U)照射探測光束， (b )聚集探測光束以形成光點尺寸小於晶圓上特定圖樣 尺寸之聚光光束，聚光裝置係位在探測光束之光軸上， (c)接收晶阆上聚光光束之反射所產生之鏡面反射光束 ，並依此鏡面反射光束之量輸出信號，及（d)處理前述 信號Μ產生用於監視晶圓之拋光過程所霈之結果信號。 第8型態之方法可使用多重探測光束。 第5牵第8型態之拋光過程監視方法中至少兩種型態 之方法可視需要組合使用。 本發明之第1至第8型態之拋光過程監視裝置及方法 ，使用由雷射所產生之任何結合光束做為探測光束最為 琿想。但是，也可使用由發光二極體（LED),鹵光燈， 一 11 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------裝—— (請先閱讀背面之注意事項寫本頁)‘ · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 526553 A7 B7 五、發明說明（1()) 或類似者所產生之结合光束。 如果晶圓係經常曝露時，探测光束可照射至晶圓之拋 光表面之仟何位置。如果要照射之位置接近晶圓之中心 時，探測光束會被移動之拋光器遮蔽。這種情形，因此 ，拋光器之瞬間位置及時機須藉位置探測器或類似者予 κ深測俾當探測光束被晶圓反射時僅探測被晶圓反射之 光束而非被拋光器反射之光束。 欲均化晶圓內每個積體電路（I C )晶片之圖樣之緊密及 疏鬆效應，深測光束之直徑最好設定成使光點之尺寸係 等於或大於晶圓內之晶片之尺寸。但是，如果在晶圓單 一旋轉期間能藉均化第1信號（或第1及第2信號）而 充份地降低圓樣之上述緊密及疏鬆效應時探測光束之光 點尺寸可小於晶片尺寸。當探測光束之光點尺寸小於晶 片尺寸時可掃瞄或切換晶圓之照射位置K均化圖樣之上 述之緊密及疏鬆效應。 探測光束及每個光接收裝置之光接收面可做成任何形 狀，如阆形，長方形等。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 具有不同波長之多數探測光束可沿著相同之光軸照射 至晶圓。這種情形，探測光束產生鏡面反射光束及散射 /繞射光束，前述光束經光譜分析儀分離後輸入監視裝 置。藉此，產生對應於鏡面反射光束之量之第1姐信號 及對應於散射/繞射光束之最之第2組信號。如此，藉 第1及第2組信號執行晶圓之拋光過程之監視。 光譜分析儀最好使用波長選擇過滤器，波長選擇鏡或 一 12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（） 散射格柵。 為實現具有不同波長之多數探測光束，典型係使用多 數在單一波長上振盪之雷射。但是，也可使用能在不同 波長上振盪之多線雷射。這種情形，逐產生含有不同波 長之厘一光束。 探測光束可被光聚光裝置聚集K產生特定圖樣尺寸及 被照射至晶圓之光束。 鏡面反射光束可直接被第1光接收裝置接收。也可經 鏡Η或類似者而間接地被第1光接收裝置接收。 散射/繞射光束可被設在鏡面反射光束之光軸上之橢 圓球面鏡聚光。散射/繞射光束之光接收面之尺寸最好 比鏡面反射光束者寬。散射/繞射光束之光接收面最好 設在鏡面反射光束之光軸上位在鏡面反射光束之光接收 或反射裝置之下游。 任何光接收元件，如光二極體或光放大器可做為鏡面 反射光束及/或散射/繞射光束之光接收裝置。 為了選擇性地從晶圓之探測區除去泥漿而在泥漿中形 成一個窗俾容許自探測光束形成鏡面反射光束，任何流 體（亦即，氣體或液體）最好Κ特定之速率及特定之流 率噴射卒晶阊之特定位置。雖然噴射之流體典型地被導 向形成泥漿窗之位置，但也可被導向在特定之方向上雛 該窗一特定距離之位置（亦即探測區）。 為了射出流體俾在泥漿内形成探測窗，最好使用噴嘴 。但是，如果晶圓之轉速高到足以藉離心力使泥漿完全 -13- (請先閱讀背面之注意事項寫本頁)

-1 I 裝 -丨線」 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 A7 B7 五、發明說明（ 12 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 分散及在整個晶阊上呈現 鏡而反射光束之探測時亦 噴嘴之位置及角度，及 對»光過程之監視無影響 晶園之高轉速使泥漿射至 形成探測窗之分散速率時 置。 可藉第]至第4型態之 網光過程之端點，下面將 Π )俟算出在特定期間内 束之平均值後比較此平均 均值之至少之一高於或低 過程之端點。 (Π )算出在特定期間内每 光束之平均值。另外一方 特定期間後之特定期間内 束之量之平均值。接著計 光束之最之兩個平均值之 或比例與它們之特定之臨 或比例之至少之一大於或 為拋光過程之端點。 (i i i )俟算出在特定期間 光束之景之平均值後對此 之絕對值接著與特定之臨 極薄之厚度 可省掉噴嘴 自噴嘴放射 時則可選擇 晶圓之速率 噴嘴最好設 任一型態裝 說明一些良 每個鏡面反 值與臨界值 於臨界值之 個鏡面反射 面，計算在 每個鏡面反 算鏡面反射 差或比例， 界值。最後 小於它們之 内每個鏡面 平均值以時 界值比較。 一 14 一 ，進而不會影響對 Ο 之流體壓力，如果 地設定。如果由於 大於泥漿在晶圓上 在探測窗之上游位 置之監視裝置探測 好之例。 射及散射/繞射光 。當兩個光束之平 當時則判定為拋光 光束及散射/繞射 從拋光過程後經一 射及散射/繞射光 光束及散射/繞射 然後比較前逑之差 ，當兩個光束之差 臨界值之時則判定 反射及散射/繞射 間微分。時間微分 當兩個光束之絕對 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 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） 526553 A7 B7 1 ? 五、發明說明（） 偵之牵少之一小於它們之臨界值之時，則判定為拋光過 稈之端點。可使用平均值之變化取代時間微分之值。 (ί V )俟算出在特定期間内每個鏡面反射及散射/繞射光 束之最之最大倩，接著比較此最大值與特定之臨界值。 當兩俩光朿之最大值之至少之一高於或低於它們之臨界 偵之時則判定為拋光過程之端點。 (V )俟算出在特定期間内每個鏡面反射及散射/繞射光 束之最之振幅（亦即，最大值與最小值之差），比較此 算出之振幅與特定之臨界值β當兩個光束之振幅之至少 之一高於它們之臨界值之時則判定為拋光過程之端點。 (vi)俟算出在特定期間內每涸鏡面反射及散射/繞射光 束之最之分散後比較此算出之分散與特定之臨界值。當 兩個光束之分散之至少之一大於它們之臨界值之時則判 定為拋光過程之端點。 (V丨丨）俟算出在特定期間内每個具有不同波長之鏡面反 射及散射/繞射光束具有不同波長之光束之平均值後比 較眈平均值與特定之臨界值。當具有不同波長之兩個光 束之平均值高於或低於它們之臨界值之時則判定為拋光 過程之端點。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ------------:!裝—— (請先閱讀背面之注意事項寫本頁i (V丨i丨）俟算出在特定期間内每個具有不同波長之鏡面反 射光束之最之平均值。另一方面，算出從拋光過程開始 後姅過一特定期間後之另一特定期間内每個具有不同波 長之鏡面反射光束之量之平均值。然後計算每個鏡面反 射光束之眈兩平均值之差或比例，接著比較此算出之差 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） 526553 Α7 Β7 14 五、發明說明（） 或比例與特定之臨界值。最後，當光束之差或比例之至 少之一高於或低於它們之臨界值之時則判定為拋光過程 之端點。 (i X )俟算出在特定期間内鏡面反射光束之量之最大值及 平均倩後計算最大倩及平均值間差或比例。最後，當前 述差或比例高於或低於臨界值時則判定為拋光過程之端 點。這種方式最好係用於下述情況：具有等於或小於特 定光束尺寸之探測光束聚光使光點之尺寸等於或小於特 定之尺寸。 另外也用與計算鏡面反射光束之差或比例相同之方式 計算散射/繞射光束之差或比例，然後與特定之臨界值 比較。之後，根據鏡面反射及散射/繞射光束之比較結 果判定拋光過程之端點。 (X)俟算出在特定期間內每個鏡面反射及散射/繞射光 束之景之平均值後計算在特定期間內平均值之最大及最 小值間之變量。然後比較每個光束之變量與特定之臨界 倩。最後，當兩個光束之變量之至少之一高於或低於臨 界值之時則判定為拋光過程之端點。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (X丨）上逑之方法（i )至（X )不使用在每個特定期間内之 億或多數值，而使用在特定期間内之平均值或多數值與 對應之臨界值或多數值比較。 (X i丨）上述之方法（ί )至（X )，當在特定之連續期間內 多數倩之至少之一高或低於臨界值之時則判定為端點。 (X i ί i )上述之方法（ί )至U ),利用每個值之狀態或行 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 Α7 Β7 五、發明說明（） 為之改變K判定端點。 (X丨V )上述之方法（ί )至（X ),當在特定期間或特定連 續期間內多數值之至少之一高於或低於臨界值後，遲延 一特定期間之時則判定為端點。 (X V )上述之方法U )至U )，不使用在每個特定期間內 之倩或多數值與對應之臨界値或多數值比較，而用在特 定之前幾個期間或後續期間之平均值或多數值與對應 之臨界值比較。當多數平均值之至少之一高於或低於對 應之臨界值後遲延一特定時間之時則判定為端點。 (X V丨）Μ邏輯和或邏輯積選擇及組合上述方法（i)至 (X V )之至少兩個方法，藉此判定端點。 (X V丨i )上述之方法（丨）至U V i )，當測定或計算之值或 多數值等於或大於或小於對應之臨界值或多數值之時則 判定為端點。 本發明第9型態係提供一種拋光機器，此機器包括用 於抛光半導體晶圓之拋光表面之拋光過程，及本發明之 第1牵第4型態之拋光過程監視裝置之一。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第9型之機器，晶圓面之拋光表面最好朝上。但是 ，如果拋光表面面向之方位係形成用於探測鏡面反射光 束（及）散射/繞射光束之光學路徑（或多數路徑）時則任 何方位即可。 ί _式之簡單說明） 為便於瞭解本發明，將參照附圖敘述如下。 第1 _係示出設有以往技術之拋光過程監視裝置之拋 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 A7 B7 五、發明說明（16 ) 光機器之組態之示意圓。 第2 _係示出設有本發明之第1實施例之拋光過程監 視裝置之拋光機器之組態之示意圖，其使用單一之探測 光束及鏡面反射和散射/繞射光束。 第3 A至3 D圖係半導體晶圓之示意局部斷面圖，其示出 金屬覉之拋光過程步驟以分別在底層之介電層内形成連 接線。 第4圖係示出設有本發明之第2實皰例之拋光過程監 視裝置之拋光機器之組態，其使用單一之探測光束及鏡 面反射和散射/繞射光束。 第5晒係示出設有本發明之第3實施例之拋光過程監 視裝置之抛光機器之組態之示意圖，其使用單一之探測 光束及鏡面反射和散射/繞射光束。 第6謂係示出設有本發明之第4實施例之拋光過程監 視裝置之拋光機器之組態之示意圖，其使用單一之探測 光束及鏡面反射和散射/繞射光束。 第7圖係示出設有本發明之第5實施例之拋光過程監 視裝置之拋光機器之組態之示意圖，其使用單一之探測 光束及鏡面反射和散射/繞射光束。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第8国係示出設有本發明之第6簧施例之拋光過程監 視裝置之拋光機器之組態之示意圖，其使用單一之探測 光束及鏡面反射和散射/繞射光束。 第9圖傺示出第8 圖之第6實施例之拋光機器之 變化例之示意其中使用具有不同波長之單一探測光 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 A7 B7 五、發明說明（） 束及鏡面反射和散射/繞射光束。 第10圖係示出設有本發明之第7實施例之拋光過程監 視裝置之拋光機器之組態之示意圖，其使用單一之探測 光束，聚光透鏡及鏡面反射和散射/繞射光束。 第園係示出第2圖之第1實施例之監視裝置執行之 拋光過稈監視方法之流程圖。 第1 2圖係示出本發明之第8實施例之拋光過程之端點 之探測方法，其使用第2 _之第1實施例之監視裝置。 第1 3 _係示出對應鏡面反射光束之量之第1電氣信號 a之時間依存變化之示意圓。 第〗4_係示出對應散射/繞射光束之量之第2電氣信 號b之時間依存變化之示意圖。 第15_係示出本發明之第9實施例之拋光過程之端點 探測方法之潦程圓，其使用第2圖之第1實施例之監視 裝置。 第16圓係示出本發明之第10實施例之拋光過程之端點 探測方法之流程圓，其使用第2圖之第1實施例之監視 裝置。 第17圓係示出本發明之第11實施例之拋光過程之端點 探測方法之流程圈，其使用第2圖之第1實施例之監視 裝置。 第1 8圖係示出本發明之第1 2實施例之拋光過程之端點 探測方法之流程圓，其使用第2圖之第1實施例之監視 裝置。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 526553 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 1 ο 五、發明說明（） 第1 9 _係示出本發明之第1 3實施例之拋光過程之端點 探測方法之流程圖，其使用第2鬭之第1實施例之監視 裝置。 第2 0圖係示出本發明之第1 4實施例之拋光過程之端點 探測方法之流稈_，其使用第2圖之第1實胞例之監視 裝置。 第21園係示出第8圓之第6實施例之監視裝置執行之 拋光過程之監視方法。 第22圖係示出本發明之第15實廊例之拋光過程之端點 探測方法之流程圓，其使用第8圖之第6實施例之監視 裝置。 第23圖係示出本發明之第16實施例之拋光過程之端點 探測方法之流程圈，其使用第8圖之第6實施例之監視 裝置。 第24_係示出第10画之第7實施例之監視裝置執行之 拋光過稃方法之流程圓。 第25圓係示出本發明之第17實施例之拋光過程之端點 探測方法之潦程_，其使用第10圖之第7實腌例之監視 裝置。 第26鬪係示出本發明之第18實施例之拋光過程之端點 探測方法之流程圖，其使用第2圖之第1實施例之監視 裝置。 第27_係示出本發明之第19實施例之拋光過程之端點 探測方法之流程圖，其使用第2圖之第1實施例之監視 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) « 526553 A7 B7 五、發明說明（ 19 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 裝置。 (較佳實施例之詳细說明细述） 下面將參照附圖詳述本發明之 (第1實施例） 如第2圓所示，拋光機器50設 器4 ,及本發明之第1實施例之 係用來執行半導體晶圓1之CMP 台2 ，其能在水平面上繞著垂 晶圓1於其頂面。被把持在台2 轉時係與台2 —起旋轉。拋光器 旋轉軸旋轉並能在相同之水平面 器4之底面上附裝有拋光墊3 。 之墊3係在特定之壓力下壓觸晶 面移動。 監視裝置5 1，其係在原地監視 光狀態，包栝雷射6 ,探測之照 8 ,第1光二極體9 ,聚光透鏡 監視裝置1 3 ,氣源1 5 ,及噴氣嘴 雷射6係做為探測光束5之光 射被雷射6所產生之光並Μ特定 5射向晶圓1之拋光表面上之特 光點射入該拋光表面。 鏡片8 ,其係位在鏡面反射光 之直徑，將晶圓1之表面上探測 較佳實施例 有圓形 監視裝 流程。 直軸旋 之頂面 4係能 上滑離 蓮作期 圓1並 拋光過 射器或 11 ,第 17 〇 源。探 之角度 定位置 束7之 光束5 拋光台 置51。 轉，把 上之晶 在水平 原垂直 間，拋 沿著晶 程或晶 控制器 2光二 測光照 將做為 並以特 光軸並 之鏡面 2 ,拋光 此機器50 持半導體 圓1於旋 面上繞著 軸。拋光 光器4上 圓1之表 圓1之拋 41 ,鏡片 極體12, 射器41照 探測光束 定直徑之 具有特定 或似鏡之 請 先 閱 讀 背 © 之 注 意 事 項 t -21- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 A7 B7 五、發明說明（ 20 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 反射所產生之鏡面反射光 7反射牵第1光二極體9 第1光二極體9係做為 晶圓1俩。光二極體9接 及依鏡面反射光束7之測 視裝置1 3。 聚光透鏡U係設在鏡片 射光束7之光軸上。透鏡 束5之散射/繞射所產生 散射/_射光束1 〇反射至 第2光二極體1 2係做為 離晶圓1之側。光二極體 定其最，及依散射/繞射 信號b至監視裝置1 3。 監視裝置U接收第1及 信號a及1>之特定信號處 晶阆1之拋光狀態。裝置 點〇 噴嘴1 7將氣源1 5供給之 流率之氣束1 4。氣束1 4供 表面之一個區域並局部除 漿，進而在氣束1 4噴吹之 晶阆1之抛光表面幾乎全 表面上之探測區。 束7反射及將此鏡面反射光束 光接收器並 收鏡面反射 定景輸出第 8及第2光 1 1聚集晶圓 散射/繞射 第2光二極 光接收器並 12接收散射 光束1 0之測 第2電氣信 理方法監視 13另探測拋 氣噴向晶圓 給特定之壓 去覆蓋在拋 區域上形成 部露出在窗 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 位在聚光透鏡接近 光束7 ，測定其量 1電氣信號a至監 二極體1 2間鏡面反 1之表面上探測光 光束10並將聚集之 體12。 設在聚光透鏡11遶 /繞射光束1 0並測 定量輸出第2電氣 號a及b並藉利用 拋光過程之進行或 光過程之所要之端 1 ,形成具有特定 力至晶圓1之拋光 光表面上之拋光泥 泥漿1 6之窗1 6 a 。 內，如此形成拋光 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 頁 526553 A7 B7 2 1 五、發明說明（） 下而將說明拋光機器5 0之運作。 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 第3 A _示出在開始拋光過程前半導體晶圓1之局部斷 面圖。於第3 A圖上，形成在底曆結構6 1上之介電曆6 8具 有金屬連接線之溝渠6 8 a 。金屬曆6 9係形成在介電層6 8 上Μ充填整個溝渠6 8 a 。成層結構6 1 ,介電層6 8 ,及金 屬_ 69係在整個晶圓1上延伸。 第3 B _示出在進行拋光過程中晶圓1之狀態，其中金 屬_ 6 9之頂部係藉拋光過程而均勻地去除，但介電曆6 8 尚未自金屬膚69露出。 第3 C _示出抛光過程適宜地及正確地结束後晶圓1之 狀態，其中覆在介電層6δ上之金屬層69之不需要部份係 藉拋光過程而全部去除，藉此在溝渠68a内形成金屬連 接線6 5。 第3!)_示出過度拋光後晶圓1之狀態，其中剩餘之金 屬層β9之厚度（亦即連接線65之斷面）係小於所需要者。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 欲藉C Μ Ρ流程在介電層6 8內形成金屬連接線6 5 ,首先 ,如第2圖所示，將晶圓1固定在拋光台2之頂部表面 上，及然後，Κ特定轉速使台2繞著其垂直軸旋軸。拋 光之泥漿1 6滴至晶圓1之頂部表面（亦即，金屬層6 9 ) 。泥漿1 6係藉離心力而均勻地覆蓋在晶圓1之整個表面 或余屬層69上。 另外一方而，具有拋光墊3及繞著其垂直軸旋轉之拋 光器4則朝晶圓1下降直至墊3接觸晶圓1之拋光表面 (亦即，金屬蘑69) It:。旋轉中之拋光器4係Κ特定之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 A7 B7 2 2 五、發明說明（） 壓力懕觸晶圓1並沿著晶圓1之表面移動Μ確保對整個 晶圓〗施加拋光動作。 這稱情形，拋光過程需正確地監視及同時過程之端點 亦需ΪΕ確地探测。如果對金屬層6 9之拋光過程太早停止 時則金屬驛不儀留存在溝渠6 8 a内也留存在介電層6 8上 ，如第3B_所示，導致生成之連接線65間之電氣短路。 另外一方面，如果過度拋光時，換言之，對金屬層69之 拋光過程太慢停出時則剩餘之金屬層6 9 (亦即，連接線 65)之斷面會比各個連接線65所要之斷面小，如第3D圖 所示，更甚者，由於拋光速率之差異，會在連接線65與 剩餘之介電隳68間形成一些階梯。 為確保正確地探測出上述拋光過程之端點，本發明之 第1實廊例之監視裝置51係K下述方式蓮作。 第1 1鬭示出第2圖之第1實施例之監視裝置5 1執行拋 光過程之監視方法之流稃圓。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 首先，於第11圓之步驟801上，探測光照射器41將探 測光束5朝晶圓1之拋光表面上之特定地點照射（亦即 金屬層69之表面），該光束5係K與拋光表面之垂直線 成一特定角度照射。此特定之角度係設定成小於拋光表 面之總反射角。同時從噴嘴1 7將氣束1 4噴向晶圓1之拋 光表面，藉此形成拋光泥漿16之窗16a K自泥漿中露出 晶圓1之拋光表面。如此，晶圓1之探測區係形成在晶 阊1之表面。光束5係通過窗16a而反射至拋光表面 (亦即，探測區），及因此光束5被相同之表面反射。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 2 3 五、發明說明（） 光束5在該表而上形成特定直徑之光點。 在金屬厲69覆蔫著整個底曆之介電曆68之際，光束5 係藉介電曆6 9平坦表面反射而因此幾乎全部之入射光束 5係鏡而地反射。換言之，可K視為只有產生鏡面反射 光束7 。此鏡面反射7再被設在光束7之光軸上之鏡片 8反射牵第1光二極體9 。光二極體9測定接收之光束 之最並輸出第1電氣信號a至監視裝置1 3 (第1 1圖之步 驟 8 0 2 ) 〇 當槲光過程進行到露出介電曆6 8而形成連接線時，反 射至晶圓〗之光束5開始由金屬連接線6 5散射及繞射而 形成散射/繞射光束1 0。 如果光束5穿透介電曆68時光束5則由位在底層之成 覉結構61內之另外連接線反射。結果，這種情形，光束 5由金鼷連接線6 5及底_之連接線兩者散射/繞射，進 而形成散射/繞射光束10。 如果金鼷層69極端薄到容許照射之光束5穿入層69某 些程度時則拋光過程一開始即會產生可觀之散射/繞射 光束1 0。 如此形成之散射/繞射光束1 0然後由設在鏡面反射光 束7之光軸上之聚光透鏡11聚光及反射至位在透鏡11之 聚光點上之光二極體1 2。光二極體測定接收之光束1 〇之 景及輸出第2電氣信號b至監視裝置13 (第11_之步驟 8 0 2 ) 〇 用於反射鏡面反射光束7之鏡片8之直徑及外形係Μ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂--------- 526553 A7 B7 2 4 五、發明說明（） 下述方式決定：能補償由於殘留在晶圓1之拋光表面上 之窗1 6 a內之泥漿1 6而會產生光束7之形狀之變動及對 於散射/繞射光束1 0，鏡片8之遮蔽動作儘可能弱。自 晶Η之製造潦稃之觀點看可能需要在窗1 6 a内殘留一些 泥漿1 6。藉此，繞著光束7之光軸之散射/繞射光束1 0 幾乎令部被透鏡1 1接收。結果，從第1光二極體9輸出 之第彳信號a係實質上只成比例於鏡面反射光束7之量 ，同時自第2光二極體〗2輸出之第2信號b係實質上只 成比例於散射./繞射光束1 0之量。 監視裝置1 3接收第1及第2信號a及b ,並利用此兩 信號a及b執行特定之信號處理動作，及輸出結束信號 Sout (第11鬪之步驟803)。如此輸出之結束信號Sout 使其能根據信號處理動作之结果監視拋光機器5 0內進行 之晶阆1之拋光過程及探測出拋光過程之最佳端點（第 1 1 _之步驟8 0 4 )。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 晶阆1之拋光狀態之時間依存變化（亦即，信號a及 b )係隨各種因素改變。例如，如果金屬層6 9 ,介電層 6 8 ,及晶圓1之成層结構6 1之材料及厚度之至少之一產 牛變化時，則時間依存變化會與初始者不相同。另外， 如果金鼷脣69，介電_68,及/或晶圓1之成層结構61 之_樣幾何改變時則時間依存變化就改變。更甚者，時 間依存變化會隨著晶圓1上圖樣之疏密而改變。第2圖 之第1實施例之監視裝置5 1能應付上逑之任何情形。 例如，如果金屬層69之反射與底層結構61者大不相同 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7

2 R 五、發明說明（' ) 時則由於反射改變之故，鏡面反射光束7之量會在寬廣 之範圍内變化。藉眈，晶圓1 ，亦即，金屬層6 9之拋光 狀態儀利用信號a即能正確地監視。 如果金屬層之反射與底曆結構6 1者相差極微時則鏡面 反射光束7之量會在窄範圍內變化。如此，晶圓1之拋 光狀態則無法儀藉鏡面反射光束7之量（亦即信號a ) 來監視。但是，相反地，散射/繞射光束1 〇之量（亦即 ，信號b )當連接線6 5 (或金屬曆6 9之拋光）之形成過 稃在進行之際會在寬廣之範圍内變化。 典型地，探測光束5具有單一波長。但是，光束5亦 可有多數之波長，及如下說明亦可使用多數之光束5 。 這種情形，可使用晶圓1之反射光譜或波長特性。 ί第2實胨例） 第4 _(示出設有本發明第2實施例之監視裝置5 1 Α之 拋光機器5 0A ,其含有與第2圖之拋光機器50之拋光機 構相同之拋光機構。但是，其具有監視裝置5 1 A而非第 2 _之第1實施例之監視裝置51。 監視裝置51 A除了自探測光束5所產生之鏡面反射光 束7直接被光二極體44接收外具有與監視裝置51者相同 之組態及動作。光二極體4 4係位在光束7之光軸上接近 聚光透鏡U側。光二樺體44直接接收鏡面反射光束7, 測定其最，並依鏡面反射光束7之量輸出第1電氣信號 a至監視裝置〗3。 光二極體44之光接收表面之直徑及外形係K下述方式 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) « 526553 Α7 Β7 五、發明說明（ 26 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 決定：能補償殘 漿1 6所造成光束 於散射/繞射光 (第3實旃例） 第5圖係示出 之拋光機器50B 機器5 0者相同之 非第2 _之第1 監視裝置5 1 B 狀態，含有第1 極體2 2，及第3 第1光二極體 ，直接接收鏡面 氣信號c至監視 橢園球面鏡2 1 極體2 0之下游。 射在晶圓上之位 第2光二極體 2 2接收被鏡2 1之 繞射光束1 0，測 置1 3。 第3光二極體 。光二欏體23接 留在晶圓1之拋 7之形狀之可能 束1 0之遮蔽動作 設有本發 ,其含有 拋光機構 賁施例之 ,監視原 光二極體 光二極體 2 0，其係 反射光束 裝置1 3。 係在鏡面 鏡21之第 置（亦即 22係位在 對第1聚 定其量， 明之第 與第2 。但是 監視裝 地之拋 20,橢 23 〇 設在鏡 7 ，測 反射光 2聚光 ，探測 鏡21之 光點為 輸出第 2 3係位在鏡2 1之 收被鏡2 1之對第 散射/繞射光束1 〇 ,測定其量， 光表面 之變動 儘可能 3實施 _之第 ,具有 置51 〇 光過程 圓球面 面反射 定其量 束7之 點係位 區）相 第1聚 順向表 2電氣 第1聚 1聚光 輸出第 上泥漿窗 及光二極 弱。 例之監視 1實施例 監視裝置 或晶圓1 鏡21 ,第 光束7之 ,及輸出 光軸上第 在與探測 同位置。 光點。光 面反射之 信號d至 焦點之下 點為逆向 3電氣信 内之泥 體44對 裝置51B 之拋光 51B而 之拋光 2光二 光軸上 第1電 1光二 光束5 二極體 散射/ 監視裝 游位置 反射之 號e至 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 ί 訂 一 2 8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 2 7 五、發明說明（） 監視裝置1 3。 第1光二極體2 0之光接收表而之直徑係設定成能補償 鏡而反射光束7之光點形狀因窗1 6 a内殘留之拋光泥漿 16所造成之變動。第〗光二極體20之光接收表面之外形 係設定成使其之光接收面之直徑與對散射/繞射光束1 0 之遮蔽動作之差為最小。 藉第5圖之第3實胞例之監視裝置5 1 B ,如上述，係 使用橢圓球面21而非第4画之第2實施例之聚光透鏡11 ，其它如組態及動作係與第1及第2實施例者相同。 ί第4實施例） 第6圓係示出設有本發明之第4實胞例之監視裝置， 其含有第2 _之第1實施例之拋光機器50者相同之拋光 機構。但是，其具有監視裝置5〗C而非第2圓之第1實 »例之監視裝置5 1。 監視裝置5 1 C含有純水源2 5而非氣源1 5 ,其它如組態 及動作係與第1實施例者相同。 於監視裝置51C上，純水束24係自噴嘴17噴射至晶圓 1俾形成泥漿1 6之窗1 6 a或晶圓1之探測區。 (第5實施例） 第7鬭係示出設有本發明之第5實胞例之監視裝置51D 之拋光機器5 0D ,其含有第2圖之第1實施例之拋光機 器5 0者相同之拋光機構。但是，其具有監視裝置51 D而 非第2圓之第〗實施例之監視裝置51。 監視裝置5 1 D含有透明之液體源2 7而非氣源1 5 ,其它 一29- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

526553 A7 B7 五、發明說明（ 28 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如組態及動作係與第1實施例者相同 5呈透明之液體可用於此目的。 於監視裝置5 0 f)上，透明液體束係從噴嘴 晶圓1 Μ形成泥漿1 6之窗1 6 a 。 (第6實_例） 第8圖示出設有本發明之第6實施例之監 ，其含有與第2圖之第1實施例之拋光機器 拋光機構。但是，其具有監視裝置51 E而非 1實施例之監視裝置5 1。 監視裝置51E含有第1雷射29,第1探測 抨制器42，第2雷射：Π，第2探測光照射器 ，第1光二極體33,及第2光二極體34。 第1雷射2 9係做為第1探測光束2 8之光源 光照射器42將第〗雷射29所產生之探測光束 之抛光表面之特定地點射出，光束28係Μ特 卒晶阆1之拋光表面目係Κ特定直徑之光點 表而。 第2雷射：η係做為第2探測光束3 0之光源 光照射器4 3將第2雷射3 1所產生之第2探測 阆1之拋光表面上之相同特定地點射出，光 定之角度射至晶圓〗之拋光表面且係Κ特定 射入該拋光表面。第2探測光束30具有與第 2 8者不同之波長。第2探測光束3 0射入晶圓 面之角度係與第1探測光束2 8者不同。 一 30 - 任何對探測光束 1 7被噴射至 視裝置51Ε 50者相同之 第2圖之第 光照射器或 或控制器43 。第1探測 28朝晶圓1 定之角度射 射入該拋光 ◊第2探測 光束3 0朝晶 束3 0係Κ特 直徑之光點 1探測光束 1之拋光表 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 再 填丨 賣 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

2 Q 五、發明說明（‘） 第1光二極體3 3係做為光接收器並位在第1探測光束 28所產牛之第1 _面反射光束32之光軸上。光二極體33 接收第1鏡面反射光束32,測定其量，並依第1鏡面反 射光束3 2之測定最輸出第1電氣信號f至監視裝置1 3。 第2光二極體3 5係做為光接收器並位在第2探測光束 3 0所產半之第2鏡面反射光束34之光軸上。光二極體35 接收第2鏡面反射光束3 4 ,測定其量，並依第2鏡面反 射光束3 4之測定最輸出第2電氣信號g至監視裝置1 3。 其它如組態及動作係與第2圖之第1實施例者相同。 於監視裝置51E上，如上述，監視裝置13根據具有不 同波長之第1及第2鏡面反射光束3 2及3 4之测定量之變 化實現晶阆〗之拋光過程之監視動作。這點係與使用具 有相同波長之鏡面反射光束7及散射/繞射光束10來進 行監視動作之第2 _之第1實施例不同。 下面將說明第6實施例之監視裝置51E之動作。 第21_示出第8 _之第6實腌例之監視裝置51E執行 之拋光過程監視方法之流程圖。 首先，於步驟801 A上，第1及第2探測光照射器42及 4 3將具有不同波長之第1及第2探測光束28及30射向晶 圓1之拋光表面fc之相同特定地點（亦即，金屬曆6 9之 表面）。光束2 8及3 0之特定角度係被設定成小於拋光表 面之總反射角。 第1探測光束2 8之波長係設定金屬層6 9之反射係大於 底罾介電_68及結構61者。另一方面，第2探測光束30 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------訂---------線 — · ·** (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) « 526553 A7 B7 五、發明說明（ 30 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 之波長係設定成在金屬層6 9上之 6 8及结構6 1之反射。 氣束1 4係自噴嘴1 7噴射至晶圓 成拋光泥漿1 6之窗1 6 a ，進而自 。第1及第2光束28及30透過窗 因此光束2 8及3 0係被晶圓1之相 束2 8及3 0在相同之反射區上形成 在金震層69覆蓋整個底層介電 係被介電層69之平坦表面反射， 光束2 8及3 0皆被鏡面地反射。換 1及第2鏡面反射光束32及34。 由設在光束3 2之光軸上之光二極 3 3測定接收之光束3 2之量並輸出 裝置1 3。相似地，第2鏡面反射 光軸上之光二極體3 5所接收。光 束3 4之量並輸出第2電氣信號g 之聚光透鏡8 0 2 A )。 第1及第2電氣信號f及g係 稈之進行而改變。 因為第1探測光束2 8之波長係 係大於底層介電驛68及結構61之 之第1電氣信號f之準位當介電 際則降低。對照地，因第2探測 在金屬層上之反射係小於在底層 反射係小於底層介電層 1之拋光表 泥漿1 6中露 16a而射至 同探測區反 特定直徑之 層68期間， 因此，幾乎 言之，可視 第1鏡面反 體33所接收 第1電氣信 光束34由設 二極體3 5測 至監視裝置 面，藉此形 出拋光表面 拋光表面， 射。每個光 光點。 光束2 8及3 0 全部之入射 為僅形成第 射光束32係 。光二極體 號f至監視 在光束34之 定接收之光 13 (第21圖 K下述方式隨著拋光過 設定成金屬 反射，第1 層6 8自金屬 光束3 0之波 介電層68及 層69之反射 探測光束28 層69露出之 長係設定成 結構61之反 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項

I 賣 一 32- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 A7 B7 3 1 五、發明說明（） 射，故第2探测光束30之第2電氣信號g之準位當介電 _ 6 8自佘厲曆6 9露出之際則增加。另外，俟金屬曆6 9被 拋光到露出介電層6 8出，在剩餘之金屬層6 9及露出之介 電層6 8間之表面積之比例則維持實質不變。结果，第1 及第2信號f及^不改變。 藉第1及第2信號f及g在鏡面反射特性上之明顯改 變，監視裝置1 3執行拋光過程之監視及端點之探測動作 (第21圈之聚光步驟80 3 AS 804A),雖然本實施例係使 用不同波長之兩個探測光束，但是，明顯地也可使用不 同波長之三俩或Μ上之探測光束。 另外，本實廝例裡，兩個不同波長之探測光束係沿著 不同之光軸照射。但是，兩個或以上不同波長之探测光 束也可沿著相同之光軸，亦即同軸地照射。這種情形， 這些探測光束係由光譜分析儀，如波長選擇過濾器，波 長選擇鏡片，及繞射格柵所分離。這種情形最好使用多 射雷射做為光源。第9 _所示這種情形之實例。 第9圖示出設有監視裝置51F之拋光機器50F ,此拋 光機器5 0F含有與第2圖之第1實施例之拋光機器50者 相同之拋光機構。監視裝置5〗F具有下述組態。 多線雷射3 8係用來產生具有兩個不同波長之探測光束 3 7，此光束3 7係沿著光軸照射至晶圓1之拋光表面。晶 圓1上之反射所產生之具有兩個不同波長之鏡面反射光 束39a係被二色鏡40接收，進而依其等之波長形成兩個 鏡面反射光束39b及39c 。光束39b及39c分別由光二 (請先閱讀背面之注意事項再 -Π-填寫丄 -------訂---------線‘ 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） 526553 A7 B7 五、發明說明（ 3 2 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 極騁3 3及3 5接收，進而產生第1及 更甚者，除了第8圖之鏡面反射 圓I之鏡而反射光束3 7 )外，也可探 多數光束，俾如上述之第1至第5 過稃。 (第7簧_例） 第〗0_示出設有本發明之第7實 之抛光機器5 Ο β ,此拋光機器5 0 G 實晰例之拋光機器5 0者相同之拋光 監視裝置5 1 G而非第2圖之第1實 監視裝置5 1G除了增設聚光透鏡 實施例者相同之組態。透鏡3 6其係 ，聚集探測光束5使其直徑小於晶 徑〇 如上述，使用於第2圈之第1實 係為平行光線之光束。不同於此， 例上，探測光束3 6係由透鏡3 6聚光 表面（或，探測區），藉此，減少 之尺寸到小於在晶圓上之較大，特 給線，_起及畫線。 下而將說明第7實胞例之監視裝 第24圖示出第10圖之第7實施例 光過稃監視方法之流程其係執 步驟80 1Β至804Β係與第21_所示者 第2電氣信號 光束28及30 ( 測散射/繞射 實施例所逑監 f及g 或第9 光束或 視拋光 胞例之拋光過程5 1 G 含有與第2圖之第1 機構。但是，其具有 施例之監視裝置5 1。 36外其它具有與第1 位在光束5之光軸上 圓1上特定圖樣之直 胞例上之探測光束5 於第10圖之第7實施 及射至晶圓1之拋光 射至摁光表面上光點 定之圖樣，如電源供 置51G之動作。 之監視裝置執行之拋 行步驟801B至804B ◦ 實質相同。 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 再 填 寫 本 頁 34 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 A7 B7 五、發明說明（33 ) 俟拋光過稃進行到底層之介電層6 8開始自金屬層6 9露 出後第]及第2電氣信號a及b之準位在聚光之光束5 由晶阊1 k之特定顚樣反射之情況下係實質地等於介電 層6 8全部由金屬_ 6 9覆蓋時所得出之信號。但是，如果 聚光之光束被非特定之圆樣之其它任可區反射時則由於 露出之介電層6 8，第1及第2信號之準位會改變。因此 ，在特定期間内信號a及b之最大值顯示無實質之變化 而在相同之特定期間內信號a及b之最小值則變化頗大 造成信號a及b在栢同之特定期間內之平均值之顯著變 化0 如此，監視裝置1 3會根據在每個特定期間内信號a及 h之平均值與最大値間之差或比例之變量監視晶圓1之 拋光過程及IE確地探測出拋光過程之端點。 第2牵第6實豳例上使用之任何一種組態皆可做為接 收鏡面反射及散射/繞射光束7及10之裝置。 (第8實廝例） 第12圖示出本發明之第8實胞例之端點之探測方法之 流程圈，其係由第、2圖之第1實胨例之監視裝置51所執 行。第1 1 _{之步鴒8 0 3及8 0 4係執行端點探測方法。 於步驟9 0 1上，計算在特定期間内每個鏡面反射及散 射/繞射光束7及1 0之景之平均值（亦即第1及第2電 氣信號a及b )。 於步驟9 0 2上，分別比較算出之光束7及1 0之平均值 與它們之特定臨界倩。 -3 5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線 « 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 526553 A7 B7 ? 4 五、發明說明（' ) 於步驟9 0 3 h，當光束7及1 0之平均值之至少之一高 於或低於它們之臨界值之時則判定為拋光過程之端點。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第8實施例之端點探測方法最好使用於第1至第5及 第7實施例。 下面將參照第2 _詳述上述步驟901至903 。 於步驟90 1上，在特定之期間内平均第1及第2電氣 信號a及b K求出平均值。因晶圓1在整個拋光過程上 係不斷旋轉，故探測光束5之光點内含有之圖樣之密度 及方位也不斷的變化。進而第1及第2電氣信號a及b 之準位或強度也不斷地改變。此意指依拋光狀態之變量 而定之信號a及b之變量係隱藏在依旋轉圖樣之密度及 方位之變量而定之信號a及b之變量之下。 為應付這種情形，藉平均在特定期間内之信號a及b 之變最，依拋光狀態之變量而定之信號a及b之變量可 做成與依旋轉圖樣之密度及方位之變量無關。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因探測光束5每一旋轉係穿透晶圓1之拋光表面上之 相同點及每一旋轉重複相同之旋轉圖樣之密度及方位之 變最，故平均化之特定期間最好設定為晶圓1每一旋轉 所需之時間。換言之，在晶圓1每一旋轉之時間期間内 平均信號a及b之變量。 晶圓1通常含有大批之相同IC晶片，因此，用於平均 信號變最之時間期間最好設定為光束5通過每個晶片所 需之時間。 信號a及b之平均化時間依存變化係依光束5之波長 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 3 4 五、發明說明（） ，金屬_ 6 9之反射，介電贗6 8及结構6 1之反射，及晶圓 上_樣之幾何形狀及疏密而改變。 第1 3及第1 4圖係分別示出第1及第2電氣信號a及b 之依存變化。從第〗3及第1 4圖可知，探測光束5之波長 係被選定使金屬層6 9之反射大於底層介電層6 8者。 在拋光過程開始後介電層6 8尚未馬上自金屬曆6 9露出 之時，光束5係由具有高反射之金屬曆69之鏡似表面鏡 面地反射。因此，第1電氣信號a具有保持約為定常之 大值，如第13_所示。在此階段，由於金屬層69具有平 坦及鏡似表面，故甚少產生散射/繞射光束1 0 ,因此， 第2電氣信號b具有保持約為零之極小值，如第1 4圔所 示0 依使用之澱積或形成方法，金屬曆69之表面不會似鏡 子般之光亮。這種這種情形，第1信號a持續增加直到 金鼷層6 9之表面拋光到像鏡子般，然後保持約為定常直 到介電看68開始自金屬層69露出止。 俟介電_ 68開始自金屬層69露出後，換言之，俟金屬 變成相當薄而使穿透金屬層後由金屬曆69及底層結構61 鏡而地反射之探測光束5則減少同時被介電曆6 8及底層 結構散射或繞射之探測光束5之量則增加。此意指介電 覉68及底層结構61反射之效應顯規。這個階段，俟被金 屬層6 9及底層結構6 1之反射所產生之鏡面反射光束7之 總最大幅減少後第1信號a之準位則降低。 如果介電曆68對探測光束5係透明或半透明時部份之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

526553 A7 B7 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明說明（） 光束5則被金屬層6 9及底層結構6 1經介電曆6 8而被鏡面 地反射。如此形成之鏡面反射光束7被第1光二極體接 收。至於光束5之其它部份則由連接線65及底曆結構61 散射或繞射，進而形成散射/繞射光束1 〇。如此形成之 散射/繞射光束係由第2光二極體接收。這個階段，第 2信號b之準位依介電曆68之露出及連接線65之形成而 h昇。 俟拋光過程之端點，亦即連接線6 5完全形成後，如第 3C國所示，完成之連接線65及露出之介電曆68表面積之 比例，即使拋光過程再繼續進行仍維持不變。藉此，第 1 S第2信號a及h保持約為定常。 結果，當第1電氣信號a之準位小於其之臨界值之時 則判定為拋光過程之正確端點（第1 3圖上未示出）。如 果第1電氣信號3之準位係為相對最大值時則當第1電 氣信號a之準位在其超過相對之最大值後低於其之臨界 倩之時即判定為正確之端點。替換地，當第2電氣信號 b之準位高於其之臨界值之時則判定為正確之端點（未 示於第14圈|上）。更甚者，當第1及第2信號a及b分 別滿足h述條件之時則可判定為正確之端點。 於第1 3 _ h，符號a 1及a 2係分別表示第1信號a之最 小及最大倩。於第1 4鬪上，符號b 1及b 2係分別表示第2 信號b之最小及最大值。 有--種情形，金屬層69之反射在探測光束5之波長時 係小於介電層6 8及結構6 1之反射，這是依晶圓1之材料 -38- 、 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

526553 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（37) 而定。這種情形，第1及第2信號a及b係如下變化。 在拋光過稃開始後介電_ 6 8未露出期間，探測光束5 係被具有低反射之金屬層6 9之似鏡子的表面鏡面地反射 。因眈，第1電氣信號a具有保持約為定常之小值。這 個階段，由於金屬覉6 9具有平坦又似鏡之表面，產生極 少之散射/繞射光束1 0，因此第2電氣信號b具有約等 於零之極小倩。 俟介電_ 6 8開始自金屬 6 9露出之後，換言之，俟金 屬曆69變成極薄而使光束5穿透金屬層69後，部份探測 光束5係被薄金屬_ 6 9鏡面地反射，而其各部份之探測 光束5則被底廣結構61經薄金屬層69及透明介電層68鏡 面地反射，進而形成被第1光二極體9接收之鏡面反射 光束7 。俟介電層68露出及形成金屬連接線65之際由薄 金屬肩6 9鏡面地反射之部份光束5之量測減少，而被結 構61鏡面地反射之部份光束5之量則増加。 在此同時，另有其它部份之探測光束5由連接線65及 底層結構6 1散射及繞射，進而形成由第2光二極體12接 收之散射/繞射光束10。當介電層68露出及形成連接線 之際，由連接線6 5及結構61散射或繞射之部份光束5之 最則減少。 因眈，俟介電曆6 8開始自金屬層6 9露出時可看出第1 電氣信號a增加，減少，或保持不變，而第2電氣信號 b則增加。 如果被具有高反射之底曆結構鏡面地反射之部份之探 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

526553 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 ο ο 五、發明說明Γ ) 測光束5之增加大於被薄金屬層6 9鐃面地反射之部份之 光束5之減少時第1信號a則増加。 如果被具有高反射之底層結構Γ) 1鏡面地反射之部份之 光束5之增加小於被薄金屬曆6 9鏡面地反射之部份之光 束5增加時第1信號a則減少。 如果被具有高反射之底層結構61鏡面地反射之部份之 光束5之增加等於被薄金屬層6 9鏡面地反射之部份之光 束5減少時，第1信號a則保持不變。 俟拋光過程之端點後，亦即，連接線6 5完全形成後， 如第1 3國所示，完成後之連接線6 5及露出之介電層68之 表而積比即使拋光過程再繼續進行，也不會改變。如此 ，第1及第2信號a及1>約保持為定常。 結果，當鏡面反射光束7之第1電氣信號a之準位小 於或大於其之臨界值之時，其係依晶圓1之材料而定， 則判定為拋光過程之正確端點。替換性地，當散射/繞 射光束10之第2電氣信號b之準位大於其之臨界值之時 則判定為正確之端點。更甚者，當第1及第2信號a及 b分別滿足前述兩條件之時則判定為正確之端點。 亦有自拋光開始即產生散射/繞射光束1 〇之情形，其 係依金屬層β 8之材料及厚度而定。這種情況，雖然第1 信號a之變化係與第1 3 _所示者相同，但第2信號b之 變化則與第1 4 _所示者不同。第2信號b之變化係如下。 如果底層結構6 1之反射低時晶圓1之總反射則隨著拋 光過程之進行減少，因此，由於散射/繞射光束1 〇之比 一 40- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

訂---------線I 526553 A7 B7 五、發明說明（） 例之增加而造成散射/繞射光束1 0之增加小於晶圓1之 縴反射之減少，在抛光過程開始之際散射/繞射光束1 0 之景顯示大倌，然後隨著拋光過程之進行與鏡面反射光 束7 —起降低。结果，這種情形，散射/繞射光束1 〇顯 示與第1 3圖所示之鏡面反射光束7者相似之改變。 結果，這種情形，當鏡面反射光束7之第1電氣信號 a之準位小於其之臨界值之時則判定為拋光過程之正確 端點。替換性地，散射/繞射光束10之第2電氣信號b 之準位低於其之臨界值之時則判定為正確之端點。更甚 者，當第1及第2信號a及b分別滿足上述條件之時則 判定為IF確之端點。 另外尚有存整個晶圓1上之金屬連接線65之密度極低 之情形。這種情形，由於產生之散射/繞射光束1 0之量 小，第2電氣信號b改變小。因此，這種情形，拋光過 稃之進行係藉鏡面反射光束7之第1電氣信號a之變化 而被監視。 結果，這種情形，當鏡面反射光束7之第1電氣信號 a之準位小於或大於其臨界值之時則判定為拋光過程之 正確端點。 如上面說明，鏡面反射光束7之第1電氣信號a及散 射/繞射光束〗〇之第2電氣信號b之平均值係隨著拋光 過稃之進行增加或減少。另外，第1及第2信號a及b 之仟一個平均值會顯示幾乎無變化。 藉第1 2圖之第8實施例所示之端點探测方法，即使晶 一 41 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線_一 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 526553 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 4 0 五、發明說明（) 圓1具有第1及第2信號a及b之平均值顯示幾乎無變 化之件質，仍能實現這W晶阆1之正確端點之探測。 另外，有晶圓1之整個拋光表面非均勻地被拋光而在 P光表面h產生一 _非均勻性（具體言之，沿著晶圓1 之半徑延伸之非均勻件）之情形。這種情形，即使依上 述方法之一判定端點，晶圓1之一些部份或區域之拋光 過程仍有未充份進行之情事產生。為防止這種情事發生 ，最奸在依上述方法之一判定後遲延一些時間後才判定 端點。 如上面第8實施例所說明者；信號a及b之依時性之 變化係依諸如晶圓1之結構，連接線6 5之密度等之參數 而不同。因！比，上述端點探測條件之任一最好係依晶圓 1之晶片種類而選擇及實際使用。 如果晶圓1上之圖樣之密/疏極小，因此，信號a及 b之可能之變化也小時則可省掉用於平均第1 2圏之信號 a及b之步驟9 01 。 (第9實施例） 第]5 _示出本發明之第9實施例之端點探測方法之流 稃画，其係藉第2圆之第1實皰例之監視裝置51而執行。 於步驟11 0 1上，計算在每個特定期間內每個鏡面反射 及散射/繞射光束7及1 0之平均值（亦即，第1及第2 電氣信號a及b )。 於步驟1102七，自步驟1101上算出之平均值選出光束 7及10之參考倩。這些參考值係從拋光過程開始經一段 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線 « 526553 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 4 1 五、發明說明（） 特定期間後之時間上選出者。然後計算光束7及1 0之平 均信與對應參考倌間之差。 於步驟1 1 0 3 h，比較在步驟〇 2上算出之差與它們之 特定臨界信。 於步驟U 0 4上，當兩個光束7及1 0之差之至少之一高 於或低於它們之臨界值之時則判定為拋光過程之端點。 第1 5画之第9實皰例之端點探測方法最好應用於第1 牵第5及第7實施例之監視裝置。 第15圖之第9實施例之端點探測方法，不同於光束7 及1 0之平均倩係直接與它們的臨界值比較之第1 2圖之第 8實廊例之方法，光束7及10之參考值係在拋光過程開 始經一期間後之時間自步驟〗1 〇 1上求出之平均值選出者 。然後在步驟1 1 0 3上比較在步驟11 0 2上自平均值算出之 差倩與它們之臨界值。結果，這種方法對要被拋光之晶 同1具有不同絕對值（或大的波動）之鏡面反射光束7 之最之情形係為有效。 從拋光過程開始起之特定期間可為零。這種情形，在 拋光過稈開始後立即獲得之平均值係做為參考值。 於步驟U02上，可對光束7及10計算平均值及對應之 參考値間之比例，而非算出平均值與對應之參考值間之 差。 如果在拋光過程開始後由於金屬曆6 9之表面之光滑， 鏡面反射光束7之量增加時則可將拋光過程開始後頭一 俩產牛之相對最大值做為參考值。 一4 3- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------訂---------· . r * 廉 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) t填寫女 526553 A7 B7 ^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 2發明說明（） (第〗〇實胞例） 第1 6國示出本發明之第1 0實施例之端點探測方法之流 程鬪，其係藉第3實施例之第5画之監視裝置51B而被 執行。 於步驟1201上，算出在特定期間内每個鏡面反射光束 7及散射/繞射光束10a及10b之量之平均值（亦即， 第1 ,第2及第3電氣信號c , d及e )。 於步驟1 20 2上，將散射/繞射光束10a及10b之平均 倩栢互加算Μ求出散射/繞射光束之總平均值。 於步驟1 20 3上，鏡面反射光束7及散射/繞射光束10a及 1 0 b之總平均值分別與它們之特定臨界值比較。 於步驟1204上，當光束7 ，及光束10a及10b之平均 倌之至少之一高於或低於它們之臨界值之時則判定為拋 光過程之端點。 第16園之第10實_例之端點探測方法最好應用於第3 至第5及第7實施例之監視裝置。 在步驟1 202上係用軟體執行加算。但是，也可利用硬 體，如加法器電路執行。 (第11實施例） 第1 7園示出本發明之第11實施例之端點探測方法之流 程_，其係在步驟1 3 0 1至1 3 0 3上執行。 於步驟1 3 0 1上，算出在特定期間内每個鏡面反射及散 射/繞射光束7及10之量之平均值（亦即，第1及第2 電氣信號a及b )。 一 44- -------------衣 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線 « 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 4 3 五、發明說明（） 於步驟1 3 0 2上執行，光束7及1 0之算出平均值對時間 之微分而求出微分值。 於步驟1 3 0 3上，微分值不但可自相鄰之兩個平均值， 也可自平均信中利用最小二乘法求出斜率而導出。後者 之情形，雖然端點之判定稍為延後但是端點之探測不易 受低__音之影響。 第U實施例之端點方法最好應用於第1至第5及第7 實施例之監視裝置。 如上述，藉第11實施例之端點探測方法，不同於平均 值係與它們之臨界值比較之第8至第1 0實細例之方法， 係利用在每個時間期間内平均值之改變或變量來執行端 點之判定。 如於第1 2 _之第8實施例上所說明，雖然第1及第2 信號a及1>之平均値俟介電層68開始自金屬層69露出後 會改變，但它們在端點之後甚少顯示改變。因此，在介 電 6 8開始自金屬層6 9露出後平均值之微分值則比較大 値，但在端點後則約為零。 結果，於第1 1實胞例之端點探測方法上，當微分值之 絕對倌等於或小於足夠小之特定值之時則被判定為端點。 (第1 2實施例） 第18鬭示出本發明之第12實施例之端點探測方法之流 程圆，其係在步驟1401至1403上執行。 於步驟1401上，算出在特定期間內每個鏡面反射及散 射/繞射光束7及10之量之最大值（亦即，第1及第2 一45 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂--— II----. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 526553 A7 B7 4 4 五、發明說明（) 電氣信號a及b )。 於步驟1402上，比較光束7及10之算出之最大值與它 們之臨界倩，求出差值。 於步驟1 4 0 3上，當光束7及1 0之最大值之至少之一大 於或小於它們之臨界值之時則判定為拋光過程之端點。 第1 2實施例之端點探測方法最好應用於第1至第5及 第7實胞例之監視裝置。 藉第1 2實施例之端點探測方法，不同於平均值係與它 們之臨界值比較之第8至第10實陁例，係在各個時間期 間內比較最大値與臨界值以執行端點之判定。換言之， 藉比較最大値，非平均值，以執行端點之判定。 (第1 3實_例） 第19_示出本發明之第13實施例之端點探測方法，其 係在步驟1501至1505上執行。 於步驟1501上，算出在特定期間每個鏡面反射及散射 /繞射光束7及10(亦即，第1及第2信號a及b )之 量之最大值。 於步驟1502上，算出在特定期間每個鏡面反射及散射 /繞射光束7及1 0 (亦即，信號a及b )之量之最小值。 於步驟1 5 0 3上，算出最大及最小值間之差Μ得出光束 7及1 0 (亦即信號a及b )之振幅。 於步驟1504上，比較光束7及10之算出振幅與它們之 臨界值。 於步驟150 5上，當光束7及10之振幅之至少之一大於 -46 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------訂---------線‘ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 再填寫太 526553 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7

4 R 五、發明說明（） 它們之臨界值之時削判定為拋光過程之端點。 第1 3實施例之端點探測方法最好應用於第1至第5及 第7實施例之監視裝置。 當連接線6 5開始形成時則產生散射/繞射光束1 0 ,同 時產牛具有不同反射之非均勻分佈（亦即密/疏）區。 此意指散射/繞射光束10之振幅係隨著連接線65之形成 而增加。為應付這種性質，第1 3實皰例之端點探测方法 係藉比較鏡面反射及散射/繞射光束7及1 0之振幅與它 們之臨界值K執行端點之判定。 (第14實施例） 第20圖示出本發明之第14實施例之端點探測方法之流 程圖，其係在步驟1 6 0 1至1 6 0 3上執行。 於步驟1 6 0 1上，算出在特定期間内每個鏡面反射及散 射/繞射光束7及10 (亦即，第1及第2電氣信號a及 b )之量之分散。 於步驟1 6 0 2上，比較光束7及1 0算出分散與它們之臨 界倌。 於步驟1603上，當光束7及10之分散之至少之一大於 它們之臨界值之時則判定為拋光過程之端點。 第1 4實施例之端點探測方法最好應用於第1至第5及 第7實施例之監視裝置上。 如第19_之第13實施例之方法上所說明，當連接線65 開始形成時鏡面反射及散射/繞射光束7及10之振幅則 隨著連接線之形成而增加，換言之，光束7及10之波動 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂·--------. 526553 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 4 6 五、發明說明（） 變大。如此，在每個期間内光束7及1 0之分散係隨著連 接線6 5之形成而增加。 為應付這種性質，第1 4實施例之端點探測方法係藉比 較鏡而反射及散射/繞射光束7及10之分散（非第19圖 之振幅）與它們之臨界值K執行端點之判定。 (第1. 5實_例） 第2 2 I«示出本發明之第1 5實施例之端點探測方法之流 稈圖，其係於步驟1701至1703上執行。 於步驟1 7 0 1上，算出在特定期間內具有不同兩個波長 (亦即，第1及第2組電氣信號f及g )之鏡面反射光 束7之量之平均值。 於步驟1 7 0 2上，分別比較光束7之算出平均值與它們 之臨界值。 於步驟1 7 0 3上，當兩個不同波長之至少之一之光束7 之平均值大於或小於它們之臨界值之時則判定為拋光過 程之端點。 第1 5實施例之端點探測方法最好應用於第8圖之第6 實施例之監視裝置上。 如前面第6實施例所說明，當金屬曆69與介電層68及 底I»結構6 1之反射差小時利用單一波長之探測光束5則 可能無法使信號a及b之變化大到另人滿意。第1 5實施 例之端點探測方法則能應付這種情形。 (第1 6實施例） 第23圆示出本發明之第16實胞例之端點探測方法之流 一 4 8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

526553 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 4 7 五、發明說明（） 稈其係於步驟1 8 0 1至1 8 0 5上執行。 於步驟1 8 0 1上，算出在特定期間內不同波長（亦即， 電氣信號f及g組）之鏡面反射光束7之量之平均值。 於步驟1 8 0 2上，自步驟1 8 0 1上求出之平均值選出光束 7之參考值。這呰參考值係在拋光過程開始經一特定期 間後之時間所選出者。然後，計算平均值與對應之參考 倩間之差K做為在不同波長上光束7之變量。 於步驟1803上，計算於步驟1802上算出之差或變量之 絕對倩Μ做為探測值。 於步驟1 8 0 4上，比較探測值與它們之臨界值。 於步驟1 80 5上，當在兩個不同波長之至少之一上之光 東7之探測值大於或低於它們之臨界值之時則判定為拋 光過程之端點。 第1 6實施例之端點探測方法最好應用於第9圖之第6 實胞例之監視裝置上。 下面將詳述端點探測方法。 於步驟〗80 1上，在特定之期間内平均第1及第2信號 f及g以得出平均值。於步驟1 802上，藉執行在拋光過 程開始經一特定期間後之時間之平均值與對應之參考值 間之減算而算出變量或平均值。此變量係表示不同波長 之鏡面反射光束7之變化。 第1探測光束28之波長係被選定使金屬層69之反射大 於底層介電層68及結構61者。因此，俟介電層68露出之 後，光束28之變量則為負值。相反地，第2探测光束30 一49 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------------^---------線. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 526553 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 4 8 五、發明說明（） 之波長被選擇成使金屬層6 9之反射小於底層介電層6 8及 結構6 1者。因此，光束3 0之變量在介電層6 8露出之後係 為正倩。 於步驟1 8 0 3上，計算變最差之絕對值Μ做為深測值。 因探測偵係等於光束2 8之負值與光束3 0之正值間之差， 故合成之探測値能增加。 於步驟1 80 4上，比較合成之探测值與它們之臨界值。 於步驟1 8 0 5上，當在兩個不同波長之至少之一上之光 束7之探測值大於或小於它們之臨界值之時則判定為拋 光過程之端點。 如上述，第23圆之第16實施例之端點探測方法當不同 波長之光束7之鏡面反射量之變化小時係為有效。 如果自拋光過程開始後之特定期間為零時則在開始拋 光過程後頭一個得出之平均值係做為參考值。 不用在步驟1 8 0 2上算出之”差”，而可使用”比例”。如 果由於晶阆1之拋光表面之光滑，鏡面反射光束7之量 増加時則頭一個相對之最大值可做為參考值。 (第1. 7簧施例） 第25_示出本發明之第17實施例之端點探测方法，其 係在步驟1 9 0 1至1 9 0 5上執行。 於步驟1901上，算出特定期間內鏡面反射及散射/繞 射光束7及10(亦即，第1及第2電氣信號a及b )之 最之平均值。 於步驟1 902上，算出在特定期間内鏡面反射及散射/ 一50 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------訂--------- • - , * (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ' « 526553 A7 B7

4 Q 五、發明說明（） 繞射光束7及1 0 (亦即，信號a及b )之量之最大值。 於步驟1 9 0 3上，算出平均值與最大值間之差。 於步驟1 9 0 4上，比較上述之差值與它們之特定臨界值。 於步驟1 9 0 5上，當光束7及1 0之差值高於或低於它們 之臨界值之時則判定為拋光過程之端點。 第1 7實施例之端點探測方法最奸應用於第1 0圖之第7 實施例之監視裝置上。 於第7實施例之監視方法上，俟底層介電層68 _著拋 光過程之進行而開始自金屬層69露出後第1及第2電氣 信號a及b之準位與在聚光之光束5被晶圓1上之特定 圖樣反射之條件下介電層68完全由金屬曆69覆蓋前得出 之準位比較並無改變。但是，如果聚光之光束5被任何 區域而非特定之画樣反射時第1及第2信號a及1>之準 位則由於介電層6 8之露出而變動。因此，在特定期間内 信號a及b之最大值顯示無實質之改變但信號a及b之 最小值則顯示大量變化，結果導致平均值之巨大變化。 第2 5鬪之第1 7實施例之端點探測方法能應付這種情況。 於步驟1 90 3上，也可使平均值與最大值間之”比例”而 非平均值與最大值間之”差”。 (第1 8實施例） 第26_示出本發明之端點探測方法之流程圖，其係在 步驟2001至2004上執行。 於步驟200 1上，算出在特定期間內鏡面反射及散射/ 繞射光束7及10(亦即，第1及第2信號a及b )之量 -51 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 526553 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（） 之平均值。 於步驟200 2上，算出在特定期間内平均值之最大值與 最小倩間之變量值。 於步驟2 0 0 3上，比較光束之變量值與對應之臨界值。 於步驟2 0 0 4上，當兩個光束之變量值之至少之一少於 對應之臨界值之時則判定為拋光過程之端點。 如第1 2圆之第8實陁例之端點探測方法所說明，鏡面 反射及散射/繞射光束7及10之平均值在介電層68自金 鼷層69露出後會變化。但是，在端點後則幾乎無改變。 因此，光束7及1 0之變量值在端點後會變小。 如果使用連績之時間期間内之兩個相鄰之值來計算變 最值時則計算容易受到_音之影響，導致錯誤之探测。 因此，使用幾個先前之時間期間之平均值之最大及最小 値間之變量值K執行端點之探測。 (第19實廊例） 第27_示出本發明之第19實施例之端點探測方法之流 程圏，其係在步驟2101至2103上執行。 於步驟2 101上，算出在特定期間內鏡面反射及散射/ 繞射光束7及1 0 (亦即，第1及第2電氣信號a及b ) 之最之平均値。 於步驟2102上，比較光束7及10之平均值與對應之臨 界值。 於步驟2 1 0 3上，當經幾個連續之期間，兩個光束7及 10之平均值之至少之一高於或低於對應之臨界值之時則 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線 « 526553 A7 B7 5 1 五、發明說明（） 判定為拋光過程之端點。 第1 9實施例之端點探測方法最好使用於第1至第5及 第7實施例之監視裝置。 第1 9實陁例之方法對於第1及第2電氣信號a及b含 有高準位矂音且因此會造成錯誤探測之情形係有效。 (第2 0實施例） 本發明之第20實施例之端點探測方法，本文未說明， 係自第8至第19實施例選出至少兩個端點探測方法，然 後結合此兩方法以形成邏輯和或邏輯積。 雖然本發明之良好形式已敘述如上，但對熟悉此項技 術者而言當明白能對本發明加予變更而不會逾本發明之 精神。因此，本發明之範圍完全被下述申請專利範圍各 各項所決定。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一 53 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ς 2五、發明說明（） 符號之說明 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 16a 17 2 2,23 2 5 27 36 40 晶圓 拋光台 拋光塾 拋光器 光束 雷射 鏡面反射光束 鏡片 光二極體 散射/繞射光束 透鏡 光二極體 監視裝置 氣束 氣源 拋光泥漿 窗 噴嘴 光二極體 純水源 透明液體源 透鏡 二色鏡 拋光機器 監視裝置 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝----

訂---------線L 50 51,51 A〜51G _ 5 4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 526553 六、申請專利範圍 第88109 116號「拋光過程監視方法及裝置，其端點探測 方法，及所使用之機器」專利案 (91年4月15日修正） 六申請專利範圍： 1 . 一種拋光過程監視裝置，包括：， (a )用於照射探測光束至半導體晶圓上之光照射裝置； (b ).用於接收該晶圓上之該探測光束之反射所產生之 鏡面反射光束並依該鏡面反射光束之量輸出第1信 號之第1信號接收裝置； (c )用於接收該晶圓上之該鏡面反射光束之散射或繞 射所產生之散射/繞射光束並依該散射/繞射光束 之量輸出第2信號之第2信號之第2光接收信號；及 (d )藉該第1及第2信號監視該晶圓之拋光過程之 監視裝置。 2 .如申請專利範圍第1項之裝置，其中該監視裝置執 行下述步驟： 在特定期間內比較該鏡面反射光束之該第1信號 之平均値與第1臨界値並產生第1比較結果； 在特定期間內比較該散射/繞射光束之該第2信 號之平均値與第2臨界値，並產生第2比較結果；及 根據該第1及第2比較結果決定該晶圓之拋光狀 態，藉此監視該晶圓之該拋光過程。 3 .如申請專利範圍第丨項之裝置，其中該監視裝置執 行下述步驟： 計算在該拋光過程開始後之特定期間內該鏡面反 射光束之該第1信號之平均値； 選擇該第1信號之該平均値之一以定義第1參考値； 526553 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 /值該 比 比 態 行 之 ♦，信 ♦, 態 行 之 射 考與 1 2 狀 執 號果2果 狀 執 號 散 參值 第 第 光 置 信结第結 光 置 信 ; 該 2 均；生 生 拋 裝 1 較該較 拋 裝 1 值内 第平值產 產 之 視 第比之比 之 視 第 量間 義之量並 並 圓 監 該 1 束 2 圓 監 該 變期 定號變， ， 晶 該 之第光第 晶 該 之 1 定 K 信 2 值 值 該 中 束生射生 該 中 束 第特 ♦，一 2 第界 界 定。其 光產繞產 定。其 光 為該值之第為臨 臨 決程， 射並/並 決程， 射 做之均值該做 1 2 果過置 反，射， 果過置 反 K 後平均定 Μ 第 第 結光裝 面值散值 结光裝 面 例始之平設例該 該 較拋之 鏡界該界 較拋之 鏡 比開號該内比與 與fch該項 該臨較臨 比該項 該 或程信之間或值 值 2 之 1 較 1比2 2 之 1 内 差過 2 號期差量 最 第圓第 比第内第 第圓第 間 之光第信定之變 變 及晶圍 內與間該 及晶圍 期 間拋該 2 特間 1 2 1 該範 間景期與 1 該範 定 信該之第之值第 第及第視利：期變定值 第視利：特 考在束該後考該；該；該監專驟定之特均 該監專驟於 參算光擇爾參較果較果據此請步特值該平 據此請步較 1 計射選於 2比結比結根藉申述於均於之 根藉申述比 第繞 第 較 較 ，如下 平 號及 ，如下 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 V A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 果信較 態 行 之 信 界 界 態 行 之 信 结 2 比 狀 執 號 2 臨 臨 狀 執 號 2 較第 2 光 置 信 第 1 2 光 置 信 第 比該第 拋 裝 1 該第 第拋裝 1 該 1 之生 之 視 第 之 與 與 之 視 第 之 第束產 圓 監 該 束 值 值 圓 監 該 束 生光並 晶 該 之 光 大 大 晶 該 之 光 產射， 該 中 束 射 最 最 該 中 束 射 並繞值 定。其 光 繞 該 該 定。其 光 繞 ，\界 決程， 射 \ 之 之 決程， 射 \ 值射臨 果過置 反 射 值 值 果過置 反 射 界散 2 结光裝 面 散 均 ♦，均；结光裝 面 散 臨該第 較拋之 鏡 該 平果平果較拋之 鏡 該 1内與 比該項 該 内 該結該結比該項 該 内 第間值 2 之 1 内 間 之較之較 2 之 1 内 間 與期分 第圓第 間 期 號比號比第圓第 間 期 值定微 及晶圍 期 定 信 1 信 2 及晶圍 期 定 分特之 1 該範 定 特；1 第 2 第 1 該範 定 特 微該倩 第視利：特 該值第生第生第視利：特 該♦, 之於均及該監專驟在；在大該產該產該監專驟在 在幅 倩較平；據此請步出值出最較並較並據此請步出；出振 均比之果根藉申述導大導之比，比，根藉申述導幅導之 平 號結 ，如下 最 號 值 值 ，如下 振 號 ------------衣--------訂---------線m - - r (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 比較該第1信號之該振幅與該第1臨界值，並產生 第1比較結果； 比較該第2信號之該振幅與該第2臨界值，並產生 第2比較结果； 根據該第1及第2比較結果決定該晶圓之拋光狀態 ，藉此監視該晶阊之該拋光過程。 8 .如申請專利範圍第1項之裝置，其中該監視裝置執行 下述步驟： 導出在特定期間内該鏡面反射光束之該第1信號之 分散； 導出在該特定期間内該散射/繞射光束之該第2信 號之分散； 比較該第]信號之該分散與該第1臨界值，並產生 第1比較結果； 比較該第2信號之該分散與該第2臨界值，並產生 第2比較結果； 根據該第1及第2比較結果決定該晶圓之拋光狀態 ，藉此監視該晶圓之該拋光過程。 9.如申請專利範圍第1項之裝置，其中該監視裝置執行 下述步驟： 導出在特定期間内該鏡面反射光束之該第1信號之 最大值與平均值之差或比例； 導出在該特定期間内該散射/繞射光束之該第2信 號之最大值與平均值之差或比例； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂---------線 * 肩*^ (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 526553 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 比較該第1信號之差或比例與該第1臨界值，並産 生第1比較結果； 比較該第2信號之差或比例與該第2臨界值，並産 生第2比較結果；及 根據該第1及第2比較結果決定該晶圓之拋光狀態 ，藉此監視該晶圓之該抛光過程。 1 0 .如申請專利範圍第1項之裝置，其中該監視裝置執 行下述步驟： 計算在該拋光過程開始後之該特定期間内該鏡面反 射光束之該第1信號之平均值； 計算該第1信號之該平均值之最大及最小值間之差； 計算在該拋光作業開始後之該特定期間内該散射/ 繞射光束之該第2信號之平均值； 計算該第2信號之該平均值之最大與最小值間之差； 比較該第1信號之該差值與第1臨界值，並産生第 1比較結果； 比較該第2信號之該差值與第2臨界值，並産生第 2比較結果； 根據該第1及第2比較結果決定該晶圓之拋光狀態 ，藉此監視該晶圓之該拋光過程。 1 1 .如申請專利範圍第1項之裝置，其中該監視裝置執 行下述步驟： 比較在特定期間内該鏡面反射光束之該第1信號之 平均值與第1臨界值，並産生第1比較結果； 比較在該特定期間内該散射/繞射光束之該第2信 號之平均值與第2臨界值，並産生第2比較結果； 根據該第1及第2比較結果決定該晶圓之拋光狀態 ，藉此監視該晶圓之該拋光過程； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂---------線· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一 ’ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 526553 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 其中決定該晶圓之該拋光狀態之該步驟，當該第1 信號之該平均值超過該第1臨界值時係利用第1個多 次執行而當該第2信號超過該第2臨界值時則利用第 2個多數執行。 12.如申請專利範圍第1項之裝置，其另包括用於反射 該鏡而反射光束以形成該鏡面反射光束之反射光束之 反射器； 該反射器係、設在該鏡面反射光束之光軸上； 其中該第1光接收裝置接收該鏡面反射光束之該反 射光束。 1 3 .如申請專利範園第1項之裝置，其另包括用於聚集 該探測光束Μ使射在晶圓上之光點尺寸小於該晶圓上 之特定_樣尺寸之光聚光器。 14.如申請專利範圍第1項之裝置，其另包括至少一個 用於反射該散射/繞射光束之光反射器及一個用於聚 集該散射/繞射光束之光聚光器； 其中每個該光反射器及該光聚光器係設在該鏡面反 射光束之光軸上位於該第1光接收裝置或用於反射該 鏡而反射光束至該第1光接收裝置之下游。 1 5 .如申請專利範圍第1項之裝置，另包括用於幾乎自 該晶阆之照射位置全部去除拋光泥漿之泥漿去除裝置； 其中該泥漿去除裝置朝該照射位置或沿著特定方向 離該照射位置一特定距離之位置噴射液體流。 16. —種拋光過程監視裝置，其包括： · 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------訂---------線 . . . . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 526553 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 至所反 置執均 監執射 對比 監置 一 射面 裝置平 ，置反 與生 ，裝 之 反鏡 視裝 之 此 裝 面 值 •，產 此 射 少之個 監視 號藉視 鏡 均量並 藉 照 至束一 之監信 ，監該 平變， ，光 之 光少 程該 該 態 該 内 之為值 態 該 束測至 過中 之及狀 中 間 號做界 狀 中 光探該 光其 束；光 其 期 ♦，信M臨 光 其 測個依及拋， 光果拋 ， 定 值該例之 拋 ， 探一並.，之置 射結之 置 特 考個比應 之 置 之 少束置圓裝 反較圓 裝 該 參每或對 圓 裝 長；至光裝晶之 面比晶 之 之 為内值該 晶 之 波置該射收該項 鏡生該 項 後♦，值間差與 該6® 同裝上反接視16該產定。16始值均期之量 定。16 不射圓面光監第 內並決稃第 開均平定間變 決程第 有照晶鏡之號圍 間，果過圍 程平該特一該 果過園 具光該個號信範 期值結光範 過之之之之之 结光範 射之收一信該利：定界較拋利：光號號後值號 較拋利 照阊接少出藉專驟特臨比之專驟拋信信爾考信及比之專 於晶於牵輸於請步在 1 該圓請步在該該於參該；該圓請 用體用之束用申述較第據晶申述算之義定該較果據晶申 } 導}生光}如下比與根該如下計束定設之比结根該如 fa半以產射(0•行 倩 視 ♦行 光 應 較 視· 7 8 9 --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 之及並同 半 射鏡 射個置 監 射之 集 束；束不 至 反個；反一裝 之 反束 該 聚 光上光在 束 之一置之少收 程 於光 之 於 測紬射設 光 束少裝束至接 過 用射 .，束 用 探光反係 測 光至收光該光 光 括反 上光 括 為之面件 探 測該接測依 2 抛 包之 軸射 包 做同鏡元 個 探依光探並第 之 另束 光反 另 Μ 不該收 ：一 個並 1 個 ，之 圓 其光 之面 其 束在收接 括少 一 ，第一束號 晶 ，射 束鏡 ， 光設接光 包至 少束之少光信 該 置反 光該 置 之係別該 其之 至光號至射 2 視 裝面 射收 裝 長件分， ，長 該射信該繞第 監 之鏡 反接 之 波元於件 置波 上反1 上 \ 出 號 項該 面置 項 同射用元 裝同 圓面第圓射輸 信20成 鏡裝20 不照含收 視不 晶鏡出晶散量 2 第形 該收 第 有光包接 監有 該個輸該個之 第 圍以 在接 圍 具該置光 程具 在一最在一束 及 範束 設光 範 射 ，裝之 過射 收少之收少光 1 利光 係 1 利 照件收號。光照；接牵：束接至射 第 專射 器第。專 於元接信上拋於阆於之光於之 _ 該。請反 ♦，射該束請 用射光該軸種用晶用生射用生 \ 藉置申面器反中光申 含照該出光 一 }體}產反}產射及}裝如鏡射該其射如 包光 輸之 .(a導fb所面(C所散 ♦,(d視 ·該反 反 * ) 12 ：-------------訂---------線 • M i - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 上®聚 反該 著及行 該除 向 圓係 之之 圓一於 面射 沿；執 自去 方 晶置 生號 晶少用 鏡反 於置束 於漿 定 該裝 產信 該至個 該於 用裝光 用泥 特 於光 所出 於括一 在用。括射射 括之 著。 小聚 射輸 小包及 設或游包照反 包除 沿流 寸光 反量 寸另器 係置下另之面 另去 或體 .，尺該 之之 尺其射 器裝之其圓鏡 其漿 置液：置點 ， 束束 點 ，反；光收置，晶該 ，泥 位射括裝光置 光光 光 置光器聚接裝置該對 置光 射噴包射成裝 光射 之。裝之光光光收裝至 K 裝拋 照置其照形光 聚反 上器之束聚該 1 接之束束 之部 該位，光以聚，，該面 圓光項光光及第光項光光。項全 朝之置之束光上上鏡 晶聚20射之器該120測射儀20將 置離裝束光之軸圓該 在光第繞束射於第第探反析第乎 裝距視光測寸光晶依 射之圍 \ 光反位該圍該面分圍幾 除定監測探尺之該並 使寸範射射光上至範射鏡譜範置 去特程探該之束在 ， Μ π 利散繞該軸束利照該光利位 漿一過射集樣光收束 束樣專該 \ 個光光專軸收之專射 泥置光照聚圖測接光 光圖請射射每之射請光接析請照. 該位拋於於定探於射 測定申反散中束反申之於分申之；中射種用用特該用反 探特如於該其光面如同用譜如Β±置其照 1a)_b)之存C)面 該之.用集 射鏡 ·相 光·晶裝 離 .uu上設(C鏡 3 4 5 6 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 執 〇 置 置裝 裝視 視監 監該 之中 程其 過 ， 光置 拋裝 之 之 圓 項 晶26 該第 視圍 及監範 ; 號利 置I 信專 裝該請 收藉申 接1 如 光(d· 大 最 之 號 信 該 之 束 光 射 反 面 鏡 該 内 間 期 : 定 驟特 步在 述出 下導 行 值 臨 11 第 與 例 比 ί 或 例值 比差 或該 倩之 差號 之信 間 1 倩第 均該 平較 與比 信 此 藉 態 狀 光 拋 之 圓 晶 該 定 決 及果 ;結 果較 結比 較該 比據 生根 產 置 裝 視 監 程 : 過 括光 包拋 其之 ,項 器 2 機第 ❶ 光至 程拋 1 過之第 光圓圍 拋晶範 該體利 之導專 圓半請 晶種申 該一如 視 · 驟 步 述 下 含 包 。 其 置 ， 裝法 光方 拋視 之監 圓 之 晶稃 該過 光光 拋拋 於種 及用 一 射 反 面 鏡 ； 之號 生信 產 1 所第 ♦, 射 出 圓反輸 晶之量 體束之 導光束 半測光 至探射 束該反 光上面 測圓鏡 深晶該 射收依 照接並 )) 束 3 b ( ( 节 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線秦 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 散 2 之第 生出 產輸 所量 射之 繞束 或光 射射 散繞 之 / 束射 光散 測該 探依 該並 上 ， 圓束 晶光 收射 接繞 )/ (C射 光 拋 之 圓 晶 該 視 監 生 產 M- 號 信 2 第 及 1 第 該 及理 ; 處 號} 信 3 驊 步 該 於 中 其 法 方 之 項 9 ο 2 號第 信 園 果範 結利 之專 需請 所申 程如 過 · ο 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 裡該第]信號係依該鏡面反射光束之變量而被輸出， 及於該步驟（c )裡該第2信號係依該散射/繞射光束 之變暈而被輸出。 3 1 . —禪拋光過稃之監視方法，其包含下述步驟： (a )照射至少一個具有不同波長之光束至半導體晶圓； (b )接收該晶阊上該至少一個探測光束之反射所產生 之牵少一個鏡面反射光束，並依該至少一個鏡面反射 光束之暈輸出信號；及 (c)處理該信號Μ產生監視該晶圓之拋光過程所需之 結果信號。 32，一種拋光過程之監視方法，其包含下述步驟： (a )照射具有不同波長之至少一個探測光束至半導體 晶阆； (b) 接收該晶阊上該至少一個探測光束之反射所產生 之至少一個鏡面反射光束，並依該至少一個鏡面反射 光束之最輸出第1信號； (c )接收該晶圓上該至少一個探測光束之散射或繞射 所產生之至少一個散射/繞射光束，並依該至少一個 散射/繞射光朿之最輸出第2信號；及 (c) 處理該第1及第2信號Μ產生監視該晶圓之拋光 過稈所需之結果信號。 3 3. —種拋光過程之監視方法，其包含下述步驟： U )照射探測光束； (b )聚集該探測光束以形成光點尺寸小於該晶圓上之 -1 1 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) β 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 526553 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 特定圖樣之尺.寸之聚光光束； 該光聚烷裝置係設在該探測光束之光軸上； (C )接收該晶圓上之該聚光光束之反射所產生之鏡面 反射光束，並依該鏡面反射光束之量輸出第1信號； 及 (d )處理該第1信號Μ產生監視該晶圓之拋光過程所 需之結果信號。 34，如申請專利範圍第33項之方法，其中另包括下述步 驟： (e )接收該晶圓上該探測光束之散射或繞射所產生之 散射/繞射光束，並依該散射/繞射光束之量輸出第 2信號； 其中該第1及第2信號係在該步驟（d >上被處理Μ 產牛監視該晶圓之該拋光過程所需之結果信號。 3 5. —種使用拋光機器以探測拋光過程之端點之方法， 其包含下述步驟： U )照射探測光束至半導體晶圓； (b )接收該晶圓上該探測光束之反射所產生之鏡面反 射光束，並依該鏡而反射光束之量輸出第1信號； (c )接收該晶阆上該探測光束之散射或繞射所產生之 散射/繞射光束，並依該散射/繞射光束之量輸出第 2信號；及 (d )導出在特定期間内該鏡面反射光束之該第1信號 之最大值與平均倩間之差值或比例； -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 系--------訂---------線泰 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 526553 A8 B8 C8 D8 ^、申請專利範圍 (e )導出在該特定期間内該散射/繞射光束之該第2 信號之最大值與平均值間之差值或比例； (f )比較該第1信號之該差值或比例與第1臨界值， 並牽半第1比較值； (g )比較該第2信號之該差值或比例與第2臨界值， 娇產牛第2比較值； (h )根據該第1及第2比較值K決定該晶圓之拋光過 程之端點。 3 6 . —種利用拋光機器K探測拋光過程之端點之方法， 其包含下述步驟： (a )照射探測光束至半導體晶圓； (b )接收該晶阊上該探測光束之反射所產生之鏡面反 射光束，並依該鏡面反射光束之量輸出第1信號； (c )接收該晶阊上該探測光束之散射或繞射所產生之 散射/繞射光束，並依該散射/繞射光束之量輸出第 2信號；及 (d )計算在特定期間內該鏡面反射光束之該第1信號 之平均倩； (e )計算在特定期間内該散射/繞射光束之該第2信 號之平均倩； (f )計算在該拋光過程開始後之特定期間内該第1信 號之平均倩； (g )計算在該拋光過程開始後之特定期間内該第2信 號之平均值； -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂---------線 * /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費合作社印製 526553 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 均均 ， ，過 ， 反之第 值分過 平 平 值 值 光 法 面.，生出 分 微 光 該該 界 界 拋 方 鏡號產輸 微 之 拋 之 之 臨 臨 之 之 之信所量 之 值 之 號號 1 2 圓 點 生 1 射之 值 均及圓 信信 第 第 晶 端 產第繞束 均 平；晶 1 2 與 與 該 之 所出或光 平 ·， 之果該 第第 例 例 定 程 射輸射射 之果號結定 該該 比 比 決 過 ♦，反量散繞 號結信較決 算算 或 或 果 光 圓之之之 \ 信較 2比果 計計 值 值 結 拋 晶束束束射 1 比第 2 結 上上差 差較測 體光光光散 第 1 該第較 ) 該 該 比 探 導測射測該 該第内生比 .(fig之；之 ；2 K 半探反探依 内生間產 2 及♦，及；號果號果第 器 至該面該並 間產期並第 }例}例信結信結及 機：束上鏡上， 期並定，及 ((]比(0比1較2較1 光驟光阊該阆束 定，特値 1 驟或驟或第比第比第 拋步測晶依晶光 特值該界第 步值步倩該1 該 2 該。用述探該並該射 在界在臨該。 該差該差較第較第據點利下射收，收繞；較臨較 2 據點 於之於之比牛比半根端揮括照接束接 \ 號比1比第根端 }間}間}產}產}之一包}. }光丨射信}第}與}之 (hmί 倩(J#(k^i 稃·其 f f 射 f 散 2 ί.與 ί 倩 f 程 7 --------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 , 反 之第臨 2 過 ， 反 之第間 法面 ♦, 生出 1 第 光 法 面 ♦, 生出 值 方鏡號產輸 第 與 拋 方 鏡號產輸 小 之 之 信所量 與 值 之 之 之信所量 最 點生 1 射之 值 大 圓 點 生 1 射之 及 端產第繞束 大 最 晶 端 產第繞束 大 之 所出或光 最 之 該 之 所出或光 最 程射輸射射 之 號 定 程 射輸射射 之 過；反量散繞 號 信及決 過 .，反量散繞 號 光圓之之之 \ 信 2·， 果 光 圓之之之/信 拋晶束束束射 1; 第果結 拋 晶束束束射 1 測體光光光散 第果該結較 測 體光光光散 第 探導測射測該 該結内較比 深 導測射測該 該 Μ 半探反探依 內較間比 2 Κ 半探反探依 内 器至該而該並 間比期 2 第 器 至該面該並 間 機：束上鏡上 ， 期 1 定第及 機：束上鏡上 ， 期 光驟光圓該阆束 定第特生 1 光驟光圓該圓束 定 »步測晶依晶光 特生該產第 拋步測晶依晶光 特 用述探該並該射 在產在並該。用述深該妝該射 在 利下射收，收繞；較並較，據點利下射收，收繞；出 種栝照接束接 \ 號比 ，比值根端種含照接束接/號導値 一 包1 ),光}射信}.倩}界}.之一包} }光}射信}差 •其rafb射fc散 2id界fe臨if程·其(af.射 ί 散 2 ί 之 8 9 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 該 第 在 該 出倩較 導差hh } 之 } (e間if 值 小 最 及 大 最 之 號 信 2 第 該 内 間 期 定 較 比 1—I 第 生 產 並 值 界 臨 1—. 第 與 號 信 果 结 較 比 2 第 生 產 並 值 界 臨 2 第 trrV 與 號 信 2 第 該 較 fch 身 结 過 光 拋 之 圓 晶 該 定 決 果 結 較 比 2 第 及 11 第 該 據 根 法 方 之 點 端 之 程 過 光 拋 測 探 K 器 機 光 拋 〇 用 點利 端種 之 一 稃 ♦ 圓 晶 體 導 半 至 : 束 驟光 步測 述探 下射 含照 包 } 其fa 反 面 .， 鏡號 之信 生 1 產第 所出 射輸 反量 之之 束束 光光 測射 探反 該面 上鏡 圓該 晶依 該並 收 ， 接束 )光 (b射 之第 生出 產輸 所 量 射之 繞束 或光 射射 散繞 之 \ 束射 光散 測該 探依 該並 上 ， 圓束 晶光 該射 收繞 接/ ) 射 fc散 信 0Γ Qf-fs 臨 1 第 與 散 分 之 號 信 11 第 該 内 間 期 定 特 在 較 比 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---------訂---------線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 臨 2 第 與 散 分 之 號 信 2 第 ; 該 果內 結間 較期 比定 1 特 第該 生在 產較 並hh 過 光 拋 之 圓 晶 該 定 決 果 ; 結 果較 結比 較 2 比第 2 及 第 1 生第 產該 並據 ,根 倩 } f 界 { 法 方 之 點 端 之 程 過 光 拋 測 探 器 機 ： 光驟 拋步 。 用述 點利下 端穐含 之一包 程 ·其 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 晶產鏡 臨 端 驟所一 2 過 該該 特個之同 體所之 1 之 步射之 第 光 當於 該每值不 導射一 第 程 逑繞少 與 拋 係小 在及均有 半反之 與 過 下或至 值 之 點或 出束平具 至之少 值 光 含射該 均 圓 端於 算光之當 一 束至 均 拋 包散依 平 晶 該大 俟射量著 之光該 平 之 另之並；之 該 中内 中反該接 少測依 之 圓 其束，號號 定 其間 其面之 ， 至探並 號 晶 ，光束信信及決 ，期 ，鏡束值 之 之 ，；信及該 法之光 2 2 ♦，果 法續 法該光界 束 一束號 1; 定 方一射第第果結 方連 方之射臨 光 之光信第果決 之之繞出該結較 之之 之長繞之 之 少射1該结果 項少 \ 輸内較比 項定 項波 \ 定 長 至反第内較結41至射景間比 241特。41同射特 波該面出間比較 第該散之期 2 第 第在定第不散與 同 上鏡輸期 1 比 圍上之束定第及 圍一判圍有該值 不 阆之景定第 1 範圓一光特生 1 範之被範具之均 有 晶一之特生第 利晶之射該產第 利少而利個長平 具 該之束在產該 專該少繞在並該。專至時專每波該 射 收少光較並據 請收至 \ 較，據點請之之請內同較 照 接卒射fch，根 申接之射比信根端申值信申間不比 } ; }之反}信}。如}生散界}之如均界如期有 ， iafilfb牛面(C界(d點 .(e產之(f.臨fg稃 ·平臨 ·定具後 2 3 4 --------訂---------線^^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 它特算 為 個之內 界 該界 在該 該被 於。該計 @ 每束間 臨 當臨 當於 當而 小點在後 § 在光期 該 係該 係小 係時 或端出值 時 出射間 及於 點於 點或 點之 於該算均 該 算繞時 ·，小 端小 端於 端值 大之俟平及及之 俟\個 值或 該或 該大 該界 一程中及；；值 中射幾及界於。中於 中次 中臨 之過其值例值界 其散前；臨大點其大 其多 其該 少光 ，大比界臨 ，及先量之一端 ，內 ，一 ，於 至拋法最或臨該 法束之變定之之法間 法之 法小 之該方之值之於 方光定之特少程方期 方少 方或 倩為之量差定小 之射特間與至過之續 之至 之於 均定項該之特或 項反在值蠆之光項連 項之 項大 平判41之間與於41面算小變量拋41之41倩。41内 該則第 1 倩例大。第鏡計最該變該第定 第該定第間 之時園 B均比例點圍該則及之該為圍特❶圍內判圍期 束該範 JS 平或比端範個後大束之定範在定範間被範續 光之利 | 該倩或之利每值最光束判利一判利期而利連 兩值專 _與差值程專内均之個光則專之被專續時專之 該界請内倩該差過請間平倩每兩時請少而請連之請定 之臨申間大較該光申期之均較該該申卒時申之信申特 。 長之如期最比當拋如定最平比當之如之之如定界如#定 波們 ·定該 該 ·特該該 值 ·值倩 ·特臨 ·倩判 5 6 7 8 9 --------訂---------線 ^1^· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 526553 六、申請專利範圍 50 .如申請專利範圍第35項之方法，其中使用該臨界値 之變量而非該臨界値。 51 .如申請專利範圍第35項之方法，其中該端點係藉對 決定該端點之該步驟所供給之時間遲延一特定時間而 被判定。 -19-