TW555622B - Chemical mechanical polishing in-situ end point system - Google Patents

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Description

555622
五、 發明説明（ 、本發明同時也包含在研磨頭震開研磨漿表面時清洗 該研磨表面的步驟。深度之計算以能得到最小之深度為 佳。本發明亦包含自反射性測量中將光源模型移除之步 驟，以能容納背景光特性。 是故’本發明實則提供了 一種用以即時測量被磨除材 料之厚度的系統及方法，其測量之方法係利用光學測量之 技術。本發明中包含一注水裝置（water jacket)，其能將研 磨用材料移除，並能增加光學測量之準確性。此外，本發 明能利用在研磨表面光學分析時使用高速閃燈，以避免光 譜模糊的現象。 此外’本發明在研磨表面上測量的點相當多，以增進 厚度測量之準確性。此外，本發明利用觀測光折射率變化 的方式而提供非常準確之終點偵測系統（對透明材料及奍 透明材料而言皆然）。 所以’本發明克服了傳統前送測量技術中出現的量產 產品損耗及過度刮損的問題。 周式簡箪說明： 在參閱詳細說明及圖示之配合說明之後，本發明將變 得更容易了解，其中： 第1圖文本發明之一脈波式光學終點系統的示意圖； 第2圖為本發之一較佳方法之流程囷； 弟3圖為本發之一較佳方法之流程囷； 第4圖為本發之一較佳方法之流程囷；及
本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) Μ規格（21(^界7公JST (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂* * 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 555622 A7 B7 五、發明説明（） 第5圖說明本發明所得到之結果 圖號齎照說明Z 10 被研磨之元件表面 11 研磨頭 12 研磨表面清洗裝置（探測裝置） 13 研磨平臺 14 光傳輸裝I (光感測元件）（分離光纖束）（探測裝置） 16 計算裝置 17 光分析裝置（光譜儀） 18 光分析裝置（光譜儀） 19 光產生裝置（光源） 21 閃燈 22 研磨漿 23 回授元件 發明詳細說明： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、IT*. 本發明係以光學方法偵測研磨終點訊號，所以不需要 使用到習用的前送測量方式，故能隨時監測是否有重大不 良發生的可能性，而能避免大批量產晶圓因無終點指示訊 號出現而發生刮損等不良狀況。本發明可應用在所有的研 磨系統（如化學機械研磨（CMP)系統）中，如可應用於能將 透明材料膜層及非透明材料膜層磨除的系統。本發明所能 研磨的對象不僅限於某些特定種類之元件，其可應用在任 何表面的研磨或平坦化上。所以，本發明可以將任何材料 研磨至一定厚度（舉例而言），如光學元件、玻璃、金屬、 積體電路晶圓或任何其它具有至少一層半透明之表面。 第1圖說明本發明之一較佳實施例。本發明包含用 本紙張;?^適用巾關家鮮（CNS ) A4規格（21没否7公釐） 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 555622 555622 經濟部智慧財產局員工消资合作社印製 A 7 B7 五、發明説明（） 反射光進行導引❶在一較佳實施例中，就如前述所說的分 離光纖束1 4的内側光纖會將反射光導至一計算裝置1 6， 該計算裝置可以是一電腦或其它類似之元件，如記憶體、 中央處理單元、顯示裝置、輸入裝置等等❶計算裝置16可 以控制光源19(經由連接21)，並還能包含光分析裝置 1 7,1 8 ’如一光諸分析儀（如一單板光譜分析儀）、液晶顯示 可變濾波器等等。 傳統具圖案化之量產晶圓在底層膜及結構上會有很 大的變動性’但其表面大部份則可均勻至數微米量級，所 以在一較佳實施例中，光偵測裝置1 4係置於晶圓之附近， 以能得到一毫米的光點大小。 電腦也可以包含一第二光分析器（其可為相似於或不 同於1¾光分析裝置17，18，其由光傳輸裝置14連接至光源 1 9。在一較佳例子中，一單一板光譜分析儀1 7能產生反 射自被研磨表面10之反射光源19之每一脈波的光譜（如 300-600 奈米）。 光源的輸出會隨時間而變化，所以為了使反射光譜有 足夠的正確性’背景光亦須被測量。本發明對於背景光的 問題係利用將光源1 9的光回授至第二光譜儀1 8(例如可經 由一分離光纖或其它類似之回授裝置23)，以使電腦能夠 同時從樣品1 0及光源1 9的光譜背景得到原始反射光譜， 本發明因此能夠進行自我校正而不需在立體工廠中校 正β只要將閃光燈源1 9回授至第二光分析器1 8，就可以 做到正確的脈波對脈波背景光移除，這省去了測量背景光 .W. 令 準 裸 豕 圈 困 r ;ii 通 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

  1. 555622 申請專利範圍
    經 部 晳 財 v y 三 消 費 合 ί·土 1 · 一種用以監測薄膜之研磨過程的方法 古，該方法至少包 含下列步驟： 週期性地監測一反射自一工作部侏 | 1干之一研磨面隨機 位置的反射光譜，以產生監測資料； 記錄該監測資料； / 分析該監測資料，以決定該監測資料之各不同監測 資料點的差異，其中該週期性監測的步驟包含提供一光 源的步驟，而該分析該監測資料的步驟包含自該監測資 料移除該光源模型的步驟；及 當該些監測資料點之一的深度低於一預定值時，停 止該研磨過程。 2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中上述之預定值 至少包含該膜層之一的深度值。 3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中上述之監測係 於該工作部件被研磨時所進行的。 4.如申請專利範圍第1項所述之方法，其更包含根據該監 測資料計算材料磨除之速率。 5 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其更包含根據該監 測資料之改變而計算材料層的改變。 第15頁 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 555622 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 6·如申請專利範圍第1頊所述之方法’其更包含根據該監 測資料計算出該膜層之/的厚度。 7 ·如申請專利範圍第1頊所述之方法，其中上述之週期性 監測的步驟至少包含在該工作部件震離一研磨表面 時，以光學方式量測反射自該研磨面的反射光。 8·如申請專利範圍第i項所述之方法，其更包含在該工作 部件震離該研磨表面時清洗該研磨面。 9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中上述之分析該 監測資料的步驟包含決定該研磨表面上之該薄膜之一 的最小厚度的步驟。 10. —種用以研磨一元件的方法，該方法至少包含下列步 驟： 在一研磨漿表面上震盪一研磨頭，該研磨頭將該元 件的一研磨表面靠住該研磨漿表面，其中該震盪的步驟 能讓該研磨表面的一部份週期性地震開該研磨漿表面； 當該元件之該部份震開該研磨漿表面時，以光學方 式決定該研磨表面上複數個隨機位置的反射性測量； 根據該反射性測量結果，計算該研磨表面之該位置 的深度，其中該以光學方式決定的步驟包含提供一光源 的步驟’而該計算的步驟包含自該反射性測量中移除一 第16頁 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1T f 經濟部智慧时4/*:Ty、x消費合作社印r 555622 7T、申請專利範圍 A8 B8 C8 D8
    光源模型的步驟；及 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 當該些位置之一的深度低於一預定值時，停止該研 磨過程。 11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其更包含根據該 研磨表面之該位置之該深度，計算材料磨除之速率。 12. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其更包含根據該 反射性測量之改變而計算該研磨表面之材料組成的改 變 〇 13. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其更包含根據該 研磨表面之該位置之該深度計算出該研磨表面之一膜 層之厚度。 14. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其更包含在該研 磨頭震開該研磨漿表面時，清洗該研磨表面的步驟。 經·濟部智慧时4工消費合作社Mir 1 5 ·如申請專利範圍第1 0項所述之方法，其中上述之計算 該深度的步驟包含決定該深度之一最小深度的步驟。 16.—種用以研磨一元件之設備，其中該元件具有一研磨表 面，該設備至少包含： 一研磨漿表面； 第17頁 气乂4¾中國國家螓f ( rNS ) A4規格i 公釐） 555622
    :研磨頭，將該研磨表面靠住該研磨漿表面，並將 該研磨頭加以震盪，使得部份之該研磨表面週期性地震 開該研磨聚表面； 光子探/則裝置，用以在該研磨表面之該部份震開 該研磨漿表面時，決定該研磨表面之複數個隨機位置的 反射性測量值；及， 一電腦，用以根據該反射性測量值計算該研磨表面 的一深度值， 其中該光學探測裝置包含一光源，且該電腦能自該 反射性測1中移除該光源， 其中當該些位置之一的深度低於一預定值時，該電 腦停止該研磨過程。 1 7 ·如申請專利範圍第丄6項所述之設備，其中上述之電腦 根據該研磨表面之該深度計算出材料之磨除速率。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) L# 訂 經濟部智慧財屹沁Η工消骨合作社;νΓ 1 8.如申請專利範圍第1 6項所述之设備’八中上述之電腦 根據該反射性測量值計算出該研磨表面之材料組成的 改變。 1 9 ·如申請專利範圍第丨6項所述之°又備其中上述 根據該研磨表面之該深以算該研磨表面之— 厚度
    555622 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 20.如申請專利範圍第16項所述之設備，其更包含一雨衣 (water jacket) ’該雨衣與該附近之該光學探測裝置合併 在一起’用以在該研磨頭震開該延磨漿表面時，清洗該 研磨表面。 2 1.如申請專利範圍第1 6項所述之設備，其中上述之電腦 能決定該研磨表面的一最小深度。 22. —用以研磨一元件之設備，該設備至少包含·· 研磨裝置’用以靠住一研磨漿表面以研磨一研磨表 面’且該研磨裝置能讓部份之該研磨表面週期性地震開 該研磨漿表面； 光學測量裝置，用以在該部份之該研磨表面震開該 研磨漿表面時，以光學方式決定該研磨表面上複數個隨 機位置的反射性測量值； 請 先 閲 背 ιέ 之 注 2 置 裝 算 *\δτ 根 以 用 度 深 1 之 置 位 該 之 面 表 磨光 研一 該含 出包 算置 計裝 值 量 量測 測學 性光 射該 反中 該其 據 經濟部智总財凌^:^工消骨合作?!:^ 源 光 該 除 移 中 值 量 測 性 射 反 該 自 以 用 置 裝 算及 計 ； 該型 而模 , 1 源之 止 停 時 止 值 定 預 1 於 低 度 深 的 一 之 置 位 些 。 該程 當過 , 磨 置研 該 表 2 磨 第研 圍該 範據 利根 專以 請用 申置 >裝 設 之 述 所 項 度 深 該 之 面 算速 計除 之磨 述之 上料 中材 其算 , 計 -· - II · !家 SI 1¾ 貫 9 I格 現 555622
    A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 率〇 24·如申請專利範圍第22項所述之設備，其中上述之計算 裝置用以根據該反射性測量值計算出該研磨表面之材 料組成的改變。 25.如申請專利範圍第22項所述之設備，其中上述之計算 裝置用以根據該研磨表面之該深度計算出該研磨表面 之一膜層之一厚度。 26·如申請專利範圍第22項所述之設備，其更包含清洗裝 置，用以在該研磨表面震開該研磨漿表面時清洗該研磨 表面。 27.如申請專利範圍第22項所述之設備，其中上述之計算 裝置用以決定該研磨表面之一最小深度。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧时>工消費合作让IV7 第20頁 ·:，#，，?丨出中 1¾ 國家蟓K’NS )，\4規珞210、< 297公釐）
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