TWI361454B - Apparatus and methods for spectrum based monitoring of chemical mechanical polishing - Google Patents

Description

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九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體來說係有關於基材的化學機械研磨。 【先前技術】 一積體電路通常係藉由在矽晶圓上的一系列的導體 半導體、或絕緣層的沉積而形成在一基材上。一製造步 包含在一非平坦表面上沉積一填充層並平坦化該填充層 對於某些應用而言，會持續平坦化該填充層直到一圖案 層的上表面暴露出為止。一導電填充層，例如，可沉積 一圖案化絕緣層上以填充該絕緣層的溝槽或孔洞。在平 化之後，餘留在該凸起的絕緣層圖案間的導電層部分形 介層洞、栓塞孔、及連線，其在該基材上的薄膜電路間 供通道。就其他應用而言，例如氧化物研磨，平坦化該 充層直到在該非平坦表面上剩下一預定厚度為止。此外 微影通常必定要平坦化該基材表面。 化學機械研磨（CMP)是一種公認的平坦化方法。此 坦化方法一般需要將該基材設置在一載具或研磨頭上。 基材的暴露表面通常相對一旋轉盤或帶狀研磨墊設置。 研磨墊可以是標準研磨墊或固定磨粒研磨墊。一標準研 墊擁有長效的粗糙表面，而固定磨粒研磨墊則擁有保持 一容納媒介内的研磨微粒。該載具頭在該基材上提供可 制的負載，以將其推向該研磨墊。通常供應一研漿至該 磨墊表面。該研漿包含至少一種化學反應劑及，若用於 驟 〇 化 在 坦 成 提 填

平 該 該 磨 在 控 研 年示 6 1361454

準研磨墊，研磨微粒。 CMP的一個問題是判定研磨製程是否已經完成，即 是否已將一基材層平坦化至預期平坦度或厚度，或是何 是已經移除預期材料量的時間點。過研磨（除去過多）導 層或薄膜會造成電路阻抗的增加。反之，研磨不足量（除 太少）導電層則會造成短路。該基材層的最初厚度、研漿 份、研磨墊條件、研磨墊和基材間的相對速度、以及基 上的負載等變異皆可導致材料移除速率的變異。這些變 造成達到研磨終點所需時間的變異。因此，研磨終點不 只視為研磨時間的函數來判定。 【發明内容】 在一 一般觀點中，本發明的特徵在於一種包含選擇 參考光譜的電腦執行方法。該參考光譜係從位於一第一 材上並且厚度大於一目標厚度之感興趣的薄膜反射回來 白光光譜。該參考光譜係依經驗法則為特定光譜基底終 判定邏輯選用，因此當應用該特定光譜基底終點邏輯判定 終點時，即是達到該目標厚度。該方法包含取得一現 '時 譜。該現時光譜係從位於一第二基材上並且現時厚度大 該目標厚度之感興趣的薄膜反射回來的白光光譜。使在 第二基材上的感興趣的薄膜經受一研磨步驟。該方法包 判定，為該第二基材，該研磨步驟何時達到終點。該判 係基於該參考光譜及該現時光譜。 在另--般觀點中，本發明之特徵在於一種包含選 時 電 去 成 材 異 能

基 的 點 出 光 於 該 含 定 擇 7 1361454 兩或多種參考光譜的電腦執行方法。每一種參考光譜皆是 從位於一第一基材上並且厚度大於_目標厚度之感興趣的 . 薄膜反射回來的白光光譜。該等參考光譜係依經驗法則為 特疋光譜基底终點判定邏輯選用，因此當應用該等特定光譜 • 基底终點邏輯判定出终點時，即是達到該目標厚度.該方法 U 包含取得兩或多種現時光譜。每一種現時光譜皆是從位於一 第二基材上並且現時厚度大於該目標厚度之感興趣的薄膜 反射回來的白光光譜。使在該第二基材上的薄膜經受一研 磨步驟。該方法包含判定’為該第二基材，該研磨步驟何 時達到終點’該判定係基於該等參考光譜及該等現時光譜。 在另--般觀點中，本發明之特徵在於一電腦程式產 品，其包含能夠使一處理器選擇一參考光譜的指令。該參 考光譜係從位於一第一基材上並且厚度大於一目標厚度之 感興趣的薄膜反射回來的白光光譜。該參考光譜係依經驗 法則為特定光譜基底終點判定邏輯選用，因此當應用該特定 光譜基底終點邏輯判定出終點時，即是達到該目標厚度。該 I 產品包含使該處理器取得—現時光譜的指令。該現時光譜係 從位於一.第二基材上並且現時厚度大於該目標厚度之感興 趣的薄膜反射®來的白光光譜。使在該第二基材上的感興 • 趣的薄膜經受一研磨步驟。該產品包含使該處理器判定， υ 為該第二基材，該研磨步驟何時遠到終點的指令。該判定 係基於該參考光譜及該現時光譜。該產品係具體地儲存在 機器可讀媒介中。 在又另一一般觀點中，本發明之特徵在於具體儲存在 8 1361454

機器可讀媒介中的電腦程式產品。該產品包含能夠使一處 理器選擇兩或多種參考光譜的指令。每一種參考光譜皆是 從位於一第一基材上並且厚度大於一目標厚度之感興趣的 薄膜反射回來的白光光譜。該等參考光譜係依經驗法則為 特定光譜基底終點判定邏輯選用，因此當應用該等特定光譜 基底終點邏輯判定出終點時，即是達到該目標厚度。該產品 更包含取得兩或多種現時光譜的指令。每一種現時光譜皆是 從位於一第二基材上並且現時厚度大於該目標厚度之感興 趣的薄膜反射回來的白光光譜。使在該第二基材上的感興 趣的薄膜經受一研磨步驟。該產品更包含用來判定，為該 第二基材，該研磨步驟是否達到終點的指令，該判定係基 於該等參考光譜及該等現時光譜。

在—般觀點中，本發明之特徵在於一種用來沖洗一 光學頭上表面的沖洗系統。該系統包含一氣體來源，配置 來提供一氣流，一輸送喷孔，一輸送線，其連接該氣體來 源至該輸送喷孔，一真空來源，配置來提供真空，一真空 喷孔，以及一真空線，其連接該真空來源至該真空噴孔。 該氣體來源和該输送喷孔係經配置來引導一氣流通過該光 學頭的上表面。該真空喷孔和真空來源係經配置以使該氣 流為層流型態。 在另—般觀點中，本發明之特徵在於一種用來沖洗 一研磨墊窗口下表面的沖洗系統。該系統包含一氣體來源， 配置來提供一氣流，一輸送喷孔，一輸送線，其連接該氣 體來源至該輸送喷孔，一真空來源，配置來提供真空，一 9 1361454 真空喷孔，以及一真空線，其連接該真空來源至該真空喷 孔。該氣體來源和該輸送噴孔係經配置來引導一氣流至該 研磨墊窗口底部，其中防止凝結物形成在該研磨墊窗口的 下表面上。

在——般觀點中，本發明之特徵在於一種用於化學機 械研磨的組件。該組件包含一研磨墊，具有一研磨表面。 該組件包含一堅固窗口 ，設置在該研磨墊中以提供透過該 研磨墊的光學近接。該堅固窗口包含由聚氨酯形成的第一 部分以及由石英形成的第二部分。該第一部分的表面與該 研磨墊的研磨表面共平面。

在另——般觀點中，本發明之特徵在於一種研磨墊， 其包含擁有一上表面及一下表面的研磨層。該研磨墊包含 一孔洞，具有一第一開口在該上表面及一第二開口在該下 表面。該上表面係一研磨表面》該研磨墊包含一窗口 ，其 含有由軟質塑膠形成的第一部分及結晶或玻璃類的第二部 分。該窗口對於白光而言是可穿透的。該窗口係設置在該 孔洞内，因此該第一部分塞住該孔洞，而該第二部分則在 該第一部分的底侧上，其中該第一部分作用為一研漿密封 障蔽。 在另—般觀點中，本發明之特徵在於一種製造研磨 墊的方法。該方法包含將結晶或玻璃類的材料塊置於一研 磨墊窗口鑄模中，該材料塊對於白光而言是可穿透的。該 方法包含將一軟質塑膠材料的液態前驅物配送至該鑄模 中，該軟質塑膠材料對於白光而言是可穿透的。該方法包 10 1361454

含固化該液態前驅物以形成擁有由軟質塑膠材料形 一部分及結晶或玻璃類的第二部分之窗口。該方法 該窗口置於一研磨墊鑄模中。該方法包含將一研磨 的液態前驅物配送至該研磨墊鑄模中。該方法包含 研磨墊材料之液態前驅物以產生該研磨墊，其中該 設置在該研磨墊鑄模中，因此，當生產出該研磨墊 窗口係設置在該研磨墊中，而使該第一部分作用為 密封障蔽。 在另—般觀點中，本發明之特徵在於一種製 墊的方法。該方法包含將結晶或玻璃類的材料塊置 磨墊窗口鑄模中，該材料塊對於白光而言是可穿透 方法包含將一軟質塑膠材料的液態前驅物配送至 中，該軟質塑膠材料對於白光而言是可穿透的。該 含固化該液態前驅物以形成擁有由軟質塑膠材料形 一部分及結晶或玻璃類的第二部分之窗口。該方法 成含有一孔洞的研磨層，該研磨層具有一上表面及 面，該孔洞具有一第一開口在該上表面及一第二開 下表面，該上表面係一研磨表面。該方法包含將該 入該孔洞中，該窗口係設置在該孔洞中，因此該第 塞住該孔洞，而該第二部分則在該第一部分的底側 中該第一部分作用為一研漿密封障蔽。 在另——般觀點中，本發明之特徵在於一種製 墊的方法。該方法包含形成一研磨墊窗口的第一部 第一部分具有一凹槽，並且對於白光而言是可穿透 成的第 包含將 墊材料 固 >(匕該 窗口係 時，該 一研漿 造研磨 於一研 的。該 該鑄模 方法包 成的第 包含形 一下表 口在該 窗口嵌· 一部分 上，其 造研磨 分，該 的。該 11 1361454

方法包含將一結晶或玻璃類材料塊嵌入該凹槽中，該材料 塊對於白光而言是可穿透的。該方法包含形成含有一孔洞 的研磨層，該研磨層具有一上表面及一下表面，該孔洞具 有一第一開口在該上表面及一第二開口在該下表面，該上 表面係一研磨表面。該方法包含將該窗口嵌入該孔洞中， 該窗口係設置在該孔洞中，因此該第一部分塞住該孔洞， 而該第二部分則在該第一部分的底側上，其中該第一部分 作用為一研漿密封障蔽。

在另——般觀點中，本發明之特徵在於一種電腦執行 方法。在一研磨程序期間，從一基材上的第一區域取得反 射光的第一光譜，並且從該基材上的第二區域取得第二光 譜。將該第一光譜及該第二光譜與一光譜庫做比較，以判 定該第一光譜的第一指標，以及該第二光譜的第二指標。 在該研磨程序期間的不同時間點，從該第一區域取得反射 光的第三光譜，並從該第二區域取得第四光譜。將該第三 光譜及該第四光譜與該光譜庫做比較，以判定該第一區域 的第三指標，以及該第二區域的第四指標。該第一區域的 研磨速率係從該第一指標和該第三指標來判定，而該第二 區域的研磨速率則是從該第二指標和該第四指標來判定。 基於該第一研磨速率，該第二研磨速率，該第一區域的第 一目標相對厚度及該第二區域的第二目標相對厚度，為該 第二區域判定出適應研磨速率，以使該第二區域實質上在 該第一區域研磨至該第一目標相對厚度的同時研磨至該第 二目標相對厚度。 12 1361454

本發明之實施可包含一或多種如下特徵。該第 可以是一内部區域，而該第二區域可以是一外部 域。判定該第二區域的適應研磨速率可包含判定何 一目標相對厚度會落在距離該第二目標相對厚度之 門限内。判定該第二區域的適應研磨速率可包含判 磨程序的估計終點時間。取得該第一光譜及第二光 含取得白光光譜。該方法可更包含調整該研磨系 數，以使該第二區域可以該適應研磨速率研磨。判 應研磨速率的步驟可在一設定基材上執行，而調整 系統參數的步驟可在一產品基材上執行，或者該兩 皆可在該產品基材上執行。調整該研磨系統的參數 調整壓力。判定一適應研磨速率可包含判定能在該 序完成時讓沿著該基材直徑的剖面擁有平坦輪廓或 廓的研磨速率。取得該第一光譜及該第二光譜可包 同旋轉位置採樣該基材。取得該第一光譜和該第二 包含測量從一氧化層反射回來的光譜。該方法可更 磨一設定基材直到該設定基材被過蝕刻，在該研磨 該測試基材的單一區域取得複數個光譜；以及儲存' 個光譜連同取得每一個光譜的時間點，以創造出該 等步驟。該方法可更包含創造出該光譜庫的指標， 指標代表在一特定時間點從該設定基材取得的光譜 在另——般觀點中，本發明之特徵在於一種監 學機械研磨製程的方法。引導一多波長光束至正在 基材上，並測量從該基材反射回來的光線之光譜。 •一區域 環狀區 時該第 一預定 定該研 譜可包 統的參 定該適 該研磨 個步驟 可包含 研磨程 碗狀輪 含在不 光譜可 包含研 期間從 該複數 光譜庫 其中一 0 控一化 研磨的 使該光 13 1361454

東以橫越該基材表面的路徑移動。從該訊號取 光譜測量，並且判定每一個光譜測量在該基材 置。根據該等徑向位置將該等光譜測量分類成 向範圍。從該複數種徑向範圍之至少一者_的 定該基材的研磨終點。該方法可更包含判定該 之一的適應研磨速率及應用該適應研磨速率至 圍之一。 如在此說明書中所使用者，基材一詞可包 一產品基材（例如，含有多種記憶體或處理器t 測試基材、一裸基材、以及一閘極基材（g a t i n g 該基材可以是在積體電路的各種製造階段下， 材可以是一裸晶圓，或者其可包含一或多個沉 案化層。基材一詞可包含圓盤及矩形薄片。 本發明之實施的可能優勢可包含如下一或 可不需考慮研磨速率的變異做出終點判定。影 的因素，例如，消耗物，通常不需要列入考慮 及/或目標光譜的使用（相對於單一參考光譜 目標光譜）改善終點判定的精確度，藉由提供通 一參考光譜技術產生出的圖形平滑的差異或終 種較不會使研漿在研磨的基材表面上乾燥的沖 種可提高終點判定的精確度及/或準確度的研 本發明之一或多個實施例的細節在如下的 中提出。本發明之其他特徵、目的、及優勢可 及圖式，以及該等申請專利範圍而變得顯而易 得一系列的 上的徑向位 為複數種徑 光譜測量判 等徑向範圍 該等徑向範 含，例如， fa粒者）、一 substrate) 〇 例如，該基 積及/或圖 多種。幾乎 響研磨速率 。多個參考 及/或單一 常比使用單 點圖形。一 洗系統。一 磨墊窗口。 附圖及描述 由該等描述 見0 14 1361454 【實施方式】

第1圖示出可用來研磨一基材10的研磨設備20。該 研磨設備20包含一可旋轉的盤狀平台24，其上設置有一 研磨墊30。該平台可以軸25為中心旋轉。例如，一馬達 可轉動一驅動桿22來旋轉該平台24。該研磨墊30能夠可 拆除地固定在該平台24上，例如，利用一層膠黏劑。當耗 盡時，可拆除該研磨墊30並替換。該研磨墊30可以是具 有外研磨層3 2和較軟的背研磨層34之兩層研磨墊。

藉由包含一孔洞（即，貫穿該研磨墊的洞）或一堅固窗 口來提供透過該研磨墊的光學近接36。該堅固窗口可固定 在該研磨墊上，雖然在某些實施中，該堅固窗口可以支撐 在該平台 24上，並伸入該研磨墊中的孔洞内。該研磨墊 3 0 —般係置放在該平台2 4上，而使該孔洞或窗口位於設 置在該平台24的凹槽26内的光學頭53上。該光學頭53 因此透過該孔洞或窗口擁有對受到研磨的基材的光學近 接。該光學頭在後方進一步描述。 該窗口可以是，例如，堅硬的結晶或玻璃類材料，例 如，石英或玻璃，或是較軟的塑膠材料，例如梦樹脂、聚 氨酯或鹵化聚合物（例如，氟化聚合物），或所提到材料的 組合物。該窗口對於白光可以是可穿透的。若該堅固窗口 的上表面係一堅硬的結晶或玻璃類材料，則該上表面應該 要從該研磨表面凹陷夠深以避免刮傷。若該上表面很接近 並且可能與該研磨表面接觸，則該窗口的上表面應該是一 15 1361454 較軟的塑膠材料。在某些實施中，該堅固窗口係固定在該 研磨墊内並且是聚氨酯窗口 ，或者是擁有石英和聚氨酯的 组合物的窗口 。該窗口可具有高穿透率，例如，大約8 0 % 的穿透率，對於特定顏色的單色光而言，例如，藍光或紅 光。該窗口可密封在該研磨墊30上，因此液體不會透過該 窗口和該研磨墊30的介面漏出。

在一實施中，該窗口包含覆蓋一較軟的塑膠材料外層 之堅硬結晶或玻璃類材料。該較軟材料的上表面可與該研 磨表面共平面。該堅硬材料的下表面相較於該研磨墊的下 表面可以共平面或凹陷。明確地說，若該研磨墊包含兩層， 該堅固窗口可以合併在該研磨層内，而該下層可具有與該 堅固窗口對齊的孔洞。

假設該窗口包含堅硬的結晶或玻璃類材料及較軟的塑 膠材料的組合物，則不需要任何膠黏劑來固定這兩個部 分。例如，在一實施中，並沒有使用膠黏劑來結合該窗口 的聚氨酯部分和該石英部分。或者，可使用對於白光而言 可穿透的膠黏劑，或可應用一種膠黏劑，而使通過該窗口 的光線不會通過該膠黏劑。譬如，可僅在該聚氨酯和石英 部分間的介面周圍應用該膠黏劑。可在該窗口下表面上應 用一折射膠。 該窗口下表面可選擇性地包含一或多個凹槽。一凹槽 可經塑型以容納，例如，一光纖纜線的終端或一渦流感應 器的終端。該凹槽使該光纖纜線的終端或該渦流感應器的 終端可以設置在距離受到研磨的基材表面一段短於該窗口 16 1361454 厚度的距離。在該窗口包含一堅硬的結晶部分或玻璃類部 分且該凹槽係藉由加工形成在此一部分内的實施中，該凹 槽係經研磨以除去由加工所造成的刮痕。或者，可施加一 溶劑及/或一液態聚合物至該凹槽表面，以除去由加工所 造成的刮痕。除去通常因為加工所造成的刮痕可降低散 射，並且可改善通過該窗口的光線的穿透率。

第 2A — 2H圖示出該窗口的各種實施。如第2A圖所 示，該窗口可具有兩個部分，一聚氨酯部分202以及一石 英部分204。該等部分是幾個分層，以該聚氨酯部分202 設置在該石英部分204上方的形式。該窗口可設置在該研 磨墊内，而使該聚氨酯層的上表面206與該研磨墊的研磨 表面208共平面。 如第2B圖所示，該聚氨酯部分202可擁有該石英部 分設置在其内的凹槽。該石英部分的下表面210暴露出來。

如第2C圖所示，該聚氨酯部分202可包含凸出物， 例如，深入該石英部分2 0 4内的凸出物21 2。該等凸出物 可作用以降低該聚氨酯部分2 0 2因為來自該基材或扣環的 磨擦力而被拉離該石英部分2 04的可能性。 如第2D圖所示，該聚氨酯部分202和石英部分204 間的介面可以是一粗糙表面。此種表面可改善該窗口的兩 個部分的結合強度，也可降低該聚氨酯部分2 0 2因為來自 該基材成扣環的磨擦力而被拉離該石英部分 2 04的可能 性。 如第2E圖所示，該聚氨酯部分202的厚度可以不平 17 1361454

均。在一光束路徑214上的位置之厚度小於不在該光 徑214上的位置之厚度。譬如，厚度^小於厚度t2。或 該窗口邊緣處的厚度可以比較薄。 如第2F圖所示，可利用一膠黏劑216連結該聚 部分202及該石英部分204。可應用該膠黏劑而使其 在該光束路徑214上。 如第2G圖所示，該研磨墊可包含一研磨層及一劳 該聚氨酯層202延伸通過該研磨層，並至少部分進入 層。該背層内的孔可比該研磨層内的孔大，並且該背 的聚氨酯部分可比該研磨層内的聚氨酯部分寬。該研 因此提供一唇狀物 218，其突出在該窗口上並可作用 拒使該聚氨酯部分202離開該石英部分204的拉力。 氨酯部分202與該研磨墊的分層之孔洞形狀相符。 如第 2H圖所示，可在該石英部分204的下表面 施加_折射膠2 20，以提供光線從一光纖纜線222行進 窗口的媒介。該折射膠220可填充該光纖纜線222和 英部分204間的距離，並且可具有符合的折射率或介 光纖纜線222和該石英部分204的折射率間的折射率 在該窗口含有石英和聚氨酯部分兩者的實施中， 氨酯層應當有在該研磨墊的使用壽命期間，該聚氨酯 不會耗盡而暴露出該石英部分的厚度。該石英可從該 墊下表面凹陷進去，而該光纖纜線222可部分延伸進 研磨塾内。 可用若干技術來製造上述的窗口及研磨墊。例如 束路 ‘者， 氨S旨 不會 ‘層。 該背 層内 磨層 以抗 該聚 210 至該 該石 於該 〇 該聚 部分 研磨 入該 ，可 18 1361454

用膠黏劑來將該研磨墊的背層34與其外研磨層32連結 提供光學近接36的孔洞可形成在該研磨墊30内，例如 藉由切割或成型該研磨墊30以包含該孔洞，並且該窗口 以嵌入該孔洞中並固定在該研磨墊3 0上，例如，利用膠 劑。或者，可配送該窗口的液態前驅物至該研磨墊30的 洞内並固化以形成該窗口。或者，一堅固的可穿透構件 例如，上述的結晶或玻璃類部分，可安置在液態研磨墊 料内，並且可固化該液態研磨墊材料以形成圍繞該可穿 構件的研磨墊。在後面的兩個情況中，可形成一塊研磨 材料，並且可從該塊狀物切割出一層具有成型的窗口之 磨墊。 在該窗口包含一結晶或玻璃類的第一部分及由軟質 膠材料製成的第二部分之實施中，可應用所述的液態前 物技術來在該研磨墊3 0的孔洞内形成該第二部分。然後 嵌入該第一部分。若在該第二部分的液態前驅物固化前 入該第一部分，則固化可結合該第一及第二部分。若在 第二部分的液態前驅物固化後嵌入該第一部分，則可利 一膠黏劑來固定該第一及第二部分。 該研磨設備 2 0可包含一沖洗系統以改善光線通過 光學近接2 6的傳播。該沖洗系統有不同的實施。在該研 墊 30 包含一孔洞而非一堅固窗口之研磨設備 20之實 中，實施該沖洗系統以在該光學頭 5 3的上表面上提供 體，例如，氣體或液體，的層流。（該上表面可以是含在 光學頭53内之一透鏡的上表面）。該光學頭53上表面上 可 黏 孔 ， 材 透 墊 研 塑 驅 再 谈 該 用 該 磨 施 流 該 的 19 1361454 流體層流可將不可穿透的研漿沖離該光學近接及/或避免 研漿在該上表面上乾燥，因而，改善通過該光學近接的傳 播。在該研磨墊30包含一堅固窗口而非一孔洞的實施中， 實施該沖洗系統以引導一氣流至該窗口下表面。該氣流可 避免凝結物形成在該堅固窗口之下表面上，不然會阻礙光 學近接。

第3圖示出該層流沖洗系統的實施。該沖洗系統包含 一氣體來源302、一輸送線304、一輸送噴孔306、一抽吸 喷孔308、一真空線310、以及一真空來源312。該氣體來 源3 02和真空來源可經配置以使其可導入及抽出相同或相 似的氣體量。該輸送喷孔3 0 6係經設置而使得氣體層流被 引導通過該原位監控模組的可穿透上表面 314，而不會被 引導至受到研磨的基材表面處。因此，氣體層流不會乾燥 受研磨的基材表面上的研漿，這會對研磨產生不良影響。

第4圖示出用來避免凝結物形成在該堅固窗口下表面 上的沖洗系統之實施。該系統減少或避免凝結物形成在該 研磨墊窗口下表面。該系統包含一氣體來源 402、一輸送 線40 4、一輸送喷孔406、一抽吸噴孔408、一真空線410、 以及一真空來源4 1 2。該氣體來源4 0 2和真空來源可經配 置以使其可導入及抽出相同或相似的氣體量。該輸送喷孔 4 06係經設置而使得氣體層流被引導至該研磨墊30内的窗 口下表面處。 在第4圖的實施之另一種選擇的實施中，該沖洗系統 並不包含一真空來源或真空線。取代這些零組件，該沖洗 20 1361454

系統包含形成在該平台内的風扇，而使導入該堅 方空間内的氣體可以被抽至該平台一側，或者是 磨設備内可以容忍潮溼的其他地方。 上述氣體來源和真空來源可以設置在遠離該 因此不會跟該平台一起旋轉。在此情況下，該供 真空線每一個皆含有輸送氣體的旋轉耦合器。 回到第1圖，該研磨設備20包含一組合的研 手臂3 9。在研磨期間，該手臂3 9能夠分佈含有i 調整劑的研漿38。或者，該研磨設備包含能夠分 研磨墊30上的研漿埠。 該研磨設備20包含能夠使該基材10保持倚 墊30的載具頭70。該載具頭70懸吊在一支撐結 例如，一旋轉具，並且係利用一載具驅動桿74連 具頭旋轉馬達76,因此該載具頭可以一軸71為1 此外，該載具頭70可在形成於該支撐結構72内 縫内橫向擺動。操作時，該平台以其中央軸2 5 轉，而該載具頭則以其中央軸7 1為十心旋轉，並 墊上表面上橫向移動。 該研磨設備也包含一光學監控系統，其可用 般判定研磨終點。該光學監控系統包含一光源5 1 偵測器5 2。光從該光源5 1通過該研磨墊3 0内的 36，撞擊該基材10並從其反射回來通過該光學： 並行進至該光偵測器5 2。 可使用一分岔的光纜54來從該光源5 1傳輸 固窗口下 ，至該研 平台處， 給線及該 漿/漂洗 泛體及pH 散研漿至 靠該研磨 構72上， 接至一載 ’心旋轉。 的徑向狹 為中心旋 在該研磨 來如上述 以及一光 光學近接 迄接36， 光線至該 21 1361454

光學近接36，並從該光學近接36傳輸光線回到該光偵 器52。該分岔的光纜54可包含一 「主幹」55和兩個「 支」56及58。 如上所述，該平台24包含該凹槽26，其中設置有 光學頭53。該光學頭53容納該分岔光纜54的主幹55 一端，其係配置來傳輸光線往返受研磨的基材表面。該 學頭53可包含一或多個位於該分岔光纜54之端點上方 透鏡或窗口（如第3圖所示般）。或者，該光學頭53可僅 鄰接該研磨墊内的堅固窗口處容納該主幹55端點。該光 頭5 3可容納上述沖洗系統之喷孔。該光學頭5 3可依需 從該凹槽2 6移出，例如，以進行預防性或校正性維修。 該平台包含一可移除的原位監控模組50。該原位監 模組50可包含一或多種如下構件：該光源51、該光偵 器5 2、以及傳送和接收訊號往返該光源5 1和光偵測器 的電路。例如，該偵測器 5 2的輸出可以是通過該驅動 2 2内的旋轉耦合器，例如一滑環，至該光學監控系統之 制器的數位電子訊號。同樣地，該光源可回應從該控制 通過該旋轉耦合器至該模組 50的數位電子訊號内的控 命令而開啟或關閉。 該原位監控模組也可容納該分岔光纖 5 4的分支部 5 6和5 8各自的端點。該光源可發射光線，其係經傳輸 過該分支56並自位於該光學頭53内的主幹55的端點 開，且撞擊在受研磨的基材上。從該基材反射出的光線 位於該光學頭53内的主幹55的端點處被接收，並傳輸 測 分 該 的 光 的 在 學 要 控 測 5 2 桿 控 器 制 分 通 離 在 通 22 1361454 過該分支5 8至該光偵測器5 2。

在一實施中，該分岔光纖纜線54係一束光纖。該束光 纖包含一第一組光纖以及一第二組光纖。該第一組内的光 纖係經連接以從該光源 5 1傳輸光線至受研磨的基材表 面。該第二組内的光纖係經連接以接收從受研磨的基材表 面反射出的光線，並傳輸所接收的光線至一光偵測器。該 等光纖可經設置而使該第二組内的光纖成為類似 X的形 狀，其以該分岔光纖54的縱軸為中心（如以該分岔光纖54 的剖面觀看）。或者，可實施其他配置。例如，該第二組内 的光纖可成為類似V的形狀，其係彼此的鏡像。適用的分 岔光纖可從德州 Carrollton的 Verity Instruments公司購 得。

該研磨墊窗口和緊鄰該研磨墊窗口的分岔光纖纜線 5 4之主幹5 5的端點間通常有一最佳距離。該距離可依經 驗法則決定並且受到，例如，該窗口的反射率、從該分岔 光纖纜線發射出的光束形狀、以及所監控的基材的距離等 因素影響。在一實施中，該分岔光纖纜線係經設置而使緊 鄰該窗口的端點盡可能靠近該窗口底部，但不真的接觸該 窗口。在此實施中，該研磨設備20可包含一種機構，例如， 做為該光學頭5 3的一部分，其能夠調整該分岔光纖纜線 54之端點和該研磨墊窗口下表面間的距離。或者，該分岔 光纖纜線的緊鄰端點係嵌入在該窗口中。 該光源51能夠發射白光。在一實施中，所發射的白光 包含波長200-800奈米的光線。適合的光源是氙氣燈或氙 23 1361454 汞燈。 該光偵測器52可以是一光譜儀。光譜儀基本上是一種 用來測量在電磁波譜的一部分範圍内之光線特性的光學儀 器，例如，強度。適合的光譜儀係一光柵光譜儀。一光譜 儀的典型輸出是做為波長函數的光線強度。

選擇性地，該原位監控模組 50可包含其他感應器構 件。該原位監控模組5 0可包含，例如，渦流感應器、雷射、 發光二極體' 以及光偵測器（photodetector)。在該原位監 控模組5 0包含渦流感應器的實施中，該模組5 0通常是經 設置而使受研磨基材會位於該渦流感應器的工作範圍内。

該光源5 1和光偵測器5 2與能夠控制其操作以及接收 其訊號的運算裝置連接。該運算裝置可包含一靠近該研磨 設備設置的微處理器，例如，一個人電腦。在控制方面， 該運算裝置可以，例如，讓光源5 1的啟動及該平台24的 旋轉同時發生。如第5圖所示，該電腦可使該光源5 1剛好 在該基材 10通過該原位監控模組之前開始發射一連串的 閃光，並在通過之後立即結束。（所描繪的每一點50 1 -5 11 表示來自該原位監控模組的光線撞擊及反射的位置）。或 者，該電腦可使該光源5 1剛好在該基材1 0通過該原位監 控模組之前開始連續發光，並在通過之後立即結束。 在接收訊號方面，該運算裝置可接收，例如，含有描 述該光偵測器5 2所接收到的光線之光譜的資訊之訊號。第 6A圖示出從光源的單次閃光所發射出並從該基材反射回 來的光線所測得之光譜的範例。該光譜示出一原始光譜 24 1361454 (raw spectrum)，也就是，正規化之前的光譜。光諸602是 從一產品基材反射回來的光線所測得者。光譜604是從一 基礎矽基材（僅有一個矽層的晶圓）反射回來的光線所測得 者。光譜606是來自該光學頭53所接收到的光線，當沒有 基材設置在該光學頭53上方時。在此情況下，在本說明書 中稱為黑暗條件，所接收到的光線通常是從該研磨墊窗口 散射的光線。

該運算裝置可處理上述訊號，以判定一研磨步驟的终 點》不受限於任何特定理論，從該基材10反射回來的光線 之光譜隨著研磨進展演進。第6B圖提供隨著感興趣的薄 膜之研磨進展演進的範例。第6 B圖的光譜已經過正規化。 光譜的不同線表示研磨的不同時間點。如可見到者，反射 光的光譜特性隨著該薄膜厚度改變而改變，並且特定的薄 膜厚度呈現出特定的光譜。該運算裝置可執行基於一或多 個光譜來判定何時達到終點的邏輯。終點判定所植基的一 或多個光譜可包含目標光譜、參考光譜、或兩者。

如在本說明書中所使用者，一目標光譜表示由感興趣 的薄膜反射回來的白光所呈現的光譜，當該感興趣的薄膜 具有目標厚度時。譬如，目標厚度可以是1、2、或3微米。 或者，該目標厚度可以是0，例如，當感興趣的薄膜被清 除而露出下方薄膜時》 感興趣的特定厚度可以有並且通常有多個目標光譜。 會這樣是因為研磨通常在限定速率下發生，而使感興趣的 薄膜維持該目標厚度一段可取得多個光譜的時間。此外， 25 1361454 圖案化基材的不同區域通常產生不同的光譜（即使該等光 譜是在研磨期間的相同時間點獲得）。例如，從基材的切割 線反射回來的光線之光譜與從該基材的陣列反射回來的光 線之光譜不同（即，形狀不同）。這種現象在本說明書中稱 為圖案效應。因此，一特定目標厚度可有多個光譜，並且 該多個光譜可因為圖案效應而包含彼此不同的光譜。 第7A圖示出取得一或多個目標光譜的方法700。測量 圖案與該產品基材相同的基材之特性（步驟 702)。在本說 明書中將所測量的基材稱為「設定」基材。該設定基材可 以純粹是與產品基材相似或相同的基材，或者該設定基材 可以是來自一個批次的一個基材。該等特性可包含在該基 材上的感興趣的特定位置處之感興趣的薄膜的研磨前厚 度。通常，測量多個位置的厚度。該等位置一般係經選擇 而在每一個位置測量相同類型的晶粒特徵。測量可在一量 測站處執行。 該設定基材根據所欲的研磨步驟研磨，並且在研磨期 間收集從受研磨的基材表面反射回來的白光之光譜（步驛 7 04)。研磨及光譜收集可在上述研磨設備内執行。在研磨 期間，光譜係由該原位監控系統收集。每一次平台旋轉皆 可收集多個光譜。該基材係過研磨，即，研磨超過估計的 終點，因此可取得達到目標厚度時從該基材反射回來的光 性或 特置 等位 該定 。 特 6)的 ο 7 用 採 所 中 性量 特測 的的 材前 基磨 之研 磨在 研膜 過薄 到的 。 受趣 譜量興 光測感 之 含 線包 驟 步 26 1361454 多個位置處之研磨後的厚度。

用所測量的厚度和所收集到的光譜來選擇，從所收集 到的光譜之中，該基材具有所欲的厚度時會呈現的一或多 個光譜（步驟708)。明確地說，可用所測量到的研磨前薄 膜厚度及研磨後基材厚度來執行線性内插，以決定達到目 標薄膜厚度時會呈現的是哪一個光譜。所決定的達到該目 標厚度時會呈現的光譜被指定為該批次基材的目標光譜。 通常，指定所收集到的光譜中的三個為目標光譜。或者， 指定五個、七個、和九個光譜為目標光譜。 選擇性地，處理所收集到的光譜以增強精確度及/或 準確度。可處理該等光譜以，例如，將其正規化成為共同 參考，將其平均，及/或從其中濾除雜訊。下面描述這些 處理操作的特定實施。

如在本說明書中所使用者，一參考光譜表示與目標薄 膜厚度有關的光譜。通常依經驗法則為特定光譜基底終點 判定邏輯選擇一個、兩個或更多個參考光譜，因此當該電 腦裝置應用該特定光譜基底終點判定邏輯判定出終點時，即 是達到目標厚度。該或該等參考光譜可以重複選擇，如會在 下面參考第7B圖描述般。參考光譜通常不是目標光譜。反 之，參考光譜通常是在感興趣的薄膜之厚度大於目標厚度 時，從該基材反射回來的光線之光譜。 第7B圖示出為一特定目標厚度及特定光譜基底終點 判定邏輯選擇一參考光譜的方法 7 〇 1。在某些實施例中， 可選擇兩個或多個光譜，而非僅選一個。測量一設定基材 27 1361454

並如上面步騾702-706所述般研磨（步驟703)。明確地謂 儲存所收集到的光譜及每一個收集到的光譜被測量之時 點。在研磨期間，每一次平台旋轉皆可收集多個光譜。 為該特定的設定基材計算研磨設備的研磨速率（步 705)。可利用研磨前及後的厚度 T!、T2和實際研磨時 ΡΤ來計算平均研磨速率PR，例如，PR = (T2- Tj/PT。 計算該特定的設定基材之終點時間，以提供一校正 來測試該參考光譜，如下所討論般（步驟 7 0 7)。可基於 算出的研磨速率 PR、感興趣的薄膜之研磨前起使厚 S T、以及感興趣的薄膜之目標厚度T T來計算終點時間 該終點時間可以簡單線性内插法來計算，假設在整個研 製程期間該研磨速率是固定的，例如，ET = (ST-TT)/PR。 選擇性地，可利用研磨該批圖案化基材的另一個 材，在所算出的終點時間停止研磨，並測量感興趣的薄 的厚度來評估所計算出的終點時間。若厚度在該目標厚 之符合要求的範圍内，則所計算出的終點時間即是令人 意的。否則，必須重新計算所算出的終點時間。 選擇所收集的光譜之一並指定為該參考光譜（步 7 09)。所選擇的光譜是在感興趣的薄膜之厚度大於以及 約等於該目標厚度時從該基材反射回來的光線之光譜。 者，指定兩個或多個光譜做為該參考光譜。通常，指定 收集到的光譜中的三個做為參考光譜。或者，指定五個 七個、或九個光譜為參考光譜。如同該目標光譜般，可 有多個參考光譜，因為該研磨速率是限定的。 間 驟 間 點 計 度 〇 e6 DS 基 膜 度 滿 驟 大 或 所 以 28 1361454

在一實施中，識別出相應於步驟707計算出的終 間之該特定平台旋轉，並且選擇該特定平台旋轉期間 集到的光譜來指定為參考光譜。譬如，所收集的光譜 來自該基材的中央區域。相應於所計算出的終點時間 平台旋轉是相應於所算出的終點時間發生期間的平 轉。譬如，若算出的终點時間是2 5.5秒，則相應於此 的終點時間之該特定平台旋轉是在該研磨製程中研磨 秒發生期間的平台旋轉。 利用為該設定基材收集的光譜以及指定為該或該 考光譜的該或該等選擇光譜來模擬執行該特定终點判 輯（步驟711)。執行該邏輯產生依經驗法則導出但是是 的該邏輯判定是終點的終點時間。 將依經驗法則導出但是是模擬的終點時間與所計 的終點時間做比較（步驟 7 1 3)。若該依經驗法則導出 點時間落在所計算出的终點時間的門限範圍内，則知 前所選擇的參考光譜可產生符合該校正點的結果。因 當在執行環境下利用該或諒等參考光譜執行該終點 時，該系統應該會確實地在該目標厚度處禎測出終點 此，可保留該或該等參考光譜做為該批次其他基材的 期間之研磨的參考光譜（步驟 7 1 8)。否則，適當地重 驟 709 和 711 ° 選擇性地，可為每一次重複（即，每一次執行步骑 和711)改變除了選擇的該或該等光譜之外的其他變因 如，可改變上述光譜處理（例如濾光片參數）及/或距 點時 所收 可以 之該 台旋 算出 25.5 等參 定邏 模擬 算出 的終 道目 此， 邏輯 。因 執行 複步 709 。例 離差 29 1361454

異圖形之最小值的門限範圍。後面描述該差異圖形 異圖形的最小值之門限範圍 第8A圖示出使用光譜基底終點判定邏輯來判 磨步驟的終點之方法 800。利用上述研磨設備研磨 的圖案化基材中之另一個基材（步驟 802)。在該平 一次旋轉執行下述步驟。 測量從受研磨的基材表面反射回來的白光之一 光譜，以取得現時平台旋轉的一或多個現時光言ΐ 804)。在點501-511處（第5圖）之光譜測量是現時平 期間測得的光譜之範例。選擇性地處理在現時平台 間所測得的光譜，以增強精確度及/或準確度，如 考第7 Α圖所描述者，以及如後方參考第1 1圖所描 在某些實施中，若僅測量一個光譜，則用該光 為該現時光譜。若為一平台旋轉測量多於一個現時 則將其分組，在每一組中平均，並且指定該等平均 時光譜。可用距離該基材中心的徑向距離來分組 譜。譬如，一第一現時光譜可取自在點502和510 圖）測得的光譜，一第二現時光譜可取自在點 5 0 3 處（第5圖）測得的光譜，一第三現時光譜可取自在 和5 0 8處（第5圖）測得的光譜，依此類推。平均在 和5 1 0處測得的光譜，以取得該現時平台旋轉的第 光譜。平均在點5 0 3和5 0 9處測得的光譜，以取得 平台旋轉的第二現時光譜。平均在點504和5 08處 光譜，以取得該現時平台旋轉的第三現時光譜。 及該差 定一研 該批次 台的每 或多個 | (步驟 台旋轉 旋轉期 上面參 述者。 譜來做 光譜， 做為現 該等光 處（第5 和 509 點 5 04 點 5 0 2 一現時 該現時 測得的 30 1361454

在某些實施中，選擇在該現時平台旋轉期間測 個或多個光譜來做為該現時平台旋轉的現時光譜。 施中，選擇做為現時光譜的光譜是在靠近該基材中 本位置處所測得者（例如，在第5圖所示的點5 0 5 和507處）。並未平均所選擇的光譜，並且每一個選 譜均指定為該現時平台旋轉的現時光譜。 計算每一個該或該等現時光譜及每一個參考光 差異（步驟806)。該或該等參考光譜可如上面參考| 所述般獲得。在一實施中，該差異係在一波長範圍 度差異之總和。也就是， 差異=r^erence W) 其中 a和 b分別是一光譜之波長範圍的下限和上 Icurrent(又）和I r e f e r e n C e ( λ )分別是一已知波長的現 的強度及目標光譜的強度。 計算每一個現時光譜和每一個參考光譜間的差 種方式是選擇每一個現時光譜。對於每一個選擇的 譜而言，對照每一個參考光譜計算出差異。已知現 e、f、和g，以及參考光譜Ε、F、和G，例如，會 一組現時和參考光譜之如下組合的差異：e和E、e e和G、f和E、f和F、f和G、g和E、g和F、及g 在某些實施中，每一個計算出的差異被附加至 圖形中（步驟808)。該差異圖形一般是所計算出之 作圖》該差異圖形每平台旋轉至少更新一次。（當為 得的兩 在一實 心的樣 506 ' 擇的光 譜間的 :7B圖 内的強

限，而 時光譜 異之一 現時光 時光譜 計算每 和F ' 和 G。 一差異 差異的 每一次 31 1361454 平台旋轉取得多個光譜時，該差異圖形可以每平台旋轉更 新多於一次）。 該差異圖形通常是所計算出的差異之一的作圖（在此 例中，所計算出的現時平台旋轉之最小差異）。替代該最小 差異，另一種差異，例如，該等差異的中位數或最小差異 的下一個，可以附加至該圖形。

取用該等差異的最小值可改善該終點判定製程的精確 度。現時光譜可包含從該基材的不同位置（例如，切割線和 陣列）反射回來的光線之光譜，並且上述圖案效應可使這些 光譜非常不一樣。同樣地，該參考光譜可包含從該基材的 不同位置反射回來的光線之光譜。比較不同類的光譜是不 對的，並且可造成終點判定的錯誤。例如，比較從一圖案 化光譜的切割線反射回來的光線之現時光譜和從該圖案化 基材的陣列反射回來的光線之參考光譜會使該終點判定計 算產生錯誤。此種比較，比喻來說，是拿蘋果和橘子來做 比較。在僅考慮該等差異之最小值的情況下，這些類型的 比較（即使執行）是排除在計算外的。因此，藉由使用多個 參考光譜及多個現時光譜，並且僅考慮每一個這些光譜間 之差異的最小值，能夠避免可能因為上述不對的比較而產 生的錯誤。 選擇性地，可處理該差異圖形，例如，藉由排除偏離 前一個或多個計算差異超出一門限範圍之計算差異來平滑 化該差異圖形。 判定該差異圖形是否落在最小值的門限值内（步驟 32 1361454 8 1 0)。在偵測到最小值之後，當該差異圖形開始上升超過 該最小值的特定門限值時，即判定出终點。或者，可基於 該差異圖形的斜率來判定出該終點。明確地說，該差異圖 形的斜率在該差異圖形最小值處接近並變成 〇。當該差異 圖形的斜率落在接近〇的斜率之門限範圍内時即可判定出 終點。

選擇性地，可應用窗口邏輯來促進步驟808的判定。 適用的窗口邏輯在共同讓渡之美國專利第 5,893,796和 ό，29ό，548號中描述，其在此藉由引用的方式併人本文中。 若判定該差異圖形並未達到一最小值的門限範圍，則 研磨可以持續進行，並適當地重複步驟 804、806、808、 和8 1 0。否則，判定出終點並且終止研磨（步驟8 1 2)。 第8Β圖示出上述判定終點的方法。圖形801是原始 差異圖形。圖形803是平滑化的差異圖形。當該平滑化之 差異圖形8 0 3達到該最小值8 0 7上的門限值8 0 5時即判定 出終點。

做為使用一或多個參考光譜的另一種選擇，可在方法 8 00中使用一或多個目標光譜。該差異計算會是在現時光 譜和目標光譜間，而終點會在該差異圖形達到最小值時判 定出。 第9 Α圖示出使用光譜基底終點判定邏輯來判定一研 磨步驟的終點之另一種方法 900。研磨一設定基材並取得 一或多個目標光譜和參考光譜（步驟 9 02)。這些光譜可如 上述般參考第7A和7B圖取得。 33 1361454 計算一目標差異（步驟9 0 4)。若使用一個參考光譜， 則該目標差異是該參考光譜和該目標光譜間的差異，並且 可用上述差異方程式來計算《若使用兩個或多個參考光 譜，則該目標差異是該等參考光譜和該等目標光譜間的差 異之最小值，其係利用上述差異方程式以及計算差異的方 法算出（即，步驟80 8)。

開始研磨該批次基材的另一個基材（步驟 906)。在研 磨期間為每一次平台旋轉執行如下步驟。測量從受研磨的 基材表面反射回來的白光之一或多個光譜，以得到一現時 平台旋轉的一或多個現時光譜（步驟 908)。計算該現時的 一或多個光譜以及該參考光譜間的差異（步驟 910)。將所 計算出的差異或該等差異（若有多於一個現時光譜）附加至 一差異圖形（步驟912)。（步驟908、910、和912分別與步 驟804、806、和808相似）。判定該差異圖形是否落在該 目標差異的門限範圍内（步驟 914)。若判定該差異圖形並 未達到該目標差異的門限範圍，則研磨可以持續進行，並 適當地重複步驟9 0 8、9 1 0、9 1 2、和9 1 4。否則，判定出終 點並且終止研磨（步驟9 1 6)。 第9B圖示出上述判定終點的方法。圖形901是原始 差異圖形。圖形903是平滑化的差異圖形。當該平滑化之 差異圖形9 03落在一目標差異907的門限範圍905内時即 判定出終點。 第 10A圖示出判定一研磨步驟終點的另一種方法 1000。取得一或多個參考光譜（步驟1002)。該或該等參考 34 1361454 光譜係如上述般參考第7B圖取得。

將從取得該參考光譜之程序收集到的光譜儲存在一光 譜庫中（步驟1004)。或者，該光譜庫可包含非經收集而是 由理論產生的光譜。將該等光譜，包含該參考光譜，指標 化，因此每一個光譜皆具有獨特的指標值。實施該指標化 而使得該等指標值係依照測得該等光譜的順序來排序。該 指標，因此，可與時間及/或平台旋轉聯繫起來。在一實 施中，在第一時間點收集到的第一光譜的指標值會小於在 較晚的時間點收集到的第二光譜的指標值。該光譜庫可以 實施在該研磨設備的運算裝置的記憶體中。

研磨一個來自該批次基材之基材，並且為每一次平台 旋轉執行如下步驟。測量一或多個光譜以取得現時平台旋 轉的現時光譜（步驟1 006)。該等光譜係如上述般取得。將 每一個現時光譜與儲存在該光譜庫内的光譜做比較，並判 定出最適合任何該等現時光譜的光譜庫光譜（步驟1008)。 將判定為最適合任何該等現時光譜的光譜庫光譜之指標附 加至一終點指標圖形（步驟1 0 1 0)。當該終點圖形達到任何 該或該等參考光譜的指標時即判定出終點（步驟1 〇 1 2)。 第10B圖示出上述判定終點的方法。圖形1004是原 始指標圖形。圖形1 0 0 3是平滑化的指標圖形。線條1 0 0 5 代表該參考光譜的指標值。可在該光學頭於該基材下方的 每一次掃略中取得多個現時光譜，例如，在追蹤的基材上 之每一個徑向區域的光譜，並且可為每一個徑向區域產生 指標圖形。 35 1361454 第11圖示出在一研磨步驟期間判定终點的實施。為每 一次平台旋轉執行如下步驟。測量從受研磨的基材表面反 射回來的白光之多個原始光譜（步驟1102)。

正規化每一個測得的原始光譜，以消除感興趣的薄膜 以外的媒介所貢獻的光反射（步驟1104)。正規化光譜輔助 他們彼此間的比較。感興趣的薄膜以外的媒介所貢獻的光 反射包含來自該研磨墊窗口以及來自該基材之基礎矽層的 光反射。來自該窗口的貢獻可由測量該原位監控系統在黑 暗條件下（即，當沒有基材置於該原位監控系統上時）所接 收到的光之光譜來估計。來自該矽層的貢獻可由測量從一 裸矽基材反射回來的光線之光譜來估計。來自一裸矽基材 的光反射可在該研磨步驟開始前取得。但是，來自該窗口 之貢獻，即所謂的黑暗貢獻，係動態取得，也就是，為每 一次平台旋轉取得，例如第5圖的點5 11。 一測得的原始光譜係如下般正規化： 正規化之光譜=(A-黑暗）/(矽-黑暗）

其中A是該原始光譜，黑暗是在該黑暗條件下所取得的光 譜，而矽是從該裸矽基材取得的光譜。 選擇性地，可基於產生該光譜之圖案的區域來分類所 收集到的光譜，並且來自某些區域的光譜可被排除在終點 計算外。明確地說，可以不必考慮從切割線反射回來的光 線之光譜（步驟11 06)。一圖案化基材的不同區域通常會產 生不同的光譜（即使該等光譜是在研磨期間的相同時間點 取得）。例如，從一切割線反射回來的光線之光譜與從該基 36 1361454 材之一陣列反射回來的光線之光譜不同。因為其不同形 狀，使用來自該圖案之兩個區域的光譜通常會造成終點判 定上的錯誤。但是，可基於其形狀將該等光譜分類為一切 割線組以及一陣列組。因為切割線的光譜之變異一般是較 大的，通常可以不必考慮這些光譜以促進準確度。

步驟 1106可以是使用多個參考光譜的技術之另一種 選擇（在上面方法800的步驟808中描述），以補償上述由 不對的比較所造成的錯誤。步驟1106可取代步驟808或在 步驟808之外執行。 至此已選擇了經處理的光譜之子集，並且在某些情況 下將其平均（步驟1108)。該子集係由從該基材上之一區域 的點反射回來的光線取得之光譜組成。該區域可以是，例 如，區域503或區域507(第5圖）。

選擇性地，一高通渡波器（high pass filter)係經應用在 該測得的原始光譜上（步驟1 1 1 0)。高通濾波器的應用一般 可除去光譜子集之平均的低頻率失真。該高通濾波器可以 應用在該等原始光譜上，其平均上，或該等原始光譜及其 平均值兩者上。 正規化該平均，以使其振幅與該參考光譜的振幅相同 或相似（步驟1112)。一光譜的振幅是該光譜的波峰至波谷 的值。或者，正規化該平均以使其參考光譜與該參考光譜 也經過正規化的參考振幅相同或相似。在某些實施中，正 規化光譜子集的每一個光譜，以使其振幅與一參考光譜的 振幅相同或相似，或是與該參考光譜也經過正規化的參考 37 1361454 振幅相同或相似。 計算正規化的平均或光譜及一參考光譜間的差異（步 驟1114)。該或該等參考光譜係如上面參考第7B圖所述般 取得。使用上述用來計算光譜間差異的方程式來計算差異。

以現時差異或所計算出的差異之最小值來更新差異圖 形（步驟1116)。該差異圖形將計算出的正規化平均或光譜 及該或該等參考光譜間的差異以時間（或平台旋轉）的函數 表現" 在該更新的差異圖形上應用一中位數濾波器（median fi Iter)及一低通濾波器（步驟 111 8)。應用這些濾波器通常 可平滑化該圖案（藉由減少或消除該圖形中的尖端）。 基於更新並且過濾的差異圖形來執行終點判定（步驟 1 1 20)。該判定係基於該差異圖形何時達到最小值做出。使 用上述窗口邏輯來做出該判定。

更普遍地，可用步驟1104-1112的訊號處理步驟來改 善終點判定程序。例如，取代產生一差異圖形，可用該等 正規化平均光譜來從一光譜庫選擇光譜，以產生一指標圖 形，如上面參考第1 0 A圖所述者。 第M2圖示出步驟1112的正規化。如可見到者，只考 慮正規化一部分的光譜（或光譜的平均）。所考慮的部分在 本說明書中稱為一正規化範圍，並且除此之外，可以由使 用者選擇。執行正規化以使該正規化範圍内的最高點和最 低點分別被正規化成為1和0。該正規化係如下般計算： g = ( 1 - 0) / (rmax*rmjn) 38 1361454 h= 1 - rmax *g N=Rg+h 其中g是增益，h是漂移，rinax是該正規化範圍内的最高 值，r^in是該正規化範圍内的最低值，N是正規化光譜， 而R是正規化前的光譜。

第13圖示出使用多個參考光譜提供的平滑效應。圖形 1302係利用單一個參考光譜產生（其為一平均）。圖形1304 係利用三個參考光譜產生（如上面參考第8圖所述者）。圖 形1 3 0 6係利用九個參考光譜產生。如可見到者，圖形1 3 04 含有比1302少的尖端。也就是說，圖形1304比圖形1302 平滑。此外，圖形1 304的凹陷輪廓比1 306清楚，這是很 重要的，因為是該凹陷始使終點判定邏輯可以判定出終 點。較清楚的凹陷因此可輔助終點判定。

第 14圖示出使用光譜來達到預期基材輪廓的方法 1 200。判定研磨一產品基材的預期终點時間（步驟1 2 1 0)。 在某些實施中，該預期終點時間之判定係以預定製程參數 研磨一設定基材，判定該設定基材何時達到預期厚度（例 如，利用習知離線量測設備），並使用該設定基材達到該預 期厚度的研磨時間來做為該預期終點時間。 開始研磨生產基材（步驟1218)。在多於一個之基材徑 向位置處取得光譜（步驟 1 2 2 6)。對於每一個光譜測量而 言，可判定該基材上的徑向位置，並且可基於其徑向位置 將該等光譜測量分成幾區域。一基材可擁有多個區域，例 如中心區域、中間區域及邊缘區域。在一 3 0 0毫米晶圓上， 39 1361454

該中心區域可從中央延伸至半徑50微米處，該中間區域 從半徑50微米處延伸至約100微米處，而該邊緣區域可 約1 0 0微米處延伸至約1 5 0微米處。在某些實施中，該 材擁有比提及的三個區域更多或更少的區域。取得該光 的位置可藉由，例如2004年8月18號提出申請的美國 利申請案第1 0/922，110號「在研磨期間決定感應器測量 置」，或如美國專利第7,018,271號所描述者來決定，其 此因應所有用途藉由引用的方式併入本文中。 將來自每一區域的光譜（或，就每一區域而言，從該 應器在該基材上的單次掃略中自該區域内取得的光譜之 均）與該光譜庫中的光譜做比較，如上面參考第10A圖 描述者（步驟1234)。從與該光譜庫的比較中決定每一區 相應的指標值（步驟1 23 8)。 當該等區域的指標符合一或多個终點標準時終止 磨。例如，當達到預選區域之預期指標時，或當任何區 先達到預期指標時，或是每一個區域皆達到預期指標時 可終止研磨（步驟1 244)。每一區域的預期指標係由該基 的最終預期輪廓來判定。若希望研磨完成時基材擁有平 輪廓或一均勻的氧化層，則在每一區域取得的光譜必須 同或大約相同，並且每一區域會有相同或相似的預期指 值。 可利用一反饋迴路來調整該等區域的研磨速率，因 每一區域的最終指標值會與預期目標指標值相等。第 圖示出調整該研磨製程以在預期終點時間達到預期基材 可 從 基 譜 專 位 在 感 平 所 域 研 域 即 材 坦 相 標 此 15 輪 40 1361454

廓的方法1 400。判定基材上每一區域的預期终點時間的預 期指標值（步驟1402)。開始研磨（步驟1404)並且如上述般 選擇性監控該基材，以判定該基材上每一區域的指標圖形 (步驟1406)。在一起始延遲時間後，其使該研磨製程可以 穩定下來，計算該指標根據時間的改變率（平台轉動數可用 來代表時間）（步驟1 408)。該指標的改變率可單純以兩個不 同時間點的指標差異除以在該等不同時間產生該等指標的 光譜測量間所發生的平台轉動數來計算。該指標值的改變 率表示研磨速率。通常，若沒有改變任何研磨參數，可假 設該研磨速率是穩定的。

用每一區域的指標改變率來外插該指標圖形，以判定 相關區域在預期終點時間時會達到的指標值（步驟1 4 1 2 )。 若在該預期終點時間，預期的指標值已經過了或是尚未達 到，可依需要上下調整該研磨速率（步驟142 0)。若在該預 期終點時間達到預期指標值，則不需要任何調整。在該研 磨程序期間，可存在是否應做調整的多於一次的外插和判 斷。判斷是否需要調整研磨速率可包含判斷在該研磨終點 出現時是否會達到該預期指標值，或判斷該最終指標落在 距離預期的最終指標值之可接受範圍内。 在某些實施中，判定一個區域的預期终點時間，例如 該中心區域。然後調整其他區域的研磨速率，若需要的話， 以與所選區域，例如該中心區域，之預期終點時間同時達 到其預期終點。研磨速率可以藉由，例如，增加或降低該 研磨頭在相應區域内的施壓來調整。在某些載具頭中，例 41 1361454 如在美國專利公開案第 2005-02 1 1 377號中所述的載具 頭，該載具頭具有可調整的施壓區域。可假設研磨速率的 改變與壓力的改變成.正比，例如，簡單的Prestonian模式。 此外，可發展考慮平台或載具頭旋轉速度、不同旋轉頭壓 力組合的二次效應、研磨溫度、研漿流、或影響研磨速率 的其他參數造成的影響之研磨該等基材的控制模式。

也可用在上面的方法800中所述的光譜基底终點判定 邏輯來判定研磨終點，並可與調整該研磨製程並用以達到 預期的基材輪廓。利用該等區域間的差異來判定每一區域 的相對厚度，出於上面關於步驟806所提供的方程式。在 研磨該基材時，取得光譜並分區。選擇性地，處理及過濾 訊號被應用在該光譜上。在每一區域所收集到的光譜以及 一預定參考光譜上應用平方差總和。該預定的參考光譜即 是達到研磨終點時會取得的光譜。

當與該參考.光譜的平方差總和接近一區域的最小值 時，檢查其他區域的研磨壓力以判定是否該改變任何區域 的研磨速率。可減慢平方差總和接近一最小值的區域之研 磨速率，並且可增加其他區域的研磨速率。也可分析研磨 期間的平方差總和，以在該研磨程序的較早期變更研磨速 率的調整。不像在方法1400中所述者，此方法不需要該等 研磨光譜和來自一光譜庫的指標值間的相互關聯。 參見第16圖，若預期要有一特定輪廓，例如在該基材 表面上有均勻的厚度，可監控研磨速率的斜率，如由指標 值根據時間的改變所表示者，並調整研磨速率。在一穩定 42 1361454

研磨期1505後，在該中心區域1510，該邊缘區域15] 其間的中間區域1520取得光譜。在此，該等區域係圓 環形區域。將每一個光譜與各自的指標連繫起來。在 平台旋轉期間或一段時間期間重複此製程，而判定出 區域1510、中間區域1520和邊緣區域1515之每一個 磨速率。研磨速率係由該指標 1530 (y軸）根據旋 1535(x軸）作圖所取得的線條之斜率來表示。若任何 速率顯得比其他的快或慢，則可調整該區域内的速率 此，該調整係基於該中心區域1 5 1 0的終點C e。在收 足夠的現時基材的資料點或平台旋轉後，判定該中心 估計的研磨終點（approximate polish end point, EDP) 估計的終點時間（estimated endpoint time, EET)。該 在每一次平台旋轉後重新計算。在該研磨製程期間的 研磨時間T!，減慢該中間區域的研磨速率，並增快該 區域的研磨速率。不調整該中間區域1520的的研磨速 該中間區域的研磨會比該基材的其他部分快，而被以 磨速率Ma研磨。不調整該邊緣區域1515的T!之研 率，該邊緣區域1515會以Ευ的速率研磨不足。 在該研磨製程隨後的時間點（Τ2)，可再次調整速 若需要的話。此研磨製程的目標是在該基材擁有一平 面時，或是該表面上的氧化層相當平均時終止研磨。 研磨速率調整量的一種方法是調整速率，以使該中心 間和邊緣區域的每一個的指標在估計研磨終點 EDP 等'因此，需要調整該邊緣區域的研磨速率，而該中 15及 形或 若干 中心 的研 轉數 一個 。在 集到 區域 ，或 ΕΕΤ 第一 邊緣 率， 過研 磨速 率， 坦表 判斷 、中 處相 心及 43 1361454

中間區域則以與在τ2之前的相同速率研磨。當 的最適線條接觸預期的ASL水平線時判定出驾 所有其他區域以使其最適線條盡可能靠近，以 點與該ASL水平線相交。 利用研磨速率的光譜基底監視以達到特定 種方法是研磨一第一基材並監控研磨速率，並 速率資訊至隨後研磨的基材。參見第17圖，研 定基材並取得光譜，以判定該中心1 6 1 0、中Ν 緣1630區域的研磨速率及相對氧化物厚度。該 中心1 6 1 0和邊緣1 6 3 0區域的起始指標分別是 Ε〇。該中心區域1610擁有經選擇做為目標光· 光譜。若在現時晶圓的研磨終止時，另兩個區 在距離該中心終點CE的指標之門限距離1 640 調整下一個晶圓的邊緣 1 6 3 0或中間1 6 2 0區 率。同樣的，若研磨期間的研磨速率及指標值 限度1650内，則不需要調整該邊緣1630或4 域。在此，在研磨‘終止時，該中間區域M e的 該中間區域被過研磨，而該邊緣區域Εε的終點 邊緣區域的研磨不足。據此，會為隨後的晶圓 率參數，而使所有區域Ε、Μ、C的終點厚度皆 範圍1 640内。第18圖示出下一個晶圓的Ε、 的預期訊號發展。 參見第18圖，在該研磨製程期間，當使 時，預期僅改變研磨速率幾次，例如，四次、 該中心區域 ? E D Ρ。控制 在相同時間 輪廓的另一 且前饋研磨 磨一第一設 3 1620和邊 中間1 6 2 0、 .M〇、C〇 和 譜的終點C E 域的指標值 内，則不會 域的研磨速 是在可接受 1間1620區 終點顯示出 則顯示出該 調整研磨速 落在可接受 Μ和C區域 用原位調整 三次、兩次 44 1361454 或僅一次。可在接近開始時、在中間時或將結束研磨製程 時進行調整。將該等光譜與指標值聯繫起來產生每一區域 研磨的線性比較，並且可簡化判定如何控制該研磨製程所 需的計算，並除去複雜的軟體或製程步驟。

從基材不同區域取得的光譜可指不該基材的輪廊*但 並不一定會提供該氧化層的絕對厚度。因此，在此所述的 某些光譜基底研磨速率調整方法可用來監控該基材上之氧 化層的相對厚度。因為該等光譜基底方法可用來判定及調 整該基材上各區域内的研磨速率，該等光譜基底方法也可 補償該基材接踵而來的厚度變異，以及在晶圓之非均勻區 域内進行的研磨。

如在此所示者，可用該相對厚度來達到預期基材輪 廓。在某些上方範例中，研磨後的預期基材輪廓是一平坦 輪廓。但是，也可達到除了平坦以外的其他輪廓。通常， 一基材係在多於一個平台上研磨。已知某些研磨製程本來 就會以比另一區域快的速度研磨一個區域。為補償此非均 勻研磨，可控制在一第一平台上的研磨，.以使一區域的厚 度比另一區域厚，例如在下一個平台上會以較快速度研磨 的區域。此厚度差異可藉由選擇目標指標值的差異或一區 域相對於另一區域的終點指標值間的比例來達到。 在此說明書中所描述的本發明之實施例及所有的功能 操作皆可在數位電子電路中實施，或在電腦軟體、韌體、 或硬體中實施，包含在本說明書中揭示的結構工具及其結 構等效物，或其組合物。本發明之實施例可實施為一或多 45 1361454

種電腦程式產品，即，一或多種具體實施在一資訊載體内 的電腦程式，例如，在一機器可讀式儲存裝置中或一傳播 訊號中，以由資料處理設備執行，或控制資料處理設備的 操作，例如，一可程式化處理器、一電腦、或多個處理器 或電腦。一電腦程式（也稱為程式、軟體、軟體應用、或指 令碼）可以任何類型的程式語言撰寫，包含編譯或直譯語 言，並且可以任何形式部署，包含獨立執行程式或一模組、 元件、子常式、或其他適用在電腦環境中的單元。一電腦 程式並不一定要對應一檔案。一程式可《儲存在保有其他 程式或資料的檔案的一部分中，在專屬所討論的程式之單 一個檔案中，或在多個協調檔案中（例如，儲存一或多個模 組、子程式、或一部分的程式碼之檔案）。一電腦程式可經 部署以在一電腦或在同位址或分佈在多個位址並由一通訊 網路連接的多個電腦上執行。

在此說明書中所描述的製程及邏輯流程可由一或多個 可程式化處理器執行一或多個電腦程式來執行，以藉由運 算輸入資料並產生輸出來執行功能。該等製程及邏輯流程 也可由特殊用途邏輯電路執行，並且設備也可被實施為特 殊用途邏輯電路，例如 FPGΑ(現場可程式化邏輯閘陣列） 或ASIC(特殊應用積體電路）。 上述的研磨設備和方法可應用在多種研磨系統中。該 研磨墊，或是該載具頭，或兩者皆可移動，以提供該研磨 表面和該基材間的相對運動。例如，該平台可繞轨道運行 而非旋轉。該研磨墊可以是固定在該平台上的圓形（或其他 46 1361454

形狀）研磨墊。該终點偵測系統的某些觀點可應用在線 磨系統上，例如，該研磨墊是直線移動的連續式或捲 皮帶時。該研磨層可以是一標準（例如，有或沒有填充 聚氨酯）研磨材料、一軟質材料、或一固定磨粒材料。 相對位置等用詞；應了解可將該研磨表面及基材保持 直向位或某些其他向位。 已經描述過本發明之特定實施例。其它實施例係 下申請專利範圍的範圍中。例如，可以不同順序執行 等申請專利範圍中敘述的動作，且仍然可達到預期結 【圖式簡單說明】 第1圖示出一化學機械研磨設備。 第2A—2H圖示出一研磨墊窗口的實施。 第3圖示出一沖洗系統的實施。 第4圖示岀該沖洗系統的另一種實施。 第5圖係一研磨墊的上視圖，並示出進行原位測 性研 帶式 料的 使用 在垂 在如 在該 量的

第6A圖示出由原位測量取得的光錯。 譜之 第 6 B圖示出在研磨進展時由原位測量取得的光 演變。 第7A圖示出一種取得目標光譜的方法。 第7B圖示出一種取得參考光譜的方法。 第8A和8B圖示出一種終點判定的方法。 第9A和9B圖示出終點判定的另一種方法。 47 1361454 第1 ΟA和1 OB圖示出終點判定的另一種可選方法。 第11圖示出判定終點的實施。 第12圖示出一光譜的波峰至波谷正規化。 第13圖示出使用多個參考光譜提供的平滑效應。 第14圖示出一種在研磨期間於區域内取得光譜的方 法。

第 15圖示出一種調整區域内的研磨速率以達到預期 輪廓的方法。 第 16圖示出研磨速率經過調整的製程之研磨進展對

於 時 間 的 作 圖 〇 第 1 7 圖 示 出 研 磨 速 率 未經 過調整的製 程 之研 磨 進 展 對 於 時 間 的 作 圖 〇 第 1 8 圖 示 出 使 用 前 饋 法來 控制研磨的 製 程之 研 磨 對 於 時 間 的 作 圖 〇 在 各 種 圖 式 中 相 同 的 元 件符 號表示相同 的 元件 Q [ 主 要 元 件 符 號 說 明 ] 10 基 材 20 研磨設備 22 驅 動 桿 24 平台 25 71 軸 26 凹槽 30 研 磨 墊 32 外研磨層 34 背 研 磨 層 36 光學近接 38 研 漿 39 手臂 50 原 位 監 控 模 組 5 1 光源 48 1361454

52 光偵測器 53 光學頭 54 光纜 55 主幹 56、 58 分支 70 載具頭 72 支撐結構 74 載具驅動桿 76 馬達 202 聚氨酯部分 204 石英部分 206 ' 3 14 上表面 208 研磨表面 210 下表面 212 凸出物 214 路徑 216 膠黏劑 218 唇狀物 220 折射膠 222 光纖纜線 302 、 402 氣體來源 304、 404 輸送線 306、 406 輸送喷孔 308、 408 抽吸喷孔 3 10、 410 真空線 312 ' 412 真空來源 501- 5 11 點 602、 604、 606 光譜 801、 803 、 901 、 903 、 1003 、1004 圖形 805 門限值 807 最小值 905 門限範圍 907 目標差異 1005 線條 1302 '1304 ' 1306 圖 1505 穩定研磨期 15 10 ' 1610 中心區 域 15 15 ' 1 630 邊緣區域 1520 ' 1620 中間區 域 1530 指標 1535 旋轉數 1640 門限距離 1650 可接受限度 49

Claims (1)

1361454 ㈣年~月π曰修正本 第只號專利' 十、申請專利範圍： 1. 一種電腦執行方法，其至少包含以下步驟： 選擇一參考光譜，該參考光譜係從位於一第一基材上 並且厚度大於一目標厚度之感興趣的薄膜反射回來的白光 光譜，該參考光譜係依經驗法則為特定光譜基底終點判定 邏輯選用’因此當一第二基材具有位於該第一基材上之該感 興趣薄膜之一預定門限厚度内的一厚度時稱為終點，致使當 藉由應用該特定光譜基底終點邏輯判定一研磨步驟在該第 二基材上結束時，將達到該目標厚度； 取得複數個現時光譜，每一個現時光譜係從位於該第 二基材上並且現時厚度大於該目標厚度之感興趣的薄唭反 射回來的白光光譜，使在該第二基材上的感興趣的薄臈經 受一研磨步驟’其中各現時光譜係在不同時間取得；以及 對於該第二基材，判定是否已達到該研磨步驟的終 點’該判定係基於該參考光譜及該等複數現時光譜，且包 括計算該參考光譜與在該系列中之該等複數現時光譜之每 一個現時光譜間的標量差異值以取得一系列的資料點，其 中各資料點代表該參考光譜與一單一現時光譜間的標量差 異值’自該等資料點系列產生一差異圖形，其中該等資料 點系列形成該差異圖形，該差異圖形為時間函數的標量， 並判疋該差異圖形是否已達到一最小值。 2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中判定是否已達 50 1361454 到該研磨步驟的終點的步驟包含以下步驟： 當該差異達到一門限值時稱為該終點。 3.如申請專利範圍第2項所述之方法，其中： 取得在該研磨步驟中使用之平台之每一次旋轉的現時 光譜；以及 該等資料點中的每一個皆代表所計算出的該參考光譜 和取得的該平台之一旋轉的現時光譜間的差異。

4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中： 判定是否已達到該研磨步驟的終點的步驟包含以下步 驟：判定該差異圖形是否上升至在該最小值上方的門限值。 5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中： 判定該差異圖形是否達到一最小值的步驟包含以下步 驟：計算該差異圖形的斜率。

6. 如申請專利範圍第3項所述之方法，更包含以下步驟： 應用一濾波器以平滑化該差異圖形。 7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中： 該現時光譜及該參考光譜皆展現出一波峰至波谷振 幅；以及 51 1361454 正規化該現時光譜，以使該現時光譜的波峰至波谷振 幅與該參考光譜的波峰至波谷振幅相等或相似。 8.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中： 正規化每一個現時光譜和參考光譜，以除去由感興趣 的薄膜以外之媒介所貢獻的光反射。 9.如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步包含以下步

驟： 除去自該第二基材之一刻劃線反射回來之光線的光 譜。 10.如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步包含以下 步驟： 就該系列中的每一個現時光譜，基於該現時光譜，判 定該現時光譜是否對應至該基材的一第一區域，其中

判定是否已達到該研磨步驟的終點的步驟包括以下步 驟：使用未被判定對應至該第一區域的該等現時光譜。 11.如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該第一區域 為一刻劃線。 12.如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該第一區域 52 1361454

為一非陣列區域。 13.如申請專利範圍第1項所述之方法，進-步驟：對該等現時光譜應用一高通濾波器以除 14.如申請專利範圍第1項所述之方法，進一 步驟： 除去由該感興趣薄膜以外之至少一個媒介 射，該除去步驟包括：自該等現時光譜中的一 去當沒有基材被放置在一監測系統上時由該監 收到之一光線的光譜，以取得一第一值；當-矽基材位在該監測系統上時，自該監測系統押 線的光譜減去當沒有基材被放置在該監測系絲 系統所接收到之光線的該光譜，以取得一第二 一值除以該第二值。 15.如申請專利範圍第1項所述之方法，進 步驟：平均該等現時光譜的一子集（subset)。 16.如申請專利範圍第1項所述之方法，其 否已達成的步驟包括：判定該差異圖形是否 最小值的一門限值。 步包含以下 ：低頻失真" 步包含以下 所貢獻的反 現時光譜減 測系統所接 外露（bare) 接收到之光 上時該監測 值；將該第 步包含以下 判定終點是 開始超過該 53 1361454 17.如申請專利範圍第3項所述之方法，進一步包含以下 步驟：對該差異圖形應用一中位數及一低通濾波器。 18.如申請專利範圍第5項所述之方法，其中判定該差異 圖形是否已達到一最小值的步驟包括以下步驟：判定該斜 率係低於一預定門限。

19.如申請專利範圍第7項所述之方法，其中該等現時光 譜中只有一個片段被正規化。 20. —種電腦程式產品，具體地儲存在機器可讀式媒體 中，該產品包含指令，該些指令能夠使一處理器：

選擇一參考光譜，該參考光譜係從位於一第一基材上 並且厚度大於一目標厚度之感興趣的薄膜反射回來的白光 光譜，該參考光譜係依經驗法則為特定光譜基底終點判定 邏輯選用，因此當一第二基材具有該第一基材上之該感興趣 薄膜之一預定門限厚度内的一厚度時稱為終點，致使當藉由 應用該特定光譜基底終點邏輯判定一研磨步驟在該第二基 材上結束時，將達到該目標厚度； 取得複數個現時光譜，每一個現時光譜係從位於該第 二基材上並且現時厚度大於該目標厚度之感興趣的薄膜反 射回來的白光光譜，使在該第二基材上的感興趣的薄膜經 受一研磨步驟，其中各現時光譜係在不同時間取得；以及 54 1361454

對於該第二基材，判定是否已達到該研磨步驟的终 點，該判定係基於該參考光譜及該等複數現時光譜，且包 括計算該參考光譜與在該系列中之該等複數現時光譜之每 一個現時光譜間的標量差異值以取得一系列的資料點，其 中各資料點代表該參考光譜與一單一現時光譜間的標量差 異，自該等資料點系列產生一差異圖形，其中該等資料點 系列形成該差異圖形，該差異圖形為時間函數的標量並判 定該差異圖形是否已達到一最小值。 21_如申請專利範圍第20項所述之電腦程式產品，其中判 定是否已達到該研磨步驟的终點之指令包含多個指令以： 當該差異達到一門限值時稱為該終點。 2 2.如申請專利範圍第2 1項所述之電腦程式產品，其中： 取得一現時光譜之多個指令包含：多個指令以取得該 研磨步驟中使用之平台之每一次旋轉的現時光譜；以及

該等資料點中的每一個皆代表所計算出的該參考光譜 和取得的該平台之一旋轉的現時光譜間的差異。 2 3.如申請專利範圍第2 0項所述之電腦程式產品，其中： 判定是否已達到該研磨步驟的終點之多個指令包含： 多個指令以判定該差異圖形是否上升至在該最小值以上的 一門限值。 55 1361454 24. 如申請專利範圍第20項所述之電腦程式產品，其中： 判定該差異圖形是否達到一最小值之多個指令包含： 多個指令以計算該差異圖形的斜率。 25. 如申請專利範圍第22項所述之電腦程式產品，更包含 多個指令以：

應用一濾波器以平滑化該圖形。 26.如申請專利範圍第20項所述之電腦程式產品，其中： 該現時光譜及該參考光譜皆展現出一波峰至波谷振 巾虽，以及 該產品更包含多個指令以正規化該現時光譜，以使該 現時光譜的波峰至波谷振幅與該參考光譜的波峰至波谷振 幅相等或相似。

27.如申請專利範圍第20項所述之電腦程式產品，更包含 多個指令以： 正規化每一個現時光譜和參考光譜，以除去由感興趣 的薄膜以外之媒介所貢獻的光反射。 2 8 ·如申請專利範圍第2 0項所述之電腦程式產品，進一步 包含： 56 1361454

多個指令以除去自該第二基材之一刻劃線反射 一光線的光譜。 29.如申請專利範圍第20項所述之電腦程式產品， 包含可操作的多個指令以致使一處理器以： 就該系列中的每一個現時光譜，基於該現時光 定該現時光譜是否對應至該基材的一第一區域，其 該研磨步驟之一終點是否已達到的該等指令包括： 被判定對應至該第一區域之該等現時光譜的多個指 30.如申請專利範圍第29項之電腦程式產品，其中 區域為一刻劃線。 31. —種電腦執行方法，其至少包含以下步驟： 從正在研磨的一基材取得一系列的現時光譜， 等光譜中之每一個光譜是自一薄膜反射的白光所取 長範圍的強度； 對於該系列中的每一個現時光譜，計算一預定 該現時光譜間的差異，以產生一差異圖形，其中該 譜係取得自一光譜庫，該庫儲存取自研磨一設定基 理論產生之光譜的多個光譜，且該差異圖形包括： 預定光譜與該系列中之各現時光譜間之該等差異 點；以及 回來之 進一步 譜，判 中判定 使用未 合。 該第一 其中該 得的波 光譜及 預定光 材或由 代表該 的多個 57 1361454

利用該差異圖形來判定一研磨终點，包括以下步 計算該差異圖形的斜率並判定是否該斜率已低於一預 限值。 32. —種電腦程式產品，具體地儲存在機器可讀式 中，該產品包含指令，該些指令能夠使一處理器： 接收來自正在研磨的一基材之一系列現時光譜， 該等光譜的每一個光譜是自一薄膜反射的白光所取得 長範圍的強度； 對於該系列中的每一個光譜，計算一預定光譜及 時光譜間的差異，以產生一差異圖形，其中該預定光 取自一光譜庫，該庫儲存取自研磨一設定基材或由理 生之光譜的多個光譜，且該差異圖形包括代表該預定 與該系列中之各現時光譜間之該等差異的多個點；以 利用該差異圖形來判定一研磨終點，包括以下步 計算該差異圖形的斜率並判定是否該斜率已達到低於 定門限值。 驟： 定門 媒體 其中 的波 該現 譜係 論產 光譜 及 驟： 一預 58 1361454 啊年έ月/丨日修正替換頁 第2Ε圖

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