TWI392003B - 監視金屬層的電解拋光製程的方法與系統、電解拋光形成在晶圓上的金屬層之系統與其監視方法與系統 - Google Patents

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Description

監視金屬層的電解拋光製程的方法與系統、電解拋光形成在晶圓上的金屬層之系統與其監視方法與系統
本發明大致關係於積體電路(IC)製造，尤其是，有關於監視形成在晶圓上的金屬層的電解拋光製程，該晶圓係用於IC製造者。
IC裝置係藉由使用若干不同處理步驟，而被製作於晶圓上，以建立電晶體及內連線元件。為了電連接相關於該晶圓之電晶體終端，導電(例如金屬)溝渠、導孔等等係被形成在介電材料上，作為IC裝置的一部份。溝渠及導孔連接電晶體、IC裝置的內部電路、及IC裝置外之電路間的電信號與電力。
於形成內連線元件中，晶圓可以受到例如遮罩、蝕刻及沉積製程，以形成IC裝置的想要電子電路。尤其，可以執行多數遮罩及蝕刻步驟，以在晶圓上之介電層中，形成凹陷區域之圖案，該等區域作為內連線之溝渠及導孔。一沉積製程然後可以執行，以沉積一金屬層在晶圓上，以沉積金屬在溝渠及導孔中，也在晶圓之非凹陷區域上。為了隔離例如有圖案之溝渠與導孔的內連線，沉積在晶圓之非凹陷區域上之金屬被移除。
沉積在介電層之非凹陷區域上之金屬層可以使用電解拋光製程加以移除。明確地說，一噴嘴可以用以施加一電解溶液以電解拋光金屬層。在噴嘴及晶圓間之電阻可以加 以量測，以決定何時金屬層被足夠地電解拋光，這係被稱為決定用於電解拋光製程的終點。然而，量測由中心至邊緣的晶圓的電阻並不是常數。因此，藉由量測電阻所決定的終點可能並不正確，而造成金屬層被不均勻地電解拋光。
於例示實施例中，一種監視形成在用於積體電路製造中之晶圓上的金屬層的電解拋光製程包含旋轉該晶圓。當晶圓被旋轉時，一電解質流經由一噴嘴施加至在晶圓上之第一徑向位置上的金屬層。當電解質流施加至第一徑向位置時，在第一徑向位置的電阻被量測。在該第一徑向位置所量測得之電阻係與相關於該第一徑向位置的第一預設電阻相比較。一施加至第一徑向位置的電解拋光充電係基於在第一徑向位置量測得之電阻與相關於該第一徑向位置的第一預設電阻的比較而加以控制。當晶圓旋轉時，在施加電解質流至第一徑向位置後，電解質流係經由噴嘴被施加在晶圓上的第二徑向位置。當電解質流被施加至第二徑向位置時，在第二徑向位置的電阻被量測。在第二徑向位置所量測得之電阻係與一相關於該第二徑向位置的第二預設電阻比較，該第二預設電阻與該第一預設電阻不同。在第二徑向位置所施加之電解拋光充電係基於第二徑向位置所量測得之電阻與該相關於該第二徑向位置之第二預設電阻加以控制。
參考第1A圖，作為IC製程的一部份，例示電解拋光工具係被架構以電解拋光形成在一晶圓100上之金屬層102。金屬層102可以包含銅，其可以被普遍使用，以替代鋁。然而，應了解的是，金屬層102可以包含任何導電材料。另外，應了解的是，“晶圓”可以用以表示基材104，其上形成有後續多層者，並統稱基材104，及形成在基材上之後續層。
於一例示實施例中，電解拋光工具包含一噴嘴106，架構以在晶圓100的不同徑向位置，施加一電解質108流至金屬層102上。一電源110係連接至噴嘴106，以施加負電給電解質108流。電源110也連接至晶圓100，以施加正電給晶圓100。因此，於電解拋光製程中，噴嘴106作動為陰極，及晶圓晶圓100作動為陽極。當電解質108流施加至金屬層102時，在電解質108與金屬層102間之電位差造成金屬層102由晶圓100電解研磨掉。雖然，電源110係被描繪為只直接連接至晶圓100，但應了解的是，任意數量之干涉連接可以存在於電源110與晶圓100之間。例如，電源110可以連接至吸吸盤112，其然後連接至晶圓100，更明確地說連接至金屬層102。電解拋光的其他說明見於申請於2000年二月4日之美國專利申請第09/497，894號名為“半導體裝置上之電解拋光金屬內連線用之方法與設備”案中。該案係併入作為參考。
於第1A圖所示之例示實施例中，電解拋光工具包含一吸盤112，其固持及定位晶圓100。該電解拋光工具同時也包含一馬達114，其在電解拋光製程中，旋轉該吸盤112及晶圓100。藉由旋轉晶圓100，該電解質108被施加在金屬層金屬層102上呈螺旋圖案。明確地說，於本例示實施例中，吸盤112及晶圓100係沿著一導桿116平移，以相對於噴嘴106及電解質108流橫向平移晶圓100。藉由旋轉及平移晶圓100於噴嘴106與晶圓100間所產生相對運動造成電解質108被施加成螺旋圖案。然而，應了解的是，在噴嘴106與晶圓100間之相對運動可以以各種方式加以完成。例如，噴嘴106及晶圓100可以在側向中，以直線或曲線投射加以移動。
雖然描繪在第1A圖中之例示實施例中，噴嘴106被保持不動時，晶圓100被旋轉及平移，但應了解的是，噴嘴106及晶圓100可以使用各種機制，以各種方式加以彼此相互移動。例如，在第1B圖所例示的實施例中，晶圓100只被旋轉，而噴嘴106係被平移。雖然在第1A圖所繪之例示實施例中，噴嘴106係被安排在晶圓100下，以垂直施加電解質108流向上至金屬層102，但應了解的是，噴嘴106與晶圓100可以以各種方式加以定向。例如，在描繪於第1C圖中之例示實施例中，噴嘴106係安排於晶圓100上，垂直向下施加電解質108流至金屬層102上。於第1C圖所繪之例示實施例中，吸盤112及晶圓100係被旋轉及平移，而噴嘴106係被保持不動。於第 1D圖所示之實施例中，噴嘴106係被平移，而吸盤112及晶圓100係被旋轉。於第1E圖所示之實施例中，噴嘴106係被水平安排接近晶圓100，以水平施加電解質108流至金屬層102。於第1E圖所示之實施例中，吸盤112及晶圓100係被旋轉及平移，及噴嘴106係被保持不動。於第1F圖所繪之例示實施例中，噴嘴106係被平移，而吸盤112及晶圓100被旋轉。應了解的是，在第1A-1F圖所繪之實施例中，噴嘴106及吸盤112與晶圓100可以被平移。
參考第2A圖，在例示電解拋光製程中，金屬層102係以單一通過程序(也被稱為單切或一掃描研磨程序)加以電解拋光，以曝露出下層202。尤其，如第2A圖所示，金屬層102可以包含厚度上之變化。金屬層102的厚度輪廓可以在電解拋光製程前，使用各種已知技術加以取得。研磨速率可以被設定，以定出金屬層102的最厚部份的部份，並移除所有之金屬層102並曝露出下層202，而在單一通過中沒有殘留物。研磨速率可以藉由調整電解質108流相對於晶圓100的側向速度或者電解拋光充電(例如電解拋光電壓或電流)加以調整。
參考第2B圖，於一例示實施例中，金屬層102被連接至位在接近晶圓100之緣(即在金屬層102與IC結構(例如晶粒204)形成之表面的外周緣區旁)的一或多數電極接點。於此例示實施例中，金屬層102係由中心連續至接近邊緣，其中金屬層102與一或多數電極接觸接觸。 見公告於2001年六月19日的名為“於電解拋光及/或電鍍工件時之固持及定位半導體工件的方法與設備”的美國專利第6,188,222號，該案係併入作為參考。
另外，於此例示實施例中，電解質108流係於旋轉晶圓100的同時，由晶圓100之中心施加至接近晶圓100的邊緣，以移除金屬層102與曝露出下層202。於此方式，當金屬層102接近中心的部份被移除時，金屬層102在邊緣旁的剩餘部份仍為連接至一或多數位在晶圓100邊緣的一或多數電極接點。另外，參考第2C圖，在為電解質108流所接觸之晶圓100區域內(電解質接觸區)，電解質108流的一部份被施加至金屬層102被移除的區域中，而另一部份則被施加至殘留有金屬層102的區域。因為具有下層202或曝露的溝渠/墊的區域典型較保留有金屬層102的區域有較高之電阻率，所以，電解拋光電流將自行消失。明確地說，如第2C圖所繪，電解拋光電流較容易以連續方式流入金屬層102(如第2C圖中之電解質108流的右側部份所繪)，這使得在保留有金屬層102的區域有較高之研磨率及金屬層102被移除之區域則有較低之研磨率。
然而，應了解的是，電解質108流可以由晶圓100的邊緣施加至中心，以單一通過方式，移除金屬層102並曝露下層202，例如，一或多數電極接點係位在晶圓100的中心時。另外，如參考第1A-1F圖所述，電解質108流可以藉由平移施加電解質108流由晶圓100的中心至晶圓 100的邊緣，或反之亦可，以由晶圓100的中心施加至晶圓100的邊緣，或者，反之亦可。或者，噴嘴106可以保持不動，而晶圓100被平移，或者，噴嘴106及晶圓100均被平移。
參考第2A圖，下層202典型為一阻障層，用以降低由金屬層102的金屬浸出。例如，當金屬層102包含銅時，阻障層可以包含Ta/TaN。該阻障層典型具有大倍大於金屬層102的電阻率。然而，應了解的是，下層202也可以由各種材料加以形成。另外，下層202可以為晶圓100的基材104，其中形成有例如溝渠/導孔的IC特性。另外，雖然下層202係被繪為直接形成在基材104之上，但應了解的是，阻障層202及金屬層102可以形成在一或多數先前層上。
當金屬層102被電解拋光掉及下層202開始露出時，在作為陽極之晶圓100與當作為陰極之施加電解質108流的噴嘴間之電阻將會增加，這是由於下層202之較高電阻率之故，特別是當下層202作為一阻障層時。在電阻上之變化可以被用作為終點檢測程序，以監視電解拋光製程。對於使用陽極與陰極間之電阻以檢測終點的說明，見公告於2002年九月10日之名為“用於終點檢測之方法與設備”的美國專利第6,447,668號案，該案係併入作為參考。
然而，參考第1A-1F圖，當電解拋光程序係使用噴嘴106施加電解質108流至晶圓100上之金屬層102加以執行時，在噴嘴106(陰極)及晶圓100(陽極)間之電阻 在電解拋光時並不是常數。尤其，電阻率係部份由噴嘴106相對於晶圓100之位置、晶圓100或吸盤114的旋轉速度、電解質108的流之流率、及在噴嘴106與晶圓100間之間隙加以決定。一般而言，晶圓100或114吸盤的旋轉速度愈高，則電阻愈高；流率愈高，則電阻愈低；及間隙愈小，則電阻愈低。
尤其，參考第3圖，當在晶圓100旋轉的同時，電解質108流由晶圓100中心移動向邊緣時，晶圓100的已經被電解拋光的部份302曝露出下層(於此例假設為一阻障層)，及一部份304仍留被覆蓋有金屬層。如第3圖所示，在電解質接觸區內，電解質108流被施加至已經被電解拋光曝露出阻障層的晶圓100之部份306，以及，仍被覆蓋有金屬層的部份308。因此，在晶圓100與施加電解質108流之噴嘴間之電阻為部份306對部份308之比例的函數。
如第4圖所繪，在電解拋光製程中，在晶圓100與越過晶圓100(由中心至邊緣)之噴嘴間之電阻會變化。尤其，參考第3圖，因為部份306與部份308之比例典型在朝向中心者係小於在邊緣者，所以，電阻典型也朝向中心者低於向邊緣者。
參考第3圖，於一例示實施例中，電解質308流之流率由中心至邊緣被保持恆定，而晶圓100之轉速係當電解質308流接近晶圓100中心時較接近邊緣時為大。注意，在晶圓100間之電解質308流之投射係為一螺旋路徑。如 上所述，此投射可以藉由旋轉晶圓100與平移晶圓100，同時保持噴嘴不動，只旋轉晶圓100及平移噴嘴，或者，平移晶圓100與噴嘴加以完成。
於一例示實施例中，晶圓100的轉速可以基於轉速公式加以調整。例如，轉速公式可以為方程式(1)所示之恆定線性速度、或者，方程式(2)所示之恆定離心力、或者，方程式(3)所示之不定速及不定離心力。
r為噴嘴離開晶圓100中心的側向距離。ω為吸盤或晶圓100之角速度。n為於0.1至10，除了1及2之外的一數。
為了維持恆定線性速度，當電解質108流由晶圓100的中心朝邊緣移動時，晶圓100的轉速被降低。為了維持恆定離心力，晶圓100的轉速也當電解質108流由晶圓100中心向邊緣移動時降低，但相較於維持恆定線性速度，則變化較小。例如，為了維持恆定線性速度，晶圓100的轉速會由在中心的每分約500轉(rpm)降低至邊緣的80rpm。為了維持恆定離心力，晶圓100的轉速會由中心的約500rpm降低為在邊緣的170rpm。
於電解拋光時，在晶圓100間之不同轉速公式會產生不同的電阻分佈剖面。尤其，朝向晶圓100邊緣的電阻傾向於大於朝向中心者。維持恆定線性速度傾向於較維持恆 定離心力者產生更均勻之電阻分佈剖面。然而，維持恆定離心力具有維持電解質108流之恆定流量分佈的優點。
如第4圖所繪，在晶圓與噴嘴間之電阻同時也取決於電解拋光中，金屬層的過研磨厚度。尤其，在未曝露出下層(於此例中，假設下層為阻障層)之電解拋光金屬層較曝露出阻障層者可對應出較低電阻。如上所述，在一例示實施例中，金屬層係在單一通過程序中被電解拋光，以曝露出阻障層。除了曝露出阻障層外，金屬層也可以過研磨，以移除沉積在溝渠/導孔內之部份量的金屬層。如第4圖所繪，每一掃描或通過之過度研磨愈高，則電阻愈高。注意，每一掃描或通過的電解拋光係由在噴嘴之一次掃描或通過晶圓所移除之金屬層厚度所決定。
於一例示實施例中，為了補償電解質經由噴嘴施加至晶圓上之不同徑向位置的電阻變化，電阻係在不同徑向位置處加以量測。所量測得之電阻係與相關於不同徑向位置的預設電阻相比較。在不同徑向位置之電解拋光程序係基於量測電阻與不同徑向位置之預設電阻的比較加以控制。
例如，參考第3圖，假設電解質108流被施加至第一徑向位置。於第3圖中，徑向位置係被以參數r加以表示。因此，假設第一徑向位置係以r1 表示。於本例示實施例中，當電解質108流施加於第一徑向位置時，在該第一徑向位置量測電阻。所量測得之電阻被與相關於該第一徑向位置的第一預設電阻R1 作比較。在第一徑向位置之電解拋光程序係基於量測得之電阻與用於第一徑向位置之第 一預定電阻R1 加以比較。
在第一徑向位置電解拋光金屬層102後，電解質108流係被施加在一第二徑向位置。假設第二徑向位置係為r2 所表示。假設第二徑向位置係較第一徑向位置更遠離中心(即r2 >r1 )。在所示實施例中，當電解質108流施加至第二徑向位置時，在第二徑向位置量測電阻。所量測得之電阻係與相關於該第二徑向位置的第二預設電阻R2 作比較。在第二徑向位置之電解拋光程序係基於所量測得之電阻與第二徑向位置之第二預設電阻R2 的比較加以控制。
於一例示實施例中，藉由量測被施加在徑向位置之電解拋光電壓與電流，而在一徑向位置量測出電阻。如上所述，參考第1A-1F圖，電源110施加負電給116及正電給晶圓100。因此，為電源110所施加以電解拋光在一徑向位置之金屬層102之電壓與電流可以使用各種已知技術加以取得。在徑向位置所取得之電解拋光電壓及電流可以用以計算在徑向位置之電阻。尤其，電阻可以藉由所取得電解拋光電壓除以所取得電解拋光電流(V/I)加以計算出。
參考第3圖，如上所述，當量測在徑向位置之電阻時，所量測得之電阻係與相關於該徑向位置之預設電阻作比較。例如表1列出在不同徑向位置的預設電阻。
電阻可以在不同角度θs 加以量測。所量測得之電阻係相較於在不同角度θs 之預設電阻。例如，表2列出在不同徑向位置及角度θs 之不同預設電阻。
一般而言，噴嘴離開晶圓中心的徑向位置影響嚴重取決於所用轉速公式之電阻，及角度θ並不會嚴重影響電阻。然而，當吸盤或晶圓並未垂直對準吸盤軸的旋轉軸時，晶圓可能於旋轉時擺動。晶圓的擺動可能造成在晶圓旋轉時晶圓與噴嘴間之間隙尺寸上下變動，而隨後影響電阻。為防止此情形，吸盤可以調整以垂直於吸盤軸，或者，上述終點檢測程序可以使用徑向距離與角度θ加以執行。
基於量測得之電阻與預設電阻的比較，可以控制在徑向位置之電解拋光程序。如上所述，參考第1A-1E圖，電源110供給負電至噴嘴106，及電解質108流，並供給正電給晶圓100及金屬層102。因此，為電源110所施加至徑向位置以電解拋光金屬層102的電解拋光充電(例如用於徑向位置之電解拋光電壓及/或電流)可以被調整，以控制在徑向位置之電解拋光程序。
參考第5A圖，顯示一例示監視電解拋光製程的控制系統。該控制系統包含一控制器502，其在電解拋光製程中，以相對於晶圓100之噴嘴106的位置(r，θ)饋送至電腦504。電源110經由類比至數位(A/D)轉換器506，饋送電解拋光電壓及電流至電腦504。基於電解拋光電壓及電流的輸入，電腦504計算於晶圓100及噴嘴106間之電阻。然後，基於預設電阻(見表1或2)，電腦504藉由經由一A/D轉換器508，控制電源110，而控制電解拋光程序。
當操作一恆定電壓模式時，電腦504基於以下方程式(4)送出一新電壓設定點。當操作一恆定電流模式時，電腦504基於以下方程式(5)送出一新電流設定點。當操作一具有可變工作週期之脈衝模式時，電腦504可以基於以下方程式(6)送出新工作週期設定點。
明確地說，在恆定電壓模式中：
V研磨 為在正常電解拋光時所施加之電壓。V監視 為在非正常電解拋光時之連續終點檢測所施加之電壓。R為所施加電壓為所施加電流所除(即V/I)加以決定的電阻。Rn 為用於一特定徑向位置之預設電阻，例如表1或2所列者。V監視 較佳被設定為10倍小於V研磨 ，以最小化造成金屬層移除及表面腐蝕之低電壓。
因此，當在徑向位置之量測電阻(R)為低於在徑向位置的預設電阻(Rn )時，施加了正常電解拋光電壓(V研磨 )，其係足以電解拋光該金屬層。當在徑向位置所量測得之電阻(R)為等於或大於在徑向位置之預設電阻(Rn )時，則施加監視電壓(V監視 )，其係不足以電解拋光該金屬層，但足以允許對電阻的持續監視。
此操作可以用於DC或脈衝模式中。當用於脈衝模式時，R應在電壓被施加時加以決定。
於恆定電流模式中，
I研磨 為在正常電解拋光時所施加之電流。I監視 為在非正常電解拋光時之連續終點檢測所施加之電流。R為所施加電壓為所施加電流所除(即V/I)加以決定的電阻。Rn 為用於一特定徑向位置之預設電阻，例如表1或2所列者。I監視 較佳被設定為10倍小於I研磨 ，以最小化造成金屬層移除及表面腐蝕之低電壓。
因此，當在徑向位置之量測電阻(R)為低於在徑向位置的預設電阻(Rn )時，施加了正常電解拋光電流(I研磨 )，其係足以電解拋光該金屬層。當在徑向位置所量測得之電阻(R)為等於或大於在徑向位置之預設電阻(Rn )時，則施加監視電流(I監視 )，其係不足以電解拋光該金屬層，但足以允許對電阻的持續監視。
此操作可以用於DC或脈衝模式中。當用於脈衝模式時，R應在電流被施加時加以決定。
於使用具有可變工作週期之恆定電壓模式中之脈衝電源時，
D研磨 為在正常電解拋光時所用之工作週期。D監視 為在非正常電解拋光時之連續終點檢測所用之工作週期。R為所施加電壓為所施加電流所除(即V/I)加以決定的電阻。Rn 為用於一特定徑向位置之預設電阻，例如表1或2所列者。D監視 較佳被設定為10倍小於D研磨 ，以最小化造成金屬層移除。
因此，當在徑向位置之量測電阻(R)為低於在徑向位置的預設電阻(Rn )時，施加了正常電解拋光工作週期(D研磨 )，其係足以電解拋光該金屬層。當在徑向位置所量測得之電阻(R)為等於或大於在徑向位置之預設電阻(Rn )時，則施加監視工作週期(D監視 )，其係不足以電解拋光該金屬層，但足以允許對電阻的持續監視。
當使用具有可變工作週期之恆定電流模式中之脈衝電源時：
D研磨 為在正常電解拋光時所用之工作週期。D監視 為在非正常電解拋光時之連續終點檢測所用之工作週期。R為所施加電壓為所施加電流所除(即V/I)加以決定的電阻。Rn 為用於一特定徑向位置之預設電阻，例如表1或2所列者。D監視 較佳被設定為10倍小於D研磨 ，以最小化造成金屬層移除。
因此，當在徑向位置之量測電阻(R)為低於在徑向位置的預設電阻(Rn )時，施加了正常電解拋光工作週期(D研磨 )，其係足以電解拋光該金屬層。當在徑向位置所量測得之電阻(R)為等於或大於在徑向位置之預設電阻(Rn )時，則施加監視工作週期(D監視 )，其係不足以電解拋光該金屬層，但足以允許對電阻的持續監視。
如上所述，於例示實施例中，基於所量測得之電阻與預設電阻的比較，電解拋光電壓與電流可以以研磨方式加以施加，當所施加電解拋光電壓與電流足以電解拋光金屬層時，及一監視模式，當所施加電解拋光電壓及電流係不足以研磨該金屬層，但足以允許對電阻的持續監視。然而，於一電解拋光程序中，在晶圓及噴嘴間之電阻將嚴格地取決於所用之電解質類型及晶圓的轉速。如第6圖所繪，電阻在V監視 到V研磨 範圍中並不是一直為常數。因此，在此例子中，當電解拋光充電(例如電解拋光電壓及電流)被施加至電解拋光模式時，在不同徑向位置(即終點)的預設電阻係不同於在監視模式者。
於一例示實施例中，兩預設電阻係相關於在晶圓上之 徑向位置，一預設電阻為用於電解拋光充電係施加於電解拋光模式中，及另一預設電阻為用於電解拋光充電係施加於監視模式中。例如，表3列出在不同徑向位置之不同組預設電阻(一用於電解拋光模式，另一用於監視模式)：
如上所述，電阻可以以不同角度θ加以量測。例如，表4列出在不同徑向位置與角度θ下的不同組之預設電阻(一用於電解拋光模式，另一用於監視模式)。
如上所討論，持續參考第5A圖，基於預設電阻(見表3或表4)，電腦504經由D/A轉換器508，藉由控制電源110而控制電解拋光程序。明確地說，當操作於恆定電壓模式時，電腦504可以基於以下方程式(8)送出一 新電壓設定點。當操作於恆定電流模式時，電腦504可以基於以下方程式(9)送出一新電流設定點。當操作於具可變工作週期之脈衝模式中時，電腦504則可基於以下之方程式(10)送出新工作週期設定點。
明確地說，在恆定電壓模式中：
V研磨 為在正常電解拋光時所施加之電壓。V監視 為在非正常電解拋光時之連續終點檢測所施加之電壓。R為所施加電壓為所施加電流所除(即V/I)加以決定的電阻。Rmn 為用於一特定徑向位置在監視模式之預設電阻，例如表3或4所列者。Ppn 為用於一特定徑向位置之電解拋光模式中之預設電阻，如表3或表4所列者。V監視 較佳被設定為10倍小於V研磨 ，以最小化造成金屬層移除及表面腐蝕之可能。
因此，當在徑向位置之量測電阻(R)為低於在監視程序中的徑向位置的預設電阻(Rmn )時，施加了正常電解拋光電壓(V研磨 )，其係足以電解拋光該金屬層。當在徑向位置所量測得之電阻(R)為等於或大於研磨程序中在徑向位置之預設電阻(Rpn )時，則施加監視電壓(V監視 )，其係不足以電解拋光該金屬層，但足以允許對電阻的持續監視。
此操作可以用於DC或脈衝模式中。當用於脈衝模式 時，R應在電壓被施加時加以決定。
於恆定電流模式中，
I研磨 為在正常電解拋光時所施加之電流。I監視 為在非正常電解拋光時之連續終點檢測所施加之電流。R為所施加電壓為所施加電流所除(即V/I)加以決定的電阻。Rmn 為於監視模式中，用於一特定徑向位置之預設電阻，例如表3或4所列者。Rpn 為在電解拋光時，用於特定徑向位置之預設電阻，例如表3或表4及第7圖所示。I監視 較佳被設定為10倍小於I研磨 ，以最小化造成金屬層移除及表面腐蝕之電流。
因此，當在徑向位置之量測電阻(R)為低於監視模式之在徑向位置的預設電阻(Rmn )時，施加了正常電解拋光電流(I研磨 )，其係足以電解拋光該金屬層。當在徑向位置所量測得之電阻(R)為等於或大於電解拋光模式中，在徑向位置之預設電阻(Rpn )時，則施加監視電流(I監視 )，其係不足以電解拋光該金屬層，但足以允許對電阻的持續監視。
此操作可以用於DC或脈衝模式中。當用於脈衝模式時，R應在電流被施加時加以決定。
於使用具有可變工作週期之恆定電壓模式中之脈衝電源時，
D研磨 為在正常電解拋光時所用之工作週期。D監視 為在非正常電解拋光時之連續終點檢測所用之工作週期。R為所施加電壓為所施加電流所除(即V/I)加以決定的量測電阻。Rmn 為用於監視模式中，一特定徑向位置之預設電阻，例如表3或4所列者。Rpn 為在電解拋光模式中，在一特定徑向位置的預設電阻，如在表3或4及第6圖所示者。D監視 較佳被設定為10倍小於D研磨 ，以最小化金屬層移除。
因此，當在徑向位置之量測電阻(R)為低於在監視模式中之徑向位置的預設電阻(Rmn )時，施加了正常電解拋光工作週期(D研磨 )，其係足以電解拋光該金屬層。當在徑向位置所量測得之電阻(R)為等於或大於電解拋光模式中，在徑向位置之預設電阻(Rpn )時，則施加監視工作週期(D監視 )，其係不足以電解拋光該金屬層，但足以允許對電阻的持續監視。
當使用具有可變工作週期之恆定電流模式中之脈衝電源時：
D研磨 為在正常電解拋光時所用之工作週期。D監視 為 在非正常電解拋光時之連續終點檢測所用之工作週期。R為所施加電壓為所施加電流所除(即V/I)加以決定的電阻。Rmn 為於監視模式中，用於一特定徑向位置之預設電阻，例如表3或4及第7圖所列者。Rpn 為在電解拋光模式中，在特定徑向位置之預設電阻，例如在表3或4及第7圖所示者。D監視 較佳被設定為10倍小於D研磨 ，以最小化金屬層移除。
因此，當在徑向位置之量測電阻(R)為低於監視模式中，在徑向位置的預設電阻(Rmn )時，施加了正常電解拋光工作週期(D研磨 )，其係足以電解拋光該金屬層。當在徑向位置所量測得之電阻(R)為等於或大於電解拋光模式中，在徑向位置之預設電阻(Rpn )時，則施加監視工作週期(D監視 )，其係不足以電解拋光該金屬層，但足以允許對電阻的持續監視。
參考第5B圖，顯示控制系統之實施例以監視電解拋光程序。本例示實施例係類似於第5A圖所繪之實施例，除了電腦504基於噴嘴的位置，由控制器502經由D/A轉換器508送出新預設電阻Rn 或(Rmn 或Rpn )至智慧型電源510。智慧電源510可以藉由功率電晶體及具有即時執行方程式(4)至(11)能力的控制邏輯閘陣列加以建立，其係基於來自電腦504之每一新預設電阻Rn 或(Rmn 或Rpn )。
於一例示實施例中，電阻R與預設電阻Rn 間之差可以用以調整於噴嘴106與晶圓100間之相對側向速度-電 阻差愈大，則相對側向速度差愈大。若在晶圓100之一旋轉中，R大於Rn 時，則在噴嘴106與晶圓100間之側向速度應被增加。例如，晶圓100、噴嘴106，或晶圓100及噴嘴106可以被平移快些。若在晶圓100旋轉時，R小於Rn 時，則於噴嘴106與晶圓100間之側向速度應被降低。例如，晶圓100、噴嘴106、或晶圓100與噴嘴106可以被平移慢些。
上述關係可以被描述如下：若Rmin -Rn >C1 ，則VN+1 =VN (1+C2 )若Rn -Rmax >C3 ，則VN+1 =VN (1-C4 )
Rmax 為於晶圓100第N轉中之最大電阻。Rmin 為於晶圓100第N轉所量得之最小電阻。C1 、C3 為相對於電阻的常數。C2 及C4 為相對於速度之常數。VN 為於晶圓100之第(N+1)旋轉中，在噴嘴106與晶圓100間之相對側向速度。
C2 及C4 可以以公式加以計算：C2 =[(Rmin -Rn )/Rn ]n C4 =[(Rn -Rmax )/Rn ]n
其中，n為可以基於實驗結果加以最佳化之0.1至10範圍間之一數。
可以量測之電阻的靈敏度及終點檢測靈敏度部份藉由電解質導電率、下層之導電率、及噴嘴形狀加以決定。電解質之導電率愈高，則終點檢測靈敏度愈高。下層之導電率愈低，則終點檢測靈敏度愈高。噴嘴形狀與終點檢測靈 敏度間之關係係討論如下。
參考第8A圖，於一例示實施例中，噴嘴106包含一斜角尖端。如第8A圖所繪，噴嘴106包含一噴嘴主體802與一擴散器(以下稱噴氣頭)804。於一例示實施例中，噴嘴主體802為平坦，而擴散器804為斜角。噴嘴主體802可以由任何絕緣體形成，例如塑膠、石英等等。擴散器804可以由任何金屬、例如不鏽鋼、鈦、鉭、鉑等所形成。如第8A圖所繪，擴散器804包含多數孔，以當電解質108流出尖端時，擴散電解質108流。
同時，也描繪於第8A圖中，當定位鄰近於晶圓100，以施加電解質108流時，斜角具有一側，其係較另一側接近晶圓100。於本例示實施例中，接近晶圓100之一側為鄰近晶圓100之具有予以被電解拋光的金屬層102的一部份，及遠離晶圓100之一側，則為鄰近金屬層102被移除之晶圓100的一部份(描繪於第8A圖為負斜角α)。因此，在殘留有予以電解拋光之金屬層102的晶圓100的部份的研磨率被進一步增加，而在晶圓100之金屬層102被移除的部份之研磨率則進一步降低。因為在斜角尖端所造成之沿著噴嘴106的直徑上之研磨率差異的增加，所以，終點檢測的靈敏度降低。然而，電解拋光製程的自免除效應加強，這也降低了在溝渠中之金屬層102的碟化或凹陷。
第8B-8E圖描繪沿著第8A圖之線B-B所取之噴嘴106的各種剖面輪廓。明確地說，第8B圖描繪噴嘴106 具有一圓形剖面。第8C圖描繪噴嘴106具有一正方形剖面。第8D圖描繪噴嘴106具有一矩形剖面。應注意的是，噴嘴106係定位有矩形剖面面向於金屬層102仍予以被電解拋光的一側，其沿著噴嘴106的此側增加研磨率。因此，第8D圖描繪之噴嘴106同時也降低終點檢測的靈敏度。相反地，第8E圖描繪噴嘴106，具有一矩形剖面。然而，應注意，噴嘴106係被以矩形剖面中面向金屬層102(第8A圖)中已經被移除的一側所定位，其中，沿著噴嘴106的此側，研磨率會降低。因此，描繪於第8E圖之噴嘴增加了終點檢測的靈敏度。
參考第9圖，描繪另一例示噴嘴106實施例。噴嘴106的此實施例類似於第8A圖中所示的實施例，除了噴嘴主體802完全覆蓋擴散器804外，以確保電解質108流垂直及均勻流動。
參考第10圖，描繪出噴嘴106的另一實施例。噴嘴106的此實施例係類似於第8A圖所示者，除了擴散器804具有一正斜角α，其增加了終點檢測的靈敏度。
參考第11圖，描繪為噴嘴106的另一實施例。噴嘴106的此實施例係類似於第10圖所示之實施例，除了噴嘴主體802完全地覆蓋擴散器804，以確保電解質108流垂直及均勻流動。
參考第12A及12B圖，描繪電解拋光的另一實施例。於本實施例中，噴嘴106包含一電極1202，以於電解拋光製程中，施加一電解拋光充電(電解拋光電壓及電流)至 電解質108流。更明確地說，電源110供給負電荷至電極1202，其隨後施加一負電荷至予以被施加至形成在晶圓100上之金屬層102的電解質108流。電源110同時也施加正電荷至形成在晶圓100上之金屬層102。在電解質108流與金屬層102間之電壓差電解拋光該金屬層102。電極1202可以由金屬或任何導電材料所形成。如第12B圖所繪，電極1202可以為圓柱形。然而，應注意的是電極1202可以具有各種形狀。
於本例示實施例中，另一電極1208係定位接近晶圓100，以在電極1208頂部與金屬層102間形成一間隙。該間隙範圍可以由約0.5mm至2mm。如於第12A及12B圖所描繪，噴嘴106係定位以鄰近電極1208。於本例示實施例中，電極1208係為中空圓柱，及噴嘴106係定位在電極1208內。一絕緣壁1210可以定位在電極1208上，以將電極1208與噴嘴106作電氣阻隔。電極1208可以由例如鈦、鉭、鉑等，或任何導電材料之金屬形成。絕緣壁1210可以由任何電絕緣材料形成，例如塑膠、石英等。
如第12A圖所繪，於電解拋光製程中，當電解質108流被施加至晶圓100時，電解質108流流動於電極1208之頂部與金屬層102所形成之間隙間。如於第12A圖所繪，因為電連接係形成在電極1202與電極1208之間，所以一電壓錶1204可以用以藉由量測於噴嘴106與晶圓100間，更明確地說為電極1202與電極1208間之電壓差，而加以量測電解拋光電壓。一電流錶1206可以用以量測電 解拋光電流。電阻及電解拋光終點可以藉由為電壓錶1204所量測得之電解拋光電壓除以為電流錶1206所量得之電解拋光電流(即V/I)加以計算。如上所述，電阻可以用以控制電解拋光製程，以降低金屬層碟化或凹陷。
參考第13A及13B圖，描繪電解拋光工具的另一實施例。本例示實施例係類似於第12A及12B圖所示者，除了電極1208並不是中空圓柱外。相反地，本例示實施例中，電極1208為一半圓柱，並定位在噴嘴106所平移的側向方向中的噴嘴106的前端中。或者，當噴嘴106保持不動時，而晶圓100平移時，電極1208係被定位在晶圓100所平移的側向中的噴嘴106後。於此方式中，電極1208形成一電氣接觸，其係以電解拋光金屬層102之來自噴嘴106的電解質流電氣接觸。應了解的是，電極1208可以具有各種形狀，例如石英圓柱形。
參考第14A及14B圖，描繪出電解拋光工具的另一例示實施例。於例示實施例中，一第二噴嘴1402係用以施加一第二電解質1406流厔金屬層102。如於第14A及14B圖所示，第二噴嘴1402包含連接至電源110的電極1404與1408。於本實施例中，噴嘴106與噴嘴1402為圓柱形，及噴嘴106係安排在第二噴嘴1402內。一絕緣體1410係用以電氣阻隔噴嘴106與1402。
於電解拋光製程中，電子通過電解質108流由電極1202流動至晶圓100，並部份經由第二電解質1406流回流至電極1404與1408。電壓錶1204可以用以藉由量測於 電極1202與電極1404及1408間之電壓差，而量測電解拋光電壓。電流錶1206可以用以量測電解拋光電流。電阻及電解拋光終點可以藉由將為電壓錶1204所量測得之電解拋光電壓除以為電流錶1206所量測得之電流(即V/I)加以計算出。如上所述，電阻可以用以控制電解拋光製程，以降低金屬層碟化或凹陷。
參考第15A及15B圖，繪出電解拋光工具的另一實施例。本例示實施例係類似於第14A及14B圖所示之實施例，除了第二噴嘴1402並不是一完整圓柱。相反地，於此實施例中，第二噴嘴1402為半圓柱，並定位在噴嘴106所平移之側向中的噴嘴106的前端。或者，當噴嘴106及第二噴嘴1402保持不動時，晶圓100被平移時，第二噴嘴1402被定位在噴嘴106後在晶圓100被平移的方向中之側向中。應了解的是，第二噴嘴1402可以為各種形狀，例如四分之一圓柱。
參考第16圖，例示另一電解拋光工具的實施例。本例示實施例包含一第二電極1602定位在噴嘴106與晶圓100之間。第二電極1602形成當電解質108由噴嘴106流向晶圓100時，與電解質108流的電氣連接。於例示實施例中，第二電極1602為一環，具有一固持器1604。第二電極第二電極1602係連接至電源110、一第一電壓錶1606、及一第二電壓錶1608。
如上所述，電阻及終點可以藉由電解質108流施加至晶圓100之區域內，金屬層面積與下層面積的比例加以決 定。在電解質108與晶圓100間之介面的電阻(R介面 )係成比例於下層區域對金屬層區域的比例。R介面 可以由以下公式加以定義：
V1 為第一電壓錶1606所量得之電壓。V2 為第二電壓錶1608所量得之電壓。R1 為在噴嘴106之電極1202與電解質108流間之介面的電阻。R2 為在電極1202與第二電極1602間之電解質108流之電阻。R3 為在第二電極1602與晶圓100間之電解質108流的電阻。R4 為在由電解質108流所接觸的晶圓100的區域至晶圓100邊緣間之電阻。
方程式(12)可以更被改變為：
其中I為電解拋光電流。
可以由方程式(12)及(13)看出，藉由減去R3 及R4 ，將增加終點檢測的靈敏度(即電阻量測的靈敏度)。當金屬層102為連續狀態時，R4 為小值。因此，電阻量測應在金屬層仍為連續狀態下進行。R3 為電解質溶液的導電率所決定。因此，高導電率的電解質溶液係較佳的。
具有85重量%濃度的磷酸(H3 PO4 )具有良好導電率。二醇類或乙二醇(C2 H4 (OH)2 )具有較差導電率，然而，其可以混合以磷酸，以加強在電解拋光後之表面平滑度。因此，電解質較佳具有二醇類對磷酸的平衡比例，以具有良好終點靈敏度及平滑電解拋光後表面。二醇對磷 酸比例可以在範圍1%至30%之內，較佳為3%至5%。然而，應了解的是，電解質濃度及組成可以取決定特定應用加以變化。
如上所述，R3 為電解質電阻。如第17圖所繪，電解質的電阻可以藉由溫度及化學組成加以決定。例如，在電解質中之水含量及金屬離子含量會影響其電阻率或導電率。以下說明計算或補償溫度作用及組成作用之例示方法。
於一方法中，導電率錶1806係為被設定在電解質槽1810中。R3 的電阻可以被表示為：R3 =4ρ (L/π D2 ) (14)
其中ρ 為導電率錶1806所量得之電解質的導電率。如於第19圖所繪，L為晶圓100與噴嘴106間之距離。D為在晶圓100與噴嘴106間之電解質108流的直徑。當電解質的導電率變化時，R3 可以計算，及R介面 可以由方程式(12)或(13)加以計算。
如第18圖所示，在另一方法中，導電率錶1802可以插入在晶圓100與噴嘴106間之電解質108流中。來自導電率錶1802之電阻率可以用以計算R3 。
如第17圖所示，電解質的溫度影響電解質電阻率。參考第18圖，電解質的溫度可以藉由一位在電解質槽1810中之溫度計1808加以量測。然而，在電解質到達晶圓100前之溫度係為施加至晶圓100與噴嘴106間之研磨功率所影響。換句話說，在電解質到達晶圓100前之溫度 將隨著研磨功率之增加而增加。溫度變化可以藉由電解質流率、功率輸入及電解質特定量加以計算。
另外，如於第18圖所繪，溫度計1804係被插入電解質108流中在晶圓100與噴嘴106之間。溫度計1804可以為一接觸式(例如熱電耦、RTD、等等)或非接觸式(例如紅外線感應器)。注意，若使用非接觸式溫度感應器，則感應器本身不必插入電解質108流中，因為此作法電解質108流不會被干擾所以係較佳的。若使用接觸式感應器，則感應器表面應被塗覆或覆蓋以絕緣體。來自溫度計1804之溫度信號可以被輸入至一電腦(未示於第18圖中)。電腦可以基於在第17圖所繪之電阻率與溫度之關係而計算電解質電阻率。R3 可以經由方程式(14)加以計算。
如上所述，電解質的電阻率係相關於電解質的溫度。因此，於一實施例中，電解質的溫度係被監視並用以調整預設電阻Rn 及/或以即時為主之量測電阻R。雖然電解質的溫度可以藉由在電解質槽中之溫度控制單元而控制在一定值，但電解質的溫度可能在電解拋光製程中，由於在電解拋光程序所產生之熱回饋送至電解槽而呈現上下變動。最佳溫度上下變動範圍可以為約±0.5℃。然而，若想要金屬層損失±150埃，則需要具有±0.1℃的溫度上下變動控制。
參考第19圖，顯示控制系統以執行終點檢測的例示實施例。所量測電阻R可以被表示為： R=R1 +R2 +R3 +R4 +R5 (15)
R1 為在陰極或噴嘴106與電解質108流間之電阻。R2 為在金屬層102與電解質108流間之電阻。R3 為在電解質電解質108流與噴嘴106間之電阻。R4 為在由電解質108流所接觸的位置(接觸點)至晶圓100邊緣間之金屬層102的電阻。R5 為連接在晶圓邊緣與電源110間之接觸點及導線間與噴嘴106與電源110間之總電阻。R3 可以經由上述方程式(13)加以計算。
參考第19圖，於一例示實施例中，導電率錶1802與溫度計1804可以放置在噴嘴106前，而不是如第18圖所示放置在晶圓100與噴嘴106之間。R3 可以被計算為：R3 =4ρ (T)(L/π D2 ) (16)
D為電解質108流之直徑。L為噴嘴106與晶圓100間之距離。ρ (T)為在噴嘴106與晶圓100間之位置處的電解質108流的平均電阻率。ρ (T)可以被表示為：ρ(T)=ρ(T1 )+(T2 -T1 )(dρ(T)/dT) (17)
T1 為溫度計1804所量測之溫度。T2 為在噴嘴106與晶圓100間之位置之電解質108流的平均溫度。ρ (T)為導電率錶1802所量測之電阻。(dρ (T)/dT)為導阻率梯度。
T2 可以被表示為：T2 =I研磨 V研磨 /(S熱 Q) (18)
I研磨 為研磨電流。V研磨 為研磨電壓。S熱 為電解質的比熱。Q為經由噴嘴106的電解質的流率。
於一例示實施例中，以下程序係用以補償溫度影響：1.將晶圓100放置於夾盤112上，夾持晶圓100；2.由晶圓100之中心至晶圓100的邊緣，執行經由噴嘴106的掃描流執行第一研磨；3.若在步驟1電解拋光程序在最終電解拋光程序移除金屬層102之前，則經由V研磨 /I研磨 記錄電阻R主體平均 ；若步驟1在最終電解拋光程序前並未被電解拋光，則回到步驟1；4.以Rn 基於下式動態調整，執行最終電解拋光程序：Rn (r)=R主體平均 +R過度研磨 +[T1 (r)-T平均 ](dR/dT) (19a)
Rn (r)為當電解拋光程序中，噴嘴106移動至晶圓100上之半徑r的位置時之預設電阻。R主體平均 為在最終電解拋光程序前電解拋光程序時之記錄電阻。R過度研磨 為決定過度研磨量之電阻，即R過度研磨 愈大，則金屬層102將被過度研磨。T1 (r)為當噴嘴106被移動至晶圓100上之半徑r的位置時，為溫度計1804所量測得之溫度。
T平均 為在最終電解拋光程序前，電解拋光程序時為溫度計1804所量測之電解質平均溫度。(dR/dT)為相對於溫度計1804所量測之溫度的電阻梯度，其可以經由在電解質的不同溫度之實驗測試加以決定。
5.放開晶圓100，及將晶圓100由夾盤112移除。
於一例示實施例中，以下程序可以用以補償溫度效應：
1.即時量測進入噴嘴106的電解質的溫度。
2.於處理時，在進行電解拋光的終點檢測階段前，決定 用於每一晶圓的參考電阻及參考溫度。
3.在最終電解拋光程序移除金屬層102前，執行一研磨程序以建立予以在終點檢測計算用之參考電阻。
4.於參考電阻被收集時，參考電阻仍被監視。
預設電阻Rn 可以被表示為：Rn =R參考+R過度研磨 +(T(x)-T參考 )C
R參考 為在第一主體研磨中，末施加終點檢測時之X1 及X2 間之平均計算電阻。X1 及X2 為當電阻被計算及監視時，沿著X軸之距離。R過度研磨 為進入程式中之電阻。T(x)為在X位置之量測噴嘴溫度。T參考 為在X1 與X2 間之量測噴嘴溫度的平均。C為溫度補償係數，其係為定義為每℃歐姆的負數。C為工具變數。
若參考電阻偏離開給定限定，則有兩類型警報發生。
第一警報允許晶圓被完全處理。第二警報放棄該程序。警報發生定義如下：|R 參考 -R 實際 |>C1 →警告，完成室|R 參考 -R 實際 |>C2 →警告，放棄程序
R實際 為量測電阻並為使用者所輸入，其係為與室相關變數。C1 、C2 為警告/警報限制，其係與工具相關的變數。
也可以採用如下的更先進之適應性演繹法：|R 參考 -{R 主(導電率) +[T 參考 -T stpt ]C }|>C3 →警告，完成室|R 參考 -{R 主(導電率) +[T 參考 -T stpt ]C }|>C4 →警告，放棄程序
R主(導電率) 為基於導電的電阻值並為使用者所輸入。 其係為與工具相關變數。Tstpt 為槽溫度設定點。C3 、C4 為警告/警報限制；其係與工具相關的變數。
5.然後，以終點檢測函數進行下，執行研磨。
上述例示程序可以自動取消由夾持晶圓100、不同下層/金屬層覆蓋於晶圓100上、及由導電率漂移及其他因素所造成之電解質組成變化所造成之電阻變化。R可以使用方程式(15)至(18)或(19a)、(19b)使用一電腦加以計算。
於方程式(15)中，R5 為晶圓邊緣與電源1140及在噴嘴106與電源110間連接至引線與接觸點的總電阻。吾人想要降低R5 的上下變動，甚至免除於終點研磨程序中之R5 。
因此，於第20圖所繪之實施例中，R5 被降低。於例示實施例中，兩電刷2002、2004係連接至兩在噴嘴106上之接點。明確地說，電壓錶1204係連接於電刷2002與噴嘴106之一接點之間。電源110與電流錶1206係連接在電刷2004與在噴嘴106上之另一接點之間。因為電壓錶1204具有大輸入阻抗，其需要很低之量測電流，所以在電刷2004與夾盤112之軸間之接觸電阻，及在噴嘴106與接觸點並不會顯著影響為電壓錶1204所量測之電壓值。
第21圖繪出如第19及20圖所繪之例示實施例，除了溫度計1804及導電率錶係放置於泵2102與電解質槽1810間。過濾器2104係放在泵2102與噴嘴106之間。因 為溫度計11804與導電率錶1802係遠離開噴嘴106，所以，反映以由溫度計1804移開至噴嘴106的電解質時間延遲應被認為方程式(17)及(19a)與(19b)所量測之值T1 。
第22圖描繪類似於第21圖所繪實施例的實施例，除了溫度計1804與導電率錶1802係放置於泵2102與過濾器2104間之外。因為溫度計1804及導電率錶1802係遠離噴嘴106，所以，反映電解質由溫度計1804移動至噴嘴106的時間延遲應在公式(17)及(19a)、(19b)中被認為用於T1 的量測值。
如上所述，在電解拋光程序中，當在噴嘴(陰極)與晶圓(陽極)間之量測電阻時，電解拋光充電可以應用至電解拋光模式中，其中所應用之電解拋光充電係足以電解拋光該金屬層，或者，在監視模式中，所應用之電解拋光充電係不足以電解拋光金屬層，但足以監視電阻。然而，在陰極與陽極間之電阻可能由於系統之雜訊而上下變動，該等雜訊可能由於接地雜訊、環境或電磁波所造成。
於一例示實施例中，為了增加電阻量測的精確率或在不降低電源反應速率下濾出系統雜訊，一具有頻率f0 的調變信號被加入電源中。明確地說，參考第25圖，一例示軌跡係被描繪為在監視模式及電解拋光模式中，一調變信號被加入至所應用之電解拋光電壓或電流中。所調變之電壓或電流可以藉由利用有相同頻率f0 的濾波電路，以即時加以專用檢出。具有與f0 不同頻率的系統雜訊係為濾波電 路所濾出，同時，具有調變頻率的信號會通過濾波電路。調變的頻率係在幾Hz到幾千Hz之間，較佳幾百Hz，其振幅為電解拋光功率的十分之一到百分之一的範圍內。
參考第24圖，描繪一信號調變系統的實施例。本例示實施例包含電源110、調變器2402、濾波器2404、控制邏輯單元2406、及設定點開關2408。如上所述，電源110可以操作於定電流模式或定電壓模式，可有直流或脈衝輸出。調變器2402產生具有頻率f0 的正弦波。頻率係可調整，以增加具有最小雜訊位準之電解拋光終點信號(電阻量測)靈敏度。電源110及調變器2402在電解拋光程序中，產生至晶圓(陽極)及噴嘴(陰極)之功率。調變電壓及電流係單獨為濾波器2404所檢測。濾波器2404然後輸出電阻信號Rf0 ，以控制邏輯單元2406。取決於操作模式，控制邏輯單元2406基於上述方程式(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)或(11)，而控制設定點開關2408至I研磨 (V研磨 )或至I監視 (V監視 )。應了解的是，Rpn 及Rmn 可以取決於噴嘴相對於上述晶圓的位置而加以即時改變。
如第25圖所示，為了降低一有圖案晶圓的溝渠中之過度研磨或碟化，I監視 或V監視 可以被設定為零，因為調變電壓及電流仍可以被檢出及使電阻可用。參考第26圖，為了進一步降低在晶圓之溝渠中之過度研磨或碟化，I監視 或V監視 可以被設定為負。依據此模式，在監視模式中，電解拋光程序完全停止，因此，進一步降低在有圖案 晶圓之溝渠內的金屬層的過度研磨或碟化。或者，如第27及28圖所示，調變電壓或電流可以設定為與I監視 或V監視 一模一樣。
參考第29圖，描繪出電解拋光程序之例示模式。R1 為電解質流與噴嘴面(陰極)間之電荷傳遞電阻。C1 為在電解質流與陰極間之雙層(即介面)之電容。R2 為在電解質流與晶圓(陽極)間之電荷轉移電阻。C2 為在電解質流與陽極間之雙層間之電容。R3 為電解質流之電阻。
基於第29圖所示之例示模型，在點A(噴嘴)及點B(晶圓)間之總阻抗(Z)可以被表示為：Z=R1 ∥ Zc1 +R2 ∥ Zc2 +R3 (20) R1 ∥ Zc1 =(R1 +jR1 2 ω C1 )/(1+R1 2 ω2 C1 2 ) (21) R2 ∥ Zc2 =(R2 +jR2 2 ω C2 )/(1+R2 2 ω2 C2 2 ) (22)
當方程式(21)及(22)被代入方程式(20)時，Z可以表示為：Z=Zr+jZi (23) Zr=R1 /(1+R1 2 ω C1 2 )+R2 /(1+R2 2 ω2 C2 2 )+R3 (24) Zi=(R1 2 ω C1 )/(1+R1 2 ω2 C1 2 )+(R2 2 ω C2 )/(1+R2 2 ω2 C2 2 )) (25)
第30圖例示於Z、Zr及Zi間之關係，Z為總阻抗。Zr(即實阻抗或電阻)係為Z的實部。Zi(即虛阻抗，或於此實施例中，只有電容被考量)為Z的無功分量。Zi可以被表示為：Zi=Z×sin θ (26)
其中θ為如第30圖所示向量Zr與Z間之角度。
於一例示實施例中，電解拋光製程係藉由量測無功分量Zi而不是總阻抗Z加以監視或控制。明確地說，依據方程式(25)，在Zi中之變化並未為R3 所影響。然而，依據方程式(20)，總阻抗Z包含R3 。因此，電解質流的導電率變化將影響總阻抗Z的值。一般而言，電解質流的金屬離子含量及電解質流的溫度將影響R3 值，其可能藉由量測總阻抗Z而影響量測R2 的精確性。
例如，R3 典型為約16-30歐姆，較佳約26.25歐姆。假設電解質流的導電率為約143毫西門，及噴嘴的直徑為約0.8公分及晶圓與噴嘴間之距離約1.5公分，則R2 典型於範圍約2至約3歐姆。
第17圖描繪於純磷酸之導電率與溫度間之關係。如第17圖所示，純磷酸的導電率變化成比例於溫度作劇烈變化。另一方面，當電源被施加至陰極(噴嘴)及陽極(晶圓)上時，電解質流的溫度變化。因此，總阻抗Z將依據電解拋光電壓或電解拋光電流加以改變。因此，R2 及R3 應被分離，以增加R2 量測正確性(即在實際電解拋光製程中之終點值)。
如上所述，參考第3圖，R2 為在電解質接觸區內之部份306(曝露下層)與部份308(殘留金屬層量)間之比例的函數，其也影響電容C2 。當比例增加，R2 也增加，而C2 則降低。因為R2 係反比於部份308之量及C2 係成比例於部份308之量(即殘留金屬層量)，所以即使殘留 金屬層數量變化，R2 C2 將大致維持在一定值。因此，Zi可以被表示為：
再者，在陰極面(噴嘴)之接觸區域在電解拋光製程中為常數。因此，Zi可以被表示為：Zi=常數B+R2 ×常數A (28)
其中，
因此，Zi可以用以在即使R3 變化時，在電解拋光製程中，精確地量測R2 的變化。
為了改良經由量測Zi以檢測R2 的靈敏度，常數A必須為最大值。以純數學計算表示，常數A可以為最大，如果：R2 ω C2 =1 (31)
其中f為正弦波的頻率。
參考第31圖，描繪一檢測Zi之控制系統的實施例。於例示實施例中，Z係可精確地檢測，則Zi使用方程式(26)加以計算。本實施例包含電壓錶1204、信號產生器3102、電流/電壓轉換器3104、定鎖放大器3106、反相器3108、相位檢測器3110、正弦波函數放大器3112、定鎖放大器3114、及乘法器3116。信號產生器3112依據方程 式(33)產生具有頻率f0 的正弦波。典型地，取決於R2 及C2 之值，頻率f0 係在幾百至幾千Hz之範圍內。
以下例示程序可以用以使用於第31圖所示之控制系統加以檢測Zi：1.電壓錶1204、電流/電壓轉換器3104及信號產生器3102分別輸出信號給相位檢測器3110、定鎖放大器3106及3114；2.相位檢測器3110檢測於電壓及電流間之相位差θ，然後，將之送到正弦波函數放大器3112；3.正弦波函數放大器3112產生sin θ之值，並將之輸出至乘法器3116；4.定鎖放大器3106產生電流I並濾出頻率f0 以外之雜訊，並將信號送至反相器3108；5.反相器3108輸出1/I的信號給乘法器3116；6.定鎖放大器3114產生電壓信號，並濾出頻率f0 以外之雜訊並將信號送至乘法器3116；7.兩定鎖放大器3106及3114均包含一自動相位調整功能，以最大化輸出值，即調整於來自信號產生器3102之信號與來自電壓錶1204(或電流/電壓轉換器3104)之信號間之相角為零；8.乘法器3116將信號V、1/I及sin θ相乘，並輸出乘積Zi之值至控制邏輯單元2406；及最後，9.控制邏輯單元2406取決於操作模式，基於方程式(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10) 或(11)，而控制設定點開關2408至I研磨 (V研磨 )或至I監視 (V監視 )。
注意，Rpn 及Rmn 可以如前所述基於噴嘴位置相對於晶圓，而加以即時變化。同時，Rpn 及Rmn 可以以Rn 加以替換，該Rn 可以取決於噴嘴及晶圓之相對位置而為常數或變化。
參考第32圖，描繪控制系統檢測Zi之另一例示實施例。本實施例係類似於第31圖所示者，除了正弦波函數放大器3112(第31圖)、反相器3108(第31圖)、及乘法器3116(第31圖)係被以電腦3202、A/D轉換器3204、及D/A轉換器320加以替換。另外，額外電容3208係加入於點A與電壓錶1204之間。額外電容3208之目的為隔離開電源110與電壓錶1204。
以下程序可以使用於第32圖所示之控制系統來檢測Zi：1.電壓錶1204，電流/電壓轉換器3104、及信號產生器3102可以分別輸出信號至相位檢測器3110、定鎖放大器3106及3114；2.電流信號I、相位信號θ、及電壓信號V被以即時方式輸入至A/D轉換器3204；3. A/D轉換器3204將其轉換為數位信號給電腦或CPU3202；4.電腦執行以下計算：
5.比較器3202輸出Zi至D/A轉換器3206； 6.在將Zi信號送至控制邏輯單元2406前，D/A轉換器3206將Zi之數位信號為Zi的類比信號；及然後7.控制邏輯單元2406基於方程式(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)或(11)，取決於操作模式，而控制設定點開關2408至I研磨 (V研磨 )或至I監視 (V監視 )。
注意Rpn 及Rmn 可以基於如前所述之相對於晶圓的噴嘴位置作即時變化。同時，Rpn 及Rmn 可以以Rn 加以替換，其可以相對於噴嘴及晶圓的位置而為常數或變數。
參考第33圖，描繪檢測Zi之控制系統的另一例示實施例。本例示實施例係類似於第32圖所示者，除了電壓錶1204(第32圖)及定鎖放大器3114(第32圖)係被以低通濾波器3302替換外。
以下例示程序可以使用第33圖所示之控制系統，來檢測Zi：1.信號產生器3102送出參考信號給定鎖放大器3106、相位檢測器3110、及低通濾波器3302；2.相位檢測器3110檢測來自信號產生器3102之信號與來自電流/電壓轉換器3104之電流間之相位差θ，並將之送至正弦波函數放大器3112；3.正弦波函數放大器3112產生sin θ之值，並將之輸出至乘法器3116；4.定鎖放大器3116產生電流I並濾出頻率f0 外之雜訊，並輸出至反相器3108； 5.反相器3108輸出1/I的信號給乘法器3116；6.低通濾波器3302產生電壓信號並濾出f0 以外之雜訊，並將之送至乘法器3116；7.定鎖放大器3302包含一自動相位調整函數，以最大化輸出值，即調整來自信號產生器3102之信號與來自電流/電壓轉換器3104之信號間之相角差為零；8.乘法器3116將信號V、1/I及sin θ相乘，並輸出乘積值Zi至控制邏輯單元2406；及最後9.控制邏輯單元2406基於方程式(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)或(11)，取決於操作模式，而控制設定點開關2408至I研磨 (V研磨 )或至I監視 (V監視 )。
注意Rpn 及Rmn 可以基於如前所述之相對於晶圓的噴嘴位置作即時變化。同時，Rpn 及Rmn 可以以Rn 加以替換，其可以相對於噴嘴及晶圓的位置而為常數或變數。
參考第34圖，描繪檢測Zi之控制系統的另一例示實施例。
本實施例係類似於第33圖所示者，除了該正弦波函數放大器2717(第33圖)、反相器3108(第33圖)、及乘法器3116(第33圖)係以電腦3202、A/D轉換器3204及D/A轉換器3206加以替換。
以下例示程序可以使用如第34圖所示之控制系統加以檢測Zi：1.信號產生器3102送出參考信號給定鎖放大器 3106、相位檢測器3110、及低通濾波器3114；2.相位檢測器3110檢測來自信號產生器3102之參考信號與來自電流/電壓轉換器3104之電流間之相位差θ，並將之以即時方式送至A/D轉換器3204；3.電流信號I及電壓信號V係以即時為基礎送至A/D轉換器3204；4. A/D轉換器，將之轉換為數位信號送至電腦或CPU3202；5.電腦執行方程式(34)及輸出Zi給D/A轉換器3206；6. D/A轉換器3206將Zi之數位信號轉換為Zi的類比信號，並將之送至控制邏輯單元2406；7.控制邏輯單元2406基於方程式(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)或(11)，取決於操作模式，而控制設定點開關2408至I研磨 (V研磨 )或至I監視 (V監視 )。
注意Rpn 及Rmn 可以基於如前所述之相對於晶圓的噴嘴位置作即時變化。同時，Rpn 及Rmn 可以以Rn 加以替換，其可以相對於噴嘴及晶圓的位置而為常數或變數。
參考第35圖，描繪檢測Zi及Z的控制系統之例示實施例。描繪於第35圖中之例示實施例包含一電壓錶1204、信號產生器3102、電流/電壓轉換器3104、乘法器3116、低通濾波器3502、高通濾波器3504、整流器3506、開關508、電源110、控制邏輯單元2406及設定點 開關2408。信號產生器3102依據方程式(33)，以定電流模式，產生具有頻率f0 的正弦波或方波。通常，取決於R2 及C2 的值而定，頻率f0 範圍由幾百Hz至幾千Hz。低通濾波器3502之截止頻率係設定於小於2f0 幾Hz範圍內，高通濾波器3504之截止頻率係設定於小於2f0 幾Hz範圍內。
以下例示程序可以使用第35圖所示之控制系統加以檢測Zi及Z：
1.電壓錶1204、電流/電壓轉換器3104分別輸出信號V0 sin(ω t+θ)及I0 sin(ω t)至乘法器3116。乘法器2716執行以下算術運算：IV=V0 sin(ω t+θ)=I0 V0 sin(θ)+I0 V0 sin(2 ω t+θ) (35)
2.乘法器3116分別輸出I0 V0 sin(θ)+I0 V0 sin(2 ω t+θ)的信號至低通濾波器3502及高通濾波器3504；3.低通濾波器3502濾出I0 V0 sin(2 ω t+θ)的信號，並只許I0 V0 sin(θ)的信號通過至開關3508；4.高通濾波器3504濾出I0 V0 sin(θ)之信號並只許I0 V0 sin(2 ω t+θ)之信號通過至整流器3506。整流器3506然後整流I0 V0 sin(2 ω t+θ)之信號為I0 V0 ，並將之輸出至開關3508；5.於此，Zi及Z可以寫為：Zi=(I0 V0 sin(θ))/I0 2 (36) Z=(I0 V0 )/I0 2 (37)
因為信號產生器2702係操作於固定模式，並且I0 為一常數。因此，I0 V0 sin(θ)之值反映Zi之值，及I0 V0 反映Z值。
6.開關3508控制於Zi及Z間作選擇。於Zi模式中，I0 V0 sin(θ)被傳送至控制邏輯單元2406。於Z模式中，I0 V0 係被傳送至控制邏輯單元2406；7.控制邏輯單元2406基於方程式(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)或(11)，取決於操作模式，而控制設定點開關2408至I研磨 (V研磨 )或至I監視 (V監視 )。注意，Rpn 及Rmn 將為I0 2 所乘，即I0 2 Rpn 及I0 2 Rmn 。
注意Rpn 及Rmn 可以基於如前所述之相對於晶圓的噴嘴位置作即時變化。同時，Rpn 及Rmn 可以以Rn 加以替換，其可以相對於噴嘴及晶圓的位置而為常數或變數。
參考第36圖，示出一控制系統以檢測Zi及Z的實施例。本實施例係類似於第35圖所示者，除了額外電容3108係加在點A與電壓錶1204之間。額外電容310之目的為將電源110與電壓錶1204隔開。注意，I0 V0 sin(θ)的值同時也包含額外電容的作用。
參考第37圖，顯示一檢測Zi及Z之控制系統的實施例，其係類似於第36圖所示者，除了信號產生器3102也輸出電壓給乘法器3116外。注意，I0 V0 的值同時也包含電流/電壓轉換器3104之電阻及電源110的內阻。信號產生器3102操作於定電流模式。
以下例示實施例可以使用第37圖所示之控制系統以檢測Zi及Z：
1.信號產生器3102及電流/電壓轉換器3104分別輸出信號V0 sin(ω t+θ)與I0 sin(ω t)給乘法器3116。乘法器3116執行以下數學運算：IV=I0 sin(ω t)V0 sin(ω t)=I0 V0 sin(θ)+I0 V0 sin(2 ω t+θ) (38)
2.乘法器3116輸出I0 V0 sin(θ)+I0 V0 sin(2 ω t+θ)給低通濾波器3502及高通濾波器3504；3.低通濾波器3502濾出信號I0 V0 sin(2 ω t+θ)，並只允許信號I0 V0 sin(θ)通過到開關3508；4.高通濾波器3504則濾出信號I0 V0 sin(θ)，並只允許信號I0 V0 sin(2 ω t+θ)通過到整流器3506。整流器3506然後整流信號I0 V0 sin(2 ω t+θ)為I0 V0 ，並輸出至開關3508；5.於此，Zi及Z可以被寫成為：Zi=(I0 V0 sin(θ))/I0 2 (39) Z=(I0 V0 )/I0 2 (40)
因為信號產生器3102係操作於恆定模式，所以I0 一直保持為常數。因此，I0 V0 sin(θ)的值反映Zi的值，及I0 V0 反映Z值。
6.開關3508控制於Zi及Z間之選擇。於Zi模式中，I0 V0 sin(θ)被送至控制邏輯單元2406。於Z模式中，I0 V0 被送至控制邏輯單元2406； 7.控制邏輯單元2406基於方程式(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)或(11)，取決於操作模式，而控制設定點開關2408至I研磨 (V研磨 )或至I監視 (V監視 )。注意，Rpn 及Rmn 將為I0 2 所乘，即I0 2 Rpn 及I0 2 Rmn 。
注意Rpn 及Rmn 可以基於如前所述之相對於晶圓的噴嘴位置作即時變化。同時，Rpn 及Rmn 可以以Rn 加以替換，其可以相對於噴嘴及晶圓的位置而為常數或變數。
參考第38圖，顯示一檢測Zi及Z之控制系統的實施例，其係類似於第35圖所示者，除了信號產生器3102及電流/電壓轉換器3104被串聯連接至點A及點B外。信號產生器3102操作於定電壓模式。
以下例示實施例可以使用第38圖所示之控制系統以檢測Zi及Z：
1.電流/電壓轉換器3104及電壓錶1204分別輸出信號I0 sin(ω t)與V0 sin(ω t+θ)給乘法器3116。乘法器3116執行以下數學運算：IV=I0 sin(ω t)V0 sin(ω t+θ)=I0 V0 sin(θ)+I0 V0 sin(2 ω t+θ) (41)
2.乘法器3116分別輸出I0 V0 sin(θ)+I0 V0 sin(2 ω t+θ)給低通濾波器3502及高通濾波器3504；3.低通濾波器3502濾出信號I0 V0 sin(2 ω t+θ)，並只允許信號I0 V0 sin(θ)通過到開關3508；4.高通濾波器3504則濾出信號I0 V0 sin(θ)，並只 允許信號I0 V0 sin(2 ω t+θ)通過到整流器3506。整流器3506然後整流信號I0 V0 sin(2 ω t+θ)為I0 V0 ，並輸出至開關3508；5.於此，Zi及Z可以被寫成為：Zi=(I0 V0 sin(θ))/I0 2 (42) Z=(I0 V0 )/I0 2 (43)
因為信號產生器3102係操作於恆定模式，所以I0 一直保持為常數。因此，I0 V0 sin(θ)的值反映Zi的值，及I0 V0 反映Z值。
6.開關3508控制於Zi及Z間之選擇。於Zi模式中，I0 V0 sin(θ)被送至控制邏輯單元2406。於Z模式中，I0 V0 被送至控制邏輯單元2406；7.控制邏輯單元2406基於方程式(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)或(11)，取決於操作模式，而控制設定點開關2408至I研磨 (V研磨 )或至I監視 (V監視 )。注意，Rpn 及Rmn 將為I0 2 所乘，即I0 2 Rpn 及I0 2 Rmn 。
注意Rpn 及Rmn 可以基於如前所述之相對於晶圓的噴嘴位置作即時變化。同時，Rpn 及Rmn 可以以Rn 加以替換，其可以相對於噴嘴及晶圓的位置而為常數或變數。
如上所述，所應用之電解拋光電壓或電流可以操作於一研磨模式(即V研磨 或I研磨 )，其中，所施加電解拋光電壓或電流係足以電解拋光該金屬層，在監視模式(即V監視 或I監視 )中，則所施加電解拋光電壓或電流並不足以電解 拋光該金屬層，但係足以量測電阻，見美國專利第6,447,668號案。因為V研磨 或I研磨 典型相當大，所以在噴嘴(陰極)及晶圓(陽極)間之電阻可以精確地量測。然而，因為V監視 或I監視 典型相當地小，以降低於監視模式中之研磨速率，所以，電阻很難精確量測，特別是當雜訊很大時。
因此，於一例示實施例中，當所施加之電解拋光電壓或電流係操作於監視模式時，電解拋光電壓或電流係週期地增加一時間段，以量測電阻。若所量測之電阻低於預設電阻，則所施加電壓或電流係操作於研磨模式中。若所量測之電阻等於或大於預設電阻，則所施加電解拋光電壓或電流持續操作於監視模式。因為所施加電解拋光電壓或電流係增加以量測電阻，所以，電阻量測的靈敏度及終點檢測的靈敏度增加，這將提供更穩定終點檢測及更高之研磨效率。
例如，參考第39圖，於監視模式中，在預設時間段T1 後，所施加電解拋光充電(電解拋光電壓或電流)係增加一時間段(時間段T2 )，以量測電阻。例如，電源被連接至噴嘴，以輸出增加之電壓或電流給噴嘴。
若量測之電阻R大於或等於預設電阻(Rn )，則所施加之電解拋光充電回到操作於監視模式中。例如，研磨電源可以由噴嘴斷路並輸出零功率至噴嘴。
當所量測得之電阻R低於預設電阻(Rn )時，則所施加之電解拋光充電操作於研磨模式。例如，研磨電源可以 持續地連接至研磨噴嘴(假設相當電壓或電流被用以量測電阻)或輸出研磨功率至研磨噴嘴，直到R變成大於或等於預設電阻(Rn )為止，其係相當於在第39圖中之時間段T3 。
因此，當電源操作於定電壓模式時：
當電源操作於定電流模式時：
於一例示實施例中，時間段T2 係在範圍由10微秒至1000微秒，最佳100微秒。T1 時間段係設定為5至10倍大於時間段T2 ，即在範圍50微秒至10毫秒，較佳1毫秒。
於例示實施例中，在開關終點檢測及電解拋光製程前，金屬層為連續的。例如，金屬膜的厚度範圍由50nm至500nm，較佳200nm。終點檢測及電解拋光製程係由晶圓中心執行至晶圓邊緣。
第40圖描繪於電解拋光製程中，執行於定電壓模式之例示終點檢測程序邏輯。終點檢測及電解拋光執行如下：1.開始電解拋光製程，較佳由晶圓中心開始；2.選擇電解拋光電壓為V研磨 ；3.基於噴嘴及晶圓之電壓及電流計算電阻；4.設定研磨電壓為零，若R=V研磨 /I研磨 ≧Rn ，則至步 驟5；若R=V研磨 /I研磨 <Rn ，則至步驟2；5.延遲時間段T1 ，並至步驟2。
注意，Rn 可以為常數或變數，如於噴嘴至晶圓之位置關係及Rn 加以決定。
第41圖顯示於電解拋光製程中，執行在定電流模式中之例示終點檢測的邏輯。終點檢測及電解拋光係執行如下：1.開始電解拋光製程，較佳由晶圓中心開始；2.選擇電解拋光電流為I研磨 ；3.基於噴嘴及晶圓之電壓及電流計算電阻；4.設定研磨電流為零，若R=V研磨 /I研磨 ≧Rn ，則至步驟5；若R=V研磨 /I研磨 <Rn ，則至步驟2；5.延遲時間段T1 ，並至步驟2。
注意Rn 可以為常數或變數，如於噴嘴至晶圓間之位置關係與Rn 加以決定。
第42圖顯示出例示終點檢測程序與一電解拋光製程同時執行。描繪於第42圖之程序係類似於第39圖所示者，除了時間段T1 的電壓或電流係被設定為V陽極保護 或I陽極保護 而不是零。V陽極保護 或I陽極保護 具有與V研磨 或I研磨 相反的極性。於一例示實施例中，該V陽極保護 係為幾毫伏至幾伏的範圍內，較佳2伏。I陽極保護 係為幾微安至幾十安，較佳10毫安。
第43圖描繪於電解拋光製程時，於定電壓模式執行之另一例示終點檢測製程邏輯。該終點檢測及電解拋光係 執行如下：1.開始研磨製程，較佳由晶圓中心開始；2.設定研磨電壓為V研磨 ；3.基於噴嘴與晶圓間之電壓及電流，而計算電阻；4.設定研磨電壓為V陽極保護 ，若R=V研磨 /I研磨 ≧Rn ，則至步驟5；若R=V研磨 /I研磨 <Rn ，則至步驟2；5.延遲時間段T1 ，並至步驟2。
注意，Rn 可以為常數或變數，如於噴嘴至晶圓之位置關係及Rn 加以決定。
第44圖顯示於電解拋光製程中，執行在定電流模式中之例示終點檢測的邏輯。終點檢測及電解拋光係執行如下：1.開始研磨製程，較佳由晶圓中心開始；2.選擇研磨電流為I研磨 ；3.基於噴嘴及晶圓之電壓及電流計算電阻；4.設定研磨電流為I陽極保護 ，若R=V研磨 /I研磨 ≧Rn ，則至步驟5；若R=V研磨 /I研磨 <Rn ，則至步驟2；5.延遲時間段T1 ，並至步驟2。
注意Rn 可以為常數或變數，如於噴嘴至晶圓間之位置關係與Rn 加以決定。
第45A圖顯示基於第40圖之邏輯之執行終點檢測與研磨製程的控制系統實施例。該例示實施例包含定電壓電源4502、開關4504、控制單元4506、運算放大器4508、電阻4510、電腦4512、D/A轉換器4514、馬達控制器 4516。開關4504係為電子型開關，較佳為具有幾毫秒的切換時間。雖然第45A圖顯示第1A圖所示之電解拋光工具，其中晶圓100係於噴嘴106保持不動時平移，但應了解的是，任一類型電解拋光工具均可以使用，包含如於第1B-1F圖所示之任一種。
參考第45B圖，於例示實施例中，控制單元4506包含比較器4518、取樣保持4520、計時器4522、及正反器晶片4524。取樣保持4520之保持時間被設定為T2 。於時間段T2 中，比較器4518之輸出被栓鎖，及正反器晶片4524基於來自比較器4518的輸入加以反應。計時器4522係被設定至T1 。計時器4522只有當比較器4518輸出高位準或“1”至計時器4522時開始。在T1 時間段後，計時器4522輸出“1”信號至正反器晶片4524之重置接腳。正反器晶片4524然後輸出一“0”信號至開關4504(第45A圖)，以導通電源1102(第45A圖)至噴嘴106(第45圖)。
繪於第45A及45B圖之控制系統操作如下：
1.電腦4512送出一開始命令至馬達控制器4516，並經由D/A轉換器4514送出一研磨電壓設定點給定電壓研磨電源4502。夾盤112旋轉並由晶圓100之中心側向移動向晶圓100邊緣。同時，定電壓電源4502基於為電腦4512所提供之設定點輸出電壓。電腦4512也送出Rn 值給比較器4518(點E)(第45B圖)。
2.參考第45B圖，比較器4518同時送出“1”給正反器 晶片4524及至計時器4522。取樣保持4520送出“導通”脈衝至比較器4518及正反器晶片4524。“導通”脈衝間距T2 係於10毫秒至500毫秒。正反器晶片4524將送出“1”信號至開關4504(第45A圖)，其將連接噴嘴106至地端。
3.在時間延遲T1 後，計時器4522送出一“1”信號給正反器晶片4524，其將重置正反器晶片4524的輸出Q為“0”。參考第45A圖，開關4504將噴嘴106由地端切換至定電壓研磨電源4502。
4.電阻4510基於流經噴嘴106與晶圓100之電流，而產生電壓給運算放大器4508。來自運算放大器4508之輸出代表V研磨 /R的值，輸出愈高，則電阻愈低。
5.運算放大器4508輸出(V研磨 /R)給比較器4518的D輸入(第45B圖)。同時，電腦4512經由D/A轉換器4514送(V研磨 /R)給比較器4518(第45B圖)。
6.參考第45B圖，比較器4518藉由使用以下公式比較信號：若(V研磨 /R)-(V研磨 /Rn )=V研磨 (Rn -R)/(RRn )≧0，即(Rn -R)≧0，或Rn≧R，則比較器4518將輸出“0”值給正反器晶片4524，其將保持正反器晶片4524之狀態不變，即電源4502將持續連接至噴嘴噴嘴106。回到4，直到電腦4512送出製程完成指令給電源4502及馬達控制器4516為止。
若(V研磨 /R)-(V研磨 /Rn )=V研磨 (Rn -R)/(RRn )<0，即(Rn -R)<0，或Rn<R，則比較器4518將輸出“1”值給正反器晶片4524及計時器4522。當脈衝來自取樣保持4520時，正反器晶片4524之輸出Q會由“0”改變為“1”。開關4502將噴嘴106由電源4502斷開。同時，計時器4522開始計時。回到步驟3，直到電腦4512送出製程完成指令給電源4502及馬達控制器4516為止。
注意，Rn 可以為常數或變數，例如係基於噴嘴至晶圓的位置關係與Rn 加以決定。
第46圖描繪控制系統之另一實施例，其係用以基於第43圖之邏輯執行終點檢測及電解拋光製程。本實施例係類似於第45A及45B圖所示者，除了在時間段T1 中，噴嘴106係連接至正電源4602，而不是地端。正電源4602之目的為防止金屬層102的進一步電解拋光。例如，正電源4602可以施加如第42圖所示之V陽極保護 。正電源4602為一定電壓電源，及電壓係在幾十伏至幾伏的範圍內。示於第46圖之控制系統的操作係類似於第45A及45B圖所示者。
第47圖描繪基於第41圖所示之邏輯，執行終點檢測及研磨製程的控制系統。本例示實施例係類似於第45圖所示者，除了定電壓電源4502係為定電流電源4702所替換。
描繪於第47圖中之例示控制系統係操作如下：
1.電腦4512送出一開始命令至馬達控制器4516，並經由D/A轉換器4514送出一研磨電流設定點給定電流研磨電源4702。夾盤112旋轉並由晶圓100之中心側向移動向晶圓100邊緣。同時，定電流電源4702基於為電腦4512所提供之設定點輸出電流至地端。電腦4512也送出Rn 值給比較器4518(點E)(第45B圖)。
2.參考第45B圖，比較器4518同時送出“1”給正反器晶片4524及至計時器4522。取樣保持4520送出“導通”脈衝至比較器4518及正反器晶片4524。“導通”脈衝間距T2 係於10毫秒至500毫秒範圍內。正反器晶片4524將送出“1”信號至開關4504(第45A圖)，其將連接噴嘴106至地端。
3.在時間延遲T1 後，計時器4522送出一“1”信號給正反器晶片4524，其將重置正反器晶片4524的輸出Q為“0”。參考第45A圖，開關4504將噴嘴106由地端切換至定電壓研磨電源4502。
4.為運算放大器4508所檢測之電壓被降低並輸出至比較器4518的D接腳。來自運算放大器4508之輸出代表I研磨 R的值，輸出愈高，則電阻愈高。同時，電腦4512經由D/A轉換器4514送出(I研磨 Rn )給比較器4518(第45B圖)。
5.參考第45B圖，比較器4518藉由使用以下公式比較信號： 若(I研磨 R)-(I研磨 Rn )=I研磨 (Rn -R)<0，即(R-Rn )<0，或R<Rn ，則比較器4518將輸出“0”值給正反器晶片4524，其將保持正反器晶片4524之狀態不變，即電源4502將持續連接至噴嘴噴嘴106。回到步驟4，直到電腦4512送出製程完成指令給電源4502及馬達控制器4516為止。
若(I研磨 R)-(I研磨 Rn )=I研磨 (R-Rn )≧0，即(R-Rn )≧0，或R≧Rn ，則比較器4518將輸出“1”值給正反器晶片4524及計時器4522。當脈衝來自取樣保持4520時，正反器晶片4524之輸出Q會由“0”改變為“1”。開關4504將噴嘴106由電源4702斷開。同時，計時器4522開始計時。回到步驟3，直到電腦4512送出製程完成指令給電源4502及馬達控制器4516為止。
注意，Rn 可以為常數或變數，例如係基於噴嘴至晶圓的位置關係與Rn 加以決定。
第48圖示出基於第44圖之邏輯執行終點檢測及電解拋光製程的控制系統實施例。本例示實施例係類似於第47圖所示者，除了於時間段T1 ，噴嘴106係連接至一正電源4602，而不是地端。正電源4602之目的為防止金屬層102的進一步電解拋光。例如，正電源4602可以施加於第42圖所示之I陽極保護 。正電源4602為一定電流電源，及電流係於幾毫安至幾十毫安範圍內。另外，為了在切換時有高導通及關閉速度，當未連接至噴嘴106時，定電流電源 4702係被切換至地端(號碼4)。同樣地，當未連接至噴嘴106時，正電源4602係連接至地端。如第48圖所示之控制系統的操作係類似於第47圖所示者。
第49圖示出基於第40圖之邏輯執行終點檢測及電解拋光製程的控制系統實施例。本實施例類似於第45A圖所示者，除了電腦4512執行邏輯運算，而不是比較器4518(第45B圖)。另外，運算放大器4508(第45A圖)及控制單元4602(第45A圖)係被省略，並加入電壓錶4902、電流錶4904及A/D轉換器4906。
示於第49圖之例示控制系統係操作如下：
1.電腦4512送出一開始命令至馬達控制器4516，並經由D/A轉換器4514送出一研磨電壓設定點給定電壓研磨電源4502。夾盤112旋轉並由晶圓100之中心側向移動向晶圓100邊緣。同時，定電壓電源4502基於為電腦4512所提供之設定點輸出電壓。電壓錶4902經由A/D轉換器4906送出電壓信號V研磨 給電腦4512。電流錶4904經由A/D轉換器4906送出電流信號I研磨 給電腦4512。
2.電腦4512執行以下計算及邏輯運算：R=V研磨 /I研磨
若R<Rn ，則電腦4512送出一命令給開關4504，以持續“導通”狀態；若R≧Rn ，則電腦4512送出一命令給開關4504，以將噴嘴106由電源4502斷開。注意Rn 可以為常數或基於噴嘴106與晶圓100之位置關係與Rn 之預定表加以改 變。
3.在時間延遲T1 後，電腦4512送出一信號以導通開關4504至少T2 的時間段。然後，操作將回到2，及開始一新的終點檢測循環。
注意，Rn 可以為常數或變數，例如係基於噴嘴至晶圓的位置關係與Rn 加以決定。
第50圖示出基於第43圖之邏輯執行終點檢測及電解拋光程序之控制系統的實施例。本實施例係類似於第49圖所示者，除了於時間T1 中，噴嘴106係連接至一正電源4602，而不是接地。正電源4602之目的為防止金屬層102的進一步電解拋光。例如，正電源4602可以施加如第42圖所示之V陽極保護 。正電源402為一定電壓電源，及電壓範圍由幾十伏至幾伏。於第50圖所示之控制系統之操作係類似於第49圖所示者。
第51圖顯示基於第41圖所示之邏輯，執行終點檢測及電解拋光程序的控制系統實施例。該實施例係類似於第50圖所示者，除了定電壓電源4502(第50圖)係為定電流電源4702所取代。
於第51圖所示之控制系統係操作如下：
1.電腦4512送出一開始命令至馬達控制器4516，並經由D/A轉換器4514送出一研磨電壓設定點給定電流研磨電源4702。夾盤112旋轉並由晶圓100之中心側向移動向晶圓100邊緣。同時，定電流電源4702基於為電腦4512所提供之設定點輸出電流。電壓錶4902經由A/D轉 換器4906送出電壓信號V研磨 給電腦4512。電流錶4904經由A/D轉換器4906送出電流信號I研磨 給電腦4512。
2.電腦4512執行以下計算及邏輯運算：R=V研磨 /I研磨
若R<Rn ，則電腦4512送出一命令給開關4504，以持續“導通”狀態；若R≧Rn ，則電腦4512送出一命令給開關4504，以將電源4702切換至地端。切換電源4702至地端防止電源4702輸出電流，這將當電源4702切回到噴嘴106時降低延遲。注意Rn 可以為常數或基於噴嘴106與晶圓100之位置關係與Rn 之預定表加以改變。
3.在時間延遲T1 後，電腦4512送出一信號以導通開關4504至少T2 的時間段。然後，操作將回到步驟2，及開始一新的終點檢測循環。
注意，Rn 可以為常數或變數，其係基於噴嘴與晶圓間之位置關係與Rn 加以決定。
第52圖示出基於第44圖之邏輯執行終點檢測及電解拋光製程的控制系統之實施例。本實施例係類似於第51圖所示者，除了在時間T1 中，噴嘴106被連接至一正電源4602而不是地端。正電源4602之目的為防止金屬層102的進一步電解拋光。例如，正電源4602可以施加如第42圖所示之V陽極保護 。正電源402為一定電流電源，及電流範圍由幾毫安至幾十毫安。另外，為在切換時，具有高導通及關閉速度，定電流電源4702在其未連接至噴嘴106 時被切換至地端(號碼4)。同樣地，當正電源未連接至噴嘴106時，其被連接至地端。於第52圖所示之控制系統之操作係類似於第51圖所示者。
如上所述，電解質的溫度及導電率可以被監視，以正確地量測電阻。應了解的是，上述用以監視電解質溫度及導電率的程序也可以應用至如第45A及46-52圖所示之實施例中。
另外，如上所述，兩電刷及兩接點可以用以更正確地量測電阻。應了解的是，兩電刷及兩接點可以應用至如第45A及46-52圖所示之實施例中。
例如，第53圖顯示第49圖所示之實施例，具有兩電刷2002、2004與兩接點。第54圖顯示第51圖所示之實施例，具有兩電刷2002、2004及兩接點。第55圖顯示第47圖所示之實施例具有兩電刷2002、2004及兩接點。
雖然已經說明各種例示實施例，但可以了解的是，各種修改及變更仍可以為熟習於本技藝者所完成。例如，上述各種概念可以用於使用一施加器之電解拋光裝置，其直接接觸金屬層，而不是以噴嘴導引電解質流，而不直接接觸金屬層。
100‧‧‧晶圓
102‧‧‧金屬層
104‧‧‧基材
106‧‧‧噴嘴
108‧‧‧電解質
110‧‧‧電源
112‧‧‧夾盤
114‧‧‧馬達
116‧‧‧導引棒
202‧‧‧下層
204‧‧‧晶粒
302‧‧‧部份
304‧‧‧部份
306‧‧‧部份
308‧‧‧部份
502‧‧‧控制器
504‧‧‧電腦
506‧‧‧A/D轉換器
508‧‧‧D/A轉換器
510‧‧‧電源
802‧‧‧噴嘴主體
804‧‧‧擴散器
1202‧‧‧電極
1204‧‧‧電壓錶
1206‧‧‧電流錶
1208‧‧‧電極
1210‧‧‧絕緣壁
1402‧‧‧噴嘴
1404‧‧‧電極
1406‧‧‧電解質
1408‧‧‧電極
1410‧‧‧絕緣體
1602‧‧‧電極
1604‧‧‧夾持器
1606‧‧‧電壓錶
1608‧‧‧電壓錶
1802‧‧‧導電率錶
1804‧‧‧溫度計
1806‧‧‧導電率錶
1808‧‧‧溫度計
1810‧‧‧電解質槽
2002‧‧‧電刷
2004‧‧‧電刷
2102‧‧‧泵
2104‧‧‧過濾器
2402‧‧‧調變器
2404‧‧‧過濾器
2406‧‧‧控制邏輯單元
2408‧‧‧設定點開關
3102‧‧‧信號產生器
3104‧‧‧電流/電壓轉換器
3106‧‧‧定鎖放大器
3108‧‧‧反相器
3110‧‧‧相位檢測器
3112‧‧‧正弦波函數放大器
3114‧‧‧定鎖放大器
3116‧‧‧乘法器
3202‧‧‧電腦
3204‧‧‧A/D轉換器
3206‧‧‧D/A轉換器
3208‧‧‧電容
3302‧‧‧低通濾波器
3502‧‧‧低通濾波器
3504‧‧‧高通濾波器
3506‧‧‧整流器
3508‧‧‧開關
4502‧‧‧電源
4504‧‧‧開關
4506‧‧‧控制單元
4508‧‧‧運算放大器
4510‧‧‧電阻
4512‧‧‧電腦
4514‧‧‧D/A轉換器
4516‧‧‧馬達控制器
4518‧‧‧比較器
4520‧‧‧取樣保持
4522‧‧‧計時器
4524‧‧‧正反器晶片
4602‧‧‧電源
4702‧‧‧電源
4902‧‧‧電壓錶
4904‧‧‧電流錶
4906‧‧‧A/D轉換器
第1A-1F圖為例示電解拋光工具的方塊圖；第2A圖為例示電解拋光製程的側視圖；第2B圖為描述於第2A圖中之例示電解拋光製程的俯 視圖；第2C圖為描繪於第2A圖中之側視圖的一部份的放大圖；第3圖為例示電解拋光製程的側視圖；第4圖為電阻對晶圓半徑或研磨時間的例示圖；第5A圖為例示控制系統的側視圖；第5B圖為另一例示控制系統的側視圖；第6及7圖為電解拋光電流對電解拋光電壓的例示圖；第8A圖為用於例示電解拋光製程的例示噴嘴的部份剖去圖；第8B-8E圖為例示噴嘴的剖面圖；第9至11圖為用於例示電解拋光製程中之例示噴嘴的部份剖去圖；第12A圖為例示電解拋光工具的部份剖去圖；第12B圖為繪描於第12A圖中之例示電解拋光工具的仰視圖；第13A圖為另一例示電解拋光工具的部份剖去圖；第13B圖為描繪於第13A圖中之例示電解拋光工具的仰視圖；第14A圖為另一例示電解拋光工具的部份剖去圖；第14B圖為描繪於第14A圖中之例示電解拋光工具的仰視圖；第15A圖為另一例示電解拋光工具的部份剖去圖；第15B圖為描繪於第15A圖中之例示電解拋光工具的 仰視圖；第16圖為另一例示電解拋光工具的部份剖去圖；第17圖純磷酸之導電率及溫度例示圖；第18-22圖為另一例示電解拋光工具的部份剖去圖；第23圖為電解拋光電壓或電流對時間的例示圖；第24圖為例示控制系統的方塊圖；第25至28圖為電解拋光電壓或電流對時間的例示圖；第29圖為電解拋光工具的等效電路圖；第30圖為一阻抗的虛部及實部分量的例示圖；第31-38圖為用於電解拋光工具的例示控制系統的方塊圖；第39圖為電解拋光電壓或電流對時間的例示圖；第40及41圖為流程圖，描繪例示終點檢測程序的邏輯；第42圖為電解拋光電壓或電流對時間的例示圖；第43及44圖為流程圖，描繪例示終點檢測程序；第45A圖為用於例示電解拋光工具的例示控制系統的方塊圖；第45B圖為描繪於第45A圖之例示控制系統的一部份方塊圖；及第46至55圖為用於例示電解拋光工具的例示控制系統的方塊圖。
100‧‧‧晶圓
102‧‧‧金屬層
104‧‧‧基材
106‧‧‧噴嘴
108‧‧‧電解質
110‧‧‧電源
112‧‧‧夾盤
114‧‧‧馬達
116‧‧‧導引棒

Claims (37)

  1. 一種監視金屬層的電解拋光製程的方法，該金屬層係形成在用於積體電路製造之晶圓上，該方法包含步驟：旋轉該晶圓；當晶圓旋轉時，經由一噴嘴在晶圓上之第一徑向位置，施加一電解質流至該金屬層；當該電解質流施加至第一徑向位置時，量測在該第一徑向位置的電阻；比較在該第一徑向位置所量得之電阻與相關於該第一徑向位置之第一預設電阻；基於在該第一徑向位置所量得之電阻與相關於該第一徑向位置之第一預設電阻的比較，控制施加至該第一徑向位置的電解拋光充電；當晶圓旋轉及在第一徑向位置施加電解質流後，經由該噴嘴施加電解質流至晶圓上的第二徑向位置；當電解質流施加至第二徑向位置時，量測在該第二徑向位置的電阻；比較在該第二徑向位置所量得之電阻與相關於第二徑向位置之第二預設電阻，其中該第一及第二預設電阻為不同；及基於在第二徑向位置所量得之電阻與相關於第二徑向位置之第二預設電阻的比較，控制施加至該第二徑向位置 的電解拋光充電。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該電解質量係以單一通過由晶圓的中心施加至接近晶圓的邊緣，以移除金屬層並曝露出一下層，其中該金屬層在電解質流的單一通過中被移除前，該金屬層係由晶圓的中心連續至晶圓的邊緣；及其中該第一及第二徑向位置位在晶圓的中心與接近該晶圓邊緣之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包含步驟：當晶圓旋轉時，經由噴嘴以第一角度θ施加電解質流至該金屬層；當電解質流以第一角度θ施加時，量測在該第一角度θ的電阻；比較在第一角度θ所量得之電阻與相關於第一角度θ的第一預設電阻；基於在第一角度θ所量測之電阻與相關於第一角度θ的第一預設電阻的比較，而控制施加至第一角度θ的電解拋光充電；當晶圓旋轉時及在以第一角度θ施加電解質流後，經由噴嘴以第二角度θ施加電解質流在晶圓上之金屬層；當電解質流以第二角度θ施加時，量測在第二角度θ的電阻；比較在第二角度θ所量測的量得電阻與相關於第二角度θ的第二預設電阻，該相關於第二角度的第二預設電阻係與相關於第一角度θ的第一預設電阻不同；及 基於在第二角度θ所量得之電阻與相關於第二角度θ的第二預設電阻的比較，控制施加至第二角度θ的電解拋光充電。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該控制施加至第一徑向位置之電解拋光充電包含：當在第一徑向位置所量得之電阻低於相關於第一徑向位置之第一預設電阻時，在第一徑向位置，施加一第一電解拋光電壓；及當在第一徑向位置所量得之電阻等於或大於相關於第一徑向位置之第一預設電阻時，在第一徑向位置，施加一第二電解拋光電壓，其中該第一電解拋光電壓係大於第二電解拋光電壓。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中控制施加至第二徑向位置的電解拋光充電的步驟包含：當在第二徑向位置所量得之電阻低於相關於第二徑向位置之第二預設電阻時，在第二徑向位置施加第一電解拋光電壓；及當在第二徑向位置所量量之電阻等於或大於相關於第二徑向位置之第二預設電阻時，在第二徑向位置施加第二電解拋光電壓。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該第一電解拋光電壓係足以電解拋光在第一或第二徑向位置的金屬層，及其中第二電解拋光係不足以電解拋光在第一或第二徑向位置的金屬層，但足以量測在第一或第二徑向位置的 電阻。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該第一電解拋光電壓為十倍大於第二電解拋光電壓。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該控制施加至第一徑向位置的電解拋光充電的步驟包含：當在第一徑向位置所量得之電阻低於相關於第一徑向位置之第一預設電阻時，在第一徑向位置施加第一電解拋光電流；及當在第一徑向位置所量得之電阻等於或大於相關於第一徑向位置之第一預設電阻時，在第一徑向位置施加一第二電解拋光電流，其中該第一電解拋光電流係大於第二電解拋光電流。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該控制施加至第一徑向位置的電解拋光充電的步驟包含：當在第一徑向位置所量得之電阻低於相關於第一徑向位置之第一預設電阻時，在第一徑向位置施加具有第一工作週期的電解拋光電流；及當在第一徑向位置所量得之電阻等於或大於相關於第一徑向位置之第一預設電阻時，在第一徑向位置施加具有第二工作週期的電解拋光電流，其中該第一工作週期係大於第二工作週期。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該控制施加至第一徑向位置的電解拋光充電的步驟包含：當在第一徑向位置所量得之電阻低於相關於第一徑向 位置之第一預設電阻時，在第一徑向位置施加具有第一工作週期的電解拋光電壓；及當在第一徑向位置所量得之電阻等於或大於相關於第一徑向位置之第一預設電阻時，在第一徑向位置施加具有第二工作週期的電解拋光電壓，其中該第一工作週期係大於第二工作週期。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一預設電阻包含用於該第一預設電阻的一第一臨限及一第二臨限，其中該第一臨限高於第二臨限，及其中該控制施加至該第一徑向位置的電解拋光充電的步驟包含：當在第一徑向位置所量得之電阻低於第一臨限時，在第一徑向位置施加第一電解拋光電壓、第一電解拋光電流、具有第一工作週期的電解拋光電壓、或具有第一工作週期的電解拋光電流；及當在第一徑向位置所量得之電阻等於或大於相關於第二臨限時，在第一徑向位置施加大於第一電解拋光電壓的一第二電解拋光電壓、大於第一電解拋光電流之第二電解拋光電流、具有大於第一工作週期的第二工作週期的電解拋光電壓、或具有大於第一工作週期的第二工作週期的電解拋光電流。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包含步驟：基於在第一徑向位置所量得之電阻與相關於第一徑向位置的第一預設電阻的比較，調整晶圓的側向速度。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該在第一徑向位置量測電阻的步驟包含：量測施加在第一徑向位置之電解拋光電壓；量測施加至第一徑向位置之電解拋光電流；及將所量測的施加電解拋光電壓除以所量得之電解拋光電流，以計算出在第一徑向位置的電阻。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中一第一電極係安置在噴嘴內，及其中量測施加至第一徑向位置之電解拋光電壓的步驟包含：將一具有頂部的第二電極定位接近晶圓，以在該第二電極的頂部與晶圓間形成一間隙，其中來自噴嘴的電解質流動於該間隙中；及量測於第一及第二電極間之電壓差。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中一第一電極係安置在噴嘴內，其中一第二電極係安置於該噴嘴與該晶圓之間，其中第二電極形成與電解質流的電氣連接，及其中該在第一徑向位置量測電阻的步驟包含：量測在第二電極及第一電極間之第一電壓；及量測在第二電極與一電源間之第二電壓。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包含：基於電解質電阻率、於晶圓與噴嘴間之距離及電解質流之直徑，加以計算電阻。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之方法，更包含步驟： 量測電解質的導電率及溫度。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該電解質的導電率與溫度係量測於一電解質槽中，該槽供給電解質給噴嘴。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該電解質的導電率與溫度係在進入噴嘴或離開噴嘴前由電解質流量出。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包含步驟：使用連接至安置接近夾盤軸上之第一電刷與噴嘴上之電極之電壓錶，以量測電解拋光電壓；及使用安排鄰近夾盤軸與電源的第二電刷的電流錶，量測電解拋光電流。
  21. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中量測在第一徑向位置的電阻的步驟包含：加入一調變信號給該電解拋光充電。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之方法，其中該電解拋光充電係施加在一第一設定點與一低於第一設定點的第二設定點，其中該電解拋光充電係足以電解拋光該在第一設定點的金屬層，及其中該電解拋光充電係不足以電解拋光在第二設定點的金屬層，但足以量測該電阻。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之方法，其中該加入有調變信號的電解拋光充電係被設定至零、負或至該第二設定點。
  24. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該量測在第一徑向位置的電阻之步驟包含：量測在晶圓與該噴嘴間之總阻抗的無功分量。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之方法，其中該量測總阻抗的無功分量包含：量測施加至第一徑向位置的電解拋光電流；量測施加至第一徑向位置的電解拋光電壓；檢測在量測電解拋光電流與量測電解電壓間之相位差θ；產生一sin θ；將所量得之電解拋光電流反相；及將所產生之sin θ乘以反相的電解拋光電流與量得之電解拋光電流，以產生該總阻抗的無功分量。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之方法，更包含步驟：將一調變信號加至施加至第一徑向位置的電解拋光電壓上；及在將所產生之sin θ與反相的量測得之電解拋光電流與量測得之電解拋光電流相乘以前，將該調變信號由所量測得電解拋光電壓濾出。
  27. 如申請專利範圍第24項所述之方法，其中該量測總阻抗的無功分量的步驟包含：量測施加至該第一徑向位置的電解拋光電流；量測施加至該第一徑向位置的電解拋光電壓； 檢測在所量測電解拋光電流與所量測得之電解拋光電壓間之相位差θ；及基於所量測得之電解拋光電流、所量測得之電解拋光電壓及所檢測得之相位差θ，計算總阻抗的無功分量。
  28. 如申請專利範圍第27項所述之方法，更包含步驟：將一調變信號加至施加至第一徑向位置的量測得之電解拋光電壓；及在將所產生之sin θ乘以所量測得之電解拋光電流的反相與所量測得之電解拋光電流之前，將該調變信號由所量測得電解拋光電壓濾出。
  29. 如申請專利範圍第24項所述之方法，更包含步驟：量測在晶圓與該噴嘴間之總阻抗；及在總阻抗的量測得之無功分量與量測得之總阻抗間選擇。
  30. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該控制系統更架構以操作在第一模式及第二模式，其中在該第一模式中，控制系統將電源導向以應用一第一電解拋光充電，其係足以電解拋光該金屬層，其中在第二模式中，該控制信號將電源導向以應用至一第二電解拋光充電，其係不足以電解拋光該金屬層，但足以量測電阻，及其中在第二模式中，控制系統週期地增加來自第二電解拋光充電之電源所施加之電解拋光電荷，以量測電阻。
  31. 如申請專利範圍第30項所述之方法，其中該控制系統係架構以在增加量測電阻之電解拋光充電前，等待第一預設時間段，及其中該控制系統係架構以增加電解拋光充電，以量測在一第二時間段的電阻。
  32. 如申請專利範圍第31項所述之方法，其中當在第二預設時間段中所量測得之電阻等於或大於一預設電阻時，該控制系統被架構以降低為電源所施加至第二電解拋光充電的電解拋光充電，及其中當在第二預設時間段所量測得之電阻低於預設電阻時，該控制系統係架構以導引電源以應用第一電解拋光充電。
  33. 如申請專利範圍第32項所述之方法，其中該控制系統將指示電源增加於第二預定時間段中，至第一電解拋光充電的電解拋光充電。
  34. 如申請專利範圍第33項所述之方法，其中該第二電解拋光充電為零。
  35. 如申請專利範圍第33項所述之方法，其中該第一及第二電解拋光充電具有相反極性。
  36. 如申請專利範圍第30項所述之方法，其中該第一及第二電解拋光充電包含電解拋光電流或電解拋光電壓。
  37. 如申請專利範圍第30項所述之方法，更包含步驟：量測電解質的導電率及溫度。
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