本發(fā)明關(guān)于一種化學(xué)機(jī)械拋光(cmp)的工藝，尤其是一種方法，包含監(jiān)控多個(gè)基板上的環(huán)型區(qū)域的薄膜厚度以及于cmp工藝中調(diào)整固定環(huán)壓力與背側(cè)壓力的其中的一或兩者，使得完成cmp工藝時(shí)，各環(huán)型區(qū)域的清理時(shí)間概略最小化，來使基板上的薄膜的均勻度優(yōu)化。

背景技術(shù)：

cmp為通過化學(xué)與機(jī)械力的應(yīng)用來將基板上不必要的導(dǎo)體或是介電材料去除的工藝，舉例來說，于鑲嵌工藝過程中，譬如為銅的金屬沉積于介電層的開口，然而，過量的沉積金屬必須連同部分的介電材料一同去除，來使得介電層之上表面與新的金屬層之上表面共平面。

cmp工具一般包含有供拋光墊固定的具有可轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)的拋光站，基板包含具有一個(gè)或是一個(gè)以上要進(jìn)行平面化的層的前側(cè)，并于安裝或取下過程中通過真空、與拋光過程中通過固定環(huán)來固定于頭部件的背側(cè)，于基板前側(cè)接觸于拋光墊后，會(huì)導(dǎo)入包含有譬如水性堿或水性酸的化學(xué)成份以及研磨顆粒的泥漿。當(dāng)研磨墊以一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，一般基板會(huì)以相同方向轉(zhuǎn)動(dòng)，而泥漿會(huì)有效率地蝕刻并研磨掉基板的部分的最上層或多層，于拋光循環(huán)中，來自光學(xué)偵測(cè)系統(tǒng)的截止點(diǎn)信號(hào)會(huì)實(shí)時(shí)或脫機(jī)分析，來決定拋光循環(huán)的停止，此外，度量衡測(cè)量也可于循環(huán)停止時(shí)，用來指出每一晶圓非均勻的薄膜厚度，而可于后續(xù)拋光循環(huán)中用來調(diào)整拋光工藝。

于部分例子中，cmp工藝需要第二次拋光循環(huán)，晶圓會(huì)重新安裝于cmp工具上，并使用初始拋光循環(huán)的不均勻厚度數(shù)據(jù)來決定第二次拋光工藝施加于晶圓的背壓，來改善最終厚度的不均勻性，有時(shí)第二次拋光會(huì)因?yàn)槌跏紥伖夂蟮淖罱K厚度的限制而無(wú)法施行；換句話說，因?yàn)檩^薄區(qū)域的厚度已經(jīng)達(dá)到最小厚度規(guī)格，而使得進(jìn)一步針對(duì)基板較厚區(qū)域的拋光無(wú)法實(shí)現(xiàn)，因此，cmp工藝中針對(duì)單一拋光循環(huán)的壓力調(diào)整是有其必要性，來使不同周期區(qū)域于拋光程序停止后的清理時(shí)間最小化，而能降低工藝時(shí)間并增進(jìn)基板的薄膜厚度的均勻性，進(jìn)而改善產(chǎn)品合格率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種cmp拋光方法，其中于拋光工藝中壓力調(diào)整作用于cmp頭部件以及/或固定環(huán)，使得單一拋光循環(huán)即可達(dá)成足夠可接受的薄膜厚度均勻性。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種根據(jù)第一目的的方法，其相對(duì)于原本沒有執(zhí)行壓力調(diào)整的方法并不會(huì)延長(zhǎng)拋光工藝的時(shí)間。

前述目的可根據(jù)實(shí)施例的cmp工藝來加以達(dá)成，其中于拋光工藝中，來自光學(xué)終點(diǎn)窗口的入射光會(huì)于晶圓的前側(cè)下方移動(dòng)，然后通過介電層而由相鄰于金屬層且待平面化的金屬蝕刻截止層反射，由蝕刻截止層與介電層的反射光會(huì)形成干涉信號(hào)，并由定位于拋光墊與壓盤下方的傳感器來收集。于cpm工藝中，介電層與相鄰金屬層會(huì)受到泥漿與墊的研磨動(dòng)作而變薄，并且部分由泥漿中的化學(xué)成份來蝕刻，拋光所產(chǎn)生平坦表面，其中金屬層會(huì)變成與其中一個(gè)或兩個(gè)介電層以及蝕刻截止層共面；于拋光工藝中，由位于兩個(gè)或以上基板的環(huán)狀區(qū)域上的蝕刻截止層與介電層反射的光干涉信號(hào)會(huì)被至少稱為c3delta量測(cè)來予以獲得。舉例來說，于時(shí)間t1，由外緣環(huán)狀區(qū)域的光干涉信號(hào)會(huì)被偵測(cè)并由連結(jié)到偵測(cè)器與cmp控制器的計(jì)算機(jī)(cpu)來分析，光干涉信號(hào)會(huì)被用來計(jì)算相位差，并可轉(zhuǎn)換為介電層于此光線原本反射的環(huán)狀區(qū)域的范圍的厚度，相似地，于時(shí)間t2，由中央環(huán)狀區(qū)域的第二光干涉信號(hào)會(huì)被偵測(cè)并由cpu來分析并轉(zhuǎn)換為介電層于此區(qū)域的厚度，此外，第三光干涉信號(hào)會(huì)于時(shí)間t3由中央與外緣中間的環(huán)狀區(qū)域來獲得。

于一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)t1＝t2，介電層于中央與外緣區(qū)域的厚度差(凹陷差異)會(huì)轉(zhuǎn)化為預(yù)先清理時(shí)間差異(c3delta)，假設(shè)初始拋光狀態(tài)會(huì)持續(xù)到時(shí)間tf的程序終止而通常位于基板中央與靠近邊緣的介電層的第一部分會(huì)于蝕刻截止層上方被清除，清理時(shí)間定義為當(dāng)來自蝕刻截止層入射的反射光干涉信號(hào)指出蝕刻截止層上方的介電材料于基板上的特定區(qū)域被完全去除后的實(shí)際終止點(diǎn)。預(yù)先清理時(shí)間系為預(yù)估一個(gè)環(huán)狀區(qū)域的清理時(shí)間，其基于c3delta量測(cè)過程所偵測(cè)的光干涉信號(hào)，較佳者為發(fā)生在靠近拋光循環(huán)的中點(diǎn)，舉例來說，假如總工藝時(shí)間約為70秒，c3delta量測(cè)可于起始拋光循環(huán)后的20-50秒之間執(zhí)行，時(shí)間t1可選擇性地超前t2、或時(shí)間t2可選擇性地超前t1為1或2秒，較佳者，當(dāng)來自于至少兩不同環(huán)狀區(qū)域的光信號(hào)相位相異時(shí)的區(qū)間來收集光干涉信號(hào)，然后通過傳感器收集的光強(qiáng)度信號(hào)則輸入于cpu。

cpu具有專用軟件來計(jì)算固定環(huán)于基板背側(cè)(cmp頭部件)的壓力調(diào)整，其基于計(jì)算來自傳感器的光干涉信號(hào)的凹陷差異，一般來說，凹陷差異是就預(yù)先清理時(shí)間差異(秒)來說，其可通過查表來根據(jù)c3delta量測(cè)大小來獲得特定壓力調(diào)整。如同前面描述，位于任兩個(gè)環(huán)狀區(qū)域之間可加以執(zhí)行c3delta，而于相同拋光循環(huán)中執(zhí)行cmp壓力調(diào)整，然而，中央與邊緣環(huán)狀區(qū)域之間的預(yù)先清理時(shí)間通常會(huì)比其他任兩個(gè)環(huán)狀區(qū)域之間來得大，因此，對(duì)應(yīng)于所偵測(cè)到最大的預(yù)先清理時(shí)間差異的cmp壓力調(diào)整，相對(duì)于拋光循環(huán)的停止時(shí)的厚度不均勻性最小化而言，能提供最大的優(yōu)點(diǎn)。壓力調(diào)整會(huì)回饋至cmp控制器，并觸發(fā)于時(shí)間ta的壓力調(diào)整，其可能伴隨于反射光干涉信號(hào)收集的t1與t2之后數(shù)毫秒。

于ta與最終工藝時(shí)間tf之間，會(huì)施加壓力調(diào)整，使得整個(gè)工藝時(shí)間并不會(huì)由原本的tf目標(biāo)增加，中央至邊緣金屬厚度變化相對(duì)于現(xiàn)有壓力值一直持續(xù)整個(gè)工藝且并未于第二次拋光循環(huán)前施加來說能夠最小化。

于第二實(shí)施例中，單一拋光循環(huán)包含有兩次不同時(shí)間的壓力調(diào)整，第一次壓力調(diào)整執(zhí)行于近似第一實(shí)施例ta的時(shí)間tp1，因此，第二套反射光干涉量測(cè)會(huì)于時(shí)間tp1之后的時(shí)間t4、t5來收集，舉例來說，來自外緣環(huán)狀區(qū)域的反射光干涉信號(hào)會(huì)于時(shí)間t4被分析，而來自中央環(huán)狀區(qū)域的反射光干涉信號(hào)會(huì)于時(shí)間t5被分析，其中t4＝t5、或t4與t5較佳者發(fā)生于兩秒的內(nèi)，來自兩環(huán)狀區(qū)域的光干涉信號(hào)僅稍微不同相位；因此，第二壓力調(diào)整會(huì)通過cpu計(jì)算，并回饋至cmp控制器，其中一個(gè)或兩個(gè)固定環(huán)與cmp頭部件會(huì)由時(shí)間tp2置最終循環(huán)時(shí)間終點(diǎn)tf之間來施加第二壓力調(diào)整。

附圖說明

圖1a為鑲嵌結(jié)構(gòu)的剖面圖，其中金屬層系于cmp工藝前形成于介電層內(nèi)。

圖1b為鑲嵌結(jié)構(gòu)的剖面圖，其系繪示由圖1a經(jīng)過cmp工藝來平面化其上表面。

圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的鑲嵌結(jié)構(gòu)示意圖，顯示如何由反射光由蝕刻截止層與介電層來建立相位差。

圖3為位移平均示意圖，顯示根據(jù)發(fā)明人利用現(xiàn)有工藝所產(chǎn)生的位于基板的中央與外緣區(qū)域的預(yù)先清理時(shí)間差。

圖4a為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的步驟流程示意圖，其中于單一工藝循環(huán)中cmp壓力調(diào)整系對(duì)應(yīng)于預(yù)先清理時(shí)間量測(cè)來進(jìn)行。

圖4b為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的步驟流程示意圖，其中于單一工藝循環(huán)中超過一個(gè)的cmp壓力調(diào)整系對(duì)應(yīng)于一組預(yù)先清理時(shí)間量測(cè)來進(jìn)行。

圖5繪示為時(shí)間線示意圖，其中光強(qiáng)度量測(cè)是于cmp工藝中獲得，預(yù)先清理時(shí)間針對(duì)兩個(gè)或以上的環(huán)狀區(qū)域來計(jì)算，并使用來進(jìn)行壓力調(diào)整以增進(jìn)單一工藝循環(huán)的薄膜均勻度。

圖6為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的查表的范例圖，其用來決定cmp單一拋光循魂的壓力調(diào)整。

圖7為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的cmp工具配置的剖面示意圖，其中來自于位于拋光墊下方的傳感器的光強(qiáng)度讀數(shù)饋送入cpu、計(jì)算預(yù)先清理時(shí)間、然后一個(gè)或是一個(gè)以上壓力調(diào)整輸入于cmp工具來調(diào)整于基板上的多個(gè)壓力帶的其中一個(gè)或是兩個(gè)的固定環(huán)壓力與cmp頭部件壓力。

圖8為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的查表的范例圖，其用來決定cmp單一拋光循魂的壓力調(diào)整。

圖9繪示使用晶圓配置來獲得原子力顯微鏡(afm)量測(cè)，以決定完成拋光循環(huán)后的凹陷均勻度。

圖10a繪示針對(duì)各種不同c3delta時(shí)間由掃描式電子顯微鏡量測(cè)的晶圓中央與邊緣的凹陷差異(非均勻度)示意圖，其表示紀(jì)錄一個(gè)工藝，以及圖10b為圖10a的凹陷差異數(shù)據(jù)作為晶圓拋光日期來加以繪示。

圖11a繪示針對(duì)各種不同c3delta時(shí)間由sem量測(cè)的晶圓中央與邊緣的凹陷差異(非均勻度)示意圖，其表示紀(jì)錄一個(gè)工藝，以及圖11b為圖11a的凹陷差異數(shù)據(jù)作為晶圓拋光日期來加以繪示。

圖12繪示紀(jì)錄拋光工藝的多個(gè)晶圓的中央與邊緣的阻抗差異示意圖。

圖13繪示根據(jù)本發(fā)明的適應(yīng)性終點(diǎn)(aep)控制方法實(shí)現(xiàn)后的晶圓的中央與邊緣的阻抗差異示意圖。

圖14為一窗體，其顯示中央至邊緣間的平均凹陷差異、平均阻抗差異以及紀(jì)錄過程與aep控制方法的阻抗差異標(biāo)準(zhǔn)偏差。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明為一種適應(yīng)回饋控制方法，也稱為適應(yīng)終點(diǎn)控制方法，用以使單一拋光循環(huán)的薄膜不均勻度最小化，而能免去第二次拋光循環(huán)，其中『晶圓』與『基板』名稱可予以互換，cmp適應(yīng)回饋控制方法在此定義可施加于6、8、12寸或是其他尺寸基板，并于中央處理器(cup)上以專有軟件來加以驅(qū)動(dòng)。

本發(fā)明目前實(shí)現(xiàn)于將形成于一個(gè)或是一個(gè)以上介電層的金屬層予以平面化的cmp工藝，金屬層可以是譬如通過鑲嵌工藝的mram上的位線或是字符線、或位于磁性隧穿接合(mtj)上的覆蓋層，其可理解金屬層并不限定為銅，也可以是其他本領(lǐng)域使用的金屬或合金。盡管包含反射光干涉測(cè)量的現(xiàn)有終點(diǎn)偵測(cè)系統(tǒng)一般可以于拋光循環(huán)中，用來監(jiān)控基板的數(shù)個(gè)位置介電薄膜的厚度，但是于拋光循環(huán)中，其并沒有施加于基板被側(cè)的壓力的調(diào)整或環(huán)繞于基板的固定環(huán)。反而其中一個(gè)或兩個(gè)afm以及掃描式電子顯微鏡(sem)測(cè)量會(huì)于拋光循環(huán)完成后來施行，用來監(jiān)控每一批基板的薄膜厚度的均勻性，并計(jì)算前次平面化基板要施加第二次拋光循環(huán)、或是等待平面化的另一基板的第一次拋光循環(huán)的壓力調(diào)整。

請(qǐng)參閱圖3，繪示cmp工藝的圖表，其紀(jì)錄多個(gè)基板的中央與邊緣的清理時(shí)間的差異，其中每一多個(gè)點(diǎn)60代表一個(gè)披次，執(zhí)行平均時(shí)間線61編匯數(shù)周。于本例子中，于數(shù)個(gè)每一包含有25晶圓的披次后，中央至邊緣的清理時(shí)間平均差異為2.8秒，此結(jié)果可程序化入cmp控制器內(nèi)，來調(diào)整接續(xù)披次的壓力狀況，以求降低單一拋光循環(huán)后的中央至邊緣薄膜厚度的非均勻度，然而，如圖3所繪示，縱使對(duì)應(yīng)每一個(gè)清理時(shí)間執(zhí)行平均差異的壓力狀況，其仍舊會(huì)于每一個(gè)披次之間具有概略的不均勻度。因此需要一種能實(shí)時(shí)修正的方法，能概略使單一拋光循環(huán)內(nèi)的基板的不均勻度最小化，并降低披次與披次(晶圓與晶圓)間的不均勻度。

請(qǐng)參閱圖1a，繪示鑲嵌步驟流程的中間步驟，其中基板10包含具有多個(gè)金屬與介電層的子層，第一層間介電層(ild)11通過氧化鋁或類似材料形成于基板，且具有以側(cè)墻11s為邊界的開口。金屬層12可為字符線或位線并充填于側(cè)墻11s之間的開口，并延伸高于第一ild一定距離e，蝕刻截止層13接觸于第一ild的上表面，其可通過釕或是其他具化學(xué)與機(jī)械蝕刻阻抗的金屬或合金，其概略超出于使用于第二ild14的譬如氧化鋁等介電材料。通常第二ild系順應(yīng)沉積下來，使得上表面14t2形成于高于金屬層12大概距離d，上表面14t1則高于蝕刻截止層13相鄰于金屬側(cè)墻12s距離d，其中d大于e。

于圖1b中，其繪示圖1a的cmp工藝完成后的鑲嵌結(jié)構(gòu)，較佳者，部分位于蝕刻截止層13上的金屬層12與第二ild14會(huì)被去除，而會(huì)留下與位于側(cè)墻11s間的金屬層之上表面12t共平面的蝕刻截止層上表面13t。金屬層具有整個(gè)晶圓的均勻厚度是非常重要，而能提供整個(gè)晶圓均勻的阻抗值，一般多個(gè)平行金屬層(圖中未示)形成于第一ild11內(nèi)，但為求簡(jiǎn)化，圖式中僅繪示一個(gè)金屬層，因此，額外的金屬層與介電層(圖中未示)會(huì)于鑲嵌結(jié)構(gòu)上形成于金屬層12之上來形成金屬層之間的內(nèi)連接。

請(qǐng)參閱圖2，終點(diǎn)感測(cè)系統(tǒng)操作來自光源(圖中未示)的多個(gè)入射光信號(hào)20a、20b，其分別反射于蝕刻截止層13與第二ild14，反射光信號(hào)會(huì)形成干涉圖樣20c，而由傳感器(圖中未示)來擷取，并用來計(jì)算相位差21來指出位于蝕刻截止層13之上、具有上表面14t1區(qū)域的第二ild的厚度。

圖4a繪示本發(fā)明的第一實(shí)施例的步驟流程圖，于步驟100，在cmp工藝的拋光循環(huán)的第一部分從基板移除材料，會(huì)通過如同前述的光學(xué)終點(diǎn)感測(cè)系統(tǒng)來監(jiān)控，光學(xué)系統(tǒng)包含提供入射光至基板表面的光源、與擷取來自介電層與蝕刻截止層以干涉信號(hào)型式的反射光的傳感器。于步驟101，來自于至少兩個(gè)環(huán)狀區(qū)域的反射光干涉信號(hào)的光強(qiáng)度數(shù)據(jù)，會(huì)被輸入cpu來計(jì)算至少兩環(huán)狀區(qū)域的預(yù)先清理時(shí)間；然后于步驟102，cpu會(huì)計(jì)算兩可為中央環(huán)狀區(qū)域與外緣(邊緣)環(huán)狀區(qū)域的環(huán)狀區(qū)域的凹陷差異(不均勻度)，接著預(yù)先清理非均勻度數(shù)據(jù)會(huì)被用來產(chǎn)生回饋信號(hào)至步驟103的cmp控制器，于步驟104，回饋信號(hào)觸發(fā)其中一個(gè)或兩個(gè)的固定環(huán)壓力與cmp頭部件壓力的壓力調(diào)整，然后予以施加直到完成整個(gè)拋光循環(huán)，步驟105。

根據(jù)繪示于圖4b的第二實(shí)施例，除了施加的壓力調(diào)整不一定維持的外，第一實(shí)施例的初始五個(gè)步驟100-104皆予以維持，反而于最終步驟105的前，執(zhí)行步驟106-107或106-108，步驟106包含收集第一次壓力調(diào)整之后的第二套反射光干涉信號(hào)、當(dāng)基板上的至少兩環(huán)狀區(qū)域之間的第二套預(yù)先清理時(shí)間數(shù)據(jù)被計(jì)算時(shí)，輸入光強(qiáng)度信號(hào)至cpu；因此，于步驟107，cpu決定是否進(jìn)行第二次壓力調(diào)整能有利地提供于拋光循環(huán)截止的至少兩環(huán)狀區(qū)域間的最小化清理時(shí)間，如果為否，當(dāng)拋光循環(huán)停止時(shí)，則現(xiàn)形拋光狀態(tài)會(huì)持續(xù)直到步驟105；如果為是，會(huì)插入步驟108，其包含回饋第二壓力調(diào)整至cpu控制器與調(diào)整至少一個(gè)cmp頭部件壓力與固定環(huán)壓力，直到于步驟105的拋光循環(huán)停止。其中步驟100可能需要約兩秒時(shí)間，而步驟101-103的cpu處理時(shí)間則一般約幾毫秒內(nèi)完成，同樣的，步驟104可能發(fā)生于1秒內(nèi)，其意味著整個(gè)本發(fā)明的適應(yīng)回饋控制方法可予以實(shí)現(xiàn)，而不會(huì)對(duì)整個(gè)拋光時(shí)間有顯著影響。于部分實(shí)施例，發(fā)明人可以在現(xiàn)有拋光循環(huán)沒有計(jì)算或施加實(shí)時(shí)壓力調(diào)整時(shí)，將步驟100-105或100-108可予以同時(shí)執(zhí)行。

第一實(shí)施例繪示于圖5的圖形表示適應(yīng)回饋控制方法也稱為適應(yīng)終點(diǎn)(aep)控制方法的各步驟的時(shí)間線，圖形左側(cè)(垂直軸)表示單一拋光循環(huán)的時(shí)間線，起始于ts而終止于tf，其中后者可能為于開始后的60至500秒，水平軸表示由基板表面反射的光強(qiáng)度。曲線50對(duì)應(yīng)基板的中央環(huán)狀區(qū)域的反射光干涉信號(hào)的光強(qiáng)度，曲線51對(duì)應(yīng)基板的邊緣與中央環(huán)狀區(qū)域之間的環(huán)狀區(qū)域的反射光干涉信號(hào)的光強(qiáng)度，而曲線52對(duì)應(yīng)外圍第n個(gè)環(huán)狀區(qū)域的反射光干涉信號(hào)的光強(qiáng)度，外圍環(huán)狀區(qū)域具有較大的信號(hào)強(qiáng)度，因其具有較大的區(qū)域而會(huì)有較多的光線于此環(huán)狀區(qū)域反射。所有三條曲線都具有最大與最小點(diǎn)，但其相互之間并異步，舉例來說，曲線51、50、52的概略最小光強(qiáng)度分別發(fā)生于時(shí)間t3、t2、t1，較佳者，接續(xù)壓力調(diào)整會(huì)于時(shí)間t1-t3對(duì)應(yīng)的反射光干涉信號(hào)來計(jì)算，其光強(qiáng)度曲線相互并非完全同步。

于時(shí)間t1，來自外緣環(huán)狀區(qū)域的第一反射光干涉信號(hào)會(huì)由傳感器(圖中未示)接收并輸入于cpu，并且來自中央環(huán)狀區(qū)域的第二反射光干涉信號(hào)會(huì)于時(shí)間t2接收、來自中間環(huán)狀區(qū)域的第三反射光干涉信號(hào)會(huì)于時(shí)間t3接收然后傳送到cpu，其會(huì)使用軟件程序來將其相位差(見圖2)轉(zhuǎn)化為每一環(huán)狀區(qū)域的介電層厚度，圖1a中于時(shí)間ts的厚度d會(huì)逐漸變小直到于時(shí)間tf的0為止(見圖1b)。于任何兩個(gè)環(huán)狀區(qū)域在拋光循環(huán)過程中任何時(shí)間的厚度不均勻度系稱為凹陷差異，接著，會(huì)計(jì)算至少兩不同環(huán)狀區(qū)域的預(yù)清理時(shí)間c3delta差異，舉例來說，外緣與中央環(huán)狀區(qū)域的凹陷差異分別由時(shí)間t1、t2的光強(qiáng)度來決定，然后通過cpu轉(zhuǎn)換為假定現(xiàn)有拋光狀況持續(xù)到時(shí)間tf的預(yù)估清理時(shí)間的差異。對(duì)應(yīng)于許多不同預(yù)先清理時(shí)間差異的具有指定基板背側(cè)(cmp頭部件)壓力與固定環(huán)壓力調(diào)整的表(表1)用來決定cmp控制器(圖中未示)的適當(dāng)回饋數(shù)據(jù)。

圖6為對(duì)應(yīng)于一個(gè)實(shí)施例的表1的放大示意圖，此表具有九列而對(duì)應(yīng)于九個(gè)預(yù)先清理時(shí)間差異，由-4單元至+4單元(第1行)變化于中央至外緣環(huán)狀區(qū)域之間來予以簡(jiǎn)化圖式。第1行中負(fù)的預(yù)先清理時(shí)間差異意味著介電層14(見圖1a)于清理外緣環(huán)狀區(qū)域前，會(huì)先清理基板的中央環(huán)狀區(qū)域，實(shí)際執(zhí)行上，表1可能具有概略較大的列數(shù)與以0.1-0.01單位來增加的預(yù)先清理時(shí)間，其中一個(gè)單位可能為1秒或是幾分的一秒。中間行表明為cmp頭部件壓力調(diào)整，相對(duì)于起始?jí)毫Σ⒁詐si為單位，以第1列為例，-0.4單位的預(yù)先清理時(shí)間差異觸發(fā)cmp頭部件的壓力消對(duì)于起始部件壓力(mp)降低-x1psi，相同的，-4單位的預(yù)先清理時(shí)間差異導(dǎo)引固定環(huán)壓力(rrp)對(duì)應(yīng)于時(shí)間ts的rrp值下降-y1psi。

mp調(diào)整于x1直到x8psi的單元來提供，而rrp調(diào)整列于y1直到y(tǒng)8，其中任一壓力調(diào)整可能為0，每一xn與yn值可能為0.01至1的大小，其中n舉例來說可能為1-8，而于其他實(shí)施例則可能為較大數(shù)。于具有n列的表1的其他實(shí)施例，其具有xn個(gè)不同且可能包含0的mppsi調(diào)整以及yn個(gè)不同且可能包含0的rrppsi調(diào)整；且表1中部分列的cmp頭部件壓力與rrp調(diào)整不盡然會(huì)一直相同方向(-代表減少或+代表增加)，其可能為(-xn)mp調(diào)整對(duì)應(yīng)于0、(-yn)、或+ynrrp調(diào)整、或0、或+xnmp調(diào)整對(duì)應(yīng)0、(-yn)、或+ynrrp調(diào)整。

rrp的降低會(huì)引起固定環(huán)位于晶圓邊緣的拋光墊上壓力的降低，其會(huì)引起鄰近基板的外緣環(huán)狀區(qū)域的拋光墊的回彈，然后又會(huì)引起位于外緣環(huán)狀區(qū)域材料去除率的增強(qiáng)，但又不會(huì)明顯沖擊中央環(huán)狀區(qū)域材料的去除率，cmp頭部件壓力(mp)與施加在位于cmp頭內(nèi)的基板背側(cè)的壓力有關(guān)，因此，mp壓力的增加會(huì)有效地使基板前側(cè)以增加的材料去除率來拋光，部分cmp工具中，僅有一個(gè)cmp頭部件區(qū)域，因此mp的改變會(huì)實(shí)質(zhì)上均勻地施加于整個(gè)基板。

繪示于圖7的另一實(shí)施例，在拋光循環(huán)中，基板10的背側(cè)10b的部件48上具有超過一個(gè)壓力區(qū)域，于實(shí)施范例中，四個(gè)環(huán)狀壓力區(qū)域z1-z4繪示于基板背側(cè)的同心環(huán)，z4位于中央、z1位于最外緣、z2相鄰于z1、z3相鄰于z4，于此例子中，部件上的四個(gè)環(huán)狀壓力區(qū)域重迭于位于基板前側(cè)10f的環(huán)狀區(qū)域a1-a4，其中a4系為中心環(huán)狀區(qū)域、a1為外緣環(huán)狀區(qū)域、a2為第一中間環(huán)狀區(qū)域并對(duì)齊于區(qū)域z2的下，然后a3為第二中間環(huán)狀區(qū)域并對(duì)齊于區(qū)域z3的下。因此，每一區(qū)域的半徑基本上等同于對(duì)應(yīng)前側(cè)環(huán)狀區(qū)域，舉例來說，環(huán)狀區(qū)域a1與z1具有環(huán)半徑c1、c2為環(huán)狀區(qū)域a2與z2的半徑、c3為環(huán)狀區(qū)域a3與z3的半徑、c4為環(huán)狀區(qū)域a4與z4的半徑。

包含有光源與傳感器的光學(xué)系統(tǒng)30于cmp工藝中定位于拋光墊31與基板10的下，其中泥漿34會(huì)被導(dǎo)入拋光墊與基板前側(cè)10f之間，光源透過不斷地于基板下方移動(dòng)的光學(xué)窗(圖中未示)來射出光線，光學(xué)系統(tǒng)可于小于1秒的時(shí)間內(nèi)提供入射光20a、20b至所有的環(huán)狀區(qū)域a1-a4，并據(jù)此收集反射光干涉信號(hào)20c。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，光干涉信號(hào)20c4來自于中央環(huán)狀區(qū)域，光干涉信號(hào)20c1來自外緣環(huán)狀區(qū)域，并分別于時(shí)間t5、t6獲得，然后輸入于cpu35，前面所描述的預(yù)先清理時(shí)間(c3delta)會(huì)針對(duì)位于基板前側(cè)的環(huán)狀區(qū)域a1、a4來計(jì)算，圖4a的流程圖可供決定壓力調(diào)整來傳送至cmp控制器36。于一些實(shí)施例中，cpu與cmp控制器為同一個(gè)裝置而非分離的單元，假使環(huán)狀區(qū)域a4比環(huán)狀區(qū)域a1更快變薄，則會(huì)實(shí)施壓力調(diào)整來增加環(huán)狀區(qū)域a1相對(duì)于環(huán)狀區(qū)域a4的變薄率，相反地，如果環(huán)狀區(qū)域a1比環(huán)狀區(qū)域a4更快變薄，則會(huì)實(shí)施壓力調(diào)整來增加環(huán)狀區(qū)域a4相對(duì)于環(huán)狀區(qū)域a1的變薄率。

于時(shí)間tp1施作的第一壓力調(diào)整包含其中一個(gè)或兩個(gè)于基板邊緣的固定環(huán)的壓力調(diào)整40以及基板背側(cè)的cmp頭部件壓力調(diào)整，較佳者，背側(cè)壓力調(diào)整包含于背側(cè)區(qū)域z1的mp調(diào)整41、于背側(cè)區(qū)域z2的mp調(diào)整42、于背側(cè)區(qū)域z3的mp調(diào)整43、于背側(cè)區(qū)域z4的mp調(diào)整44，其系維持直到拋光循環(huán)于時(shí)間tf的截止。以本例子中，表2具有對(duì)應(yīng)于每一部件區(qū)域的壓力調(diào)整行，其中x1-x8值施加于區(qū)域z1、v1-v8值施加于區(qū)域z2、w1-w8值施加于區(qū)域z3、z1-z8值施加于區(qū)域z4，與第一實(shí)施例相似，每一個(gè)正或負(fù)的cmp頭部件壓力調(diào)整的絕對(duì)值可能由0.01-1psi，進(jìn)一步來說，于其他具有n列表2的實(shí)施例中，n可能概略大于9、同一列的一個(gè)或一個(gè)以上的vn、wn、xn、yn、zn值可能為0、負(fù)數(shù)或是正數(shù)。

于另一實(shí)施例，當(dāng)預(yù)先清理時(shí)間于僅由基板的n個(gè)環(huán)狀區(qū)域中的兩個(gè)環(huán)狀區(qū)域來計(jì)算，然后cmp頭部件壓力調(diào)整可能僅施作于兩個(gè)對(duì)位于預(yù)先清理時(shí)間差異被計(jì)算的兩個(gè)環(huán)狀區(qū)域的mp區(qū)域；舉例來說，當(dāng)預(yù)先清理時(shí)間差異由環(huán)狀區(qū)域a1與a4計(jì)算時(shí)，前述實(shí)施例的背側(cè)壓力調(diào)整可更改為僅針對(duì)區(qū)域z1與z4進(jìn)行壓力調(diào)整，而區(qū)域z2與z3維持初始mp值，因此，僅施加值x1-x8于區(qū)域z1、施加值z(mì)1-z8于區(qū)域z4，所有的v1-v8值以及所有的w1-w8值都不施加來進(jìn)行cmp頭部件壓力調(diào)整。

于遵循圖4b的流程圖與圖7的時(shí)間線的又一實(shí)施例，第二套反射光干涉信號(hào)于rrp調(diào)整40與mp調(diào)整41-44施加之后的若干時(shí)間被收集，舉例來說，步驟106包含于時(shí)間t7收集第二光干涉信號(hào)20c4以及于時(shí)間t8收集第二光干涉信號(hào)20c1，并假定施加于mp以及rrp的第一壓力調(diào)整維持直到拋光循環(huán)結(jié)束來決定第二預(yù)先清理時(shí)間差異，當(dāng)于步驟107，cpu35決定改善厚度均勻性而施加第二套mp以及rrp壓力調(diào)整，如圖4b的步驟108所表示，一個(gè)或是一個(gè)以上的mp與rrp會(huì)于點(diǎn)tp2進(jìn)行第二次調(diào)整，于此例子中，表2會(huì)被用來決定于時(shí)間tp2的第二次mp與rrp調(diào)整的大小。

本發(fā)明也可預(yù)期獲得第二套反射光干涉信號(hào)以及于繪示在圖5的第一實(shí)施例中，在時(shí)間ta之后施加第二壓力調(diào)整于其中一個(gè)或是兩個(gè)固定環(huán)壓力與cmp頭部件壓力，進(jìn)一步而言，假如拋光循環(huán)系為較大的時(shí)間，譬如大于70秒，本發(fā)明也包含一個(gè)實(shí)施例，其中超過兩個(gè)預(yù)先清理時(shí)間差異會(huì)于拋光循環(huán)中的不同時(shí)間被偵測(cè)，于每一個(gè)預(yù)先清理時(shí)間差異計(jì)算后進(jìn)行壓力調(diào)整，并通過查表來決定壓力調(diào)整。

本發(fā)明也包含一個(gè)實(shí)施例，其中一個(gè)以上的反射光干涉信號(hào)會(huì)于預(yù)先清理時(shí)間差異的決定，來由每一環(huán)狀區(qū)域收集，圖9所會(huì)是范例，其中反射光干涉資料會(huì)由圓形基板6的外緣環(huán)狀區(qū)域的不同范圍1、4、5收集，相位差21(見圖2)由三個(gè)范圍中的每一個(gè)來獲得，并轉(zhuǎn)換為薄膜厚度量測(cè)。三個(gè)厚度量測(cè)的平均值會(huì)轉(zhuǎn)化為針對(duì)外緣環(huán)狀區(qū)域的預(yù)先清理時(shí)間，相似地，兩個(gè)厚度量測(cè)也會(huì)由來自中央環(huán)狀區(qū)域的范圍2、3的反射光干涉數(shù)據(jù)來衍生，傳感器可以于不到1秒的時(shí)間內(nèi)由所有五個(gè)范圍收集到光強(qiáng)度數(shù)據(jù)，較佳者為低于200毫秒。范圍2、3的平均厚度使用于中央環(huán)狀區(qū)域的預(yù)先清理時(shí)間的計(jì)算，然后查詢相似于表1的表，并根據(jù)中央與外緣環(huán)狀區(qū)域的預(yù)先清理時(shí)間差異來計(jì)算其中一個(gè)或是兩個(gè)的固定環(huán)以及cmp頭部件的壓力調(diào)整。

為了證實(shí)通過實(shí)現(xiàn)在此描述的cmp適應(yīng)終點(diǎn)方法于厚度均勻性的改善，針對(duì)完成圖5描繪的單一拋光循環(huán)的多個(gè)晶圓進(jìn)行sem量測(cè)，其中僅有一個(gè)對(duì)應(yīng)于中央環(huán)狀區(qū)域以及邊緣環(huán)狀區(qū)域之間的預(yù)先清理時(shí)間的壓力調(diào)整被實(shí)行，接著繪示的x軸值為對(duì)應(yīng)于圖5于整個(gè)秒數(shù)(-2,-1,0,+1,or+2)的時(shí)間差異t1-t2，因此t1可能與t2相同時(shí)間或是早1或2秒、或晚1或2秒發(fā)生。于圖11a的來自aep控制方法的結(jié)果比較于圖10a的數(shù)據(jù)，其由在相同拋光工藝中沒有壓力校正，其中預(yù)先清理時(shí)間差異由兩個(gè)環(huán)狀區(qū)域來計(jì)算。

圖10a與圖11a顯示凹陷差異(厚度不均勻性)，其以中央與邊緣環(huán)狀區(qū)域針對(duì)各種c3delta時(shí)間來以微米計(jì)算，本發(fā)明aep控制方法的優(yōu)點(diǎn)可以清楚展示于圖11a數(shù)據(jù)，其比圖10a的結(jié)過更緊密地群聚于零不均勻性的y軸目標(biāo)值。

圖10b與圖11b分別為圖10a與圖11a資料的另一種視圖，特別是根據(jù)每一基板的資料的非均勻性的結(jié)果，每一圖中最早的資料位于左側(cè)而最晚的資料位于右側(cè)。

如同前面描述，使整個(gè)基板以及一個(gè)基板至另一個(gè)(晶圓至晶圓)的金屬層的阻抗均勻度最小化也是非常重要的，由于阻抗與金屬層的厚度有相關(guān)，厚度不均勻度(凹陷差異)的值愈小，中央與環(huán)狀區(qū)域的阻抗差異愈小。對(duì)照于第13與12圖，顯示aep控制方法于阻抗不均勻度最小化的優(yōu)點(diǎn)，圖13中來自aep控制方法的點(diǎn)相對(duì)于表示由發(fā)明人實(shí)施的紀(jì)錄過程(por)的cmp的數(shù)據(jù)點(diǎn)，更為靠近圍繞于目標(biāo)y軸0值。

圖14顯示本發(fā)明提供的aep控制方法于cmp工藝優(yōu)點(diǎn)的摘錄表，晶圓至晶圓(wtw)的凹陷差異由第2列的0.006微米(por平均)降低至第4列的2-0.005微米(aep平均)，約為20％的改善，此外，wtw阻抗不均勻度與標(biāo)準(zhǔn)偏差都下降，特別是當(dāng)實(shí)施aep控制方法使阻抗差與標(biāo)準(zhǔn)偏差分別改良26％與16％，其por阻抗差由1.805+/-0.369奧姆變成1.328+/-0.312奧姆，如表內(nèi)最下列所指出通過aep控制方法于晶圓內(nèi)均勻度(wiw)的阻抗差與標(biāo)準(zhǔn)偏差的改良也可明顯看出。

以上說明對(duì)本發(fā)明而言只是說明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解，在不脫離以下所附權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可做出許多修改，變化，或等效，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。