用于經(jīng)改良的研磨墊外形的閉回路控制制造技術(shù)

本文所描述的實施例使用調(diào)節(jié)拂掠的閉回路控制(closed-loop?control；CLC)，以在整個墊壽命期間賦能跨越該墊的均勻溝槽深度移除。整合至調(diào)節(jié)臂中的一感測器能現(xiàn)場且即時監(jiān)控該墊堆迭厚度。自該厚度感測器的反饋用于修改跨越該墊表面的墊調(diào)節(jié)器駐留時間，而校正隨該墊及盤老化而可能出現(xiàn)的該墊外形中的漂移。墊外形CLC在連續(xù)調(diào)節(jié)情況下賦能溝槽深度的均勻縮減，進而提供較長的消耗品壽命及降低的操作成本。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本文所描述的實施例大體而言關(guān)于基板的平坦化。更特定言之，本文所描述的實施例關(guān)于研磨墊的調(diào)節(jié)。
技術(shù)介紹
O. 25微米以下(Sub-quarter micron)多層金屬化為用于下一代超大型積體電路(ultra large-scale integration ；ULSI)的諸關(guān)鍵技術(shù)的一。為此項技術(shù)核心的多層互連需要對以高深寬比孔徑形成的互連特征結(jié)構(gòu)(包括觸點、通孔、凹溝及其他特征結(jié)構(gòu))進行平坦化。該等互連特征結(jié)構(gòu)的可靠形成對于ULSI的成功及持續(xù)努力以提高個別基板及模上的電路密度及品質(zhì)極其重要。使用順序材料沈積及材料移除技術(shù)在基板表面上形成多層互連，以在多層互連中形成特征結(jié)構(gòu)。當(dāng)順序沈積且移除諸材料層時，基板的最高表面在其表面上可能變?yōu)榉瞧矫妫一宓淖罡弑砻嬖谶M一步處理之前需要進行平坦化。平坦化或「研磨」為將材料自基板的表面移除以形成大體而言均勻、平坦的表面的工藝。平坦化用于移除過量沈積材料、移除非所欲表面構(gòu)形及表面缺陷(諸如，表面粗糙度、附聚材料、晶格損壞、刮痕及受污染層或材料)，以提供用于隨后光蝕刻及其他半導(dǎo)體工藝的均勻表面。化學(xué)機械平坦化或化學(xué)機械研磨(Chemical Mechanical Polishing ;CMP)為用于平坦化基板的常見技術(shù)。CMP利用諸如漿或其他流體介質(zhì)的化學(xué)組成物以自基板選擇性移除材料。在習(xí)知CMP技術(shù)中，基板承載或研磨頭安裝于承載總成上，且上述基板承載或研磨頭定位為與CMP裝置中的研磨墊接觸。承載總成向基板提供可控壓力，進而將基板壓在研磨墊上。經(jīng)由外部驅(qū)動力使墊相對于基板移動。CMP裝置實現(xiàn)介于基板表面與研磨墊之間的研磨或摩擦移動，同時分散研磨組成物以實現(xiàn)化學(xué)活性及/或機械活動及隨后材料自基板表面的移除。執(zhí)行材料的該移除的研磨墊必須具有用于基板平坦化的適當(dāng)機械特性，同時在研磨期間將基板中缺陷的產(chǎn)生最小化。此類缺陷可為由墊的凸起區(qū)域或由配置于墊的表面上的研磨副產(chǎn)物(諸如，自電解質(zhì)溶液沈淀出的基板移除的導(dǎo)電材料的累積、墊的磨損部分、來自研磨漿的磨粒的附聚及類似物)所引起的基板表面中的刮痕。在研磨期間，歸因于磨損及/或墊表面上研磨副產(chǎn)物的累積，研磨墊的研磨潛勢通常衰減，從而導(dǎo)致研磨品質(zhì)降低。研磨墊的此變化可能在墊表面上以不均勻或局部圖案出現(xiàn)，上述不均勻或局部圖案可能促進導(dǎo)電材料的不均勻平坦化。因而，必須將墊表面進行定期恢復(fù)或調(diào)節(jié)，以復(fù)原墊的研磨效能。因而,需要用于調(diào)節(jié)研磨墊的改良方法及裝置。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本文所描述的實施例大體而言關(guān)于基板的平坦化。更特定言之，本文所描述的實施例關(guān)于研磨墊的調(diào)節(jié)。在一個實施例中，提供一種調(diào)節(jié)一研磨墊的方法。該方法包含以下步驟使該研磨墊的一表面與一調(diào)節(jié)盤接觸；量測該研磨墊的一厚度，同時使該調(diào)節(jié)盤拂掠跨越該研磨墊的該表面；將該研磨墊的該量測厚度與一標(biāo)準(zhǔn)厚度研磨墊外形進行比較；以及基于該研磨墊的該量測厚度與該標(biāo)準(zhǔn)厚度研磨墊外形的該比較來調(diào)整該調(diào)節(jié)盤的一駐留時間。在又一實施例中，提供一種調(diào)節(jié)一研磨墊的方法。該方法包含以下步驟使用一初始調(diào)節(jié)法調(diào)節(jié)一研磨墊，同時使用一整合感應(yīng)感測器來量測該研磨墊的一厚度，其中該初始調(diào)節(jié)法包含基于一初始駐留時間剖面的一初始拂掠排程；將該研磨墊的該量測厚度與一初始預(yù)研磨墊厚度剖面進行比較，且使用比較出的差來建構(gòu)一量測過的墊磨損外形；將該量測過的墊磨損外形與一目標(biāo)墊磨損外形進行比較；基于該量測過的墊磨損外形與一目標(biāo)墊磨損外形的該比較來決定一修正駐留時間剖面；基于該修正駐留時間剖面來開發(fā)一修正拂掠排程；以及基于該修正拂掠排程來調(diào)整該調(diào)節(jié)盤的一駐留時間。 附圖說明因此，可詳細理解本專利技術(shù)的上述特征結(jié)構(gòu)的方式，即上文簡要概述的本專利技術(shù)的更特定描述可參照實施例進行，一些實施例圖示于隨附圖式中。然而，應(yīng)注意，隨附圖式僅圖示本專利技術(shù)的典型實施例，且因此不欲視為其范疇的限制，因為本專利技術(shù)可允許其他同等有效的實施例。圖I為化學(xué)機械研磨(CMP)系統(tǒng)的一個實施例的俯視示意平面圖；圖2為圖I的CMP系統(tǒng)的研磨站的部分透視圖；圖3為圖示根據(jù)本文所描述實施例的墊調(diào)節(jié)方法的一個實施例的流程圖；圖4為圖示根據(jù)本文所描述實施例的墊調(diào)節(jié)方法的又一實施例的流程圖；圖5A為圖示用于開回路執(zhí)行的先前技術(shù)線性墊調(diào)節(jié)拂掠外形的圖；圖5B為根據(jù)本文所描述的實施例的墊外形CLC控制模型的示意圖，此墊外形CLC控制模型使用來自整合感測器的墊外形反饋；圖6A為圖示用于去離子水(deionized water ;DI water)調(diào)節(jié)執(zhí)行的駐留時間排程的圖；圖6B為圖示用于開回路及閉回路控制執(zhí)行的最終墊移除外形、并比較整合感測器與銷規(guī)(pin gauge ；PG)的結(jié)果的圖；圖7A為圖示根據(jù)本文所描述的實施例的用于漿研磨調(diào)節(jié)執(zhí)行的駐留時間排程的圖；以及圖7B為圖示根據(jù)本文所描述的實施例的用于開回路及閉回路控制執(zhí)行的最終墊移除外形、并比較整合感測器與銷規(guī)(PG)結(jié)果的圖。為了促進理解，在可能情況下使用相同元件符號來表示諸圖所共有的相同元件。預(yù)期一個實施例的元件及特征結(jié)構(gòu)可有利地并入其他實施例中而無需進一步敘述。具體實施例方式大體而言，本文所描述的實施例提供用于基板平坦化的方法及裝置。更特定言之，本文所描述的實施例提供用于調(diào)節(jié)研磨墊的方法及裝置。化學(xué)機械平坦化(CMP)墊需要調(diào)節(jié)以維持產(chǎn)生可接受效能的表面。然而，調(diào)節(jié)不僅使墊表面再生，還磨損墊材料及漿輸送溝槽。不可接受的調(diào)節(jié)可能導(dǎo)致不均勻的墊外形，限制墊的產(chǎn)品壽命。本文所描述的某些實施例使用調(diào)節(jié)拂掠的閉回路控制(closed-loopcontrol ；CLC),以在整個墊壽命期間賦能跨越墊的均勻的溝槽深度移除。感測器可整合至調(diào)節(jié)臂中以賦能對墊堆迭厚度的現(xiàn)場及即時監(jiān)控。自厚度感測器的反饋可用于修改墊調(diào)節(jié)器跨越墊表面的駐留時間，而校正可能隨墊及盤老化而出現(xiàn)的墊外形中的漂移。墊外形CLC在連續(xù)調(diào)節(jié)情況下賦能溝槽深度的均勻縮減，而提供較長的消耗品壽命及降低的操作成本。墊調(diào)節(jié)廣泛使用于CMP中以維持可接受的工藝效能。在未用磨盤進行定期墊表面調(diào)節(jié)的情況下，晶圓上薄膜材料移除速率(material removal rates ;MRR)迅速退化。亦需要適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)間隔，以在墊或墊套的整個壽命期間維持可接受的晶圓內(nèi)不均勻性(within-wafer non-uniformity ；WIWNU)及缺陷度。然而，調(diào)節(jié)不僅使墊頂表面再生，還磨損墊頂表面，包括磨損用于漿分布的溝槽。若溝槽受到不平磨損，則可減少墊的有效壽命。不可接受調(diào)節(jié)可能導(dǎo)致限制墊的產(chǎn)品壽命的不均勻墊外形。歸因于消耗品更換及隨后的工藝再鑒定，墊外形不均勻性可對工具操作成本具有顯著影響。 墊調(diào)節(jié)拂掠排程為影響墊外形不均勻性的最重要因素的一。對于旋轉(zhuǎn)研磨工具，通常將調(diào)節(jié)盤的跨越平臺行程分成多個徑向調(diào)節(jié)區(qū)。每個區(qū)內(nèi)的調(diào)節(jié)盤的滯留時間或駐留時間可經(jīng)調(diào)整以產(chǎn)生所要的拂掠排程。通常，一般使用固定的線性及正弦拂掠排程。然而，固定拂掠排程經(jīng)常不能校正工藝漂移及所用消耗品(例如，漿料)中的變化。已經(jīng)由量測廣泛調(diào)節(jié)墊的墊堆迭厚度或溝槽深度剖面，來測試經(jīng)設(shè)計以預(yù)測駐留時間剖面的模型，而上述駐留時間剖面產(chǎn)生優(yōu)越墊內(nèi)磨損外形效能。由于墊厚度剖面量測趨于侵入且性質(zhì)上經(jīng)常為破壞性的，故在研磨操作期間通常不執(zhí)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：S·瀚達帕尼，錢雋，C·D·可卡，J·G·馮，張壽松，C·C·加勒特森，G·E·蒙柯，S·D·蔡，
申請(專利權(quán))人：應(yīng)用材料公司，
類型：
國別省市：