[發明專利]銅CMP在線測量點實時定位方法及系統

有效

• 申請號: 201610867097.5
• 申請日: 2016-09-29
• 公開（公告）號: CN106625244B
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 李弘愷;王同慶;李昆;路新春;雒建斌
• 申請（專利權）人: 清華大學;天津華海清科機電科技有限公司
• 主分類號: B24B49/04
• 分類號: B24B49/04;B24B37/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

本發明公開了一種銅CMP在線測量點實時定位方法及系統，該方法包括：讀取晶圓的初始角度位置和探頭的初始角度位置，和晶圓初始位置與拋光盤初始位置的初始圓心距；采用即時更新與參數估算相結合的方法，計算電渦流傳感器探頭的當前旋轉角度，晶圓的當前旋轉角度及其沿拋光盤徑向擺動時與拋光盤盤心的當前圓心距；計算電渦流傳感器探頭和晶圓相對初始位置的運動增量，并利用電渦流傳感器探頭在晶圓表面的運動軌跡方程，計算工藝過程中電渦流傳感器探頭在晶圓表面的坐標。本發明解決了銅CMP工藝過程中測量點實時定位問題，可實現當前測量值與測量點坐標的快速匹配，更好地滿足了銅CMP在線測量的工藝需求。

技術領域

本發明涉及化學機械平坦化技術領域，具體涉及一種銅CMP在線測量點實時定位方法及系統。

背景技術

化學機械平坦化(Chemical Mechanical Planarization，簡稱CMP)技術是當今最有效的全局平坦化方法。它利用化學腐蝕和機械磨削的協同作用，可以有效兼顧晶圓局部和全局平坦度，并已在超大規模集成電路制造中得到了廣泛應用。在CMP過程中，需要精確控制材料的去除量。若不能實現有效的監控，將無法避免晶圓“過拋”或者“欠拋”等情況的出現。由于銅CMP苛刻的工藝環境，使得在線測量的實現非常困難。

目前，對于銅CMP工藝，基于電渦流檢測方法的在線測量模塊已出現在銅CMP系統中，可用于監測一定厚度范圍內的銅層去除情況，判斷工藝是否已達到期望終點，以及時終止工藝過程。然而，由于銅CMP特殊的工藝過程，電渦流傳感器所采集到的有效測量信號僅為探頭運動至晶圓下方時的部分，并且有效測量軌跡和有效采樣點數不固定，進而加大了在線處理與分析測量數據的難度。為了實現精確的在線測量，迫切需要在工藝過程中實現當前測量點的實時定位，以完成測量值與測量點坐標的快速匹配，從而更好地滿足銅CMP在線測量的工藝需求。

發明內容

本發明旨在至少解決上述技術問題之一。

為此，本發明的一個目的在于提出一種銅CMP在線測量點實時定位方法。

本發明的另一目的在于提出一種銅CMP在線測量點實時定位系統。

為了實現上述目的，本發明的實施例公開了一種銅CMP在線測量點實時定位方法，包括以下步驟：S1：讀取晶圓的初始位置和電渦流傳感器探頭的初始角度位置，和所述晶圓的初始位置與拋光盤初始位置的初始圓心距；S2：采用即時更新與參數估算相結合的方法，實時計算所述電渦流傳感器探頭的當前旋轉角度，所述晶圓的當前旋轉角度及其沿所述拋光盤徑向擺動時與所述拋光盤盤心的當前圓心距；S3：實時計算所述電渦流傳感器探頭和所述晶圓相對初始位置的角度運動增量及所述晶圓相對所述拋光盤盤心的圓心距，并利用所述電渦流傳感器探頭在所述晶圓表面的運動軌跡方程，計算工藝過程中所述電渦流傳感器探頭在晶圓表面的坐標，其中，所述電渦流傳感器探頭安裝在所述拋光盤內的預設位置上，所述晶圓被吸附在拋光頭上，所述電渦流傳感器探頭隨拋光盤勻速圓周運動，周期性運動至所述晶圓下方，所述晶圓被拋光頭反向壓在所述拋光盤上，并隨所述拋光頭自轉，且沿所述拋光盤徑向做直線往復擺動。

根據本發明實施例的銅CMP在線測量點實時定位方法，可實時得到電渦流傳感器當前測量點的坐標。

另外，根據本發明上述實施例的銅CMP在線測量點實時定位方法，還可以具有如下附加的技術特征：

進一步地，所述電渦流傳感器探頭在晶圓表面的運動軌跡方程為：

其中，e為所述拋光盤盤心和所述晶圓圓心的圓心距，θ₁為所述晶圓相對自身初始位置的旋轉角度，θ為所述電渦流傳感器探頭相對自身初始位置的旋轉角度，R為所述電渦流傳感器探頭與所述拋光盤盤心之間的距離，(x₁,y₁)為電渦流傳感器探頭在晶圓表面運動坐標系的坐標。