用于測量晶圓表面銅膜厚度的標定方法和測量方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發明提出一種用于測量晶圓表面銅膜厚度的標定方法和測量方法及裝置，其中標定方法包括以下步驟：選定晶圓銅膜上的標定點分布，并根據標定點分布確定每片晶圓銅膜上的K個標定點坐標；在m片晶圓銅膜上，依次采集傳感器探頭在K個標定點的電壓值和零點位置的輸出電壓值，并分別計算K個標定點和零點位置的電壓差，以消除傳感器的零點漂移；以及根據m片晶圓銅膜上的K個標定點和零點位置的電壓差以及m片晶圓銅膜上的K個標定點的真實厚度值得到表示每個標定點上的電壓差與厚度值對應關系的標定曲線。本發明采用多點標定的方法，消除了晶圓在測量過程中由提離高度的波動所造成的測量誤差，提高了測量精度，滿足了工藝人員的使用需要。
【專利說明】用于測量晶圓表面銅膜厚度的標定方法和測量方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及化學機械拋光【技術領域】，特別涉及一種用于測量晶圓表面銅膜厚度的標定方法和測量方法及裝置。
【背景技術】
[0002]化學機械拋光(Chemical Mechanical Polishing,簡稱CMP)技術是目前集成電路制造中制備多層銅互連結構的關鍵技術之一。在集成電路制造過程中，不僅要實現局部平坦化，還要實現全局平坦化。作為目前最有效的全局平坦化方法，CMP技術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。
[0003]在CMP工藝后，應對晶圓表面的銅膜厚度進行準確有效的測量。在測量過程中，由于晶圓轉盤不能達到完全水平的要求，會造成各測量點提離高度的變化，從而影響測量的準確度。
【發明內容】
[0004]本發明的目的旨在至少解決上述的技術缺陷之一。
[0005]為此，本發明一方面提供一種用于測量晶圓表面銅膜厚度的標定方法。該標定方法可以解決測量準確度低的問題。
[0006]本發明的另一方面提出一種用于測量晶圓表面銅膜厚度的測量方法。
[0007]本發明的再一方面提出一種用于測量晶圓表面銅膜厚度的測量裝置。
[0008]有鑒于此，本發明的實施例提出一種測量晶圓表面銅膜厚度的標定方法，包括以下步驟:選定晶圓銅膜上的標定點分布，并根據所述標定點分布確定所述晶圓銅膜上的K個標定點坐標；在m片晶圓上，依次采集傳感器探頭在每片晶圓銅膜上所述K個標定點的輸出電壓值和零點位置的輸出電壓值，并分別計算所述K個標定點和所述零點位置的電壓差；以及根據所述m片晶圓銅膜上K個標定點和所述零點位置的電壓差以及所述m片晶圓銅膜上K個標定點的真實厚度值分別分段線性化擬合，得到表示每個標定點上的電壓差與厚度值對應關系的標定曲線。
[0009]根據本發明實施例的標定方法，采用多點標定的方法，消除了晶圓在測量過程中由于提離高度的波動所造成的測量誤差，提高了測量準確度，滿足了工藝人員的使用需要。
[0010]在本發明的一個實施例中,所述標定點分布包括XY模式和全局模式，所述XY模式中，所述K個標定點分布于所述晶圓的兩條垂直直徑上，所述全局模式中，所述K個標定點分布于以所述晶圓中心點為圓心的一組同心圓上。
[0011]在本發明的一個實施例中，所述全局模式中，所述K個標定點分布于以所述晶圓中心點為圓心的6個、7個、8個、9個或10個同心圓上，其中圓心處為第一個圓。
[0012]有鑒于此，本發明的實施例另一方面提出一種用于測量晶圓表面銅膜厚度的測量方法，包括以下步驟:選定待測量晶圓銅膜的測量點分布和對應的標定曲線組；分別采集傳感器探頭在所述測量點和零點位置的輸出電壓值，并計算所述測量點和所述零點位置的電壓差；以及根據所述電壓差和所述標定曲線組依次計算得到所述測量點的銅膜厚度值。
[0013]根據本發明實施例的標定和測量方法，采用多點標定的方法，消除了晶圓在測量過程中由于提離高度的波動所造成的測量誤差，提高了測量準確度，滿足了工藝人員的使用需要。
[0014]在本發明的一個實施例中，所述待測量晶圓銅膜的測量點分布和對應的標定曲線組具體為，當所述測量點分布為全局模式121點時,選擇同坐標點分布的121條標定曲線，即每一個測量點上對應一條標定曲線。
[0015]有鑒于此，本發明的實施例再一方面提出一種用于測量晶圓表面銅膜厚度的測量裝置，包括:設定單元，選定晶圓銅膜上的標定點分布，并根據所述標定點分布確定所述晶圓銅膜上的K個標定點；采集單元，在m片晶圓上，采集傳感器探頭在每片晶圓銅膜上所述K個標定點的輸出電壓值和零點位置的輸出電壓值，并分別計算所述K個標定點和所述零點位置的電壓差；標定曲線生成單元，根據所述m片晶圓銅膜上K個標定點和所述零點位置的電壓差以及所述m片晶圓銅膜上K個標定點的真實厚度值分別分段線性化擬合，得到每個標定點上表示的電壓差與厚度值對應關系的標定曲線；選擇單元，選取待測量晶圓銅膜的測量點分布，并選擇對應點分布的標定曲線組；計算單元，利用所述采集單元得到所述測量點和所述零點位置的電壓差，并根據所述電壓差和所述標定曲線組分別計算所述測量點的銅膜厚度值。
[0016]根據本發明實施例的測量裝置，采用多點標定的方法，消除了晶圓在測量過程中由于提離高度的波動所造成的測量誤差，提高了測量準確度，滿足了工藝人員的使用需要。
[0017]在本發明的一個實施例中，所述標定點分布包括XY模式和全局模式，所述XY模式中，所述K個標定點分布于所述晶圓的兩條垂直直徑上，所述全局模式中，所述K個標定點分布于以所述晶圓中心點為圓心的同心圓上。
[0018]在本發明的一個實施例中，所述全局模式中，所述K個標定點分布于以所述晶圓中心點為圓心的6個、7個、8個、9個或10個同心圓上，其中圓心處亦為第一個圓
[0019]本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0021]圖1為根據本發明一個實施例的用于測量晶圓表面銅膜厚度的標定方法的流程圖；
[0022]圖2為根據本發明一個實施例的121點分布的標定點示意圖；
[0023]圖3為根據本發明一個實施例的361點分布的標定點示意圖；
[0024]圖4為根據本發明一個實施例的用于測量晶圓表面銅膜厚度的測量方法的流程圖；以及
[0025]圖5為根據本發明一個實施例的用于測量晶圓表面銅膜厚度的測量裝置的結構框圖。【具體實施方式】
[0026]下面詳細描述本發明的實施例，實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0027]在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0028]在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0029]圖1為根據本發明一個實施例的用于測量晶圓表面銅膜厚度的標定方法的流程圖。如圖1所示，根據本發明實施例的用于測量晶圓表面銅膜厚度的標定方法包括以下步驟:選定晶圓銅膜上的標定點分布，并根據標定點分布確定晶圓銅膜上的K個標定點坐標(步驟101)。在m片晶圓上，依次采集傳感器探頭在每片晶圓銅膜上K個標定點的輸出電壓值和零點位置的輸出電壓值，并分別計算K個標定點和零點位置的電壓差，以消除傳感器的零點漂移(步驟103)。根據m片晶圓銅膜上K個標定點和零點位置的電壓差以及m片晶圓銅膜上K個標定點的真實厚度值分別分段線性化擬合，得到每個標定點上表示電壓差與厚度值對應關系的標定曲線(步驟105)。
[0030]根據本發明實施例的標定方法，采用多點標定的方法，消除了晶圓在測量過程中由于提離高度的波動所造成的測量誤差，提高了測量準確度，滿足了工藝人員的使用需要。
[0031]在本發明的一個實施例中，晶圓轉盤和直線運動機構構成運動子系統，根據工藝人員所選定的標定模式和運動參數(例如晶圓轉盤的轉速等)輔助傳感器探頭采集標定模式對應的標定點數據。
[0032]在步驟101中，標定點分布包括XY模式和全局模式，XY模式中，K個標定點分布于晶圓的兩條垂直直徑上，全局模式中，K個標定點分布于以晶圓中心點為圓心的同心圓上。在全局模式中，依據8系列點分布，K個標定點分布于以晶圓中心點為圓心的6個、7個、8個、9個或10個同心圓上,其中圓心處亦為第一個圓。全局模式中標定點分布如表I所不。
【權利要求】
1.一種用于測量晶圓表面銅膜厚度的標定方法，其特征在于，包括以下步驟: 選定晶圓銅膜上的標定點分布，并根據所述標定點分布確定所述晶圓銅膜上的K個標定點坐標； 在m片晶圓上，依次采集傳感器探頭在每片晶圓銅膜上所述K個標定點的輸出電壓值和零點位置的輸出電壓值，并分別計算所述K個標定點和所述零點位置的電壓差；以及 根據所述m片晶圓銅膜上K個標定點和所述零點位置的電壓差以及所述m片晶圓銅膜上K個標定點的真實厚度值分別分段線性化擬合，得到每個標定點上表示電壓差與厚度值對應關系的標定曲線。
2.如權利要求1所述的標定方法，其特征在于，所述標定點分布包括XY模式和全局模式，所述XY模式中，所述K個標定點分布于所述晶圓的兩條垂直直徑上，所述全局模式中，所述K個標定點分布于以所述晶圓中心點為圓心的一組同心圓上。
3.如權利要求2所述的標定方法，其特征在于，所述全局模式中，所述K個標定點分布于以所述晶圓中心點為圓心的6個、7個、8個、9個或10個同心圓上，其中圓心處為第一個圓。
4.一種用于測量晶圓表面銅膜厚度的測量方法，其特征在于，包括: 待測量晶圓銅膜的測量點分布和對應的標定曲線組； 分別采集傳感器探頭在所述測量點和零點位置的輸出電壓值，并計算所述測量點和所述零點位置的電壓差；以及 根據所述電壓差和所述標定曲線組依次計算得到所述測量點的銅膜厚度值。
5.如權利要求4所述的測量方法，其特征在于，所述待測量晶圓銅膜的測量點分布和對應的標定曲線組具體為， 當所述測量點分布為全局模式121點時，選擇同坐標點分布的121條標定曲線。
6.一種用于測量晶圓表面銅膜厚度的測量裝置，其特征在于，包括: 設定單元，選定晶圓銅膜上的標定點分布，并根據所述標定點分布確定所述晶圓銅膜上的K個標定點坐標； 采集單元，在m片晶圓銅膜上，采集傳感器探頭在每片晶圓銅膜上所述K個標定點的輸出電壓值和零點位置的輸出電壓值，并分別計算所述K個標定點和所述零點位置的電壓差; 標定曲線生成單元，根據所述m片晶圓銅膜上K個標定點和所述零點位置的電壓差以及所述m片晶圓銅膜上K個標定點的真實厚度值分別分段線性化擬合，得到每個標定點上表示電壓差與厚度值對應關系的標定曲線； 選擇單元，選取待測量晶圓銅膜的測量點分布，并選擇對應點分布的標定曲線組； 計算單元，利用上述采集單元得到所述測量點和所述零點位置的電壓差，并根據所述電壓差和所述標定曲線組分別計算所述測量點的銅膜厚度值。
7.如權利要求6所述的測量裝置，其特征在于，所述標定點分布包括XY模式和全局模式，所述XY模式中，所述K個標定點分布于所述晶圓的兩條垂直直徑上，所述全局模式中，所述K個標定點分布于以所述晶圓中心點為圓心的同心圓上。
8.如權利要求6所述的測量裝置，其特征在于，所述全局模式中，所述K個標定點分布于以所述晶圓中心點為圓心的6個、7個、8個、9個或10個同心圓上，其中圓心處為第一個圓。
【文檔編號】H01L21/66GK103700601SQ201310684514
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月13日 優先權日:2013年12月13日
【發明者】路新春, 李弘愷, 趙乾, 余強, 田芳馨, 曲子濂, 孟永鋼 申請人:清華大學