[发明专利]用于在CMP加工中实时差错检测的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于在CMP加工中实时差错检测的装置和方法。

背景技术

化学机械抛光(“CMP”)常用于当前先进的半导体加工。在CMP中，旋转焊盘接收研磨剂(abrasive slurry)。将焊盘安装在压板上，并且通常取向为面朝上布置。晶圆载具沿着焊盘向下移动。晶圆载具可以绕着中心轴旋转，并可以摆动。可以使用真空或静电力在载具上安装半导体晶圆。设置晶圆载具以使半导体晶圆的面接触抛光垫和浆料。晶圆和载具在抛光工艺期间还可以旋转和摆动。例如，晶圆可以具有需要平坦化的介电层。在其他工艺步骤中，例如，对于镶嵌金属制造，可以使用CMP去除多余的金属并平坦化镀金属导体的上表面和周围的电介质，以在介电层内形成嵌入的金属导体。通过研磨抛光半导体晶圆的表面，可以去除层中的表面粗糙以平坦化层。同样也可以去除多余的材料。

在表面的CMP加工期间，有时会产生颗粒。如果硬颗粒陷在晶圆和CMP抛光垫之间的晶圆表面上，能够发生晶圆擦伤(scratching)。擦伤可以导致在晶圆上制造的集成电路器件缺陷，并导致这些器件的损失。晶圆擦伤经常检测不出来，直到晶圆加工进入后期阶段，在后期阶段中进行一些扫描或者目检。在实施更多的加工步骤之后可能进行擦伤检测。目前没有用于检测在CMP工艺期间出现的晶圆擦伤的机构(mechanism)。这导致很多步骤的浪费以及材料和时间的损失。

因此，仍然需要用于检测CMP工艺中的晶圆擦伤问题或者其他差错的方法和装置，该方法和装置没有使用现有方法时所遭遇的不足之处。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种方法，包括：在用于化学机械抛光(“CMP”)的工具中的晶圆载具上设置半导体晶圆；放置所述晶圆载具以使所述半导体晶圆的表面接触在旋转压板上安装的抛光垫；在旋转抛光垫上分配研磨剂，同时保持所述半导体晶圆的所述表面与所述抛光垫接触，以在所述半导体晶圆上实施CMP工艺；实时从所述CMP工具接收信号至信号分析器中，所述信号对应于感应基本上由振动、声音、温度、和压力组成的组中选出的一种；比较来自所述CMP工具的接收信号和利用所述CMP工具进行正常加工时的预期接收信号；以及输出比较的结果。

在上述方法中，进一步包括：基于所述比较，当所述接收信号和所述预期信号之间的差超过预定阈值时，指示警报状态。

在上述方法中，其中，输出比较的结果包括输出用于操作者检查的人可读视觉显示。

在上述方法中，其中，输出比较的结果包括对所述接收信号实施频域变换，以及输出用于操作者检查的所述频域变换的人可读视觉显示。

在上述方法中，进一步包括基于所述比较，当所述接收信号和所述预期信号之间的差超过预定阈值时，指示警报状态，其中，接收信号进一步包括从至少一个振动传感器接收信号。

在上述方法中，进一步包括基于所述比较，当所述接收信号和所述预期信号之间的差超过预定阈值时，指示警报状态，其中，接收信号进一步包括从至少一个振动传感器接收信号，其中，接收信号进一步包括从连接于所述旋转压板的振动传感器接收信号。

在上述方法中，进一步包括基于所述比较，当所述接收信号和所述预期信号之间的差超过预定阈值时，指示警报状态，其中，接收信号进一步包括从至少一个振动传感器接收信号，其中，接收信号进一步包括从安装于所述晶圆载具上的振动传感器接收信号。

在上述方法中，进一步包括基于所述比较，当所述接收信号和所述预期信号之间的差超过预定阈值时，指示警报状态，并且上述方法进一步包括：对所述接收信号实施频域变换；比较所述接收信号的频域变换和正常加工时的预期接收信号的存储频域变换；以及基于频域信号的比较，当所述接收信号与所述预期接收信号相差的量超过预定阈值时，进行指示。

在上述方法中，进一步包括基于所述比较，当所述接收信号和所述预期信号之间的差超过预定阈值时，指示警报状态，上述方法进一步包括基于所述比较停止所述CMP工艺。

在上述方法中，其中，当硬颗粒在所述CMP工具中引起异常振动时，从至少一个振动传感器接收所述接收信号。