[发明专利]一种膜厚测量方法、系统及化学机械抛光装置

说明书

本发明适用于化学机械抛光技术领域，提供了一种膜厚测量方法、系统及化学机械抛光装置，其中方法包括：根据离线采集的晶圆膜厚信息以及在抛光期间使用膜厚传感器进行动态测量时输出的信号值，获取输出信号与晶圆膜厚的映射关系；并利用所述映射关系，将所述膜厚传感器在线测量时输出的信号值转换为膜厚值。

技术领域

本发明属于化学机械抛光技术领域，尤其涉及一种膜厚测量方法、系统及化学机械抛光装置。

背景技术

集成电路一般通过在硅晶圆上相继沉积导电层、半导体层或绝缘层而形成。从而使晶圆表面沉积有填料层形成的薄膜。制造工艺中，需要持续平坦化填料层直到露出图案化的顶表面，以在凸起图案之间形成导电路径。

化学机械抛光(Chemical Mechanical Planarization，CMP)是集成电路制造中获得全局平坦化的一种手段。如图1所示，化学机械抛光单元包括抛光头10、抛光盘20、供液模块30和存片模块(Loadcup)40。在抛光开始前晶圆存放在存片模块40处，抛光头10从存片模块40装载晶圆后沿抛光盘20的径向移动至抛光盘20的上方。在抛光期间，抛光头10将晶圆按压在抛光盘20表面覆盖的抛光垫上，并且抛光头10做旋转运动以及沿抛光盘20的径向往复移动，同时抛光盘20旋转，供液模块30向抛光垫表面喷洒抛光液。在抛光液的化学作用下，通过抛光头10与抛光盘20的相对运动使晶圆与抛光垫摩擦以进行抛光。

CMP抛光过程中，需要实时监测晶圆的膜厚变化以及膜厚值，以便采取相应的抛光工艺，避免出现过抛或者抛光不完全。膜厚检测方法可以采用电涡流检测，电涡流检测的原理是传感器在扫过晶圆时，晶圆表面的金属膜层会感生涡流而使传感器产生的磁场发生变化，从而在通过抛光移除该金属膜层时，传感器测量涡流变化来对金属膜层的膜厚进行测量。然而由于膜层的厚度很小，数量级在微米级甚至更小，导致测量精度不高，准确性低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种膜厚测量方法、系统及化学机械抛光装置，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

本发明实施例的第一方面提供了一种膜厚测量方法，包括：

根据离线采集的晶圆膜厚信息以及在抛光期间使用膜厚传感器进行动态测量时输出的信号值，获取输出信号与晶圆膜厚的映射关系；

利用所述映射关系，将所述膜厚传感器在线测量时输出的信号值转换为膜厚值。

本发明实施例的第二方面提供了一种膜厚测量系统，包括：

标定模块，用于根据离线采集的晶圆膜厚信息以及在抛光期间使用膜厚传感器进行动态测量时输出的信号值，获取输出信号与晶圆膜厚的映射关系；

输出模块，用于利用所述映射关系，将所述膜厚传感器在线测量时输出的信号值转换为膜厚值。

本发明实施例的第三方面提供了一种化学机械抛光装置，包括：

抛光盘，其覆盖有用于对晶圆进行抛光的抛光垫；

抛光头，用于保持晶圆并将晶圆按压在所述抛光垫上；

膜厚传感器，用于在抛光期间测量晶圆膜厚并输出信号值；

控制器，用于根据离线采集的晶圆膜厚信息以及在抛光期间使用膜厚传感器进行动态测量时输出的信号值，获取输出信号与晶圆膜厚的映射关系；并利用所述映射关系，将所述膜厚传感器在线测量时输出的信号值转换为膜厚值。

本发明实施例的第四方面提供了一种控制设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述膜厚测量方法的步骤。