用于测量晶圆表面铜膜厚度的标定方法和测量方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提出一种用于测量晶圆表面铜膜厚度的标定方法和测量方法及装置，其中标定方法包括以下步骤：选定晶圆铜膜上的标定点分布，并根据标定点分布确定每片晶圆铜膜上的K个标定点坐标；在m片晶圆铜膜上，依次采集传感器探头在K个标定点的电压值和零点位置的输出电压值，并分别计算K个标定点和零点位置的电压差，以消除传感器的零点漂移；以及根据m片晶圆铜膜上的K个标定点和零点位置的电压差以及m片晶圆铜膜上的K个标定点的真实厚度值得到表示每个标定点上的电压差与厚度值对应关系的标定曲线。本发明采用多点标定的方法，消除了晶圆在测量过程中由提离高度的波动所造成的测量误差，提高了测量精度，满足了工艺人员的使用需要。
【专利说明】用于测量晶圆表面铜膜厚度的标定方法和测量方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及化学机械抛光【技术领域】，特别涉及一种用于测量晶圆表面铜膜厚度的标定方法和测量方法及装置。
【背景技术】
[0002]化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,简称CMP)技术是目前集成电路制造中制备多层铜互连结构的关键技术之一。在集成电路制造过程中，不仅要实现局部平坦化，还要实现全局平坦化。作为目前最有效的全局平坦化方法，CMP技术可以有效兼顾晶圆局部和全局平坦度，并已在超大规模集成电路制造中得到了广泛应用。
[0003]在CMP工艺后，应对晶圆表面的铜膜厚度进行准确有效的测量。在测量过程中，由于晶圆转盘不能达到完全水平的要求，会造成各测量点提离高度的变化，从而影响测量的准确度。
【发明内容】
[0004]本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。
[0005]为此，本发明一方面提供一种用于测量晶圆表面铜膜厚度的标定方法。该标定方法可以解决测量准确度低的问题。
[0006]本发明的另一方面提出一种用于测量晶圆表面铜膜厚度的测量方法。
[0007]本发明的再一方面提出一种用于测量晶圆表面铜膜厚度的测量装置。
[0008]有鉴于此，本发明的实施例提出一种测量晶圆表面铜膜厚度的标定方法，包括以下步骤:选定晶圆铜膜上的标定点分布，并根据所述标定点分布确定所述晶圆铜膜上的K个标定点坐标；在m片晶圆上，依次采集传感器探头在每片晶圆铜膜上所述K个标定点的输出电压值和零点位置的输出电压值，并分别计算所述K个标定点和所述零点位置的电压差；以及根据所述m片晶圆铜膜上K个标定点和所述零点位置的电压差以及所述m片晶圆铜膜上K个标定点的真实厚度值分别分段线性化拟合，得到表示每个标定点上的电压差与厚度值对应关系的标定曲线。
[0009]根据本发明实施例的标定方法，采用多点标定的方法，消除了晶圆在测量过程中由于提离高度的波动所造成的测量误差，提高了测量准确度，满足了工艺人员的使用需要。
[0010]在本发明的一个实施例中,所述标定点分布包括XY模式和全局模式，所述XY模式中，所述K个标定点分布于所述晶圆的两条垂直直径上，所述全局模式中，所述K个标定点分布于以所述晶圆中心点为圆心的一组同心圆上。
[0011]在本发明的一个实施例中，所述全局模式中，所述K个标定点分布于以所述晶圆中心点为圆心的6个、7个、8个、9个或10个同心圆上，其中圆心处为第一个圆。
[0012]有鉴于此，本发明的实施例另一方面提出一种用于测量晶圆表面铜膜厚度的测量方法，包括以下步骤:选定待测量晶圆铜膜的测量点分布和对应的标定曲线组；分别采集传感器探头在所述测量点和零点位置的输出电压值，并计算所述测量点和所述零点位置的电压差；以及根据所述电压差和所述标定曲线组依次计算得到所述测量点的铜膜厚度值。
[0013]根据本发明实施例的标定和测量方法，采用多点标定的方法，消除了晶圆在测量过程中由于提离高度的波动所造成的测量误差，提高了测量准确度，满足了工艺人员的使用需要。
[0014]在本发明的一个实施例中，所述待测量晶圆铜膜的测量点分布和对应的标定曲线组具体为，当所述测量点分布为全局模式121点时,选择同坐标点分布的121条标定曲线，即每一个测量点上对应一条标定曲线。
[0015]有鉴于此，本发明的实施例再一方面提出一种用于测量晶圆表面铜膜厚度的测量装置，包括:设定单元，选定晶圆铜膜上的标定点分布，并根据所述标定点分布确定所述晶圆铜膜上的K个标定点；采集单元，在m片晶圆上，采集传感器探头在每片晶圆铜膜上所述K个标定点的输出电压值和零点位置的输出电压值，并分别计算所述K个标定点和所述零点位置的电压差；标定曲线生成单元，根据所述m片晶圆铜膜上K个标定点和所述零点位置的电压差以及所述m片晶圆铜膜上K个标定点的真实厚度值分别分段线性化拟合，得到每个标定点上表示的电压差与厚度值对应关系的标定曲线；选择单元，选取待测量晶圆铜膜的测量点分布，并选择对应点分布的标定曲线组；计算单元，利用所述采集单元得到所述测量点和所述零点位置的电压差，并根据所述电压差和所述标定曲线组分别计算所述测量点的铜膜厚度值。
[0016]根据本发明实施例的测量装置，采用多点标定的方法，消除了晶圆在测量过程中由于提离高度的波动所造成的测量误差，提高了测量准确度，满足了工艺人员的使用需要。
[0017]在本发明的一个实施例中，所述标定点分布包括XY模式和全局模式，所述XY模式中，所述K个标定点分布于所述晶圆的两条垂直直径上，所述全局模式中，所述K个标定点分布于以所述晶圆中心点为圆心的同心圆上。
[0018]在本发明的一个实施例中，所述全局模式中，所述K个标定点分布于以所述晶圆中心点为圆心的6个、7个、8个、9个或10个同心圆上，其中圆心处亦为第一个圆
[0019]本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0021]图1为根据本发明一个实施例的用于测量晶圆表面铜膜厚度的标定方法的流程图；
[0022]图2为根据本发明一个实施例的121点分布的标定点示意图；
[0023]图3为根据本发明一个实施例的361点分布的标定点示意图；
[0024]图4为根据本发明一个实施例的用于测量晶圆表面铜膜厚度的测量方法的流程图；以及
[0025]图5为根据本发明一个实施例的用于测量晶圆表面铜膜厚度的测量装置的结构框图。【具体实施方式】
[0026]下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0027]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0028]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0029]图1为根据本发明一个实施例的用于测量晶圆表面铜膜厚度的标定方法的流程图。如图1所示，根据本发明实施例的用于测量晶圆表面铜膜厚度的标定方法包括以下步骤:选定晶圆铜膜上的标定点分布，并根据标定点分布确定晶圆铜膜上的K个标定点坐标(步骤101)。在m片晶圆上，依次采集传感器探头在每片晶圆铜膜上K个标定点的输出电压值和零点位置的输出电压值，并分别计算K个标定点和零点位置的电压差，以消除传感器的零点漂移(步骤103)。根据m片晶圆铜膜上K个标定点和零点位置的电压差以及m片晶圆铜膜上K个标定点的真实厚度值分别分段线性化拟合，得到每个标定点上表示电压差与厚度值对应关系的标定曲线(步骤105)。
[0030]根据本发明实施例的标定方法，采用多点标定的方法，消除了晶圆在测量过程中由于提离高度的波动所造成的测量误差，提高了测量准确度，满足了工艺人员的使用需要。
[0031]在本发明的一个实施例中，晶圆转盘和直线运动机构构成运动子系统，根据工艺人员所选定的标定模式和运动参数(例如晶圆转盘的转速等)辅助传感器探头采集标定模式对应的标定点数据。
[0032]在步骤101中，标定点分布包括XY模式和全局模式，XY模式中，K个标定点分布于晶圆的两条垂直直径上，全局模式中，K个标定点分布于以晶圆中心点为圆心的同心圆上。在全局模式中，依据8系列点分布，K个标定点分布于以晶圆中心点为圆心的6个、7个、8个、9个或10个同心圆上,其中圆心处亦为第一个圆。全局模式中标定点分布如表I所不。
【权利要求】
1.一种用于测量晶圆表面铜膜厚度的标定方法，其特征在于，包括以下步骤: 选定晶圆铜膜上的标定点分布，并根据所述标定点分布确定所述晶圆铜膜上的K个标定点坐标； 在m片晶圆上，依次采集传感器探头在每片晶圆铜膜上所述K个标定点的输出电压值和零点位置的输出电压值，并分别计算所述K个标定点和所述零点位置的电压差；以及 根据所述m片晶圆铜膜上K个标定点和所述零点位置的电压差以及所述m片晶圆铜膜上K个标定点的真实厚度值分别分段线性化拟合，得到每个标定点上表示电压差与厚度值对应关系的标定曲线。
2.如权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述标定点分布包括XY模式和全局模式，所述XY模式中，所述K个标定点分布于所述晶圆的两条垂直直径上，所述全局模式中，所述K个标定点分布于以所述晶圆中心点为圆心的一组同心圆上。
3.如权利要求2所述的标定方法，其特征在于，所述全局模式中，所述K个标定点分布于以所述晶圆中心点为圆心的6个、7个、8个、9个或10个同心圆上，其中圆心处为第一个圆。
4.一种用于测量晶圆表面铜膜厚度的测量方法，其特征在于，包括: 待测量晶圆铜膜的测量点分布和对应的标定曲线组； 分别采集传感器探头在所述测量点和零点位置的输出电压值，并计算所述测量点和所述零点位置的电压差；以及 根据所述电压差和所述标定曲线组依次计算得到所述测量点的铜膜厚度值。
5.如权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述待测量晶圆铜膜的测量点分布和对应的标定曲线组具体为， 当所述测量点分布为全局模式121点时，选择同坐标点分布的121条标定曲线。
6.一种用于测量晶圆表面铜膜厚度的测量装置，其特征在于，包括: 设定单元，选定晶圆铜膜上的标定点分布，并根据所述标定点分布确定所述晶圆铜膜上的K个标定点坐标； 采集单元，在m片晶圆铜膜上，采集传感器探头在每片晶圆铜膜上所述K个标定点的输出电压值和零点位置的输出电压值，并分别计算所述K个标定点和所述零点位置的电压差; 标定曲线生成单元，根据所述m片晶圆铜膜上K个标定点和所述零点位置的电压差以及所述m片晶圆铜膜上K个标定点的真实厚度值分别分段线性化拟合，得到每个标定点上表示电压差与厚度值对应关系的标定曲线； 选择单元，选取待测量晶圆铜膜的测量点分布，并选择对应点分布的标定曲线组； 计算单元，利用上述采集单元得到所述测量点和所述零点位置的电压差，并根据所述电压差和所述标定曲线组分别计算所述测量点的铜膜厚度值。
7.如权利要求6所述的测量装置，其特征在于，所述标定点分布包括XY模式和全局模式，所述XY模式中，所述K个标定点分布于所述晶圆的两条垂直直径上，所述全局模式中，所述K个标定点分布于以所述晶圆中心点为圆心的同心圆上。
8.如权利要求6所述的测量装置，其特征在于，所述全局模式中，所述K个标定点分布于以所述晶圆中心点为圆心的6个、7个、8个、9个或10个同心圆上，其中圆心处为第一个圆。
【文档编号】H01L21/66GK103700601SQ201310684514
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】路新春, 李弘恺, 赵乾, 余强, 田芳馨, 曲子濂, 孟永钢 申请人:清华大学