利用沉积前测量的研磨的制作方法

本发明公开涉及例如在化学机械研磨基板期间的研磨控制方法。

背景技术：

集成电路通常通过导电层、半导电层或绝缘层在硅晶片上的连续沉积而形成于基板上。一个制造步骤包含沉积填料层于非平坦表面上并平坦化填料层。对于特定应用，平坦化填料层直至图案层的顶表面暴露。例如，氧化填料层可以沉积于图案绝缘层上以填充绝缘层中的沟槽或孔。在平坦化之后，将填料层平坦化直至在非平坦表面上留下预定厚度或下层的顶表面暴露。对于其他应用，平坦化填料层直至在图案化的下层上保持预定厚度。此外，基板表面的平坦化常要求用于光刻。

化学机械研磨(CMP)是一个被接受的平坦化方法。此平坦化方法通常要求基板安装于承载头上。基板的暴露表面通常抵靠旋转研磨垫置放。研磨头对基板提供可控制的负载以将基板推抵研磨垫。研磨液(如带有研磨粒子的研磨浆(slurry))通常供应于研磨垫的表面。

CMP的一个问题是决定研磨处理是否完全，如基板层是否已经被平坦化到所需的平坦度或厚度，或预期的材料量何时被移除。基板层的初始厚度、研磨浆组成、研磨垫状况、研磨垫与基板间的相对速度、各沉积层的厚度及基板上的负载的变化可能导致材料移除速率的变化。这些变化导致达到研磨端点所需时间的变化。因此，决定研磨端点不可能仅是研磨时间的函数。

在某些系统中，在研磨期间，基板受到光学实时监控，如透过研磨垫的窗。然而，现存的光学监控技术可能无法满足半导体器件制造商不断增加的要求。

技术实现要素：

在某些光学监控过程中，如在CMP研磨过程期间，实时测量的光谱与基准光谱的数据库对比以找到最佳的匹配基准光谱。实时测量的光谱可以包括可能使结果失真的多个噪声分量(noise component)，而对基准光谱的数据库有不准确的对比。一个显著的噪声分量是底层变化。也即，由于过程不同，正被研磨的层之下的不同材料层可能在折射率与厚度上有基板至基板的变化。

可处理该等问题的标准化方法包括在沉积一个或多个介电层以后但在沉积欲研磨的外层以前测量基板的基部光谱。测量的基部光谱用于标准化研磨期间获得的各测量的光谱，研磨期间获得的各测量的光谱接着可以与基准光谱的数据库对比以找到最佳的匹配基准光谱。

在一个方面中，一种于机器可读取存储装置中有形地体现的计算机程序产品，包括指令以执行控制研磨的方法。该方法包括存储基部光谱，基部光谱是多个沉积的介电层的沉积于金属层或半导体晶片上以后且非金属层沉积于多个沉积的介电层上以前自基板反射的光的光谱。在非金属层沉积于多个沉积的介电层上以后且在研磨基板上的非金属层期间，研磨期间自基板反射的光的一系列原始光谱的测量自实时光学监控系统接收。使用原始光谱与基部光谱来标准化该系列的原始光谱中的各原始光谱而产生一系列的标准化光谱。基于来自该系列的标准化光谱的至少一个标准化预定光谱，来决定研磨端点或对于研磨速率的调整中的至少一个。

在另一个方面中，制造基板的方法包括将至少一个介电层沉积于基板的金属层或半导体晶片上。在沉积至少一个介电层以后但在沉积最外层以前，光学计量系统(optical metrology system)测量自基板反射的基部光谱。最外层沉积于至少一个介电层上，研磨基板的最外层，以及在研磨最外层期间，实时光学监控系统测量自基板反射的一系列原始光谱。使用原始光谱与后沉积基部光谱来标准化该系列的原始光谱中的各原始光谱以产生一系列的标准化光谱，以及基于来自该系列的标准化光谱的至少一个标准化预定光谱，来决定研磨端点或对于研磨速率的调整中的至少一个。

在另一个方面中，集成电路制造系统包括沉积系统、计量系统与研磨系统。沉积系统经配置而接收基板，以及沉积叠层于金属层或半导体基板上，该叠层包括要经受研磨的非金属层及在非金属层下的至少一个介电层。在沉积至少一个介电层以后及在沉积非金属层以前，计量系统经配置而产生来自基板反射的光的光谱的测量。研磨系统经配置而接收基板及研磨基板上的非金属层，以及包括控制器，控制器经配置而执行操作，该等操作包括：接收来自计量系统的光的光谱的测量并将测量存储作为基部光谱，以实时光学监控系统接收研磨期间自基板反射的光的一系列原始光谱的测量，使用原始光谱与基部光谱来标准化该系列的原始光谱中的各原始光谱以产生一系列的标准化光谱，以及基于来自该系列的标准化光谱的至少一个标准化预定光谱，来决定研磨端点或对于研磨速率的调整中的至少一个。

在另一个方面中，研磨系统包括载体、平台、实时光学监控系统及控制器。载体经配置而装载基板，其中基板包括叠层，该叠层于金属层或半导体基板上，该叠层包括经受研磨的非金属层以及在非金属层下的多个沉积的介电层。平台容纳研磨垫，研磨垫经配置而与基板接触。控制器经配置而执行操作，该等操作包括：存储后沉积基部光谱，后沉积基部光谱是在沉积多个沉积的介电层以后且在沉积非金属层以前自基板反射的光的光谱；以实时光学监控系统接收研磨期间自基板反射的光的一系列原始光谱的测量；使用原始光谱与后沉积基部光谱来标准化该系列原始光谱中的各原始光谱以产生一系列的标准化光谱；及基于来自该系列的标准化光谱的至少一个标准化预定光谱，来决定研磨端点或对于研磨速率的调整中的至少一个。

在另一个方面中，一种于机器可读取存储装置中有形地体现的计算机程序产品，包括指令，当一个或多个计算机执行该等指令时，该等指令执行操作，包括：接收基部测量，基部测量是沉积至少一个层于半导体晶片上以后且在沉积导电层于该至少一个层上以前的基板的涡流测量。在沉积导电层于该至少一个层上以后且在研磨基板上的导电层期间，一系列基板的原始测量自实时涡流监控系统接收。使用原始测量与基部测量来标准化该系列的原始测量中的各原始测量以产生一系列的标准化测量，以及基于至少该系列的标准化测量，来决定研磨端点或对于研磨速率的调整中的至少一个。

实施可选择性地包括以下优点中的一个或多个。决定对于基板的端点的准确度可以通过过滤来自基板上的沉积下层的厚度及/或折射率中的变化的噪声而改进。在研磨期间，经受研磨的最外材料层的厚度可以通过取得基板的光谱测量追踪。

【附图说明】

图1A-1E是研磨前、研磨中及研磨后的示例基板的示意性截面图。

图2绘示研磨设备的示例的示意性截面图。

图3绘示具有多个区域的基板的示意性顶视图。

图4绘示研磨垫的顶视图并表示在基板上进行实时测量的位置。

图5绘示制造示例基板的不同阶段，后沉积基部光谱可以于该等不同阶段测量。

图6绘示自测量的光谱产生的一系列值。

图7绘示符合该系列值的线性函数。

图8是用于制造基板与检测研磨端点的示例过程的流程图。

图9是制造设备的示意性说明。

不同图标中的相同数字编号与代号代表相同组件。

【具体实施方式】

基板可以包括叠层于金属层或半导体基板的上，该叠层包括经受研磨的最外层以及在最外层下的多个沉积的层。在某些实施中，最外层是非金属层。作为示例，整个参考了具有介电材料交替层的基板，如3DNAND结构。应可了解可以使用其他基板，而图1所描述的基板是一个示例。

作为示例，参考图1A的基板10，基板基部12(如玻璃片或半导体晶片)选择性地包括中间层结构14，该中间层结构可以包括一个或多个图案化或非图案化的金属层、氧化层、氮化层或聚硅层。

至少一个额外的介电层沉积于中间层结构14(或是基板基部12，如果没有中间层结构)与最外层之间。在某些实施中，至少一个额外的介电层是单一层。在某些实施中，至少一个介电层包括沉积于层结构14上(如在导电材料上)的多个交替层。交替层于第一层材料16与第二层材料18间交替。例如，第一层16(如氧化物或氮化物)沉积于导电层14上。第二层18(如氮化物或氧化物)沉积于第一层上。例如，第一介电层可以是氧化硅，而第二介电层可以是氮化硅。沉积重复一次或多次以产生交替层材料。此外，第一层16或第二层18可以是聚硅而不是电介质。

图1B绘示已经执行蚀刻处理以后的基板10。基板10已经被蚀刻以产生阶梯结构，如已经根据图案图案化或蚀刻该基板。图案化可以包括将光刻胶施于基板10，如图1A所述，其在蚀刻后界定结构，如阶梯结构。在蚀刻以后，如果光刻胶已被用于图案化基板，等离子体灰化处理可以移除基板10上的剩余光刻胶。

图1C绘示将层20沉积于阶梯结构上以后的基板10。层20可以是氮化物，如氮化硅。根据基板10，氮化层20可以作为绝缘体、阻障层或3D NAND闪存结构中的电荷陷阱(charge trap)。

图1D绘示沉积外间隙填料层30以后的基板10，外间隙填料层30是够厚的以填充凹槽(如阶梯结构所留下的凹槽)。外间隙填料层30是非金属层，如氧化物。例如，层30可以是氧化硅。图1E绘示执行化学机械平坦化处理以后的基板10。化学机械研磨可以用于平坦化基板直到氮化层20暴露。

图2绘示研磨设备100的示例。研磨设备100包括可旋转的碟状平台120，研磨垫110位于碟状平台120上。平台是可操作地绕轴125旋转。例如，电机121可以转动驱动轴124以旋转平台120。研磨垫110可以是具有外研磨层112与较软背托层114的两层研磨垫。

研磨设备100可以包括端口130以将研磨液132(如研磨浆)在研磨垫110至垫上进行分配。研磨设备也可以包括研磨垫调节器以研磨研磨垫110以维持研磨垫110在一致的研磨状态。

研磨设备100包括一个或多个承载头140。各承载头140是可操作性地夹持基板10抵靠研磨垫110。各承载头140可以具有与各个别基板关联的研磨参数的独立控制，例如压力。

特定言之，各承载头140可以包括保持环142以将基板10保持于柔性膜144之下。各承载头140也包括由膜所界定的多个独立可控制的可加压腔室(如三个腔室146a-146c)，其可以将独立可控制的压力施于柔性膜144上相联的区域148a-148c及因此施于基板10上(见图3)。参考图3，中心区域148a可以是实质圆形，而其余区域148b-148c可以是绕着中心区域148a的同心环形区域。虽然只有三个腔室绘示于第2与3图中以作简要说明，但是可以有一或两个腔室，或是四或更多个腔室，如五个腔室。

回到图2，各承载头140自支撑结构150(如转盘或轨道)悬吊，并通过驱动轴152与承载头旋转电机154连接使得承载头可以绕轴155旋转。各承载头140可以选择性地侧向振荡，如在转盘150上的滑件上；通过转盘本身旋转的振荡，或通过沿着轨道的移动。在操作中，平台绕其中心轴125旋转，以及各承载头绕其中心轴155旋转且横跨研磨垫的顶表面侧向移动。

虽然所示只有一个承载头140，但是可以提供更多承载头以夹持额外的基板使得研磨垫110的表面区域可有效地使用。因此，经调整而夹持基板以用于同时研磨处理的承载头组件的数量可以(至少部分地)取决于研磨垫110的表面面积。

研磨设备也可以包括实时光学监控系统160，如光谱监控系统，该光谱监控系统可以用于端点侦测或决定是否调整研磨速率或如下所述的对于研磨速率的调整。经由包括孔洞(即穿过垫的孔)或实体窗(solid window)118而提供通过研磨垫的光接(optical access)。

光学监控系统160可以包括光源162、光侦测器164以及电路166，电路166用于传送与接收控制器190(如计算机)与光源162和光侦测器164之间的信号。一个或多个光纤(如分叉光纤170)可以用于将光自光源162传输至研磨垫中的光接，以及将基板10反射的光传输至侦测器164。

电路166的输出可以是传送通过驱动轴124中的旋转耦合器129(如滑环)至控制器190的数字电子信号以用于光学监控系统。同样地，光源可以开启或关闭以响应从控制器190传送通过旋转耦合器129至光学监控系统160的数字电子信号中的控制命令。或者，电路166可通过无线信号与控制器190通信。

光源162可以是可操作性地发射白光。在一个实施中，发射的白光包括具有200-800纳米波长的光。合适的光源是氙灯或氙汞灯。在某些其他实施中，发射的光包括具有近红外光谱波长的光，如800-1400纳米。

光侦测器164可以是光谱仪(spectrometer)。光谱仪是用于测量电磁光谱部分上的光强度的光学仪器。合适的光谱仪是光栅光谱仪。用于光谱仪的典型输出是作为波长(或频率)函数的光强度。

如上所述，光源162与光侦测器164可以连接至计算装置，如控制器190，计算装置可操作性地控制光源162与光侦测器164的操作并接收光源162与光侦测器164的信号。计算装置可以包括位于研磨设备附近的微处理器，如可编程的计算机。相对于控制，例如，计算装置可以将光源的启动与平台120的旋转同步化。

在某些实施中，实时监控系统160的光源162与侦测器164安装于平台120中且与平台120一起旋转。在此情况下，平台的运动将导致传感器跨各基板扫描。具体言之，当平台120旋转时，控制器190会导致光接刚开始于基板10下传送及光接刚结束于基板10下传送时，光源162发射一系列闪光(flash)。或者，计算装置会导致各基板10刚开始传送过光接(optical access)及各基板10刚结束传送过光接时，光源162连续地发射光。在此两者情况下，来自侦测器的信号可以在取样周期上集成以在取样频率下产生光谱测量。

在操作中，例如，控制器190可以接收承载信息的信号，该信息描述对于特定光源的闪光或侦测器的时段的光侦测器接收的光的光谱。因此，此光谱是研磨期间实时测量的光谱。

如图4所示，如果侦测器安装于平台中，由于平台的旋转(如箭头204所示)，当窗108于承载头下移动时，以取样频率产生的光学测量的光学监控系统会导致光谱测量在位置201处进行，位置201位于穿过基板10的弧上。例如，点201a-201k的各个代表监控系统所测量的光谱测量的位置(该点的数量是示例性的；可以根据取样频率而撷取相较更多或更少的点)。可以选择取样频率使得每扫过窗108一次取得五至二十个光谱。例如，取样周期可以介于3至100毫秒(millisecond)之间。

如图所示，在平台的一个旋转后，从基板10上的不同半径得到光谱。即是，某些光谱从较靠近基板10的中心获得以及某些光谱从靠近边缘获得。因此，对于光学监控系统跨基板的任何给定扫描，基于时间、电机编码信息，及基板边缘及/或保持环的光学侦测，控制器190可以对于自扫描测量的光谱计算径向位置(相对于扫描的基板的中心)。研磨系统也可以包括旋转位置传感器，如将穿过固定光学阻断器的附接于平台边缘的凸缘，以提供额外数据，该额外数据用于决定哪一个基板以及测量光谱的基板上的位置。因此，控制器可以将各个测量的光谱关联至基板10a与10b上的可控制区域148b-148e(见图2)。在某些实施中，光谱测量的时间可以用作径向位置的确切计算的替代。

平台的多个旋转后，对于各区域，可以获得对时间的一系列光谱。不局限于任何特定理论，由于最外层的厚度变化，随着研磨进行(如结束平台的多个旋转，而不是跨基板单一扫描期间)，自基板10反射的光的光谱发生进展，因而产生一系列的时间变化光谱。此外，层堆叠的特定厚度展现出特定的光谱。

在某些实施中，控制器(如计算装置)可以经编程而接收沉积后但研磨前测量的基板10的后沉积基部光谱，以及标准化来自各区域的一系列测量的光谱。控制器可以接着经编程而将来自各区域的该系列标准化的测量光谱的各标准化光谱与多个基准光谱对比，以产生对于各区域的一系列最佳匹配基准光谱。

如本说明书所使用的，基准光谱是于研磨基板前产生的预定义光谱。基准光谱可以具有与代表研磨处理中的时间的值相关的预定义的关联(即在研磨操作前定义)，假设实际研磨速率遵循(follow)预期的研磨速率，则光谱预期于该时间出现。或者或甚者，基准光谱可以具有与基板性质的值相关的预定义关联，如最外层的厚度，例如最外层是欲研磨的层。

可以经验性地产生基准光谱，如通过测量来自测试基板(如包括已知层厚度的沉积层的测试基板)的光谱。例如，为了产生多个基准光谱，使用与研磨器件晶片期间将会使用的研磨参数相同的研磨参数来研磨安排的基板，与此同时收集一系列光谱。对于各光谱，记录代表研磨处理中收集光谱的时间的值。例如，该值可以是经过的时间，或是平台旋转的数量。

除了经验性的决定，可以自理论计算基准光谱的部分或全部，如使用基板层的光学模型。例如，可以使用光学模型计算对于给定基板的基准光谱，该给定基板包括已知厚度及给定的外层厚度D的沉积层。可以计算代表研磨处理中的时间的值，基准光谱可于该时间被收集，如通过假设外层以均匀研磨速率被移除。

经受延磨的基板的测量光谱可以与来自一个或多个数据库的基准光谱比对。

在某些实施中，各基准光谱被指定索引值。一般来说，各数据库可以包括很多个基准光谱320，如对于经过基板的预期研磨时间的各平台旋转，具有一个或多个(如刚好一个)基准光谱。此索引可以是代表研磨处理中的时间的值(如数字)，基准光谱预期在该时间被观测到。光谱可以是经索引使得特定数据库中的各光谱具有唯一的索引值。可以实施该索引使得索引值依测试基板光谱被测量的次序排序。可以选择索引值随着研磨进行而单调地改变，如增加或减少。具体言之，可以选择基准光谱的索引值使得索引值形成时间或平台旋转数的线性函数(假设研磨速率遵循用于产生数据库的基准光谱的模型或测试基板的研磨速率)。例如，索引值可以与平台旋转数成比例(如相等)，在该平台旋转数对测试基板测量基准光谱或基准光谱出现在该光学模型中。因此，各索引值可以是整数。索引数字可以代表关联的光谱将出现的预期的平台旋转。

基准光谱与其关联的索引值可以存储于基准光谱的数据库中。例如，各基准光谱与其关联的索引值可以存储于数据库(database)的纪录中。基准光谱的基准数据库(reference libraries)的数据库(database)可以于研磨设备的计算装置的内存中实施。

如上所述，对于各基板的各区域，基于该系列的测量光谱或该区域与基板，控制器190可以经编程而产生一系列的最佳匹配光谱。可以通过将研磨期间取得的测量光谱与来自特定数据库的基准光谱比对来决定最佳匹配基准光谱。

使用来自基板测量的后沉积基部光谱标来准化测量的原始光谱。取得后沉积基部光谱参考图5所述于下。可以在研磨基板前取得基部光谱。具体言之，可以在一个或多个介电层沉积于基板上以后但在欲研磨的该层沉积以前测量基部光谱。可以在沉积整个层叠的交替氧化层与氮化层后测量基部光谱。例如，层叠的交替层可以是沉积于产生的3D NAND存储器中的ONON叠层(即层叠的交替氧化层与氮化层)。在某些实施中，在蚀刻基板前(如在产生阶梯结构前)测量基部光谱。在某些实施中，在蚀刻基板后但在沉积中间层(如氮化层)前测量基部光谱。在某些实施中，在沉积中间层以后但在沉积间隙填料层(如充分厚以填充蚀刻孔的氧化层)以前测量基部光谱。在标准化原始光谱以后，接着对比标准化的光谱与基准光谱以决定最佳匹配，例如通过计算平方差的总和、交叉相关等来进行对比。

基部光谱可以在独立式的计量站(如来自Nova Measuring Instruments(诺威量测设备公司)或Nanometrics(耐诺公司)的系统)或嵌入式(in-line)计量站测量，嵌入式计量站集成到负责执行如图5所述的沉积或蚀刻处理的沉积或蚀刻系统。

标准化可以包括除法运算，其中原始光谱是分子而基部光谱是分母。基部光谱可以是自多个介电层及光预期能达到的最底层的材料反射的光的光谱。测量基部光谱如上所述参考三个处理点而测量，如沉积该叠层以后、蚀刻以后及沉积中间层以后。

测量的光谱可以被标准化如下：

R＝(A-DA)/(B-DB)

其中R是标准化光谱，A是原始光谱，DA与DB是暗条件下获得的暗光谱，而B是基部光谱。暗光谱是没有基板被实时光学监控系统测量时，实时光学监控系统所测量的光谱。在某些实施中，DA与DB是相同光谱。在某些实施中，DA是收集原始光谱时(如在相同平台旋转)所收集的暗光谱，而DB是收集原始光谱时(如在相同平台旋转)所收集的暗光谱。

图5绘示制造的不同阶段，后沉积基部光谱可以于该等不同阶段测量。图5绘示在不同制造阶段中的示例基板502，从初始阶段502，至后沉积阶段504(如基板502带有沉积的介电材料的层)以及至最后的后研磨阶段506。为了获得后沉积基部光谱(如在后沉积阶段(即阶段504及之后)的基板的光谱)，可以通过光学监控系统测量光谱。如上所述，后沉积基部光谱也可以自后蚀刻基板512的光谱获得，如将材料自沉积于基板上的一个或多个层移除后的基板，如沉积510以后自基板移除材料。此外，后沉积基部光谱可以自预间隙填充基板514(a pre gap fill substrate 514)的光谱取得，如曾经具有在蚀刻512后但在沉积间隙填料层(如厚氧化层)以前施于基板的材料层(如氮化沉积层)的基板。

现在参考图6，图6绘示单一基板的只有单一区域的结果，该系列中的最佳匹配光谱的各者的索引值可以经决定以产生时间变化系列的索引值212。此系列的索引值可以被称为索引轨迹210。在某些实施中，索引轨迹通过将各标准化测量的光谱(如经标准化至测量的后沉积基部光谱)与来自确切一个数据库的基准光谱对比而产生。一般来说，索引轨迹210可以包括基板下光学监控系统每次扫描的一个(刚好一个)索引值。

对于光学监控系统的单一扫描中的特定区域，对于给定的索引轨迹210测量多个光谱并进行标准化，对于给定的索引轨迹210，最佳匹配可以决定于当前标准化的测量光谱的各个与一个或多个(如刚好一个)数据库的基准光谱之间。在某些实施中，各选择的当前光谱相对于选择的数据库或多个数据库(the selected library or libraries)的各基准光谱比对。或者，在某些实施中，可以结合(如平均)当前光谱，且将由此得到的结合光谱与基准光谱进行比对以决定最佳匹配，并从而决定索引值。

总而言之，各索引轨迹包括一系列210的索引值212，该系列的各特定索引值21通过自给定的数据库选择基准光谱的索引来产生2，该给定的数据库最符合标准化的测量光谱。对于索引轨迹210的各索引的时间值可以与测量标准化的测量光谱的时间相同。

如图7所示，函数(如已知次数的多项式函数，如一次函数(如线214))符合该系列的光谱索引值(如使用稳健线性趋近(robust line fitting))。可以使用其他函数(如二次多项式函数)，但线函数(line)提供了简单的计算。研磨可以于端点时间TE停止，线214与目标索引IT相交于TE。

图8表示制造与研磨产品基板的方法的流程图。产品基板可以具有与测试基板至少相同的层结构及相同的图案，该测试基板用于产生数据库的基准光谱。在某些实施中，图8的方法可以使用以下参考图9所述的制造设施执行。图8绘示制造与研磨示例基板(如3D NAND结构)的方法，然而，应当了解步骤804与步骤808-816可以应用于任何合适的制造基板。

图9是制造设施900的示意性说明。制造设施900包括沉积系统902，如化学气相沉积系统或等离子体增强化学气相沉积系统，选择性地包括嵌入式计量系统904。在某些实施中，制造设施900可以包括独立式的计量系统906。

制造设施900进一步包括蚀刻系统908，蚀刻系统908可以接收基板、图案化基板与执行蚀刻处理。蚀刻系统908可以包括嵌入式计量系统910。

此外，制造设施900包括研磨系统912，研磨系统912可以接收基板与研磨(移除)基板上的材料外层。研磨系统912配置有实时光学计量系统914及经配置以执行操作的控制器916。

材料的层沉积于基板上(步骤802)。如上所述，参考图1A与图5，基板基部12(如玻璃片或半导体晶片)可以包括导电层14设置于基板基部上，如金属，诸如铜、钨或铝。

基板被传送至沉积系统902。在某些实施中，通过沉积系统902而将交替层(如交替第一层材料与第二层材料)沉积于基板上，或在某些实施中是在导电层14上。例如，第一介电层16(如氧化物或氮化物)沉积于导电层上，而第二介电层(如氧化物或氮化物)沉积于第一层上。例如，第一介电层可以是氧化硅，而第二介电层可以是氮化硅。重复该沉积一次或多次以产生层叠的交替层材料。如上参考图1所述，该等层(如第一层材料或第二层材料)中的一个可以是聚硅。

自基板反射出的光谱可以在制造处理中的该点被测量，以及存储作为后沉积基部光谱，如步骤804所述。基板可以通过沉积系统902中的嵌入式计量系统904或通过独立式的计量系统906测量。

下一步，图案化与蚀刻基板，如以产生阶梯结构。为了执行蚀刻，基板可以被传送至蚀刻系统908。在移除任何剩余的光刻胶以后，自基板反射出的光谱可以在制造处理中的该点被选择性地测量，及存储作为后沉积基部光谱。基板可以通过蚀刻系统908中的嵌入式计量系统910或通过独立式的计量系统906测量。

接着，中间层(如图1中的氮化层20，如氮化硅)沉积于具有蚀刻孔洞的交替层材料上。可以通过沉积该层叠的交替层的相同沉积系统902或通过不同的沉积系统执行中间层的沉积。自基板反射出的光谱可以在制造处理中的该点(在沉积外间隙填料层30以前)被选择性地测量，及存储为后沉积基部光谱。基板可以通过嵌入式计量系统(如沉积系统902中的嵌入式计量系统904)或通过独立式的计量系统906测量。

因此，在沉积以后但研磨以前以及在沉积欲研磨的层以前，测量产品基板(步骤804)。自产品基板反射的光谱被测量以在研磨期间于标准化的测量光谱中使用，如以下所述。测量产品基板以获得后沉积基部光谱，如在后沉积阶段的基板光谱用于标准化研磨期间测量的原始光谱。后沉积基部光谱可以在沉积以后且蚀刻以前自产品基板的光谱测量。后沉积基部光谱也可以在蚀刻以后测量，如将材料自产品基板上沉积的一个或多个层移除以后以产生阶梯结构。此外，后沉积基部光谱可以在蚀刻与沉积产品基板上的氮化层以后但研磨以前被测量。

外间隙填料层(如厚氧化物)在测量后沉积基部光谱以后沉积于基板上(步骤806)。可以通过沉积该层叠的交替层的相同沉积系统902及/或沉积中间层的相同沉积系统902或通过不同的沉积系统执行中间层的沉积。

研磨产品基板以移除间隙填料层(步骤808)。例如，可以在研磨系统912(如图2中所述的研磨设备)使用研磨垫将间隙填料层研磨及移除。当然，步骤802-806可以在其他地方执行，使得对于研磨系统912的特定操作者的处理以步骤808开始。

实时计量系统914用于检测(使用如上所述的实时监控系统914)研磨期间测量的产品基板的光谱(步骤810)。

研磨系统912中的控制器916使用测量的后沉积基部光谱来标准化测量的光谱(步骤812)，如上所讨论。在某些实施中，函数(如线性函数)符合对于时间TC以后收集的光谱的该系列的索引值，在时间TC侦测到间隙填料层的清除。

分析标准化的测量的光谱以产生一系列的索引值，以及函数符合该系列的索引值。具体言之，对于该系列的测量的光谱中各测量的光谱，决定最符合的基准光谱的索引值以产生该系列的索引值(步骤814)。即是，分析测量的标准化光谱以产生一系列的索引值，及函数符合该系列的索引值。

一旦索引值(如自符合该新系列的索引值的线性函数产生的计算的索引值)达到目标索引，可以停止研磨(步骤816)。目标厚度IT可以在研磨操作前由使用者设定并存储。或者，用户可以设定欲移除的目标量，及可以自欲移除的目标量计算目标索引IT。

可使用与来自侦测到最外层(如间隙填充层)的清除后所收集的光谱的索引值相符合的函数，来调整研磨参数(如调整基板上一个或多个区域的研磨速率以改善研磨均匀度)。

在某些实施中，可以对于各区域产生索引轨迹。除了用于检测研磨端点外或作为替代，索引轨迹可以用于计算研磨参数的调整，研磨参数会调整用于一个或多个区域的研磨速率以改善研磨均匀度，如美国专利申请号13/094,677所述，使得不同区域达到它们更相近的目标厚度以减少研磨。

虽然以上讨论假设带有安装于平台中的光学端点监控器的旋转平台，但是系统可以应用于其他类型的监控系统与基板的间的相对运动。例如，在某些实施中，如轨道运动，光源在基板上横移不同位置，但没有穿过基板边缘。在该等情况下，收集的光谱可以被分组，如光谱可以在特定频率收集，而在时间周期内收集的光谱可以被认定为一组的一部分。该时间周期应够长以对各组收集五至二十个光谱。

此外，虽然以上讨论聚焦于使用用于标准化的基部光谱，但是该基部光谱可以使用于其他应用。作为第一个示例，不用于标准化，基部光谱可以用作研磨过程期间的基准光谱。

作为第二个示例，可以决定基部光谱中的峰或谷的位置。此数据可以用于调整光谱特征追踪算法的目标。例如，可以通过基于基部光谱中的峰或谷的位置而按照一定量来修改目标位置，从而调整美国专利号7,998,358所述的算法，该美国专利通过引用结合于此。

作为第三个示例，不用除法，基部光谱可以自测量的光谱减去。

作为第四个示例，可以基于基部光谱而通过控制器自动选择各式存储的端点算法中的一个。例如，在研磨的前，基部光谱可以与多个光谱比对，而可以识别最佳匹配光谱。多个光谱的各个可以具有关联的算法类型，如傅立叶变换、光谱的特征追踪、相对于基准光谱的差异追踪或来自数据库的匹配基准光谱的识别。在控制器决定哪一个光谱是最佳匹配之后，控制器可以自动选择与那个光谱相关联的端点算法。

此外，虽然以上讨论聚焦于介电层研磨期间测量的光谱的标准化，但是该方法也可应用于导电层研磨期间涡流测量的标准化。在此情况下，最外层是导电层，如金属，诸如铜。涡流监控系统(如美国专利公开号US 2012/0276661)取代光学监控系统并用于监控研磨期间的基板。独立式或嵌入式的涡流计量装置用于在导电层沉积于半导体晶片上以后但在最外导电层沉积以前产生基板的基部测量。涡流测量可以标准化如下：

R＝(A-DA)/(B-DB)

其中R是标准化测量，A是研磨期间的原始测量，DA与DB是当传感器不在基板的下时实时涡流监控系统产生的测量，及B是在外导电最外层沉积以前产生的基部测量。

如在本说明书所使用的，术语基板可以包括如产品基板(如其包括多个存储器或处理器管芯)、测试基板与闸基板。术语基板可以包括圆形盘与矩形薄片。

本发明的实施例与本说明所述的全部功能操作可以实施于数字电子电路、计算机软件、固件或硬件中，包括本说明书公开的结构构件以及其结构等效物，或以上的组合。本发明的实施例可以实施作为一个或多个计算机程序产品(即有形地体现于机器可读取存储介质中的一个或多个计算机程序)，以用于由数据处理设备(如可编程处理器)、计算机或多个处理器或计算机执行，或控制数据处理设备、计算机或多个处理器或计算机执行的操作。计算机程序(也称为程序、软件、软件应用或代码)可以用任何形式的程序语言写成，包括编译或解译语言，且计算机程序可以任何形式部署，包括独立式的程序或作为模块、组件、子例程或其他适合于计算环境中使用的单元。计算机程序不必对应于文件。程序可以存储于保存其他程序或数据的文件的部分中、存储于用于讨论的程序的单一文件中或存储于多个协同的文件(如存储一个或多个模块、子程序或代码的部分的文件)中。计算机程序可以经部署而在一个计算机上或一个站或跨多站的分布式以及由通讯网络连接的多个计算机上执行。可以通过执行一个或多个计算机程序的一个或多个可编程处理器来执行本说明书所述的处理及逻辑流以通过于输入数据上操作及产生输出而执行功能。也可以通过特定用途的逻辑电路(如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路))执行该等处理与逻辑流，以及设备也可以实施为特定用途的逻辑电路(如FPGA或ASIC)。

以上所述研磨设备与方法可以应用于各式研磨系统中。不论研磨垫，或承载头，或两者皆可以移动以提供研磨表面与基板之间的相对运动。例如，平台可以轨道运动而不是旋转。研磨垫可以是固定于平台的圆形(或某些其他形状)的垫。端点侦测系统的某些方面可应用于线性研磨系统，如其中研磨垫是线性移动的连续或卷盘至卷盘的带。研磨层可以是标准(例如，具有或没有填料的聚氨酯)研磨材料、软材料或固定研磨材料。使用相对定位的术语；应可了解研磨表面与基板可以夹持于垂直方向或某些其他方向。

已描述了本发明的特定实施例。其他实施例落入以下权利要求的范围内。