用于cmp过程控制的在线流出物分析方法和装置的利记博彩app

专利名称：用于cmp过程控制的在线流出物分析方法和装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及半导体晶片的化学机械平坦化(CMP)的领域，并且更具体地，涉及 用于对除去的流出物提供体积分析以用于对平坦化过程的反馈和前馈控制的在线系统。
发明背景
本领域中一种已知为化学机械平坦化(CMP)的工艺已经逐渐成为平坦化半导体 晶片表面的优选的技术。CMP涉及使用固定于抛光台的抛光垫，其中分离的保持器用于 使半导体晶片紧贴旋转的抛光垫。含有研磨颗粒和化学添加剂二者的抛光浆料被分配至 抛光垫的表面上并且用于小心地从晶片表面除去凹凸不平处(即“平坦化”该表面)。 研磨颗粒提供平坦化工艺的机械方面，而特定的化学添加剂用于选择性地氧化或蚀刻膜 材料，软化或辅助其从晶片表面的除去。
在某些情况下，在相对厚层的材料(“相对厚的”材料通常包括“填充的”介 电材料或“超负荷(overburden)”导电材料)已经被沉积在含有很多升高的器件区和相关 联的槽的有图案的表面上(例如前金属介电质(pre-metal dielectric) (PMD)层沉积或层间 介电质(inter-layer dielectric) (ILD)沉积，或导电材料在有图案的(被蚀刻的)介电层上的 沉积)之后，需要晶片平坦化。

图1图示了以简化形式的这种情况，示出了在包括器件 区3的晶片表面2上沉积的相对厚层1。因为层1将形成保形覆层(conformal coating)， 所以层1的顶表面4将具有由器件区3的存在所产生的阶梯的轮廓。在这种情况下，应 用CMP过程的目的是仅除去层1的预设定的部分，从而再平坦化晶片并且允许在平坦的 表面(在图1中以点线“S”表示)上进行进一步的处理。在这些情况下使用CMP过程 有时被称为是“盲目的”过程(或在膜中停止的过程(stop-in-film process))，因为没有 可以用作用于检测除去过程的终点的指示物的界面标记。因此，这种类型的平坦化的总 体表现取决于诸如统一的除去速率(包括模内除去速率(witWn-die removal rate)和晶片内 除去速率二者)和批次间一致性(lot-to-lot uniformity)的因素。
当在图1中被示出为Δ s的阶梯差异通过使用常规的CMP过程除去时，所实现 的平面性的程度(被称为“阶梯高度减少效率”)显著地取决于抛光垫性质。除阶梯差 异之外，诸如器件图案布局、膜沉积特征、浆料的特征以及抛光设备的不一致性的因素 全部将影响在CMP过程中实现的平面性的程度。
虽然图1的图示示出了与层中的单一的“特征”相关联的外观(“局部的”平 面性问题)，但是含有遍布晶片表面的很多分离的并且有不同形状的要素，这导致产生了 很多局部的特征要素，这最终需要能获得可接受的平版印刷场深(depth of field)的“全局 性的”平坦化解决方案。
对于化学机械平坦化过程，尤其是关于导电互连件(conductive interconnect)的化学机械平坦化过程的另一个挑战是在不导致对槽中的导电材料过度凹陷(dishing)的情况下除去导电材料“超负荷”。相似地，典型的需要是在由于在周围的氧化物或低K介电 层中的精细金属槽和过孔(via)的复合密度而不能够抵抗腐蚀性的CMP的区域中具有最 小的腐蚀和氧化物损失。
图2(a)和图2(b)分别是图示了凹陷和腐蚀的示例性的示意图。当铜槽/过孔 线5的顶表面下降至低于毗邻的介电质6的水平时，发生凹陷，在图2(a)中以参考“d” 图示。腐蚀是介电质6的局部化变薄，在图2(b)中以参考“e”图示。在抛光的最终 的阶段(抛光过度(overpolish))期间发生对介电质的腐蚀，这对于确保所有的金属都从介 电质的顶部除去通常是必要的(否则线可以一起被变短)。凹陷发生在软金属例如铜上， 因为被化学软化的材料将以比周围的氧化物或阻挡层金属(二者都是较硬的材料)快的速 率除去。通过凹陷，铜线5的厚度可能被减少，这增加了电阻并且可能导致下游的与后 续的互连件的接触问题。此外，平面性的由凹陷和腐蚀导致的总体变化也可能导致在后 续的平版印刷步骤期间在获得遍及模具的良好集中方面的挑战。对于典型的CMP过程， 通常采取的途径是一系列平坦化步骤。即，实现被平坦化的铜顶表面的过程和从被平坦 化的铜顶表面至铜的间隙(clearance)之间的过程在连续的操作中进行，每个具有潜在地 独特的消耗品和工艺条件。
现代CMP设备已经发展为提供多步骤抛光顺序(使用例如2-4个不同的压盘 (platen)),允许采用部分抛光方法(步骤)。然而，这种途径的一个问题是，难以控制这 些步骤中的每个的除去速率和终点，因为起始条件可能是不规则的，并且目标“步骤终 点”可能是层间的或超出过渡(即抛光过度)。
发明概述
本发明解决了现有技术中始终存在的需要，本发明涉及半导体晶片的化学机械 平坦化(CMP)的领域，并且更具体地，涉及用于对除去的流出物提供体积分析以对平坦 化过程，包括对来自过程的废物流的处理，进行反馈和/或前馈控制的在线系统。
根据本发明，对除去的材料的体积的算法测定被分析，以测定当前系统条件并 且对CMP过程提供反馈和/或前馈控制。除去的材料，下文称为“流出物”，通常包括 以下组分抛光浆料、水、晶片碎屑、来自晶片表面的化学反应的材料、抛光垫碎屑、 修整剂、修整盘碎屑(conditioning disk debris)，以及类似组分。各种流出物分析包括但 不限于化学的、摩擦学的、物理的和/或电的，包括其各种组合。
本发明的一个方面是，对除去的流出物的体积进行实时分析的能力允许CMP步 骤水平终点产生对层的精确的平坦化并且具有与现有技术的各种系统相比的改进。在诸 如层间介电质(ILD)或前金属介电质(PMD)CMP过程的系统中，这是特别有用的属性， 在这些系统中，没有可以用于测定再平坦化过程的终点的物理指示物(除了时间以外)。 此外，体积分析允许对与除去超负荷或后过渡材料(post-transition material)相关联的 CMP过程的“软着陆” /除去速率控制(例如，如上文描述的，防止铜凹陷或腐蚀)。
本发明的进一步的方面是，由分析过程收集的信息可以以前馈的方式用于进行 流出物的废物处理/减少。此外，在体积分析中的任何一个中的未预期的变化(例如流 出物的导电率的突然增加、浊度的显著减少等等)可以根据本发明用作偏移报警，使使 用者警惕CMP抛光垫的问题(例如垫故障、不平坦的垫表面)、对晶片表面上的材料的 不均勻的除去(例如中央快/中央慢一是在晶片直径增加时出现的问题)、浆料传送装置故障，以及类似的问题。
在以下的讨论的过程期间并且参照附图，本发明的其他的和进一步的方面和实 施方案将变得明显。
附图简述
现在参照附图，在附图中，同样的数字代表某些视图中同样的部件
图1示出了可以采用本发明的装置和方法的示例性的晶片拓扑结构；
图2(a)和图2(b)图示了与CuCMP过程相关联的“凹陷”和“腐蚀”的已知 条件；
图3图示了包括本发明的在线体积流出物分析单元的示例性的CMP系统；
图4图示了可以使用本发明的流出物分析单元进行平坦化的不同的材料的层的 堆叠的特定的拓扑结构；
图5是本发明的示例性的基于流的流出物分析单元的简化方框图6含有CuCMP过程的随时间变化的流出物导电率的曲线图7是可以被图5的单元使用的示例性的分析过程的流程图8是本发明的示例性的基于体积的流出物分析单元的简化方框图；以及
图9含有介电质CMP过程的随时间变化的流出物pH和导电率的曲线图。
详细描述
根据本发明，在CMP系统中在平坦化和修整期间产生的流出物被引导入耦合于 CMP系统的流出物分析单元中。通过已知初始地存在于晶片表面上的膜材料的特征(例 如厚度、化学组成)，对流出物中存在的除去的材料的算法分析根据本发明用于实时地监 测CMP过程。例如，本发明的流出物体积分析可以用于以比现有技术的“时间间隔” 法相比改进的精确度确定介电质平坦化过程的终点。即，并非寻找与“膜清晰化(film clearing)”终点有关的反射过渡(reflectance transition)(光信号工艺)或依靠时间终点(例 如用于“盲目的” CMP的)，而是本发明的系统寻找已经除去的膜材料的经过计算的体 积。当除去铜超负荷时，本发明的体积分析跟踪，例如，流出物中铜的浓度并且停止工 艺和/或控制工艺的除去速率，以提供避免上文描述的凹陷和腐蚀问题的期望的“软着 陆”。
图3图示了示例性的CMP系统11，在CMP系统11内，可以采用本发明的实时 流出物分析。如所示的，抛光头10被定位在CMP系统11的抛光垫12上方。半导体晶 片14被附接于抛光头10的底表面16并且此后被降低至(移动的)抛光垫12上以开始平 坦化过程。在本实施例中，半导体晶片14被示出为包括厚层18，厚层18在其保形覆层 中包括很多阶梯20，阶梯20与在半导体晶片14的层M上形成的很多组成部分22相关 联。层18可以是，例如，介电材料或金属(例如铜)。实际上，“层18”可以包括不 同的材料一介电质、金属、“阻挡层”、槽衬里以及类似的一的层的堆叠。图4图示了 两种这样的结构，其中图4(a)示出了多个金属槽结构和相关联的阻挡层，并且图4(b)示 出了与金属接触区和重叠覆盖层(overlying cap layer)结合的阻挡层。用于形成阻挡层和 槽衬里的材料可以包括例如钽、氮化钽、CoWP合金以及类似物。明显地，“层18”的 各种成分的组成将影响根据本发明进行的流出物分析的类型。
再次参照图3，抛光浆料分配器沈用于把具有预设定的组成的抛光浆料28引入至抛光垫12的表面30上，其中抛光浆料20包括有助于平坦化过程的材料。S卩，抛光浆 料可以包括将蚀刻出或软化层18的暴露区域的某些化学添加剂。具有预设定的大小的磨 料颗粒材料可以被包括在浆料中并且用于在机械过程中从层18研磨除去阶梯20。在本实 施方案中，抛光浆料分配器26被示出为来源于分配设备42。
如现有技术中已知的，抛光头10和浆料观的各种属性可以被调整以控制平坦化 过程。抛光头10的属性包括例如通过晶片14应用于抛光垫12的下压力F和抛光头10 的转速ω。抛光浆料观的属性包括例如浆料的化学组成、颗粒密度和粒度、浆料的温度 以及把浆料分配至抛光垫12的表面30上的速率。
根据本发明，在除去的体积的流出物中研究这些和其他属性，以评价正在进行 的平坦化过程并控制过程本身。如在下文将详细地讨论的，分析可以以反馈模式、前馈 模式或二者同时地使用。
再次参照图3，CMP系统11被示出为还包括用于通过除去已消耗的抛光浆料 28,晶片碎屑以及类似物来清洁(“修整”)抛光垫12的修整装置40。修整装置40包 括盘44，盘44由研磨材料形成并且优选含有穿过盘44形成的多个孔。研磨修整盘44 被布置为接触抛光垫12并且起到在抛光碎屑在抛光垫表面30上聚集时驱赶抛光碎屑的作 用，防止抛光垫表面的“釉化(glazing) ”。如本领域已知的，修整刷可以用于代替研磨 盘。修整剂43，例如超纯水(UPW)或其他冲洗液体、气体或共混的试剂，可以被修整 分配器41分配至抛光垫表面30上。在图3的具体的实施方案中，修整分配器41由分配 设备42以与对抛光浆料分配过程的控制相似的方式控制。
根据本发明，流出物排出路径46被耦合于修整装置40上的真空出口 48，使得真 空力可以被应用通过排出路径46并且用于从抛光垫表面30除去流出物。在大多数情况 下，流出物排出路径46将包括软管、管或类似物。所有这些都被认为落入本发明的范围 内，在此为了简洁起见，“路径”在下文将被称为“软管46”。在修整装置40的优选 的实施方案中，研磨盘44被形成为包括很多通孔或孔，通孔或孔允许被排出的流出物被 高效率地向上抽出并且远离抛光垫表面30 (在图3中以箭头示出)。根据本发明的被排出 的流出物被从空气流分离并且到达流出物分析单元50，以进行进一步的表征以产生反馈 /前馈过程控制信号。应当理解，在一些实施方案中，流出物分析单元50可以被布置为“在线地”沿着软管46，如在下文将更详细地描述的。
总的来说，这些过程控制信号被示出为包括(1)与终点检测、软着陆等有关 的CMP过程信号(被表示为“C” ) ； (2)与修改以减少流出物的环境影响有关的流出物 废物流校正信号(被表示为“W” )；以及(3)与CMP系统11的各种部件的故障有关的 过程报警信号(被表示为“ A” )。
与其中仅有流出物的样品可以为了分析目的而被转移的现有技术相比，本发明 需要对被排出的流出物材料的被连续地测量和分析的体积的综合。通过进行这种类型的 体积分析(即流出物“指纹”)，可以使用流出物组分的变化实时地确定平坦化终点，使 得在整个晶片表面上保持膜材料的期望的厚度。流出物组分的变化的首次综合也可以被 确定(即提供“变化率”)并且用于过程控制。可选择地，被收集的流出物的体积可以 以已知的时间间隔被分析以产生控制信息。
使用对除去的膜材料的总体积的算法测定，流出物分析单元50能够进行很多不同的表征，以提供在抛光头10(步骤、压力、速度、区压力)、抛光浆料观(化学组成、 流量、温度)和修整剂43 (化学组成、流量、温度)的调整中有用的数据。也可以进行 对修整过程(力、位置)和废物流处理(pH调整、浆料循环、水循环)的修改。本发明 的体积流出物分析的有意义的方面在于其确定已经达到了平坦化步骤或过程的终点的时 间的能力(特别地适合于在阻挡层/衬里CMP步骤之前的盲目步骤一PMD或ILD CMP 以及块体铜除去)。
根据本发明，流出物分析单元50可以采用以下流出物分析中的一种或多种(其 可以取决于在平坦化期间除去的膜材料的组成)(1)化学的(浓度、pH、离子选择电极 (ISE)、红外(IR)光谱、声分析、RF/通量渗透性(flux permeability) ； (2)摩擦学的(粘 度)；(3)物理的(温度、浊度、颗粒形态)；和/或⑷电的(导电率、电容、Z电势、 氧化还原电势)。待进行的分析的类型的具体方面取决于被从晶片表面除去的膜材料的组 成以及浆料和修整剂的化学相互作用，以及用于进行实际的平坦化的CMP设备和逐步工 艺的特征。应当理解，本发明不限于任何具体类型的CMP设备或工艺，而是在任何其中 流出物可以被以同步的方式收集和分析以控制总体过程的系统中普遍地是有用的。
图5图示了基于流的流出物分析单元50-A的示例性的实施方案，流出物分析单 元50-A可以用于图3的系统中以提供反馈和前馈过程控制。在这种情况下，当流出物 流在从修整装置40排出期间沿着软管46经过时，探针60被直接插入流出物流中。在一 个实施方案中，探针60可以包括用于特定的离子的样品的离子选择电极(ISE)。ISE探 针60与pH计62 —起工作，以确定以ppm计的离子浓度(通常有5000ppm的最大值)。 假定流出物分析单元50-A正在与CMP过程结合地用于除去超负荷的铜，那么Cu离子选 择ISE探针60被使用并且流出物中的Cu离子浓度被测量。图6含有流出物流中Cu离 子浓度随随时间变化的曲线图，这在Cu超负荷除去过程期间测量。同样地，ISE探针的 作为元件60的使用被认为仅仅是示例性的；各种其他类型的探针可以用于测量流出物的 各种特征，其中探针可以选自由以下组成但不限于以下的组离子选择电极、光谱元件 (spectroscopy cell)、透气管、光学传感器以及浊度元件(turbidity cell)。
再次参照图5，流出物分析单元50-A还包括流量计64，流量计64被插入在软管 46内的流出物流中并且用于测量随时间变化的流出物流率。来自pH计62和流量计64 的输出此后被应用作为向处理器66的输入。处理器66包括，例如，存储模块67(用于 存储被设置点和已知的系统参数，例如膜材料厚度和组成，其可以通过来自CMP装置11 的进入的“设置”控制信号S输入)和计算模块69，该计算模块69用于综合进入的测量 值并且与存储模块67中存储的值比较。在该具体的实施方案中，计算模块69起到随时 间推移综合离子浓度测量值并且把结果和初始的超负荷厚度的已知值比较的作用。通过 比较这两个值，计算模块69可以确定目标铜超负荷已经除去的时间，从而允许处理器66 向CMP系统11传送控制信号C以停止平坦化过程。
本发明的另一个方面是，浓度测量值的任何异常的或非预期的值(被称为“偏 移”)都可以用于触发偏移报警信号A，使CMP系统使用者警惕潜在的工艺/设备故障。 应当理解，对处理器66的这种具体的实施仅仅是示例性的，用于进行测量、综合和分析 功能的各种和其他布置都可以被本领域的技术人员开发并且被认为落入本发明的精神和 范围内。
图7是图示了由基于流的流出物分析单元50-A进行的示例性的过程的流程图。 过程在步骤100以确定系统的各种设置点开始。在这种情况下，流出物流率、膜材料组 成、初始的超负荷厚度和目标除去厚度都是被限定的值。流出物分析过程在步骤110以 测量流动的流出物流中的Cu离子浓度继续。然后，测定值随时间推移被综合，如步骤 120中所示，以产生与已经除去的铜的除去速率和当前厚度相关联的值。在步骤130中， 将综合的结果与铜超负荷的已知的目标除去厚度比较。然后，该比较的结果被用作控制 信号，允许平坦化过程继续(如果目标还没有达到)，即步骤140，或者在期望的量的超 负荷已经除去时(即在铜浓度的综合值等于超负荷材料的目标除去厚度时)将“停止” 或“软着陆”控制信号C发送回至CMP系统11，即步骤150。应当理解，该信号也可 以被用于修改平坦化过程，发信号指示设备切换至不同的软着陆或超负荷除去速率。
与意识到偏移报警条件有关的其他的过程步骤包括在图7的流程图中。在该特 别的实施例中，将测定值与“预期的”值范围比较(步骤160)并且任何在该预期的范围 之外的测量值都用于产生报警信号(步骤170)。
图8中示出本发明的流出物分析单元的基于体积的实施方案50-B。在这种情况 下，已知体积的流出物被收集在分析室70中。也假定CMP过程与铜超负荷除去相关联， 那么铜离子浓度可以使用ISE探针72和pH计74来测量，如上文讨论的。因为CMP系 统11被校准以具有作为初始的设置点值的已知的除去速率，所以除去超负荷所需要的时 间间隔可以在处理器76内被确定(其中处理器可以包括如上文描述的存储模块和计算模 块)。因此，可以使用基于对Cu离子的被综合的ISE信号的控制信号C来控制抛光时 间。同样地，任何异常的或非预期的测量值都可以用于触发器对于CMP系统操作者的报 警信号。
对于介电抛光过程(例如ILD CMP或PMD CMP所使用的)，本发明的流出物分析单元50可以进行对流出物的导电率测量，因为溶液中的硅将降低流出物的导电率。图 9是示出介电抛光过程期间pH和导电率二者的图。当已知输入的供入速率和/或流出物 流率时，流出物的体积/单位时间将也是已知的。导电率计可以在流出物分析单元50内 利用并且被校准以测定对溶液中溶解的二氧化硅的读数，获得导电率值。与超负荷铜除 去相似，为了除去已知厚度的介电质，被测量的导电率值随时间推移被综合。浓度信号 来源于导电率信号，基于校准曲线。这些曲线可以在初始的工艺开发/批准期间创建， 其中“指纹”被用作对于流出物分析单元50的“设置”输入控制信号S。这种途径允 许对膜材料/特征面积和体积的更有效的调整和改进。通过比较该值与待除去的已知体 积的介电质，终点控制信号被产生并且传输至CMP系统11以停止(或软着陆)平坦化过 程。
因此，本发明的布置能够提供对正在进行的平坦化过程的实时控制。S卩，通过 分析除去的流出物(使用上文提到的或相似的分析方法中的任一个)，可以通过调整粒 度、化学活性、Z电势、pH、腐蚀抑制剂、头和区压力、速度、漂洗试剂等等在以下方 面对平坦化过程做出调整，例如除去速率(调整速度、施加的压力、输入流、表面温 度等等)、不同材料之间的除去选择性(调整进入的化学物质、固体浓度、研磨剂大小、 浆料源等等)、整个晶片表面的除去均勻性(调整转速、压力、化学加入、中和剂等等) 以及晶片表面条件(例如颗粒亲合力)。
本发明的系统也可以通过在处理软件中接受新的指纹和调整控制常数来应用前 馈技术，以从实际的过程测量(例如膜厚度、均勻性、膜化学)或器件设计进展(特征大 小、密度、材料等等)中得到益处。
重要的是，前馈信号可以有效地用于在把流释放入废物流中之前处理流出物。 例如，通过测定已知体积的流出物的pH，pH修正过程可以在排放之前应用于流出物。 图3图示了本发明的这个方面，其中流出物分析单元50创建废物流控制信号W，废物流 控制信号W此后被废物修正单元80 (例如pH改变元件、使用点减少系统(point-of-use abatement system)等)用于在排放入废物流中之前调整被容纳在储存器82中的一定体积 的流出物的参数。实际上，有可能使用流出物分析单元的这部分处理和循环流出物(即 分别地循环抛光浆料、漂洗水和修整剂中的一种或多种)，而不是把这些材料排放入废物 流中。在一种布置中，可以提供由流出物分析单元50产生的废物修正信息，作为能够进 行处理和循环/排放操作的分离的外部的(在CMP外部)处理设备的输入信号。
本发明的体积流出物分析过程的进一步的优点是，其还可以感应晶片的中央和 边缘之间的膜“体积”的不同。例如，通过感应流出物中目标材料的浓度，相对于垫位 置，有可能确定是否有总体上的浓度差一可归因于在整个抛光垫上的径向非均勻性。感 应这些变化的能力提供了有关垫磨损、与CMP设备问题相关联的不均勻的除去、破坏等 等的有用的信息，从而允许CMP系统操作者更好地监测抛光界面的性能。取决于测量装 置的灵敏度(即信噪比是否足够大)，测量的流出物组分的浓度可以用于评价在相应的晶 片半径上的除去速率变化。当使用较大的晶片时，这种确定除去速率的基于晶片的不同 的能力变得更令人感兴趣，其中来自流出物分析单元的反馈信息可以被输送至抛光头内 的压力区。
虽然已经参照优选的实施方案描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解的 是，本发明不被优选的实施方案限制，并且可以对优选的实施方案做出变化和修改，而 不偏离本发明的由所附权利要求限定的精神和范围。
权利要求
1.一种提供化学机械平坦化(CMP)过程控制的方法，所述方法包括以下步骤a)在正在进行的平坦化过程期间，连续地从CMP抛光垫表面排出流出物；b)对排出的流出物进行分析，以测量至少一个表征参数；c)随时间推移综合所测量的至少一个表征参数，以创建体积结果值；d)把步骤c)的结果与CMP过程的已知的初始条件比较；以及e)产生与正在进行的CMP平坦化过程相关联的至少一个控制信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在进行步骤b)时，分析选自由以下组成的 组化学的、摩擦学的、物理的和电的。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在进行步骤b)时，进行化学分析以测定流出 物流的pH。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，在进行步骤b)时，进行化学分析以测定流出 物流的特定的组分的浓度。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，在进行步骤b)时，进行摩擦学分析以测定流 出物流的粘度。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，在进行步骤b)时，进行物理分析以测定流出 物流的浊度。
7.根据权利要求2所述的方法，其中，在进行步骤b)时，进行电分析以测定流出物 流的导电率。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，在进行步骤d)时，所述已知的初始条件包括 在平坦化期间除去的膜材料的化学组成、所述膜材料的初始厚度和预设定的目标除去厚度。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，在进行步骤e)时，产生终点控制信号，并将 所述终点控制信号传输至CMP处理器以中止平坦化阶段。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述终点控制信号包括“停止平坦化”控制信号。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述终点控制信号包括“软着陆”控制信号。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，在进行步骤e)时，产生偏移报警信号。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤1)把步骤C)的结果与可接受值的预限定的范围比较；并且2)当步骤c)的结果超出所述可接受值的预限定的范围时，产生偏移报警信号。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，在进行步骤e)时，产生流出物废物流控制信号。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤1)把步骤C)的结果与预限定的可接受的排放流值比较，并且如果步骤C)的结果与所 述预限定的可接受的排放流值不同；2)确定适合于使流出物流的性质符合预限定的可接受值的修正处理；以及3)把所述处理施加于所述流出物流。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，在进行步骤1)时，所述流出物流的pH被测量并且与预限定的可接受的pH值比较。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述方法还包括步骤把处理的流出物流 排放入废物流中。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述方法还包括步骤循环处理的流出物流。
19.一种用于向化学机械平坦化(CMP)过程提供过程控制的流出物分析单元，该装 置包括流出物排出路径，其用于在正在进行的CMP平坦化过程期间从抛光垫除去流出物； 流出物分析室，其耦合于所述流出物排出路径，用于测量排出的流出物的至少一个 特征；以及处理器，其耦合于所述流出物分析室，用于随时间推移综合由所述流出物分析室 记录的测量值，以创建体积分析信息；把综合的结果与预设定值比较；并且基于所述综 合的结果和所述预设定值之间的比较而产生至少一个CMP过程控制信号。
20.根据权利要求19所述的流出物分析单元，其中，所述流出物分析室被布置在所述 流出物排出路径中并且对所述流出物提供基于流的测量。
21.根据权利要求19所述的流出物分析单元，其中，所述处理器被耦合于CMP工 具，用于接收并存储平坦化过程输入数据，所述平坦化过程输入数据包括所述CMP过程 的所述至少一个特征的所述预设定值。
22.根据权利要求19所述的流出物分析单元，其中，所述分析室包括用于测量随时间 变化的流出物流率的流量计以及用于记录流动的流出物的性质的至少一个测量探针。
23.根据权利要求22所述的流出物分析单元，其中，所述至少一个测量探针选自由以 下组成的组离子选择电极、光谱元件、透气管、光学传感器以及浊度元件。
24.根据权利要求18所述的流出物分析单元，其中，所述分析室包括耦合于所述流出 物排出路径以用于收集预设定的体积的流出物的储存器。
25.根据权利要求19所述的流出物分析单元，其中，所述处理器被配置为产生选自由 以下组成的组的至少一个控制信号CMP过程控制信号、系统偏移报警信号以及流出物 废物流处理信号。
26.根据权利要求25所述的流出物分析单元，其中，所述CMP过程控制信号是CMP终点控制信号。
27.根据权利要求25所述的流出物分析单元，其中，所述CMP过程控制信号是与软 着陆或抛光过度条件相关联的过程修改信号。
全文摘要
用于收集和分析由化学机械平坦化(CMP)过程产生的流出物流的装置和方法对至少一个流出物特征进行连续测量并且随时间推移综合结果以创建对平坦化过程的体积分析。体积分析可以用作用于控制平坦化过程自身(例如基于膜材料的已知的初始厚度的终点检测)的反馈/前馈信号、产生用于超范围测量的报警信号和/或在排放之前对流出物的处理中有用的废物流指示物(例如确定pH修正)。
文档编号H01L21/304GK102027573SQ200980116963
公开日2011年4月20日 申请日期2009年5月15日 优先权日2008年5月15日
发明者斯蒂芬·J·贝纳, 达里尔·W·彼得斯 申请人:康福鲁恩赛有限责任公司