| 主权项 |
1.一种晶圆表面性质的侦测系统,包含: 一晶圆夹持头,具有一晶圆安装面与至少一窗孔, 其中该至少一窗孔系远离该晶圆安装面而在该晶 圆夹持头之中延伸;及 一感测器,容纳于该至少一窗孔之中,俾能反应出 穿过该晶圆安装面而传递到该至少一窗孔之中的 能量。 2.如申请专利范围第1项之晶圆表面性质的侦测系 统,更包含: 一载持膜,安装在该晶圆安装面之上,所形成之该 载持膜系用以将该能量传递至该晶圆安装面并传 递到该至少一窗孔之中。 3.如申请专利范围第2项之晶圆表面性质的侦测系 统,其中: 该载持膜系完全连续,及 所形成之该感测器系以涡电流场及振动能之其中 一个型式反应出所传递的能量。 4.如申请专利范围第2项之晶圆表面性质的侦测系 统,其中: 该载持膜系设有与该至少一窗孔对齐的一开口,及 所形成之该感测器系以热能的型式反应出所传递 的能量。 5.如申请专利范围第2项之晶圆表面性质的侦测系 统,其中使该晶圆的表面受到足以改变其性质的一 处理,且其中所形成之该感测器系用以将一穿过该 载持膜而来的询问信号传递到安装在该夹持器之 上的晶圆表面,而该询问信号则为一声音信号或一 红外线信号或一涡电流信号之其中一个,且该询问 信号系随着该晶圆之受处理的表面而变化并穿过 该载持膜而传递到该感测器,且其中所形成之该感 测器系反应出穿过该载持膜而来的询问信号,俾用 以产生一代表表面性质之一变化的一第一输出信 号并产生一代表表面性质之第二变化的一第二输 出信号。 6.如申请专利范围第5项之晶圆表面性质的侦测系 统,其中穿过该晶圆安装面而来的能量为振动能量 ,且其中该振动能量系具有第一及第二振幅对频率 之特征,而该第一振幅对频率之特征则随着第一晶 圆表面性质所特有的特征而变化、及该第二振幅 对频率之特征则随着第二晶圆表面性质所特有的 特征而变化;及 其中该感测器系反应出具有该第一振幅对频率之 特征的振动能量而产生代表该第一晶圆表面性质 的该第一输出信号,且其中该感测器系反应出具有 该第二振幅对频率之特征的振动能量而产生代表 该第二晶圆表面性质的该第二输出信号。 7.如申请专利范围第1项之晶圆表面性质的侦测系 统,其中该至少一窗孔为在该晶圆夹持头之中延伸 的复数之窗孔,且该复数之窗孔的其中一个系与该 晶圆表面上的复数之位置的其中一个对齐,而在该 其中一个位置的待侦测之晶圆表面性质的其中一 个系产生一变化,该晶圆表面性质的侦测系统更包 含: 分别容纳于该复数之窗孔的其中一个之中的其中 一个感测器,每一个感测器则各自反应出分别从其 中一个位置的各晶圆性质所放射出来的能量。 8.如申请专利范围第2项之晶圆表面性质的侦测系 统,其中该晶圆之表面性质的其中一个为其厚度在 制造处理期间系随时变化的金属化,且其中将该感 测器形成为一容纳于该至少一窗孔之中的涡电流 感测器并足以在制造处理期间与仅穿过该载持膜 的金属化发生电磁耦合,且其中该感测器产生与该 金属化的厚度成比例的一输出信号。 9.如申请专利范围第2项之晶圆表面性质的侦测系 统,其中该晶圆之表面性质包括在毯覆式金属化覆 盖层之下方的一金属化图案,且其中在该金属化图 案与该毯覆式金属化覆盖层的制造处理期间,振动 能量为足以穿过该晶圆安装面且到达该至少一窗 孔之中的能量,且其中所形成之该感测器系反应出 该振动能量,而该振动能量则具有由代表该毯覆式 金属化覆盖层之性质的一第一値与代表该金属化 图案之性质的一第二値所组成的一总値,且其中所 形成之该感测器系用以输出一信号,而该信号则具 有该第二値并代表该毯覆式金属化覆盖层未挡住 该金属化图案之局部在制造处理期间的一现况。 10.一种在晶圆正面的化学机械处理期间侦测特定 区域之性质变化的侦测系统,其中该晶圆正面之特 定区域的性质受化学机械处理而改变,该侦测系统 包含: 一研磨头,设有一晶圆安装面及一具有与该晶圆安 装面共平面之开口的空腔部,所形成之该空腔部系 远离该晶圆安装面并在该研磨头之中延伸、且与 该特定区域对齐; 一夹持薄膜,安装在该晶圆安装面之上并延伸过该 开口而用以与该晶圆的背面接合,所形成之该夹持 薄膜系将该晶圆正面之特定区域在化学机械处理 期间所放射出来的能量传递至该空腔部之中;及 一感测器,容纳于该空腔部之中,俾能反应出穿过 该夹持薄膜而来的的能量,所形成之该感测器系足 以反应出该晶圆正面之特定区域在化学机械处理 期间的一性质而产生一代表该性质的一第一信号 、且所形成之该感测器系足以反应出该晶圆正面 之特定区域在化学机械处理期间的另一性质而产 生一代表其它性质的一第二信号。 11.如申请专利范围第10项之在晶圆正面的化学机 械处理期间侦测特定区域之性质变化的侦测系统, 其中该晶圆正面之特定区域的性质包括一金属化 的覆盖层,且其中该特定区域的一性质为该金属化 的覆盖层之一第一厚度,且其中该特定区域的其它 性质为该金属化的覆盖层之一第二厚度,其中: 将容纳于该空腔部之中的感测器设成足以穿过该 夹持薄膜而与该金属化的覆盖层发生电磁感应耦 合,俾引起流入该感测器之中的一涡电流; 其中所形成之感测器系在该晶圆正面的化学机械 处理期间与该晶圆正面区域之中的该第一厚度之 金属化覆盖层发生电磁感应耦合而产生一代表该 第一厚度的第一信号;及 其中所形成之感测器系在该晶圆正面的化学机械 处理期间与该晶圆正面区域之中的该第二厚度之 金属化覆盖层发生电磁感应耦合而产生一代表该 第二厚度的第二信号。 12.如申请专利范围第11项之在晶圆正面的化学机 械处理期间侦测特定区域之性质变化的侦测系统, 其中该晶圆正面之特定区域的性质包括覆盖在一 图案化的金属化之上的金属化的覆盖层,且其中该 特定区域之待改变的另一性质为该金属化的覆盖 层与该图案化的金属化之间的空隙,其中: 容纳于该空腔部之中的感测器系用以产生贯穿过 该夹持薄膜且足以与该金属化的覆盖层与该图案 化的金属化两者耦合的磁场,俾引起流入该金属化 的覆盖层与该图案化的金属化两者之中的一涡电 流; 其中贯穿过该夹持薄膜而传递至感测器的能量系 由流入该金属化的覆盖层与该图案化的金属化两 者之中的该涡电流所引起;及 其中所形成之该感测器系基于该金属化的覆盖层 而反应出该晶圆正面之区域在化学机械处理期间 因流入该图案化的金属化之涡电流所引起的能量, 俾产生一代表该金属化的覆盖层与该图案化的金 属化之间的空隙之第三信号。 13.如申请专利范围第10项之在晶圆正面的化学机 械处理期间侦测特定区域之性质变化的侦测系统, 其中该晶圆正面之特定区域在化学机械处理期间 所放射出来的能量为振动能量,而该振动能量系具 有一第一振幅对频率之特征、该第一振幅对频率 之特征则为该晶圆正面之特定区域在化学机械处 理期间所特有的一性质,且其中该振动能量系具有 一第二振幅对频率之特征、该第二振幅对频率之 特征则为该晶圆正面之特定区域在化学机械处理 期间所特有的其它性质,其中: 所形成之该感测器系反应出该振动能量的一范围, 该范围则包括第一及第二振幅对频率之特征的每 一个,俾能使该感测器产生代表该晶圆正面之特定 区域的一性质之该第一信号并产生代表该晶圆正 面之特定区域的其它性质之该第二信号。 14.如申请专利范围第10项之在晶圆正面的化学机 械处理期间侦测特定区域之性质变化的侦测系统, 其中该晶圆正面之特定区域的性质包括覆盖在一 图案化的金属化之上的金属化的覆盖层,且其中该 特定区域之待改变的另一性质为该金属化的覆盖 层与该图案化的金属化之间的空隙,该在晶圆正面 的化学机械处理期间侦测其特定区域之性质变化 的系统更包含: 一研磨垫,设成与该晶圆正面接合,两者之接合使 该金属化的覆盖层与该图案化的金属化之每一个 发生一特有的振动,及 其中容纳于该空腔部之中的感测器系用以反应出 该晶圆正面之特定区域在化学机械处理期间的该 金属化的覆盖层之振动而产生一代表该研磨垫与 该金属化的覆盖层之间的接合之第一信号;及 其中所形成之该感测器系基于该金属化的覆盖层 之空隙而反应出该图案化的金属化与该研磨垫之 间接合所产生的振动,俾产生一代表该金属化的覆 盖层与该图案化的金属化之间的空隙之第二信号 。 15.如申请专利范围第10项之在晶圆正面的化学机 械处理期间侦测特定区域之性质变化的侦测系统, 其中该晶圆正面之特定区域在化学机械处理期间 的一性质为第一表面之一表面状态性质,且其中该 第一表面之特定区域在化学机械处理期间的其它 性质系取决于用以制造该第一表面之特定区域的 材料; 其中所形成之该感测器系反应出呈表面状态性质 之型式的一性质而产生代表该特定区域之表面状 态性质的该第一信号;及 其中所形成之该感测器系反应出取决于用以制造 该特定区域之材料的其它性质而产生代表该材料 的该第二信号。 16.一种在晶圆正面的化学机械处理期间侦测两分 离区域之性质变化的侦测系统,其中每一个分离区 域之性质受化学机械处理而改变,而一第一分离区 域系设有在化学机械处理期间其厚度改变的一金 属化覆盖层、一第二分离区域系设有位在该金属 化覆盖层之下方的一金属化图案,且该金属化覆盖 层的厚度在化学机械处理期间系基于该金属化覆 盖层与该金属化图案之间的空隙而变成零,该侦测 系统包含: 一研磨头,为两分离区域之每一个设有一晶圆安装 面及一空腔部,各空腔部则具有与该晶圆安装面共 平面之一开口,所形成之该空腔部系远离该晶圆安 装面并在该研磨头之中延伸、且与各自之分离区 域对齐; 一夹持薄膜,安装在该晶圆安装面之上并延伸过该 空腔部之开口而用以与该晶圆的背面接合,所形成 之该夹持薄膜系将该晶圆正面之分离区域在化学 机械处理期间所放射出来的能量传递至该空腔部 之中; 一涡电流感测器,容纳于与该第一分离区域对齐的 空腔部之中,俾能反应出来自金属化覆盖层且穿过 该夹持薄膜而来的电磁能量,所形成之该涡电流感 测器系足以反应出该晶圆正面之该金属化覆盖层 在化学机械处理期间的厚度而产生一代表该厚度 的一第一信号;及 一振动感测器,容纳于与该第二分离区域对齐的空 腔部之中,俾能反应出来自该金属化覆盖层与该金 属化图案两者且穿过该夹持薄膜而来的振动能量, 所形成之该振动感测器系足以反应出该晶圆正面 在化学机械处理期间的该振动能量并产生一代表 该金属化覆盖层与该晶圆正面之间的空隙之第二 信号。 17.一种代表半导体晶圆之表面性质的对比资料之 获得方法,其中该表面性质系取决于对该表面进行 的化学机械研磨操作,该方法包含以下操作: 一确定操作,确定一第一对比晶圆之表面上的一区 域,该区域系具备受化学机械研磨操作之前的一初 始表面性质; 一处理操作,对该区域之内的该初始表面性质进行 一第一化学机械研磨操作之处理,该第一化学机械 研磨操作系造成该初始表面性质放射出一第一能 量输出; 一决定操作,决定该第一能量输出在该第一化学机 械研磨操作期间所放射出来的一第一能量特征,该 第一能量特征为该第一化学机械研磨操作期间时 的该初始表面性质所特有;及 一重复操作,重复与一第二对比晶圆有关之该处理 操作及该决定操作,该第二对比晶圆系具有该区域 之内的一下表面性质,其小于该初始表面性质,俾 造成该下表面性质放射出至少一下一个能量输出 并确定该下表面性质所特有的至少一下一个能量 性质。 18.如申请专利范围第17项之代表半导体晶圆之表 面性质的对比资料之获得方法,更包含以下操作: 一组织化操作,藉由两个变数而组织化该第一能量 特征与该下一个能量特征,其中一个变数代表该表 面性质且另外一个变数代表化学机械研磨操作期 间所获得之资料。 19.如申请专利范围第17项之代表半导体晶圆之表 面性质的对比资料之获得方法,其中: 该第一及下一个能量输出皆与表面以下之对比晶 圆的一厚度性质成比例;及 该决定操作系导致代表表面以下之对比晶圆的厚 度性质的该第一及下一个能量特征。 20.如申请专利范围第17项之代表半导体晶圆之表 面性质的对比资料之获得方法,其中: 该第一及下一个能量输出系与该区域之内的表面 一致性成比例;及 该决定操作系导致代表该区域之内的表面一致性 程度的该第一及下一个能量特征。 21.如申请专利范围第17项之代表半导体晶圆之表 面性质的对比资料之获得方法,其中小于该初始表 面性质的该区域之内的该下表面性质系包含一图 案化层,且该初始表面性质为一覆盖层,其中该覆 盖层在该化学机械研磨操作期间并未被挡住;及其 中: 该下一个能量输出系具备一该图案化层所特有的 振幅对频率性质;及 任一个重复之决定操作系导致该下一个能量特征 以该图案化层所特有的振幅对频率资料之型式显 现。 22.如申请专利范围第17项之代表半导体晶圆之表 面性质的对比资料之获得方法,其中受到化学机械 研磨操作的该第一对比晶圆的初始表面性质系具 有一非平坦的第一外形,并藉由该化学机械研磨操 作而使该非平坦的第一外形成为一平坦的第二外 形,更包含以下操作: 对具有该第一外形的初始表面进行第一化学机械 研磨操作处理之后、且在决定该第一能量特征的 决定操作之后,藉由对该第一对比晶圆的该区域进 行一第二化学机械研磨操作的处理而使该区域的 表面性质改变成第二外形而得以重复该处理操作, 该第二化学机械研磨操作则造成该第二外形而产 生该下一个能量输出;及 将下一个能量特征定义成该第二外形之表面性质 所特有者而得以重复该决定操作。 23.如申请专利范围第17项之代表半导体晶圆之表 面性质的对比资料之获得方法,其中: 每一个决定操作系包含一感测操作,在晶圆受到个 别的化学机械研磨操作时,感测距该晶圆背面的一 局部不大于约2毫米的一位置之各自的第一及下一 个能量输出,而该晶圆背面的该局部则为受到个别 的化学机械研磨操作之晶圆的确定区域之正反面 。 24.一种产品晶圆之化学机械研磨操作的控制方法, 包含以下操作: 一安装操作,将该产品晶圆安装在一夹持头而使该 产品晶圆之正面在一晶圆对研磨垫的界面处面对 一研磨垫,该产品晶圆的正面及其界面系具有其下 方为复数之表面结构之所在的至少一区域,该表面 结构彼此互相覆盖并具有一开始最靠近该产品晶 圆之外露面以进行化学机械研磨操作之正面的至 少一上表面结构,该表面结构亦具有一开始最远离 该产品晶圆之正面且面对该产品晶圆之背面的一 最终表面结构; 一执行操作,对该产品晶圆之区域执行化学机械研 磨操作,俾能使该研磨垫引起从该晶圆对研磨垫的 界面区域放射出来的能量; 一设置操作,设置一组资料,该组资料系具有第一 资料,其对应于前次对类似于该产品晶圆的一对比 晶圆之相对应区域之内的各表面结构进行化学机 械研磨操作期间所放射之能量,该第一资料之一部 份则对应于该对比晶圆的最终表面结构; 一监视操作,监视对该产品晶圆之各表面结构进行 化学机械研磨操作期间从该产品晶圆之晶圆对研 磨垫的界面放射出来的能量; 一比较操作,就该产品晶圆之晶圆对研磨垫的界面 区域在目前执行之化学机械研磨操作期间放射出 来的能量与对应于该对比晶圆之最终表面结构之 该第一资料的一部份进行比较;及 一中断操作,一旦该比较操作判定该区域在目前执 行之化学机械研磨操作期间所放射出来的能量实 质等于对应于该对比晶圆之最终表面结构之该第 一资料的一部份时,立即中断目前执行之化学机械 研磨操作。 25.如申请专利范围第24项之产品晶圆之化学机械 研磨操作的控制方法,其中至少一表面结构系包含 不均匀的图案化构造且至少另一表面结构则包含 一均匀的表面状态结构,及其中: 该设置操作系包括设置一组对应于该图案化构造 的资料并设置一组对应于该均匀的表面状态结构 的资料;及 该组对应于该图案化构造的资料系包括一振动之 振幅对频率的特征,其实质与对应于该均匀的表面 状态结构之一振动之振幅对频率的特征不同。 26.如申请专利范围第24项之产品晶圆之化学机械 研磨操作的控制方法,其中至少一表面结构系包含 一第一表面状态,其具有一从该产品晶圆之表面算 起之厚度,而此厚度系不同于从该产品晶圆之表面 至一第二表面状态的厚度;及其中: 该设置操作系包括设置对应于该第一表面状态的 一第一组资料并设置对应于该第二表面状态的一 第二组资料;及 该第一组资料系包括定量地代表该第一表面状态 之厚度的资料及该第二组资料则包括定量地代表 该第二表面状态之厚度的资料。 27.如申请专利范围第24项之产品晶圆之化学机械 研磨操作的控制方法,其中至少一表面结构系包含 一不均匀的表面状态且至少另一表面结构则包含 一实质平坦的表面状态,及其中: 该设置操作系包括设置对应于该不均匀的表面状 态之一第一组资料并设置对应于该实质平坦的表 面状态之一第二组资料;及 该第一组资料系包括定量地代表该区域下方具有 不均匀的表面状态时的该产品晶圆之厚度的资料, 且该第二组资料系包括定量地代表该区域下方具 有实质平坦的表面状态时的该产品晶圆之厚度的 资料。 图式简单说明: 图1A为习知在晶圆下方的平台及研磨垫之中设置 窗孔而用以测量晶圆之一层厚度的内建设备之示 意图。 图1B为习知用以侦测将晶圆夹持头连接到CMP设备 之耦合器处的振动之设备示意图,其中此设备系位 在远离固设于晶圆夹持头之夹持板所夹持之晶圆 的位置。 图2A为依据本发明之具有待感测之特有表面性质 的晶圆外露面之特定区域的平面视图。 图2B至图2E为在化学机械研磨的四个典型连续阶段 期间,晶圆外露面之各种表面性质的横剖面图,其 中图2B显示外露之晶圆表面的不均匀区域之表面 状态性质、图2C显示外露之晶圆表面的平坦均匀 区域之另一表面状态性质及厚度性质、图2D显示 以外露面处的不同材料代表外露之晶圆表面的不 均匀区域之组成性质的典型、及图2E显示取决于 扩散阻障层与介电层之间的空隙之组成性质的转 变。 图3A为夹持板具有本发明之空腔部的平面视图,其 用以容纳个别之感测器并紧邻着晶圆安装面而感 测晶圆之外露面的性质改变。 图3B为沿着图3A之剖面线3B-3B所形成的横剖面图,其 显示依据本发明之一实施例的其中一个空腔部之 中的主动感测器及正对着连续且供晶圆背面安装 在其上的夹持薄膜(或背面薄膜)之空腔部开口。 图3C为图3B之感测器的放大图,其显示最靠近晶圆 正面之金属化的线圈而与金属化发生电磁感应耦 合。 图3D及图3E为图3B之局部的放大图,其显示晶圆背面 及其外露面之间的晶圆材料的各种厚度。 图4A为类似于图3C的横剖面图,其显示依据本发明 之另一实施例的空腔部之中对振动有所反应的被 动感测器及正对着连续且供晶圆背面安装在其上 的背面薄膜之空腔部开口。 图4B为晶圆薄膜性质对感测器之反应的对比图形, 其显示速度振幅对振动频率的关系,而振动频率则 在图2D及图2E之外露面进行CMP处理期间由图4A之感 测器感测而得、并显示特定频率范围处的峰値振 幅,其代表对晶圆正面进行CMP处理时,所引起之晶 圆正面的组成性质之转变。 图5A为类似于图3B的横剖面图,其显示依据本发明 之另一实施例的空腔部之中对温度有所反应的被 动感测器及正对着连续且供晶圆背面安装在其上 的背面薄膜之空腔部开口。 图5B为受到CMP处理之各种外露之晶圆表面放射出 来的红外线能量图形。 图5C为红外线温度感测器之输出的对比图形,其代 表在图2B、图2C、图2D及图2E之外露面进行CMP处理 期间,与晶圆背面发生热接触之流体的温度与时间 的关系。 图6为运用图3B及图3C之涡电流感测器所产生的对 比图形,其显示晶圆之层厚度与感测器之输出电压 的关系。 图7显示为了准备对比图形而使图3B、图4A及图5A之 感测器互相联系的流程图。 图8显示图7之对比图形的操作流程图,俾用以确定 CMP处理期间之晶圆正面的性质。 |
