| 主权项 |
1.一种先进制程控制方法,用于一研磨制程中之一 研磨步骤,研磨复数晶圆上之一金属层,上述金属 层形成于一防止扩散层上与于一介电层开口处,用 以最小化晶圆中以及晶圆间之片电阻变异,上述金 属层拥有一厚度、宽度以及剖面区域,其方法包括 下列步骤: (a)提供复数晶圆,每一晶圆使用一顺序之制程步骤 ,拥有形成于一介电层开口处之一防止扩散层上之 一金属层,上述制程步骤包括至少一图形化步骤, 化学气相沉积步骤,蚀刻步骤以及金属沉积步骤; (b)决定上述金属层之上述剖面区域以及一片电阻 之间之关系; (c)于上述研磨步骤开始前,为上述复数晶圆上之上 述金属层,决定一总片电阻(RsTOTAL); (d)为每一上述复数晶圆上之上述金属层,决定一研 磨厚度;以及 (e)于每一上述复数晶圆之上述研磨步骤,计算一研 磨时间。 2.如申请专利范围第1项所述之先进制程控制方法, 其中上述金属层包括铜,上述防止扩散层包括氮化 钽,上述研磨步骤执行于一化学机械研磨机台,用 以同时研磨至少一上述铜层、氮化钽防止扩散层 以及介电层。 3.如申请专利范围第1项所述之先进制程控制方法, 其中上述金属层之剖面区域以及上述片电阻之间 之关系,使用复数晶圆之剖面区域倒数(1/cross- sectional area)与片电阻结果之绘点(plotting),以及资 料之直线缀合(line fitting)法而得。 4.如申请专利范围第1项所述之先进制程控制方法, 其中上述总片电阻由以下公式决定: RsTOTAL=RsPHOTO + RsCVD + RsECP + RsETCHING 其中,RsPHOTO、RsCVD、RsECP以及RsETCHING分别代表从一 图形化步骤、一化学气相沉积步骤、一金属沉积 步骤以及一蚀刻步骤,对于上述金属层之宽度以及 厚度之变异贡献。 5.如申请专利范围第1项所述之先进制程控制方法, 其中上述金属层之上述研磨厚度目标,由步骤(b)所 提供之上述关系所决定,上述关系为每一上述复数 晶圆之上述金属层之上述RsTOTAL以及上述片电阻目 标値。 6.如申请专利范围第1项所述之先进制程控制方法, 其中上述金属层之研磨时间,由以下公式决定: PTt=RsT-RsTOTAL/ 其中,PTt为一特定晶圆之上述研磨时间,RsT为相应 于上述金属层之一片电阻目标値,为上述研磨步 骤中之一研磨比率,RsTOTAL由步骤(c)而得。 7.如申请专利范围第6项所述之先进制程控制方法, 更包括修正步骤(e)中之上述研磨时间,其依据研磨 后之一量测资料,包含一扰动因素(disturbance factor; dK)由以下公式决定: PTt=RsT-Rsn,TOTAL∕(+dK) 其中,dK=(1-)dK-1+(RsT-Rsn,TOTAL -PTk-1),dK-1以及PTk -1分别代表于上述复数晶圆中之上述第(n-1)片晶圆 之一扰动因素以及上述研磨时间,Rsn,TOTAL为上述复 数晶圆中之上述第n片晶圆之RsTOTAL,为介于0与1 之间之値。 8.如申请专利范围第7项所述之先进制程控制方法, 其中于等待研磨之上述复数晶圆中之上述第1片晶 圆之上述dK-1等于0。 9.如申请专利范围第7项所述之先进制程控制方法, 其中研磨后之上述量测资料包含,至少一晶圆已被 上述处理机台之上述研磨步骤处理过后之上述研 磨比率。 10.如申请专利范围第7项所述之先进制程控制方法 ,其中,使用一筛选演算法(filter algorithm)用以更新 上述dK-1。 11.如申请专利范围第1项所述之先进制程控制方法 ,其中步骤(b)至(e)由存在于一先进制程控制系统之 一电脑执行,上述先进制程控制系统包含一先进制 程控制器,上述先进制程控制器透过一机台应用程 式(tool application program; TAP)以及一机台控制系统( tool control system; TCS),发送命令给一或多部研磨机 台。 12.如申请专利范围第11项所述之先进制程控制方 法,其中上述电脑包含一资料前传模型(feed forward model; FF model)以及一资料后送模型(feed backward model; FB model),上述资料前传模型接收关联于上述顺序 之制程步骤之量测资料,用以执行步骤(c)至(e),上 述资料后送模型接收研磨后之量测资料,用以执行 步骤(e)。 13.一种先进制程控制方法,用于一研磨制程中之一 氧化物(铜或氮化钽)之研磨步骤,研磨复数晶圆上 之一铜层,上述铜层形成于一氮化钽层上与于一介 电层开口处,用以最小化晶圆中以及晶圆间之片电 阻变异,上述铜层拥有一厚度、宽度以及剖面区域 ,其方法包括下列步骤: (a)提供复数晶圆,每一晶圆使用一顺序之制程步骤 ,拥有形成于一介电层开口处之一氮化钽层上之一 铜层,上述制程步骤包括至少一图形化步骤,化学 气相沉积步骤,蚀刻步骤以及铜沉积步骤: (b)决定上述铜层之上述剖面区域以及一片电阻之 间之关系; (c)于上述氧化物(铜或氮化钽)之研磨步骤开始前, 为上述复数晶圆上之上述铜层,决定一总片电阻( RsTOTAL); (d)为每一上述复数晶圆上之上述铜层,决定氧化物 (铜或氮化钽)之一研磨厚度;以及 (e)于每一上述复数晶圆之上述氧化物(铜或氮化钽 )之上述研磨步骤中,计算氧化物(铜或氮化钽)层之 一研磨时间。 14.如申请专利范围第13项所述之先进制程控制方 法,其中上述氧化物(铜或氮化钽)之研磨步骤,用以 减少至少一上述铜层、氮化钽层以及介电层之厚 度。 15.如申请专利范围第13项所述之先进制程控制方 法,其中上述开口处为一浅沟槽(trench)或形成于一 介层洞(via)上之一浅沟槽。 16.如申请专利范围第13项所述之先进制程控制方 法,其中上述铜层之剖面区域以及上述片电阻之间 之关系,使用复数晶圆之剖面区域倒数(1/cross- sectional area)与片电阻结果之绘点(plotting),以及资 料之直线缀合(line fitting)法而得。 17.如申请专利范围第13项所述之先进制程控制方 法,其中上述总片电阻由以下公式决定: RsTOTAL=RsPHOTO + RsCVD + RsECP + RsETCHING 其中,RsPHOTO、RsCVD、RsECP以及RsETCHING分别代表从一 图形化步骤、一化学气相沉积步骤、一铜沉积步 骤以及一蚀刻步骤,对于上述铜层之宽度以及厚度 之变异贡献。 18.如申请专利范围第13项所述之先进制程控制方 法,其中上述金属层之上述氧化物(铜或氮化钽)层 之研磨厚度目标,由步骤(b)所提供之上述关系所决 定,上述关系为每一上述复数晶圆之上述铜层之上 述RsTOTAL以及上述片电阻目标値。 19.如申请专利范围第13项所述之先进制程控制方 法,其中上述金属层之上述氧化物(铜或氮化钽)之 研磨时间,由以下公式决定: PTt=RsT-RsTOTAL∕ 其中,PTt为一特定晶圆之上述研磨时间,RsT为相应 于上述铜层之一片电阻目标値,为上述氧化物( 铜或氮化钽)层研磨步骤中之一研磨比率,RsTOTAL由 步骤(c)而得。 20.如申请专利范围第19项所述之先进制程控制方 法,更包括修正步骤(e)中之上述研磨时间,其依据 氧化物(铜或氮化钽)层研磨后之一量测资料,包含 一扰动因素(disturbance factor; dK)由以下公式决定: PTt=RsT-Rsn,TOTAL∕(+dK) 其中,dK=(1-)dK-1+(RsT-Rsn,TOTAL,-PTk-1),dK-1以及PTk -1分别代表于表于上述复数晶圆中之上述第(n-1)片 晶圆之一扰动因素以及氧化物(铜或氮化钽)研磨 时间,Rsn,TOTAL为上述复数晶圆中之上述第n片晶圆 之RsTOTAL,又为介于0与1之间之値。 21.如申请专利范围第20项所述之先进制程控制方 法,其中于等待上述氧化物(铜或氮化钽)层研磨之 上述复数晶圆中之上述第1片晶圆之上述dK-1等于0 。 22.如申请专利范围第20项所述之先进制程控制方 法,其中氧化物(铜或氮化钽)层研磨后之上述量测 资料包含,至少一晶圆已被上述处理机台之上述氧 化物(铜或氢化钽)研磨步骤处理过后之上述研磨 比率。 23.如申请专利范围第20项所述之先进制程控制方 法,其中,使用一筛选演算法(filter algorithm)用以更 新上述dK-1値。 24.如申请专利范围第13项所述之先进制程控制方 法,其中步骤(b)至(e)由存在于一先进制程控制系统 之一电脑执行,上述先进制程控制系统包含一先进 制程控制器,上述先进制程控制器透过一机台应用 程式(tool application program; TAP)以及一机台控制系统 (tool control system; TCS),发送命令给一或多部研磨机 台。 25.如申请专利范围第24项所述之先进制程控制方 法,其中上述电脑包含一资料前传模型(feed forward model; FF model)以及一资料后送模型(feed backward model; FB model),上述资料前传模型接收关联于上述顺序 之制程步骤之量测资料,用以执行步骤(c)至(e),上 述资料后送模型接收氧化物(铜或氮化钽)层研磨 后之量测资料,用以执行步(e)。 26.如申请专利范围第24项所述之先进制程控制方 法,其中上述先进制程控制器被连接于至少一化学 机械研磨机台(CMP tool)以及至少一提供资料输入之 电脑。 27.一种先进制程控制系统,用于一研磨制程中之一 研磨步骤,研磨复数晶圆上之一铜层,上述铜层形 成于一防止扩散层上与于一介电层开口处,用以控 制铜片电阻,上述铜层拥有一厚度、宽度以及剖面 区域,包括: (a)一电脑,包含一资料前传模型(feed forward model; FF model)、一资料后送模型(feed backward model; FB model)以 及让使用者输入之一介面,上述资料前传模型以及 上述资料后送模型,用以计算一研磨时间,以及计 算位于每一上述复数晶圆上之上述铜层之一铜厚 度目标値; (b)一先进制程控制器连结于上述电脑;以及 (c)一研磨机台,上述研磨机台带有连结于上述先进 制程控制器之一机台应用程式(tool application program ; TAP)以及一机台控制系统(tool control system; TCS),上 述先进制程控制器为待研磨之每一晶圆传送资讯 至上述机台控制系统,上述机台控制系统连接至上 述电脑,用以提供研磨后之研磨比率资料。 28.如申请专利范围第27项所述之先进制程控制系 统,其中上述资料前传模型被启动以接收关联于每 一上述复数晶圆上之上述铜层之上述剖面区域之 量测资讯,以及接收上述铜层待研磨之一片电阻目 标资料。 29.如申请专利范围第27项所述之先进制程控制系 统,其中上述资料前传模型决定每一上述复数晶圆 上待研磨之上述铜层之一铜厚度目标値,上述铜厚 度目标値于每一上述复数晶圆被研磨前,经由上述 先进制程控制器被输入至上述机台控制系统。 30.如申请专利范围第27项所述之先进制程控制系 统,其中上述铜厚度目标値为执行下列步骤所产生 : (a)藉由复数晶圆之剖面区域倒数(1/cross-sectional area)与片电阻结果之绘点(plotting),决定上述铜层之 上述剖面区域以及一片电阻之间之关系; (b)于上述研磨制程开始前,为上述铜层决定一总片 电阻値(RsTOTAL);以及 (c)为上述铜层取得一铜片电阻目标値(RsT),利用上 述总片电阻値调整上述铜片电阻目标値,产生一调 整后之铜片电阻目标値,以及输入上述调整后之铜 片电阻目标値至步骤(a)之关系中,决定上述铜厚度 目标値。 31.如申请专利范围第27项所述之先进制程控制系 统,其中上述资料后送模型被启动以从上述机台控 制系统输入一晶圆之研磨后之研磨比率资料至上 述电脑,其中下一待研磨晶圆之一调整后铜研磨比 率从上述电脑经由上述先进制程控制器,输入至上 述机台控制系统。 32.如申请专利范围第30项所述之先进制程控制系 统,其中上述资料前传模型计算上述研磨步骤之上 述总片电阻,由以下公式决定: RsTOTAL=RsPHOTO + RsCVD + RsECP + RsETCHING 其中,RsPHOTO、RsCVD、RsECP以及RsETCHING分别代表从一 图形化步骤、一化学气相沉积步骤、一铜沉积步 骤以及一蚀刻步骤,对于上述铜层之宽度以及厚度 之变异贡献。 33.如申请专利范围第27项所述之先进制程控制系 统,其中上述研磨制程之上述研磨时间由上述资料 前传模型使用以下公式决定: PTt=RsT-RsTOTAL/ 其中,PTt为一特定晶圆之上述研磨时间,RsT为上述 片电阻目标値,为先前之上述研磨步骤处理过之 一被处理晶圆上之一铜层之上述研磨比率。 34.如申请专利范围第33项所述之先进制程控制系 统,其中上述资料后送模型为一代处理晶圆修正上 述研磨时间,上述研磨时间由包含一扰动因素( disturbance factor; dK)之以下公式决定: PTt=RsT-Rsn,TOTAL/(+dK) 其中,dK=(1-)dK-1+(RsT-Rsn,TOTAL -PTk-1),dK-1以及PTk -1分别代表于上述复数晶圆中之上述第(n-1)片晶圆 之一扰动因素以及研磨时间,Rsn,TATAL为上述复数晶 圆中之上述第n片晶圆之RsTOTAL,为介于0与1之间 之値。 35.如申请专利范围第34项所述之先进制程控制系 统,其中于待研磨之上述复数晶圆中之上述第1片 晶圆之上述dK-1等于0。 36.如申请专利范围第34项所述之先进制程控制系 统,其中,使用一筛选演算法(filter algorithm)用以更 新上述dK-1。 37.如申请专利范围第27项所述之先进制程控制系 统,其中上述先进制程控制器具有一伺服器之特性 ,以及控制至多二十部研磨处理机台。 38.如申请专利范围第27项所述之先进制程控制系 统,相较于在一研磨制程中,只拥有一资料后送模 型之一先进制程控制系统,上述研磨流程之三标准 差片电阻变异较低。 39.如申请专利范围第27项所述之先进制程控制系 统,更包括连接至上述资料后送模型之一或多部研 磨后量测机台(post polish measurement tool),用以提供铜 厚度资料。 40.如申请专利范围第27项所述之先进制程控制系 统,其中上述研磨步骤为一氧化物(铜或氮或钽)研 磨步骤,执行于一化学机械研磨机台,上述研磨制 程,用以减少至少一上述铜层、氮化钽层以及介电 层之厚度。 图式简单说明: 第1图系表示习知之拥有四承载头、三研磨站以及 一搬运站之化学机械研磨机台。 第2a-2c图系表示本发明实施例之不同制造步骤之 范例铜导线剖面图。 第3图系表示本发明实施例之以晶圆为基础之先进 制程控制方法之方法流程图。 第4图系表示本发明实施例之范例铜片电阻以及铜 导线剖面区域之关联示意图。 |
