| 主权项 |
1.一种用于化学机械研磨一基材之设备,其中该基 材具有第一表面及一第二表面,且该第二表面在该 第一表面之下方,该设备至少包含: 一第一光学系统,包含一第一光源,以产生一第一 光束,以照射在该基材之上,其中该第一光束具有 一第一有效波长及一第一感测器,以测量该第一光 束之光,其中该第一光束之光系反射自该第一及第 二表面,以产生一第一干涉讯号; 一第二光学系统,包含一第二光源,以产生一第二 光束,以照射在该基材之上,其中该第二光束具有 一第二有效波长及一第二感测器,以测量该第二光 束之光,其中该第一光束之光系反射自该第一及第 二表面,以产生一第二干涉讯号; 一处理器,用以由该第一及第二干涉讯号决定一厚 度。2.如申请专利范围第1项所述之设备,其中上述 之第一及第二光束具有不同之波长。3.如申请专 利范围第1项所述之设备,其中上述之第一及第二 光束在入射至该基材时有不同的入射角。4.如申 请专利范围第3项所述之设备,其中上述之第一及 第二光束具有不同的波长。5.如申请专利范围第1 项所述之设备,其中上述之第一有效波长大于该第 二有效波长。6.如申请专利范围第5项所述之设备, 其中上述之第一有效波长不是该第二有效波长之 整数倍。7.如申请专利范围第1项所述之设备,其中 上述之至少一光学系统为偏轴光学系统。8.如申 请专利范围第7项所述之设备,其中上述之第一及 第二光学系统为偏轴光学系统。9.如申请专利范 围第7项所述之设备,其中上述之第一光学系统为 偏轴光学系统,而该第二光学系统为准轴光学系统 。10.如申请专利范围第1项所述之设备,其中上述 之至少一光学系统为准轴光学系统。11.如申请专 利范围第1项所述之设备,其中上述之第一及第二 光源至少一者为一发光二极体。12.如申请专利范 围第11项所述之设备,其中上述之第一光源为一第 一发光二极体,具有一第一相干长度,而该第二光 源为一第二发光二极体,具有一第二相干长度。13. 如申请专利范围第12项所述之设备,其中上述之第 一相干长度大于该第一光束通过该基材上一层膜 之一光径长度,且该第二相干长度大于该第二光束 通过该基材上该层膜之一光径长度。14.如申请专 利范围第1项所述之设备,其中更包含一研磨垫,该 研磨垫接触至该基材之该第一表面。15.如申请专 利范围第14项所述之设备,其中更包含一平台,以支 撑该研磨垫,其中上述之平台包含一孔径,且该第 一及第二光束通过该孔径。16.如申请专利范围第 14项所述之设备,其中更包含一平台,以支撑该研磨 垫,其中上述之平台包含一第一孔径及一第二孔径 ,且该第二光束通过该第一孔径,而该第二光束通 过该第二孔径。17.如申请专利范围第14项所述之 设备,其中上述之研磨垫包含一透明视窗,且该第 一及第二光束通过该视窗。18.如申请专利范围第 14项所述之设备,其中上述之研磨垫包含一第一透 明视窗及一第二透明视窗,且该第一光束通过该第 一视窗,而该第二光束通过该第二视窗。19.如申请 专利范围第1项所述之设备,其中上述之第一有效 波长大于该第二有效波长。20.如申请专利范围第 19项所述之设备,其中上述之第一光束具有一第一 波长,而该第二光束具有一第二波长,且该第二波 长短于该第一波长。21.如申请专利范围第20项所 述之设备,其中上述之第一波长介于约600到1500奈 米之间。22.如申请专利范围第20项所述之设备,其 中上述之第二波长介于约300至600奈米之间。23.如 申请专利范围第19项所述之设备,其中上述之第一 光束在基材上之入射角小于第二光束在该基材上 之入射角。24.如申请专利范围第1项所述之设备, 其中上述之处理器用以决定该第一干涉讯号之一 第一模型强度函数,及用以决定该第二干涉讯号之 一第二模型强度函数。25.如申请专利范围第24项 所述之设备,其中上述之第一及第二模型强度函数 为正弦波函数。26.如申请专利范围第25项所述之 设备,其中上述之第一模型强度函数由一第一周期 及一第一相位差表示之,而该第二模开强度函数由 一第二周期及一第二相位差表示之。27.如申请专 利范围第26项所述之设备,其中上述之第一周期及 第一相位差由该第一模型强度函数以最小平方趋 进该第一干涉讯号所得之测量値计算得知,而该第 二周期及第二相位差由该第二模型强度函数以最 小平方趋进该第二干涉讯号所得之测量値计算得 知。28.如申请专利范围第26项所述之设备,其中上 述之厚度可由一第一模型厚度函数估计之,其中该 第一模型厚度函数是一第一整数、该第一有效波 长、该第一周期及该第一相位差的函数;且上述之 厚度可由一第二模型厚度函数估计之,其中该第二 模型厚度函数是一第二整数、该第二有效波长、 该第二周期主该第二相位差的函数;且该处理器用 以决定该第一整数之第一値、及该第二整数之第 二値,且该两値能自该第一及第二模型厚度函数提 供该厚度的近似相等値。29.如申请专利范围第28 项所述之设备,其中上述之处理器用以由求解下列 方程式以决定该第一及第二値:其中M为该第一値, 而N为该第二値,eff1为该第一有效波长,而eff2 为该第二有效波长,T1为该第一周期,而T2为该 第二周期,1为该第一相位差,而2则为该第二相 位差。30.如申请专利范围第24项所述之设备,其中 上述之厚度可由一第一模型厚度函数估计之,其中 该第一模型厚度函数为一第一整数、第一有效波 长、及第一干涉讯号之函数;上述之厚度亦可由一 第二模型厚度函数估计之,其中该第二模型厚度函 数为一第二整数、第二有效波长、及第二干涉讯 号之函数;且其中上述之处理器可用以决定一第一 整数之第一値,及一第二整数之第二値,其中该第 一値及第二値可大约提供对该第一及第二模型厚 度函数之厚度的近似相等之估计。31.如申请专利 范围第30项所述之设备,其中上述之第一模型厚度 函数为一第一周期之函数,且该第二模型厚度函数 为一第二周期之函数,且上述之自是处理器用以由 该第一干涉讯号决定该第一周期,及由该第二干涉 讯号决定该第二周期。32.如申请专利范围第31项 所述之设备,其中上述之第一模型厚度函数为一第 一相位差之函数;且上述之该第二模型厚度函数为 一第二相位差之函数;且上述之该处理器用以由该 第一干涉讯号决定该第一相位差,及由该第二干涉 讯号决定该第二相位差。33.如申请专利范围第24 项所述之设备,其中上述之处理器用以决定一第一 模型厚度函数及一第二模型厚度函数之间的关系, 以使该第一及第二模型强度函数可提供该层膜厚 度近似于正确之估计値,其中该第一模型厚度函数 为该第二有效波长之函数。34.一种利用化学机械 研磨一基材的设备,其中该基材具有一第一表面及 一第二表面,且该第二表面位于该第一表面之下, 该设备包含: 一第一光学系统,包含一第一光源,以产生一第一 光束,以照射在该基材之上,且该第一光束具有一 第一有效波长及一第一感测器,以测量该第一光束 之光,其中该第一光束之光系反射自该第一及第二 表面,以产生一第一干涉讯号;及 一第二光学系统,包含一第二光源,以产生一第二 光束,以照射在该基材之上,且该第二光束具有一 第二有效波长及一第二感测器,以测量该第二光束 之光,其中该第二光束之光系反射自该第一及第二 表面,以产生一第二干涉讯号。35.一种利用化学机 械研磨一基材的设备,其中该基材具有一第一表面 及一第二表面,且该第二表面位于该第一表面之下 ,该设备包含: 一平台,以支撑一研磨垫,其中该研磨垫在进行研 磨时接触该基材之该第一表面; 一第一光学系统,包含一第二光源,以产生一第一 光束,以照射在该基材之上,且该第一光束具有一 第一有效波长及一第一感测器,以测量该第一光束 之光,其中该第一光束之光系反射自该第一及第二 表面,以产生一第一干涉讯号; 一第二光学系统,包含一第二光源,以产生一第二 光束,以照射在该基材之上,且该第二光束具有一 第二有效波长及一第二感测器,以测量该第二光束 之光,其中该第二光束之光系反射自该第一及第二 表面,以产生一第二干涉讯号;及 一处理器,用以由该第一及第二干涉讯号决定一厚 度,其中该厚度可由一第一模型厚度函数及一第二 模型后度函数决定之,且该第一模型厚度函数为一 第一整数及该第一有效波长之函数,且该第二模型 厚度函数为一第二整数及该第二有效波长之函数, 其中上述之处理器用以决定该第一整数之一第一 値,以由该第一及第二模型函数厚度函数提供该厚 度的近似正确値。36.一种利用化学机械研磨一基 材的设备,其中该基材具有一第一表面及一第二表 面,且该第二表面位于该第一表面之下,该设备包 含: 一第一光学系统,包含一发光二极体,以产生一第 一光束,以照射在该基材之上,且该第一光束具有 一第一有效波长及一第一感测器,以测量该第一光 束之光,其中该第一光束之光系反射自该第一及第 二表面,以产生一第一干涉讯号;及 一第二光学系统,包含一第二发光二极体,以产生 一第二光束,以照射在该基材之上,且该第二光束 具有一第二有效波长及一第二感测器,以测量该第 二光束之光,其中该第二光束之光系反射自该第一 及第二表面,以产生一第二干涉讯号。37.如申请专 利范围第36项所述之设备,其中上述之第一光束具 有一第一波长,而该第二光束具有一第二波长,且 该第二波长小于该第一波长。38.如申请专利范围 第37项所述之设备,其中上述之第一波长约为700至 1500奈米之间。39.如申请专利范围第37项所述之设 备,其中上述之第二波长约为300至700奈米之间。40. 如申请专利范围第36项所述之设备,其中上述之基 材在一晶圆上之一薄膜结构中具有一层膜,且其中 上述之该第一及第二光束的相干长度长至足以在 该第一及第二光束通过该层膜时,维持住该两光束 之相干性。41.如申请专利范围第40项所述之设备, 其中上述之第一光束之一第一相干长度大于该第 一光束通过该层膜的一光径长度,且该第二光束之 一第二相干长度大于该第二光束通过该层膜的一 光径长度。42.一种在化学机械研磨一基材时,用以 侦测一研磨终点的设备,其中该基材在一晶圆之上 的一薄膜结构具有一层膜,且该基材具有一第一表 面及一第二表面,且该第二表面位于该第一表面之 下,该设备至少包含: 一发光二极体,以产生一光束,以照射在该基材之 上,其中上述之该发光二极体所发出之光束的相干 长度等于或大于通过该层膜之该光束之该光径长 度; 一感测器,以测量该反射自该第一及第二表面光束 之光,以产生一干涉讯号;及 一处理器,用以自该干涉讯号决定该研磨终点。43. 一种在化学机械研磨一基材时,用以侦测一研磨终 点之设备,其中该基材具有一第一表面及一第二表 面,且该第二表面位于该第一表面之下,该设备包 含: 一第一光学系统,包含一第一光源,以产生一第一 光束,以照射在该基材之上,且该第一光束具有一 第一有效波长及一第一感测器,以测量该第一光束 之光,其中该第一光束之光系反射自该第一及第二 表面,以产生一第一干涉讯号; 一第二光学系统,包含一第二光源,以产生一第二 光束,以照射在该基材之上,且该第二光束具有一 第二有效波长及一第二感测器,以测量该第二光束 之光,其中该第二光束之光系反射自该第一及第二 表面,以产生一第二干涉讯号;及 一处理器,用以比较该第一及第二干涉讯号,以决 定一厚度,并决定该研磨终点。44.一种用以在化学 机械研磨一基材时,用以测量一厚度的设备,其中 该基材具有一第一表面及一第二表面,且该第二表 面位于该第一表面之下,该设备包含: 波束产生装置,用以产生具有不同有效波长的第一 及第二光束,以照射至该基材之上; 波束侦测装置,用以侦测该第一及第二光束之光, 其中该第一光束及该第二光束系反射自该第一及 第二表面,以产生一第一及第二干涉讯号;及 厚度决定装置,以自该第一及第二干涉讯号决定一 厚度。45.一种用以决定一进行化学机械研磨之一 基材之一膜层厚度的方法,该方法至少包含下列步 骤: 导入一第一光束至该基材之上,以产生一第一干涉 讯号,其中该第一干涉讯号具有一第一有效波长, 并测量反射自该基材之第一光束; 导入一第二光束至该基材之上,以产生一第二干涉 讯号,其中该第二干涉讯号具有一第二有效波长, 并测量反射自该基材之第二光束,其中上述之第一 有效波长不同于该第二有效波长;及 由该第一及第二干涉讯号决定该厚度。46.如申请 专利范围第45项所述之方法,其中上述之决定该厚 度的步骤包含决定该第一干涉讯号之一第一模型 强度函数,及决定该第一干涉讯号之一第一模型强 度函数的步骤。47.如申请专利范围第46项所述之 方法,其中上述之第一及第二模型强度函数为正弦 波函数。48.如申请专利范围第47项所述之方法,其 中上述之第一模型强度函数由一第一周期及一第 二相位差表示之,且该二模型强度函数由一第二周 期及一第二相位差表示之。49.如申请专利范围第 48项所述之方法,其中上述之决定该厚度的步骤更 包含将该第一模型强度函数以最小平方法趋进至 该第一干涉讯号强度测量値,以计算该第一周期及 该第一相位差的步骤,及将该第二模型强度函数以 最小平方法趋进至该第二干涉讯号强度测量値,以 计算该第二周期及该第二相位差的步骤。50.如申 请专利范围第48项所述之方法,其中上述之厚度可 由一第一模型厚度函数及一第二模型厚度函数估 计之,其中该第一模型厚度函数为一第一整数、该 第一有效波长及该第一周期及该第一相位差的函 数,且该第二模型厚度函数为一第二整数、该第二 有效波长及该第二周期与该第二相位差的函数;且 其中上述之决定该厚度的步骤更包含决定一第一 整数之第一値及一第二整数之第二値的步骤,且该 第一値及该第二値可由该第一及第二模型厚度函 数提供该厚度的近似正确之估计値。51.如申请专 利范围第50项所述之方法,其中上述之所述之决定 该第一及第二値的步骤更包含求解下列方程式的 步骤: 其中M为该第一整数値,而N为该第二整数値,eff1 为该第一有效波长,而eff2为该第二有效波长,T 1为该第一周期,而T2为该第二周期,1为该第一 相位差,而2为该第二相位差。52.如申请专利范 围第45项所述之方法,其中上述之厚度可由一第一 模型厚度函数及一第二模型厚度函数估计之,其中 该第一模型厚度函数为一第一整数、该第一有效 波长及该第一干涉讯号之函数,且该第二模型厚度 函数为一第二整数、该第二有效波长及该第二干 涉讯号之函数;且上述决定该厚度的步骤更包含决 定该第一整数之一第値及该第二整数之一第二値, 以由该第一及第二模型厚度函数提供该厚度的近 似正确估计値的步骤。53.如申请专利范围第52项 所述之方法,其中上述之决定该厚度的步骤更包含 决定一第一周期及一第二周期的步骤,其中该第一 周期描述该第一干涉讯号,且该第二周期描述该第 二干涉讯号;且该第一模型厚度函数为该第一周期 之函数,而该第二模型厚度函数为该第二周期之函 数。54.如申请专利范围第53项所述之方法,其中上 述之决定该厚度的步骤更包含决定一第一相位差 及决定一第二相位差的步骤,其中该第一相位差技 述该第一干涉讯号,且该第二相位差描述该第二干 涉讯号;且该第一模型厚度函数为该第一相位差之 函数,而该第二模型厚度,函数为该第二相位差之 函数。55.如申请专利范围第45项所述之方法,其中 上述之第一及第二光束的波长不同。56.如申请专 利范围第45项所述之方法,其中上述之第一及第二 光束在基材上有不同的入射角。57.如申请专利范 围第56项所述之方法,其中上述之第一及第二光束 的波长不同。58.一种用以在研磨一基材时,侦测一 研磨终点之方法,其中该方法至少包含下列步骤: 将一第一光束导至该基材上,以产生一第一干涉讯 号,并测量反射自该基材之该第一光束,其中该第 一光束具有一第一有效波长; 将一第二光束导至该基材上,以产生一第二干涉讯 号,并测量反射自该基材之该第二光束,其中该第 二光束具有一第二有效波长,且该第一有效波长与 该第二有效波长不同;及 比较该第一及第二干涉讯号,以决定一研磨终点。 59.一种研磨一基材之一化学机械研磨设备,其中该 基材具有第一表面及第二表面,且该第二表面位于 该第一表面之下,该设备至少包含: 一第一研磨台,具有一第一光学系统,该第一光学 系统包含一第一光源,以产生一第一光束,以在该 基材于该第一研磨台研磨时照射在该基材之上,且 该第一光束具有一第一有效波长及一第一感测器, 以测量该第一光束之光,其中该第一光束之光系反 射自该第一及第二表面,以产生一第一干涉讯号; 一第二研磨台,具有一第二光学系统,该第二光学 系统包含一第二光源,以产生一第二光束,以在该 基材于该第二研磨台研磨时照射在该基材之上,且 该第二光束具有一第二有效波长及一第二感测器, 以测量该第二光束之光,其中该第二光束之光系反 射自该第一及第二表面,以产生一第二干涉讯号; 及 至少一处理器,用以由该第一及第二干涉讯号决定 该第一及第二研磨台的一研磨终点。60.如申请专 利范围第59项所述之设备,其中上述之第一有效波 长大于该第二有效波长。61.如申请专利范围第60 项所述之设备,其中上述之第一光束具有一第一波 长,而该第二光束具有一第二波长,且该第二波长 小于该第一波长。62.如申请专利范围第61项所述 之设备,其中上述之第一波长约为800至1400奈米。63 .如申请专利范围第61项所述之设备,其中上述之第 二波长约为400至700奈米。64.如申请专利范围第59 项所述之设备,其中更包含一第三研磨台,具有一 第三光学系统,该第三光学系统包含一第三光源, 以产生一第三光束,以在该基材于该第三研磨台研 磨时照射在该基材之上,且其中该第三光束具有一 第三有效波长及一第三感测器,以测量反射自该第 一及第二表面之该第三光束,以产生一第三干涉讯 号。65.如申请专利范围第64项所述之设备,其中上 述之第三有效波长小于该第二有效波长。66.如申 请专利范围第64项所述之设备,其中上述之第三有 效波长等于该第二有效波长。67.如申请专利范围 第59项所述之设备,其中更包含一研磨头,以在该第 一及第二研磨台之间移动一基材。68.如申请专利 范围第59项所述之设备,其中上述之每一研磨台包 含一具孔径之旋转平台,该第一及第二光束可以透 过该孔径照射至该基材。69.如申请专利范围第68 项所述之设备,其中上述之每一研磨台包含一研磨 垫,由一相对之平台支撑,且每一研磨垫具有一视 窗,该第一及第二光束可以通过该视窗照射至该基 材。70.一种化学机械研磨方法,该方法至少包含下 列步骤: 在一第一研磨台研磨一基材; 导入一第一光束至该基材上,以产生一第一干涉讯 号,并测量反射自该基材之第一光束之光,其中该 第一光束具有第一有效波长; 利用该第一干涉讯号,侦测一第一终点; 在侦测得该第一终点后,导入一第二灀至该基材上 ,以产生一第二干涉讯号,并测量反射自该基材之 第二光束之光,其中该第二光束具有第二有效波长 ,且该第二有效波长不同于该第一有效波长;及 利用该第二干涉讯号,侦测一第二终点。71.如申请 专利范围第70项所述之方法,其中上述之第一有效 波长大于该第二有效波长。72.如申请专利范围第 71项所述之方法,其中上述之第一光束具有一第一 有效长,而第二光束具有一第二有效波长,且该第 二有效波长小于该第一有效波长。73.如申请专利 范围第72项所述之方法,其中上述之第一波长约为 800至1400奈米。74.如申请专利范围第72项所述之方 法,其中上述之第二波长约为400至700奈米。75.如申 请专利范围第70项所述之方法,其中上述之产生该 第二干涉讯号的步骤发生在该第一研磨台。图式 简单说明: 第一图为本发明之一化学机械研磨(CMP)设备之高 处前观示意图; 第二图为第一图之CMP设备之一研磨台的部份示意 图,其中具有两光学系统,以对一基材进行干涉仪 测量; 第三图为第一图之CMP设备之一研磨台的俯瞰示意 图; 第四图说明一光束自第一光学系统以一角度照射 至一基材,并自该基材的两表面反射; 第五图说明一光束自第二光学系统以一角度照射 至一基材,并自该基材的两表面反射; 第六图为第二图之CMP设备之第一光学系统所可能 产生之反射线图; 第七图为第二图之CMP设备之第二光学系统所可能 产生之反射线图; 第八图A及第八图B说明两假设模型功能; 第九图说明一CMP设备之剖面示意图,其包含一第一 偏轴光学系统、及一第二准轴光学系统。 第十图说明一光束以一角度照射至一基材之上,并 自该基材上之两表面反射; 第十一图说明一CMP设备的剖面示意图,其中该设备 具有两光学系统,且在研磨垫上具有一视窗。 第十二图为一CMP设备的剖面示意图,其中该设备具 有两偏轴光学系统,且在该研磨垫内有一视窗; 第十三图为一CMP设备的剖面示意图,其中该设备具 有两光学模组,且两者沿靠排列; 第十四图及第十五图分别为未经滤光及经滤光之 反射线,其由发光二极体所产生,且该发光二极体 在470nm处有最大发光峰値; 第十六图为本发明之一CMP设备之前观示意图;及 第十七图为第十六图之CMP设备之两研磨台的侧边 示意图。 |
