HINTERGRUNDBACKGROUND
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/592,587 mit dem Titel „Performing Planarization Process Controls based on Captured Byproduct Samples“ und die am 30. November 2017 eingereicht wurde, deren Offenbarung hierin in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.This application claims the priority of the provisional U.S. Patent Application No. 62 / 592,587 entitled "Performing Planarization Process Controls Based on Captured Byproduct Samples" filed on Nov. 30, 2017, the disclosure of which is incorporated herein in its entirety.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Die Industrie für integrierte Halbleiterschaltungen (IC) hat ein schnelles Wachstum erfahren. Technologische Fortschritte bei IC-Materialien und Design haben Generationen von ICs hervorgebracht, bei denen jede Generation kleinere und komplexere Schaltungen als die vorherige Generation aufweist. Diese Fortschritte haben jedoch die Komplexität der Verarbeitung und Herstellung von ICs erhöht, und damit diese Fortschritte realisiert werden können, sind ähnliche Entwicklungen bei der IC-Verarbeitung und -Herstellung erforderlich. Im Verlauf der Entwicklung integrierter Schaltungen hat sich die Funktionsdichte (d.h. die Anzahl der miteinander verbundenen Bauelemente pro Chipfläche) im Allgemeinen erhöht, während die Geometriegröße (d.h. die kleinste Komponente (oder Linie), die unter Verwendung eines Herstellungsprozesses erzeugt werden kann) abgenommen hat.The semiconductor integrated circuit (IC) industry has experienced rapid growth. Technological advances in IC materials and design have spawned generations of ICs, with each generation having smaller and more complex circuits than the previous generation. However, these advances have increased the complexity of processing and manufacturing ICs, and in order to realize these advances, similar developments in IC processing and fabrication are required. In the course of integrated circuit design, the functional density (i.e., the number of interconnected devices per chip area) has generally increased while the geometry size (i.e., the smallest component (or line) that can be produced using a fabrication process) has decreased.
Planarisierungsverfahren wie chemisch-mechanisches Polieren (CMP) werden als Teil der Halbleiterherstellung durchgeführt. Zum Beispiel kann ein CMP-Prozess eine Aufschlämmung auf eine Oberfläche eines Wafers auftragen, die planarisiert werden muss. Die Aufschlämmung hat korrosive Eigenschaften und ätzt den Wafer chemisch. In Verbindung mit der Aufbringung der Aufschlämmung wird ein Polierkissen mit einer glatten Oberfläche gegen die Oberfläche des Wafers gepresst, um die Waferoberfläche zu schleifen. Als ein Ergebnis wird die Waferoberfläche im Wesentlichen abgeflacht (oder planarisiert), um eine nachfolgende Bearbeitung zu erleichtern. Vorhandene CMP-Verfahren haben verschiedene Prozesssteuerungsverfahren verwendet, um sicherzustellen, dass der CMP-Prozess das gewünschte Ergebnis erzielt. Herkömmliche CMP-Prozesssteuerungsverfahren haben jedoch keine Nebenproduktkomponenten analysiert, die während eines CMP-Prozesses erzeugt wurden, oder verwenden die Nebenproduktkomponentenanalyse für Zwecke der CMP-Prozesssteuerung.Planarization techniques such as chemical mechanical polishing (CMP) are performed as part of semiconductor fabrication. For example, a CMP process may apply a slurry to a surface of a wafer that needs to be planarized. The slurry has corrosive properties and chemically etches the wafer. In connection with the application of the slurry, a polishing pad having a smooth surface is pressed against the surface of the wafer to grind the wafer surface. As a result, the wafer surface is substantially flattened (or planarized) to facilitate subsequent processing. Existing CMP processes have used various process control techniques to ensure that the CMP process achieves the desired result. However, conventional CMP process control methods have not analyzed by-product components that were generated during a CMP process or use by-product component analysis for CMP process control purposes.
Obwohl existierende Verfahren und Systeme zur Durchführung von Planarisierungsprozessen, wie etwa CMP, im Allgemeinen für ihre beabsichtigten Zwecke ausreichend waren, waren sie jedoch nicht in jedem Aspekt vollständig zufriedenstellend.However, although existing methods and systems for performing planarization processes, such as CMP, have generally been adequate for their intended purposes, they have not been fully satisfactory in every aspect.
Figurenlistelist of figures
Die vorliegende Offenbarung wird am besten aus der folgenden detaillierten Beschreibung heraus verstanden, wenn sie mit den begleitenden Figuren gelesen wird. Es wird betont, dass verschiedene Merkmale gemäß der Standardpraxis in der Industrie nicht maßstabsgetreu sind und nur zu Illustrationszwecken verwendet werden. Tatsächlich können die Dimensionen der verschiedenen Merkmale zur Klarheit der Diskussion willkürlich erhöht oder verringert sein.
- 1 veranschaulicht ein System zum Durchführen einer Planarisierungsprozesssteuerung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
- 2A-2B, 3A-3B, 4A-4D, 5A-5D, 6A-6B, 7A-7B und 8A-8B veranschaulichen Graphen von Energiespektren gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
- 9-11 veranschaulichen mehrere Prozessabläufe gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
- 12 veranschaulicht ein Herstellungssystem für integrierte Schaltungen gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
- 13-14 sind Flussdiagramme, die beispielhafte Verfahren zum Durchführen von Planarisierungsprozesssteuerungen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen.
The present disclosure will be best understood from the following detailed description when read with the accompanying figures. It is emphasized that various features are not to scale according to standard practice in the industry and are used for illustrative purposes only. In fact, the dimensions of the various features may be arbitrarily increased or decreased for clarity of discussion. - 1 FIG. 12 illustrates a system for performing planarization process control according to embodiments of the present disclosure. FIG.
- 2A-2B . 3A-3B . 4A-4D . 5A-5D . 6A-6B . 7A-7B and 8A-8B illustrate energy spectrum graphs according to various embodiments of the present disclosure.
- 9-11 illustrate several process flows according to various embodiments of the present disclosure.
- 12 FIG. 12 illustrates an integrated circuit manufacturing system according to various embodiments of the present disclosure. FIG.
- 13-14 13 are flowcharts illustrating exemplary methods of performing planarization process controls in accordance with embodiments of the present disclosure.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Es versteht sich, dass die folgende Offenbarung viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele zum Implementieren verschiedener Merkmale der Erfindung bereitstellt. Spezifische Beispiele von Komponenten und Anordnungen werden nachstehend beschrieben, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen. Dies sind natürlich nur Beispiele und dürfen nicht einschränkend verstanden werden. Zum Beispiel kann die Bildung eines ersten Merkmals über oder auf einem zweiten Merkmal in der folgenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, in denen das erste und das zweite Merkmal in direktem Kontakt ausgebildet sind, und kann auch Ausführungsformen umfassen, in denen zusätzliche Merkmale zwischen den ersten und zweiten Merkmalen ausgebildet sein können, so dass das erste und das zweite Merkmal nicht in direktem Kontakt stehen müssen. Zusätzlich kann die vorliegende Offenbarung in den verschiedenen Beispielen Bezugszeichen und/oder Buchstaben wiederholen. Diese Wiederholung dient der Einfachheit und Klarheit und schreibt selbst keine Beziehung zwischen den verschiedenen diskutierten Ausführungsformen und/oder Konfigurationen vor. Darüber hinaus können verschiedene Merkmale zur Vereinfachung und Klarheit in verschiedenen Maßstäben willkürlich gezeichnet werden.It should be understood that the following disclosure provides many different embodiments or examples for implementing various features of the invention. Specific examples of components and arrangements will be described below to simplify the present disclosure. These are of course only examples and should not be understood as limiting. For example, the formation of a first feature over or on a second feature in the following description may include embodiments in which the first and second features are in direct contact, and may also include embodiments in which additional features between the first and second features Characteristics may be formed so that the first and the second feature need not be in direct contact. Additionally, the present disclosure may be used in the various examples Repeat reference signs and / or letters. This repetition is for simplicity and clarity and does not itself provide any relationship between the various embodiments and / or configurations discussed. In addition, various features may be arbitrarily drawn at different scales for simplicity and clarity.
Ferner können räumlich relative Ausdrücke, wie „darunter“, „unterhalb“, „unten“, „darüber“, „oben“ und dergleichen hier zur Vereinfachung der Beschreibung verwendet werden, um ein Element oder eine Eigenschaft im Verhältnis zu (einem) anderen Element(en) oder zu (einem) weiteren Merkmal(en) zu beschreiben, wie in den Figuren dargestellt. Die räumlich relativen Terme sollen zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Orientierung unterschiedliche Orientierungen der verwendeten Vorrichtung oder des Betriebs umfassen. Wenn beispielsweise die Vorrichtung in den Figuren umgedreht wird, würden Elemente, die als „unten oder „unterhalb“ anderer Elemente oder Merkmale beschrieben sind, dann „über“ den anderen Elementen oder Merkmalen „orientiert“ sein. Somit kann der beispielhafte Ausdruck „unten“ sowohl eine Orientierung von oben als auch von unten umfassen. Die Vorrichtung kann auf andere Weise orientiert sein (um 90 Grad oder in anderen Orientierungen gedreht) und die hier verwendeten räumlichen relativen Deskriptoren können ebenfalls entsprechend interpretiert werden.Further, spatially relative terms such as "below," "below," "below," "above," "above," and the like, may be used herein to simplify the description of an element or property relative to another element (s) or to another feature (s) as shown in the figures. The spatially relative terms, in addition to the orientation shown in the figures, are intended to encompass different orientations of the device or operation used. For example, if the device in the figures is turned over, elements described as "below or below" other elements or features would then be "oriented" above the other elements or features. Thus, the exemplary term "bottom" may include both top and bottom orientation. The device may be oriented in other ways (rotated 90 degrees or in other orientations) and the relative spatial descriptors used herein may also be interpreted accordingly.
Die Halbleiterherstellung kann das Durchführen von Planarisierungsprozessen zum Planarisieren oder Abflachen einer Waferoberfläche beinhalten, um die nachfolgenden Herstellungsschritte zu erleichtern. Chemisch-mechanisches Polieren (CMP) ist ein Beispiel für ein Planarisierungsverfahren. In einem typischen CMP-Prozess arbeitet eine chemische Aufschlämmungsauftragung in Verbindung mit mechanischem Schleifen durch ein Polierkissen gegen eine Waferoberfläche, um die Waferoberflächentopographie abzuflachen. CMP-Steuerverfahren können Parameter wie Zeit (z. B. Polierzeit), Geschwindigkeit (z. B. Ätzrate der Aufschlämmung oder Polierrate), optische Messungen usw. umfassen. Diese Steuerungsverfahren liefern jedoch möglicherweise keine ausreichend genaue Rückmeldung darüber, wie gut der CMP-Prozess gerade ausgeführt wird oder wann er gestoppt werden sollte. Darüber hinaus können herkömmliche CMP-Prozesssteuerungsverfahren eine Prozessanomalie nicht genau vorhersagen. Daher sind herkömmliche CMP-Prozesssteuerungen nicht ausreichend gut.The semiconductor fabrication may include performing planarization processes to planarize or flatten a wafer surface to facilitate subsequent fabrication steps. Chemical-mechanical polishing (CMP) is an example of a planarization process. In a typical CMP process, a chemical slurry application in conjunction with mechanical grinding through a polishing pad works against a wafer surface to flatten the wafer surface topography. CMP control methods may include such parameters as time (eg, polishing time), speed (eg, rate of etch of slurry or polishing rate), optical measurements, and so forth. However, these control methods may not provide sufficiently accurate feedback on how well the CMP process is being executed or when it should be stopped. In addition, conventional CMP process control techniques may not accurately predict a process anomaly. Therefore, conventional CMP process controls are not good enough.
Gemäß den verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung werden CMP-Prozessnebenprodukte gesammelt. CMP-Prozessprodukte können die Materialien (z. B. Flüssigkeit, die Chemikalien oder Trümmer enthalten) enthalten, die als Ergebnis der CMP-Ätz-/Polierprozesse oder Reinigungsprozesse erzeugt werden. Die gesammelten CMP-Nebenprodukte werden dann analysiert, beispielsweise hinsichtlich des Vorhandenseins bestimmter Elemente, hinsichtlich der Gewichtung der Elemente und/oder hinsichtlich einer zeitlichen Abfolge, in der eine Vielzahl von Elementen auftritt. Die Analyseergebnisse können verwendet werden, um die CMP-Prozesssteuerung zu optimieren, wie nachstehend ausführlicher erörtert wird.In accordance with various aspects of the present disclosure, CMP process by-products are collected. CMP process products may contain the materials (eg, liquid containing chemicals or debris) that are generated as a result of the CMP etching / polishing processes or cleaning processes. The collected CMP by-products are then analyzed, for example, for the presence of certain elements, for the weighting of the elements, and / or for a time sequence in which a plurality of elements occurs. The analysis results may be used to optimize CMP process control, as discussed in more detail below.
1 veranschaulicht vereinfachte Darstellungen verschiedener Komponenten eines Systems 100 zum Durchführen einer CMP-Prozesssteuerung gemäß verschiedener Aspekte der vorliegenden Offenbarung. Das System 100 ist in eine Mehrzahl von Stufen 1 bis 6 unterteilt, und somit veranschaulicht 1 auch einen CMP-Steuerprozessablauf unter Verwendung des Systems 100. 1 illustrates simplified representations of various components of a system 100 for performing CMP process control in accordance with various aspects of the present disclosure. The system 100 is in a plurality of stages 1 to 6 divided, and thus illustrated 1 also a CMP control process flow using the system 100 ,
In Stufe 1 verwendet das CMP-Prozesssteuersystem 100 ein CMP-Werkzeug 110 zum Polieren und Reinigen eines oder mehrerer Wafer. Das CMP-Werkzeug 110 umfasst eine Ausrüstungsvorderendmodul (Equipement Front End Module) (EFEM)-Einheit. Die EFEM-Einheit kann eine Mehrzahl von frontseitig öffnenden vereinheitlichten Gehäusen (Front Opening Unified Pod) (FOUP) und eine Lade/Entlade (Loading/Unloading) (L/UL)-Einheit umfassen. Die EFEM-Einheit lädt Wafer in das CMP-Werkzeug 110 und entlädt die Wafer aus dem CMP-Werkzeug 110.In stage 1 uses the CMP process control system 100 a CMP tool 110 for polishing and cleaning one or more wafers. The CMP tool 110 includes a Equipment Front End Module (EFEM) unit. The EFEM unit may include a plurality of front opening unified pods (FOUP) open frontally and a loading / unloading (L / UL) unit. The EFEM unit loads wafers into the CMP tool 110 and unloads the wafers from the CMP tool 110 ,
Das CMP-Werkzeug 110 umfasst auch eine Poliereinheit. Die Poliereinheit kann eine oder mehrere Polierkammern enthalten, zum Beispiel Polierkammern 120-121. Jede der Polierkammern 120/121 kann Werkzeuge wie Poliertische, Polierköpfe, Platten, Aufschlämmungszuführsysteme, Pad-Konditionierer usw. zum Polieren von einem oder mehreren Wafern umfassen. In einigen Ausführungsformen können mehrere Wafer gleichzeitig poliert werden. Die Polierkammern 120 können auch Transporter oder Schwenktransporter zum Transportieren der Wafer zu und von den Polierkammern sowie Wende-Waferstationen (oder einfach Wende-Werkzeuge) umfassen, um den Wafer umzudrehen (oder zu wenden) (um eine gegenüberliegende Seite des Wafers zu polieren). Somit kann das Polierziel der Polierkammern 120 - 121 auch eine Vorderseite von Wafern, eine Rückseite von Wafern sowie Waferränder umfassen. In verschiedenen Ausführungsformen können die Wafer ein strukturierter Wafer oder ein nicht strukturierter Wafer sein, können ein Halbleitermaterial (z. B. Si oder SiGe), ein epitaktisch gewachsenes Material, ein leitfähiges Material (z. B. Metall), ein Glasmaterial und/oder ein dielektrisches Material sein. Die von den Polierkammern 120-121 durchgeführten Polierprozesse können bei der Halbleiterherstellung (z. B. planare Halbleitervorrichtungen oder FinFET-Vorrichtungen), der Herstellung von Leuchtdioden (LED), der Herstellung von Flüssigkristallanzeigen (LCD), der Herstellung von Solarzellen und/oder bei Wafer-Packaging-Prozesse wie Wafer-Bumping als nicht einschränkende Beispiele eingesetzt werden.The CMP tool 110 also includes a polishing unit. The polishing unit may include one or more polishing chambers, for example polishing chambers 120 -121. Each of the polishing chambers 120 / 121 may include tools such as polishing tables, polishing heads, plates, slurry feed systems, pad conditioners, etc. for polishing one or more wafers. In some embodiments, multiple wafers may be polished simultaneously. The polishing chambers 120 Also, transporters or swiveling transporters for transporting the wafers to and from the polishing chambers and turning wafer stations (or simply turning tools) may comprise turning (or turning) the wafer (to polish an opposite side of the wafer). Thus, the polishing target of the polishing chambers 120 - 121 also include a front side of wafers, a back side of wafers, and wafer edges. In various embodiments, the wafers may be a patterned wafer or a non-structured wafer, a semiconductor material (eg, Si or SiGe), an epitaxially grown material, a conductive material (eg, metal), a glass material, and / or a dielectric material. The from the polishing chambers 120 - 121 Polishing processes performed in semiconductor manufacturing (eg, planar semiconductor devices or FinFET devices), the production of Light emitting diodes (LED), the production of liquid crystal displays (LCD), the production of solar cells and / or in wafer packaging processes such as wafer bumping are used as non-limiting examples.
Das CMP-Werkzeug 110 enthält auch eine Reinigungseinheit (auch als Reiniger-Einheit bezeichnet). Die Reinigungseinheit kann eine Mehrzahl von Reinigungskammern umfassen, zum Beispiel Reinigungskammern 130, 131, 132 und 133. Jede der Reinigungskammern 130-133 kann Werkzeuge zum Reinigen und/oder Spülen der Wafer, zum Beispiel nachdem die Wafer teilweise oder vollständig poliert worden sind, umfassen. Die Reinigungskammern 130-133 können eine Flüssigkeit wie deionisierter Wafer (DIW) auf die polierte Waferoberfläche auftragen, um Schmutz oder andere Nebenprodukte, die als Teil des Waferpolierens erzeugt werden, wegzuwaschen. In einigen Ausführungsformen können zusätzliche Chemikalien dem DIW hinzugefügt werden, um das Spülen oder Reinigen des Wafers zu erleichtern. Einige der Reinigungskammern (wie zum Beispiel die Reinigungskammer 131) können auch einen oder mehrere Schwämme enthalten, die dazu verwendet werden können, die Waferoberfläche zu schrubben, um so das Entfernen des Schmutzes/Nebenprodukts zu erleichtern, ohne die Waferoberfläche zu beschädigen. Nachdem die Wafer durch die Reinigungskammern 130-133 gereinigt worden sind, können sie immer noch zu den Polierkammern 120-121 zum weiteren Polieren transportiert werden, abhängig von Steueranweisungen, die von einer Steuerung empfangen werden.The CMP tool 110 Also contains a cleaning unit (also referred to as a cleaner unit). The cleaning unit may comprise a plurality of cleaning chambers, for example cleaning chambers 130 . 131 . 132 and 133 , Each of the cleaning chambers 130 - 133 may include tools for cleaning and / or rinsing the wafers, for example after the wafers have been partially or completely polished. The cleaning chambers 130 - 133 For example, a liquid such as deionized wafer (DIW) may be applied to the polished wafer surface to wash away debris or other byproducts generated as part of the wafer polishing. In some embodiments, additional chemicals may be added to the DIW to facilitate rinsing or cleaning of the wafer. Some of the cleaning chambers (such as the cleaning chamber 131 ) may also include one or more sponges that may be used to scrub the wafer surface so as to facilitate removal of the debris / by-product without damaging the wafer surface. After the wafers through the cleaning chambers 130 - 133 they can still be cleaned to the polishing chambers 120 - 121 for further polishing, depending on control instructions received from a controller.
Die Stufen 2 und 3 des CMP-Prozesssteuersystems 100 veranschaulichen das Sammeln oder Erfassen der Nebenprodukte des CMP-Prozesses. Als nicht einschränkendes Beispiel veranschaulicht Stufe 2 in 1 CMP-Nebenprodukte (z. B. Nebenprodukte 140), die während eines Reinigungsprozesses erzeugt werden. Unter Verwendung einer Reinigungskammer wie der Reinigungskammer 131 des CMP-Werkzeugs 110 kann eine Flüssigkeit, die DIW und eine Reinigungschemikalie enthält, auf einen Wafer aufgebracht werden, und ein oberer Schwamm kann verwendet werden, um eine obere Oberfläche des Wafers zu schrubben, und ein unterer Schwamm kann verwendet werden, um eine untere Oberfläche des Wafers zu schrubben. Nebenprodukte wie Nebenprodukte 140 können erzeugt werden. Die Nebenprodukte können als Ergebnis des Polierens oder Reinigens kleinste Teile (wie beispielsweise abpolierte Abschnitte des Wafers) des Wafer enthalten. In einigen Ausführungsformen können die Nebenprodukte 140 Elemente des Wafers enthalten, wie beispielsweise Halbleitermaterialien, Metallmaterialien, dielektrische Materialien und/oder Materialien, welche der Ätzaufschlämmung oder den Reinigungslösungen entsprechen.The steps 2 and 3 of the CMP process control system 100 illustrate the collection or detection of the by-products of the CMP process. As a non-limiting example, illustrates step 2 in 1 CMP by-products (eg by-products 140 ) generated during a cleaning process. Using a cleaning chamber such as the cleaning chamber 131 of the CMP tool 110 For example, a liquid containing DIW and a cleaning chemical may be applied to a wafer, and an upper sponge may be used to scrub an upper surface of the wafer, and a lower sponge may be used to scrub a lower surface of the wafer , By-products such as by-products 140 can be generated. The by-products may contain minute parts (such as abraded portions of the wafer) of the wafer as a result of polishing or cleaning. In some embodiments, the by-products 140 Contain elements of the wafer, such as semiconductor materials, metal materials, dielectric materials and / or materials that correspond to the Ätzaufschlämmung or cleaning solutions.
Die Nebenprodukte 140 können durch ein Nebenprodukt-Erfassungswerkzeug 150 in Stufe 3 des CMP-Prozesssteuersystems 100 gesammelt/eingefangen werden. Beispielsweise kann das Nebenprodukt-Erfassungswerkzeug 150 einen Behälter umfassen, der (z. B. über Schläuche oder Kanäle) mit der Reinigungseinheit oder der Poliereinheit des CMP-Werkzeugs 110 verbunden ist. In einigen Ausführungsformen umfasst das Nebenprodukt-Erfassungswerkzeug 150 ein Flüssigkeitsanalysatorwerkzeug. In einigen Ausführungsformen ist das Nebenprodukt-Erfassungswerkzeug 150 so konfiguriert, dass es im Wesentlichen frei von Verunreinigungspartikeln ist. Dies bedeutet, dass das Nebenprodukt-Erfassungswerkzeug 150 selbst keine Elemente beisteuert, die nicht in den gesammelten Nebenprodukten 140 enthalten sind, was die Nebenproduktanalyse in nachfolgenden Stufen stören könnte.The by-products 140 can through a by-product capture tool 150 in stage 3 of the CMP process control system 100 collected / captured. For example, the by-product capture tool 150 include a container (eg via hoses or channels) with the cleaning unit or the polishing unit of the CMP tool 110 connected is. In some embodiments, the by-product detection tool includes 150 a liquid analyzer tool. In some embodiments, the by-product detection tool is 150 configured to be substantially free of contaminant particles. This means that the by-product capture tool 150 itself does not contribute any items that are not in the collected by-products 140 which could interfere with byproduct analysis in subsequent stages.
Obwohl 1 das Sammeln/Einfangen der Nebenprodukte 140 während des Reinigens des Wafers darstellt, versteht es sich, dass die Nebenprodukte auch während des Waferpolierens gesammelt/eingefangen werden können. Mit anderen Worten, das Nebenprodukt-Erfassungswerkzeug 150 kann die Nebenprodukte von den Polierkammern 120-121 anstelle von oder zusätzlich zu den Reinigungskammern 130-133 sammeln/einfangen.Even though 1 collecting / capturing the by-products 140 during the cleaning of the wafer, it is understood that the by-products may also be collected / captured during wafer polishing. In other words, the by-product detection tool 150 can remove the by-products from the polishing chambers 120 - 121 instead of or in addition to the cleaning chambers 130 -133 collect / capture.
In einer Stufe 4 des CMP-Prozesssteuersystems 100 kann eine E-Sensorvorrichtung 160 verwendet werden, um die CMP-Nebenprodukte zu detektieren und/oder zu analysieren, die durch das Nebenprodukt-Erfassungswerkzeug 150 gesammelt/erfasst werden. Die Sensorvorrichtung 160 umfasst eine Erfassungskomponente, eine Analysatorkomponente und eine Computerkomponente. In einigen Ausführungsformen umfasst die E-Sensorvorrichtung 160 eine Röntgenvorrichtung, die Röntgenstrahlen auf die Proben der erfassten CMP-Nebenprodukte aufbringen kann. In anderen Ausführungsformen kann die E-Sensorvorrichtung 160 andere Strahlen/Wellen auf die eingefangenen CMP-Nebenprodukte wie energiedispersive Röntgenfluoreszenz (EDXRF), wellenlängendispersive Röntgenfluoreszenz (EDXRF), Totalreflektions-Röntgenfluoreszenz aufschießen (TXRF), Ultraviolett (UV), Infrarot (IR), Lichtstreuung und/oder Ultraschallwellen anwenden, um die CMP-Nebenprodukte zu detektieren und/oder zu analysieren. Durch Bombardieren dieser Strahlen/Wellen auf die gesammelten CMP-Nebenprodukte kann das Vorhandensein und die Intensität/Gewichtung verschiedener Elemente in den CMP-Nebenprodukten aufgedeckt werden, die dann zur Bestimmung der CMP-Prozesssteuerung verwendet werden können, wie nachstehend ausführlicher diskutiert wird.In one step 4 of the CMP process control system 100 can be an e-sensor device 160 can be used to detect and / or analyze the CMP by-products generated by the by-product detection tool 150 collected / recorded. The sensor device 160 includes a detection component, an analyzer component, and a computer component. In some embodiments, the e-sensor device comprises 160 an X-ray device that can apply X-rays to the samples of detected CMP by-products. In other embodiments, the e-sensor device 160 apply other rays / waves to the captured CMP by-products such as energy dispersive X-ray fluorescence (EDXRF), wavelength dispersive X-ray fluorescence (EDXRF), total reflection X-ray fluorescence (TXRF), ultraviolet (UV), infrared (IR), light scattering, and / or ultrasonic waves Detect and / or analyze CMP by-products. By bombarding these rays / waves on the collected CMP by-products, the presence and intensity / weighting of various elements in the CMP by-products can be revealed which can then be used to determine CMP process control, as discussed in more detail below.
Immer noch Bezug nehmend auf 1 kann die E-Sensorvorrichtung 160 in einigen Ausführungsformen auch eine Kette von Mehrfachsensoren umfassen. Zum Beispiel können mehrere E-Sensorvorrichtungen verwendet werden, um die CMP-Produkte von mehreren Wafern und/oder von mehreren Stufen (z. B. von der Poliereinheit und von der Reinigungseinheit) zu detektieren und zu analysieren. Dies ermöglicht es, den Prozess in kürzerer Zeit durchzuführen, was eine Echtzeitüberwachung und Prozesssteuerung von CMP erleichtern kann. In einigen Ausführungsformen umfasst die E-Sensorvorrichtung 160 ein XRF-Analysewerkzeug. In einigen Ausführungsformen können das Nebenprodukt-Erfassungswerkzeug 150 und die E-Sensor-Vorrichtung 160 in ein einzelnes Werkzeug integriert sein. Alternativ kann ein einzelnes Werkzeug verwendet werden, um sowohl das Einfangen der CMP-Nebenprodukte als auch das Erfassen und Analysieren der CMP-Nebenprodukte durchzuführen. In anderen Ausführungsformen können mehrere Standalone-Nebenprodukt-Erfassungswerkzeuge 150 eingesetzt werden, um die CMP-Nebenprodukte für die mehreren E-Sensorvorrichtungen zu sammeln, um jeweils die gesammelten CMP-Nebenprodukte zu analysieren.Still referring to 1 can the e-sensor device 160 in some Embodiments also include a chain of multiple sensors. For example, multiple E-sensor devices may be used to detect and analyze the CMP products from multiple wafers and / or multiple stages (eg, from the polishing unit and from the cleaning unit). This makes it possible to complete the process in less time, which can facilitate real-time monitoring and process control of CMP. In some embodiments, the e-sensor device comprises 160 an XRF analysis tool. In some embodiments, the by-product detection tool 150 and the E-sensor device 160 be integrated into a single tool. Alternatively, a single tool can be used to perform both CMP by-product trapping and CMP by-product detection and analysis. In other embodiments, multiple standalone byproduct detection tools may be included 150 can be used to collect the CMP by-products for the multiple E-sensor devices to analyze each of the collected CMP by-products.
In Stufe 5 des CMP-Prozesssteuersystems 100 kann eine Datenanalyse durchgeführt werden. Die Datenanalyse kann unter Verwendung eines industriellen Computers 170 durchgeführt werden, der viel größere Datenverarbeitungsfähigkeiten als persönliche Desktop- oder Laptop-Computer aufweisen kann. Daher kann ein großes Volumen von komplexen Daten (z. B. „big data“), die von zahlreichen Wafern bei zahlreichen verschiedenen Phasen des Polierens/Reinigens gesammelt werden können, in Stufe 5 analysiert werden. In einigen Ausführungsformen kann der Computer 170 industrieller Qualität eine Röntgenstation einschließen.In stage 5 of the CMP process control system 100 a data analysis can be carried out. The data analysis can be done using an industrial computer 170 which may have much larger data processing capabilities than personal desktop or laptop computers. Therefore, a large volume of complex data (eg, "big data") that can be collected from numerous wafers at numerous different stages of polishing / cleaning, in stage 5 to be analyzed. In some embodiments, the computer may 170 industrial quality include an X-ray station.
Die Datenanalyseergebnisse von Stufe 5 werden dann im Schritt 6 als Teil einer Regelkreissteuerung an das CMP-Werkzeug 110 zurückgemeldet. Wenn beispielsweise die Datenanalyseergebnisse von Stufe 5 eine Prozessabnormalität aufgrund des Detektierens eines Vorhandenseins eines unbekannten Elements in dem CMP-Nebenprodukt anzeigen, kann das CMP-Werkzeug 110 angewiesen werden, das Polieren gemäß der Regelkreissteuerung zu beenden. Als ein weiteres Beispiel kann, wenn die Datenanalyseergebnisse von Stufe 5 anzeigen, dass der CMP-Prozess seinen beabsichtigten Stoppunkt erreicht hat (z. B. Endpunktdetektion), das CMP-Werkzeug 110 durch die geschlossene Regelkreissteuerung von Stufe 6 angewiesen werden, den CMP-Prozess zu beenden, da der CMP-Prozess zufriedenstellend durchgeführt wurde. In einigen Ausführungsformen können die Regelkreissteuerung und die CMP-Prozesse im Wesentlichen in Echtzeit durchgeführt werden.The data analysis results of stage 5 then be in step 6 as part of a closed loop control to the CMP tool 110 returned. For example, if the data analysis results from stage 5 indicate a process abnormality due to detecting presence of an unknown element in the CMP by-product, the CMP tool may 110 be instructed to finish the polishing according to the control loop control. As another example, if the data analysis results from stage 5 indicate that the CMP process has reached its intended stop point (for example, endpoint detection), the CMP tool 110 through the closed-loop control of stage 6 be instructed to terminate the CMP process because the CMP process has been performed satisfactorily. In some embodiments, the closed-loop control and the CMP processes may be performed substantially in real-time.
Verschiedene Beispiele der Verwendung der CMP-Nebenproduktanalyse zur Durchführung der CMP-Prozesssteuerung werden nun diskutiert.Various examples of using CMP by-product analysis to perform CMP process control will now be discussed.
2A und 2B veranschaulichen beispielhafte Energiespektrum-Diagramme 200A und 200B, die mit einem Wolfram (W) CMP-Prozess assoziiert sind. Der Graph 200A entspricht einem ersten Zeitpunkt, beispielsweise bei oder nahe einem Beginn des CMP-Prozesses. Der Graph 200B entspricht einem zweiten Zeitpunkt, beispielsweise bei oder nahe einem Ende des CMP-Prozesses. In beiden Graphen 200A und 200B repräsentiert eine X-Achse ein Energiespektrum (mit einer Einheit von Kiloelektronenvolt oder KeV) und eine Y-Achse repräsentiert eine Intensität (mit einer Einheit von cps). 2A and 2 B illustrate exemplary energy spectrum diagrams 200A and 200B associated with a tungsten (W) CMP process. The graph 200A corresponds to a first time, for example, at or near the beginning of the CMP process. The graph 200B corresponds to a second time, for example at or near an end of the CMP process. In both graphs 200A and 200B represents one X -Axis an energy spectrum (with a unit of Kiloelektronenvolt or KeV) and a Y Axis represents an intensity (with a unit of cps).
Wie oben diskutiert, kann die Analyse der CMP-Nebenprodukte das Bombardieren der gesammelten CMP-Nebenproduktproben mit einem Strahl oder einer Welle wie Röntgenstrahlen, EDXRF, WDRRF, TXRF, UV, IR, Lichtstreuung oder Ultraschallwellen umfassen. Als Reaktion auf die Strahlen- oder Wellenbombardierung der gesammelten CMP-Nebenproduktproben können unterschiedliche Energiebänder, die verschiedenen Elementen entsprechen, unterschiedliche Intensitäten aufweisen. Zum Beispiel kann, wie in 2B gezeigt, das Element Silizium (Si) ein entsprechendes Energieband zwischen ungefähr 1,5 KeV und ungefähr 2,1 KeV aufweisen, kann das Element Titan (Ti) ein entsprechendes Energieband zwischen ungefähr 4,1 KeV und ungefähr 4,7 KeV aufweisen, kann das Element Wolfram (W) ein entsprechendes Energieband zwischen ungefähr 8,2 KeV und ungefähr 8,5 KeV aufweisen. Natürlich versteht es sich von selbst, dass die Zahlen für diese Bereiche lediglich Beispiele sind und nicht einschränkend sein sollen. Unterdessen kann die Intensität dieser Elemente (z. B. die Peaks in der Y-Achse, die den Elementen entsprechen) mit einer Menge des Elements in der eingesammelten CMP-Nebenproduktprobe korrelieren. Wenn die Menge des Elements in der eingefangenen CMP-Nebenproduktprobe zunimmt, nimmt auch die Intensität des Peaks dieses Elements in der Y-Achse zu und umgekehrt. Die oben diskutierte E-Sensorvorrichtung 160 kann das Energiespektrum gegenüber der Intensität für die verschiedenen Elemente erfassen oder messen.As discussed above, analysis of the CMP by-products may include bombarding the collected CMP by-product samples with a beam or wave such as X-rays, EDXRF, WDRRF, TXRF, UV, IR, light scattering, or ultrasonic waves. In response to the beam or wave bombardment of the collected CMP by-product samples, different energy bands corresponding to different elements may have different intensities. For example, as in 2 B As shown, the element silicon (Si) may have a corresponding energy band between about 1.5 KeV and about 2.1 KeV, the element titanium (Ti) may have a corresponding energy band between about 4.1 KeV and about 4.7 KeV the element tungsten (W) has a corresponding energy band between about 8.2 KeV and about 8.5 KeV. Of course, it goes without saying that the numbers for these areas are only examples and should not be limiting. Meanwhile, the intensity of these elements (for example, the peaks in the Y Axis corresponding to the elements) with an amount of the element in the collected CMP by-product sample. As the amount of element in the captured CMP by-product sample increases, so does the intensity of the peak of that element in the sample Y Axis to and vice versa. The E-sensor device discussed above 160 can capture or measure the energy spectrum versus intensity for the different elements.
Der Wolfram-CMP-Prozess, der mit den 2A-2B in Bezug steht, kann durchgeführt werden, um eine Waferoberfläche zu planarisieren, nachdem ein Wolframstopfen (z. B. ein leitender Kontakt) in eine Öffnung aufgebracht wurde. Wie in 2A gezeigt, haben die Elemente Si, Ti und W geringe Intensitäten, was bedeutet, dass die Anwesenheit der Elemente Si, Ti und W in den eingefangenen CMP-Nebenproduktproben gering ist. Dies ist zu erwarten, da 2A einem Zeitpunkt bei oder nahe einem Beginn des CMP-Prozesses entspricht, bei dem noch nicht viel Materialmenge vom Wafer wegpoliert worden ist.The tungsten CMP process associated with the 2A-2B may be performed to planarize a wafer surface after a tungsten plug (eg, a conductive contact) has been placed in an opening. As in 2A As shown, the elements Si, Ti and W have low intensities, meaning that the presence of the elements Si, Ti and W in the captured CMP by-product samples is low. This is to be expected since 2A a time at or near corresponds to a start of the CMP process, in which not much material has been polished away from the wafer.
Wie in 2B gezeigt, weisen die Elemente Si, Ti und W hohe Intensitäten zu dem Punkt auf, an dem sie im Graph 200B deutlich zu beobachten sind. Dies bedeutet, dass die Anwesenheit der Elemente Si, Ti und W in den eingefangenen CMP-Nebenproduktproben hoch ist. Das Vorhandensein von hohen Mengen von Si, Ti und W wird erwartet, da 2B einem Zeitpunkt am oder nahe einem Ende des CMP-Prozesses entspricht, bei dem eine ausreichende Menge des Wafers wegpoliert worden ist. In einigen Ausführungsformen muss die Intensität eines gegebenen Elements eine Intensitätsschwelle erfüllen, bevor davon ausgegangen werden kann, dass das Element eine ausreichende Menge an Anwesenheit in dem CMP-Nebenprodukt aufweist. Zum Beispiel muss ein Peak des Elements Ti einen Intensitätsschwellenwert 205 erfüllen. Die Peaks der Elemente Si und W müssen andere jeweilige Intensitätsschwellenwerte erfüllen, die hier aus Gründen der Einfachheit nicht spezifisch dargestellt sind und andere Werte als die Intensitätsschwelle 205 aufweisen können. Diese Intensitätsschwellen können bestimmt werden, bevor der CMP-Prozess durchgeführt wird. In einigen Ausführungsformen kann jeder der Intensitätsschwellenwerte von Ingenieuren eingestellt werden, beispielsweise als eine Funktion der Grundintensität des jeweiligen Elements. Gemäß den verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung kann, wenn die Spitzen der Elemente Si, Ti und W ihre jeweiligen Intensitätsschwellenwerte erreichen, angenommen werden, dass der CMP-Prozess befriedigend durchgeführt wurde und somit gestoppt werden kann. Auf diese Weise verwendet die vorliegende Offenbarung eine Analyse von erfassten CMP-Nebenprodukten, um den CMP-Endpunkt zu bestimmen.As in 2 B As shown, the elements Si, Ti and W have high intensities to the point where they appear in the graph 200B clearly visible. This means that the presence of the elements Si, Ti and W in the captured CMP by-product samples is high. The presence of high amounts of Si, Ti and W is expected since 2 B corresponds to a time at or near an end of the CMP process at which a sufficient amount of the wafer has been polished away. In some embodiments, the intensity of a given element must meet an intensity threshold before it can be assumed that the element has a sufficient amount of presence in the CMP by-product. For example, a peak of the element Ti must have an intensity threshold 205 fulfill. The peaks of the elements Si and W must satisfy other respective intensity thresholds which are not specifically shown here for simplicity and values other than the intensity threshold 205 can have. These intensity thresholds can be determined before the CMP process is performed. In some embodiments, each of the intensity thresholds may be set by engineers, for example as a function of the fundamental intensity of the particular element. According to the various aspects of the present disclosure, when the peaks of the elements Si, Ti and W reach their respective intensity threshold values, it can be assumed that the CMP process has been carried out satisfactorily and thus can be stopped. In this way, the present disclosure uses an analysis of detected CMP by-products to determine the CMP endpoint.
3A-3B veranschaulichen ein anderes Beispiel der Durchführung einer Analyse von eingefangenen CMP-Produkten für die CMP-Endpunktserfassung. 3A-3B umfassen Graphen 210A und 210B, die Ausdrucke von Intensität über einem Energiespektrum sind, ähnlich den Graphen 200A und 200B, die in den 2A-2B gezeigt sind. Mit anderen Worten haben die Graphen 210a und 210b auch jeweils eine Y-Achse, welche die Intensität darstellt, und eine X-Achse, die das Energiespektrum darstellt. Der Graph 210A entspricht einem ersten Zeitpunkt, beispielsweise bei oder nahe einem Beginn des CMP-Prozesses. Der Graph 210B entspricht einem zweiten Zeitpunkt, beispielsweise bei oder nahe einem Ende des CMP-Prozesses. 3A-3B illustrate another example of performing an analysis of captured CMP products for CMP endpoint detection. 3A-3B include graphs 210A and 210B , which are expressions of intensity over an energy spectrum, similar to the graphs 200A and 200B that in the 2A-2B are shown. In other words, the graphs have 210a and 210b also one each Y -Axis, which represents the intensity, and a X Axis, which represents the energy spectrum. The graph 210A corresponds to a first time, for example, at or near the beginning of the CMP process. The graph 210B corresponds to a second time, for example at or near an end of the CMP process.
Während 2A-2B dem CMP eines Wolframstopfens zugeordnet sind, sind 3A-3B dem CMP von Kupfer zugeordnet, beispielsweise einer Kupfermetallleitung in einer mehrschichtigen Verbindungsstruktur. Somit umfassen die Elemente, die in den eingefangenen CMP-Nebenproduktproben nachgewiesen werden sollen, Cu, Ta und Si. Wie in 3B gezeigt, kann das Element Silizium (Si) ein entsprechendes Energieband zwischen ungefähr 1,5 KeV und ungefähr 2,1 KeV aufweisen, kann das Element Kupfer (Cu) ein entsprechendes Energieband zwischen ungefähr 7,8 KeV und ungefähr 8,2 KeV aufweisen und kann das Element Tantal (Ta) ein entsprechendes Energieband zwischen ungefähr 8,2 KeV und ungefähr 8,6 KeV aufweisen.While 2A-2B are associated with the CMP of a tungsten plug 3A-3B associated with the CMP of copper, for example a copper metal line in a multilayer interconnect structure. Thus, the elements to be detected in the captured CMP by-product samples include Cu, Ta, and Si. As in 3B For example, if the element silicon (Si) has a corresponding energy band between about 1.5 KeV and about 2.1 KeV, the element copper (Cu) may have a corresponding energy band between about 7.8 KeV and about 8.2 KeV and For example, the element tantalum (Ta) may have a corresponding energy band between about 8.2 KeV and about 8.6 KeV.
Da der Graph 210A mit dem Beginn des CMP-Prozesses assoziiert ist, ist das Vorhandensein der Elemente Cu, Ta und Si im Graph 210A niedrig, was durch die niedrigen (fast nicht existierenden) Peaks der Energiebänder, die mit Cu, Ta und Si assoziiert sind, gezeigt ist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass noch nicht viel von dem Wafer wegpoliert wurde. Da 3B einem Zeitpunkt am oder nahe einem Ende des CMP-Prozesses entspricht, bei dem eine ausreichende Menge des Wafers wegpoliert wurde, sind die Peaks der Elemente Cu, Ta und Si im Graph 210B in 3B hoch. Damit die CMP-Prozesssteuerung bestimmen kann, dass der CMP-Endpunkt erreicht wurde, müssen die Peaks der Elemente Cu, Ta und Si wiederum ihre jeweiligen Intensitätsschwellenwerte erfüllen. Zum Beispiel muss der Peak des Elements Cu die Intensitätsschwelle 215 erreichen. Die anderen Elemente Ta und Si können ebenfalls unterschiedliche Intensitätsschwellen aufweisen. Sobald die Peaks der Elemente Cu, Ta und Si erreicht sind, kann die CMP-Prozesssteuerung das CMP-Werkzeug 110 anweisen, den CMP-Prozess zu beenden.Because the graph 210A is associated with the beginning of the CMP process, the presence of the elements Cu, Ta and Si in the graph 210A low, which is shown by the low (almost nonexistent) peaks of the energy bands associated with Cu, Ta and Si. This is because much of the wafer has not been polished away yet. There 3B corresponds to a timing at or near an end of the CMP process in which a sufficient amount of the wafer has been polished away, the peaks of the elements Cu, Ta and Si in the graph are 210B in 3B high. In order for the CMP process controller to determine that the CMP endpoint has been reached, the peaks of the elements Cu, Ta, and Si must again meet their respective intensity thresholds. For example, the peak of the element Cu must be the intensity threshold 215 to reach. The other elements Ta and Si may also have different intensity thresholds. Once the peaks of the elements Cu, Ta and Si are reached, the CMP process control can become the CMP tool 110 instruct to stop the CMP process.
Es versteht sich von selbst, dass der Wolfram-Stopfen-CMP- und der Metallleitung-CMP-Prozess, die mit den 2A-2B und 3A-3B assoziiert sind, lediglich nicht einschränkende Beispiele für CMP-Prozesse sind. Dasselbe Konzept kann auch für andere CMP-Prozesse wie Oxid-CMP, Wafer-Regenerierungspolieren, Aluminium-CMP, CMP für andere Metalle, Polysilizium-CMP usw. gelten.It goes without saying that the tungsten plug CMP and the metal line CMP process associated with the 2A-2B and 3A-3B are merely non-limiting examples of CMP processes. The same concept may apply to other CMP processes such as oxide CMP, wafer regeneration polishing, aluminum CMP, CMP for other metals, polysilicon CMP, etc.
Die vorliegende Offenbarung kann auch eine chronologische Sequenz erfassen und analysieren, in der die verschiedenen Elemente zu unterschiedlichen Zeitpunkten des CMP-Prozesses auftreten. Die CMP-Prozesssteuerung kann den CMP-Prozess bewerten und Prozesssteuerungen basierend auf der detektierten Sequenz durchführen. Als ein erstes Beispiel für eine solche Sequenz zeigen die 4A, 4B, 4C und 4D jeweilige Intensität-über-Energiespektrum-Kurven 300A, 300B, 300C und 300D, die jeweils einem unterschiedlichen Zeitpunkt des CMP-Prozesses entsprechen. Ähnlich wie in den 2A-2B ist der CMP-Prozess in den 4A-4D der Wolfram-Stopfen-CMP-Prozess.The present disclosure may also detect and analyze a chronological sequence in which the various elements occur at different times in the CMP process. The CMP process controller may evaluate the CMP process and perform process controls based on the detected sequence. As a first example of such a sequence, FIGS 4A . 4B . 4C and 4D respective intensity-over-energy spectrum curves 300A . 300B . 300C and 300D , each corresponding to a different time of the CMP process. Similar in the 2A-2B is the CMP process in the 4A-4D the tungsten plug CMP process.
Ein Zeitpunkt von T0 entspricht einem Zeitpunkt bei oder nahe dem Beginn des CMP-Prozesses für den Wolframstopfen, was bedeutet, dass noch nicht viel vom Wafer wegpoliert worden ist. Dies ist in 4A gezeigt, da der geringe Umfang des Waferpolierens durch die niedrigen Intensitäten der Elemente Si, Ti und W im Graph 300A gezeigt wird. A time of T0 corresponds to a time at or near the beginning of the CMP process for the tungsten plug, which means that not much has been polished away from the wafer yet. This is in 4A because the small amount of wafer polishing is shown by the low intensities of the elements Si, Ti and W in the graph 300A will be shown.
Ein Zeitpunkt von T1 tritt nach T0 auf. In einigen Ausführungsformen liegt ein Delta (Zeitunterschied) zwischen T0 und T1 in einem Bereich von ungefähr 0,01 Sekunden bis ungefähr 100 Sekunden. Zum Zeitpunkt T1 ist ein Teil vom Wafer wegpoliert worden, wie durch das Vorhandensein von W im Graph 300B von 4B gezeigt ist. Das Auftreten von W vor den anderen Elementen wird der Tatsache zugeschrieben, dass der CMP-Prozess, der hierin durchgeführt wird, zuerst das W erreichen sollte, bevor er die Teile des Wafers erreicht, welche die anderen Elemente enthalten.A time of T1 occurs after T0. In some embodiments, a delta (time difference) between T0 and T1 ranges from about 0.01 second to about 100 seconds. At the time T1 a part has been polished away from the wafer as by the presence of W in the graph 300B from 4B is shown. The occurrence of W before the other elements is attributed to the fact that the CMP process performed herein should first reach the W before it reaches the parts of the wafer containing the other elements.
Ein Zeitpunkt von T2 tritt nach T1 auf. In einigen Ausführungsformen liegt ein Delta (Zeitunterschied) zwischen T2 und T1 in einem Bereich von ungefähr 1 Sekunde bis ungefähr 3 Sekunden. Zum Zeitpunkt T2 ist mehr vom Wafer poliert worden, wie durch das Vorhandensein von nicht nur W, sondern auch Ti im Graph 300C von 4C gezeigt ist. Das Auftreten von Ti nach W wird ebenfalls erwartet, wenn der CMP-Prozess korrekt durchgeführt wird, da der Teil des Wafers, der Ti enthält, unter den obersten Abschnitten des W-Materials liegt. Daher sollte ein korrekt durchgeführter CMP-Prozess zuerst etwas W polieren und dann einige Materialien, die Ti enthalten, abschleifen. Das Delta zwischen T1 und T2 ist hierin ausreichend lang konfiguriert, so dass erwartet wird, dass Ti bei T2 erscheint.A time of T2 occurs T1 on. In some embodiments, there is a delta (time difference) between T2 and T1 in a range of about 1 second to about 3 seconds. At the time T2 More of the wafer has been polished, as by the presence of not only W, but also Ti in the graph 300C from 4C is shown. The occurrence of Ti to W is also expected when the CMP process is performed correctly because the portion of the wafer containing Ti is below the uppermost portions of the W material. Therefore, a properly performed CMP process should first polish some W and then grind some materials containing Ti. The delta between T1 and T2 is configured sufficiently long herein that Ti is expected to be present T2 appears.
Ein Zeitpunkt von T3 tritt nach T2 auf. In einigen Ausführungsformen liegt ein Delta (Zeitunterschied) zwischen T3 und T2 in einem Bereich von ungefähr 1 Sekunde bis ungefähr 3 Sekunden. Zum Zeitpunkt T3 kann der CMP-Prozess nahezu abgeschlossen sein. Von daher wird erwartet, dass Si (zusätzlich zu Ti und W) in dem Graph 300D von 4D sichtbar ist. Das Auftreten von Si nach W und Ti wird ebenfalls erwartet, wenn der CMP-Prozess korrekt durchgeführt wird, da der Teil des Wafers, der Si enthält, weiter unterhalb der Teile des Wafers liegt, die Ti und W enthalten. Daher sollte ein korrekt durchgeführter CMP-Prozess zuerst etwas W polieren und dann einige Materialien, die Ti enthalten, abschleifen und schließlich einige Materialien, die Si enthalten, abschleifen. Das Delta zwischen T2 und T3 ist hier ausreichend lang konfiguriert, so dass erwartet wird, dass Si bei T3 erscheint.A time of T3 occurs T2 on. In some embodiments, there is a delta (time difference) between T3 and T2 in a range of about 1 second to about 3 seconds. At the time T3 The CMP process can be nearly completed. Therefore, it is expected that Si (in addition to Ti and W) in the graph 300D from 4D is visible. The appearance of Si after W and Ti is also expected when the CMP process is performed correctly because the part of the wafer containing Si is further below the parts of the wafer that are Ti and W contain. Therefore, a properly performed CMP process should do something first W polish and then abrade some materials containing Ti and eventually abrade some materials containing Si. The delta between T2 and T3 is configured here long enough so that it is expected that Si T3 appears.
Die chronologische Abfolge, die in den Diagrammen 300A-300D der 4A-4D zeigen, was chronologisch geschehen sollte, wenn der CMP-Prozess korrekt durchgeführt wird. Wenn der CMP-Prozess jedoch falsch ausgeführt wird oder wenn ein unerwartetes Problem auftritt, erscheinen die Elemente W, Ti und Si möglicherweise nicht in der in den 4A-4D dargestellten chronologischen Reihenfolge. Wenn dies (die inkorrekte chronologische Sequenz) beobachtet wird, kann das CMP-Prozesssteuersystem der vorliegenden Offenbarung bestimmen, dass ein Fehler im CMP-Prozess aufgetreten sein könnte und kann das CMP-Werkzeug anweisen, den CMP-Prozess anzuhalten, um den Fehler zu untersuchen und zu korrigieren.The chronological sequence shown in the diagrams 300A - 300D the 4A-4D show what should happen chronologically if the CMP process is done correctly. However, if the CMP process is executed incorrectly or if an unexpected problem occurs, the elements W, Ti, and Si may not appear in the 4A-4D presented chronological order. If this (the incorrect chronological sequence) is observed, the CMP process control system of the present disclosure may determine that an error may have occurred in the CMP process and may instruct the CMP tool to stop the CMP process to investigate the error and correct.
Als ein weiteres Beispiel der chronologischen Sequenz zeigen die 5A, 5B, 5C und 5D jeweilige Kurven der Intensität über dem Energiespektrum 310A, 31B, 310C und 310D, die jeweils einem unterschiedlichen Zeitpunkt des CMP-Prozesses entsprechen. Ähnlich wie in den 3A-3B ist der CMP-Prozess in den 5A-5D ist der Kupfermetallleitungs-CMP-Prozess.As another example of the chronological sequence, the 5A . 5B . 5C and 5D respective curves of intensity over the energy spectrum 310A . 31B . 310C and 310D , each corresponding to a different time of the CMP process. Similar in the 3A-3B is the CMP process in the 5A-5D is the copper metal line CMP process.
Ein Zeitpunkt von T0 entspricht einem Zeitpunkt bei oder in der Nähe des Beginns des Kupferleitungs-Metallleitungs-CMP-Prozesses, was bedeutet, dass noch nicht viel von dem Wafer abpoliert worden ist. Dies ist in 5A gezeigt, da sich das Fehlen des Polierens des Wafers durch die niedrigen Intensitäten der Elemente Si, Cu und Ta im Graph 310A manifestiert.A time of T0 corresponds to a time at or near the beginning of the copper-line-metal-line CMP process, which means that not much of the wafer has yet been polished off. This is in 5A The lack of polishing of the wafer is shown by the low intensities of the elements Si, Cu and Ta in the graph 310A manifests.
Ein Zeitpunkt von T1 tritt nach To auf. In einigen Ausführungsformen liegt ein Delta (Zeitunterschied) zwischen To und T1 in einem Bereich von ungefähr 0,01 Sekunden bis ungefähr 100 Sekunden. Zum Zeitpunkt T1 wurde ein Teil vom Wafer wegpoliert, wie durch das Vorhandensein von Cu im Graph 310B von 5B gezeigt ist. Das Auftreten von Cu vor den anderen Elementen wird der Tatsache zugeschrieben, dass der hier durchgeführte CMP-Prozess zuerst das Kupfer erreichen sollte, bevor er die Teile des Wafers erreicht, welche die anderen Elemente enthalten.A time of T1 enters to To. In some embodiments, a delta (time difference) is between To and T1 in a range of about 0.01 second to about 100 seconds. At the time T1 a part was polished off the wafer, as by the presence of Cu in the graph 310B from 5B is shown. The appearance of Cu over the other elements is attributed to the fact that the CMP process performed here should first reach the copper before it reaches the parts of the wafer containing the other elements.
Ein Zeitpunkt von T2 tritt nach T1 auf. In einigen Ausführungsformen liegt ein Delta (Zeitunterschied) zwischen T2 und T1 in einem Bereich von ungefähr 1 Sekunde bis ungefähr 3 Sekunden. Zum Zeitpunkt T2 wurde mehr vom Wafer wegpoliert, wie durch das Vorhandensein von nicht nur Cu, sondern auch Ta im Graph 310C von 5C gezeigt wird. Das Auftreten von Ta nach Cu wird ebenfalls erwartet, wenn der CMP-Prozess korrekt durchgeführt wird, da der Teil des Wafers, der Ta enthält, unter den obersten Teilen des Cu-Materials liegt. Daher sollte ein korrekt durchgeführter CMP-Prozess zuerst etwas Cu abschleifen und dann einige Materialien, die Ta enthalten, abschleifen. Das Delta zwischen T1 und T2 ist hierin ausreichend lang konfiguriert, so dass erwartet wird, dass Ta bei T2 erscheint.A time of T2 occurs T1 on. In some embodiments, there is a delta (time difference) between T2 and T1 in a range of about 1 second to about 3 seconds. At the time T2 was polished away more from the wafer, as by the presence of not only Cu, but also Ta in the graph 310C from 5C will be shown. The occurrence of Ta after Cu is also expected when the CMP process is performed correctly because the part of the wafer containing Ta is located below the uppermost parts of the Cu material. Therefore, a properly performed CMP process should first abrade some Cu and then sand down some materials containing Ta. The delta between T1 and T2 is configured sufficiently long herein that Ta is expected to occur T2 appears.
Ein Zeitpunkt von T3 tritt nach T2 auf. In einigen Ausführungsformen liegt ein Delta (Zeitunterschied) zwischen T3 und T2 in einem Bereich von ungefähr 1 Sekunde bis ungefähr 3 Sekunden. Zum Zeitpunkt T3 kann der CMP-Prozess nahezu abgeschlossen sein. Von daher wird erwartet, dass Si (zusätzlich zu Cu und Ta) in dem Graphen 310D von 5D sichtbar ist. Das Auftreten von Si nach Cu und Ta wird ebenfalls erwartet, wenn der CMP-Prozess korrekt durchgeführt wird, da der Teil des Wafers, der Si enthält, weiter unterhalb der Teile des Wafers liegt, die Cu und Ta enthalten. Daher sollte ein korrekt durchgeführter CMP-Prozess zuerst etwas Cu abschleifen und dann einige Materialien, die Ta enthalten, abschleifen und schließlich einige Materialien, die Si enthalten, abschleifen. Das Delta zwischen T2 und T3 ist hier ausreichend lang konfiguriert, so dass erwartet wird, dass Si bei T3 erscheint. A time of T3 occurs T2 on. In some embodiments, there is a delta (time difference) between T3 and T2 in a range of about 1 second to about 3 seconds. At the time T3 The CMP process can be nearly completed. Therefore, it is expected that Si (in addition to Cu and Ta) in the graph 310D from 5D is visible. The occurrence of Si to Cu and Ta is also expected when the CMP process is performed correctly because the portion of the wafer containing Si is further below the portions of the wafer containing Cu and Ta. Therefore, a properly performed CMP process should first abrade some Cu and then abrade some materials containing Ta and eventually abrade some materials containing Si. The delta between T2 and T3 is configured here long enough so that it is expected that Si T3 appears.
Wiederum zeigt die chronologische Abfolge, die in den Graphen 310A-310D der 5A - 5D gezeigt wird, was chronologisch passieren sollte, wenn der CMP-Prozess korrekt durchgeführt wird. Wenn jedoch der CMP-Prozess falsch durchgeführt wird oder wenn ein unerwartetes Problem auftritt, erscheinen die Elemente Cu, Ta und Si möglicherweise nicht in der in den 5A-5D dargestellten chronologischen Reihenfolge. Wenn dies (die falsche chronologische Abfolge) beobachtet wird, weiß das CMP-Prozesssteuersystem der vorliegenden Offenbarung, dass etwas nicht stimmt, und kann das CMP-Werkzeug anweisen, den CMP-Prozess anzuhalten.Again, the chronological sequence shown in the graphs shows 310A - 310D the 5A - 5D It shows what should happen chronologically if the CMP process is performed correctly. However, if the CMP process is performed incorrectly or if an unexpected problem occurs, the elements Cu, Ta and Si may not appear in the 5A-5D presented chronological order. If this is observed (the wrong chronological sequence), the CMP process control system of the present disclosure knows that something is wrong and may instruct the CMP tool to stop the CMP process.
Einige zusätzliche Beispiele für die Verwendung der Analyse der CMP-Nebenproduktproben zur Durchführung der CMP-Prozesssteuerung sind in den 6A-6B, 7A-7B und 8A-8B dargestellt. 6A, 7A, 8A sind graphische Darstellungen der Intensität über dem Energiespektrum zu einem ersten Zeitpunkt, und 6B, 7B, 8B sind graphische Darstellungen der Intensität über dem Energiespektrum zu einem ersten Zeitpunkt. Ein Aspekt der CMP-Prozesssteuerung umfasst die Fehlererkennung. Als Beispiel kann ein Vorhandensein eines unerwarteten Elements in den erfassten CMP-Nebenproduktproben darauf hinweisen, dass möglicherweise ein Fehler im CMP-Prozess aufgetreten ist. Dies ist in den 6A - 6B dargestellt, die mit dem Wolframstopfen-CMP, der oben als ein Beispiel diskutiert wurde, assoziiert sein können. In 6A hat der CMP-Prozess gerade begonnen und somit ist das Vorhandensein der Elemente W, Ti und Si in den eingefangenen CMP-Nebenproduktproben gering, wie durch die niedrigen Intensitäten, die mit diesen Elementen verbunden sind, dargestellt ist.Some additional examples of using the analysis of CMP by-product samples to perform CMP process control are in the 6A-6B . 7A-7B and 8A-8B shown. 6A . 7A . 8A are graphs of intensity over the energy spectrum at a first time, and 6B . 7B . 8B are graphical representations of the intensity over the energy spectrum at a first time. One aspect of CMP process control includes error detection. As an example, having an unexpected element in the collected CMP byproduct samples may indicate that an error may have occurred in the CMP process. This is in the 6A - 6B which may be associated with the tungsten plug CMP discussed above as an example. In 6A For example, the CMP process has just begun and thus the presence of elements W, Ti and Si in the captured CMP by-product samples is low, as shown by the low intensities associated with these elements.
In 6B, die zu einem späteren Zeitpunkt (z. B. 20 Sekunden bis 40 Sekunden) nach dem mit 6A verbundenen Zeitpunkt auftritt, wurde der CMP-Prozess ausreichend lange durchgeführt, so dass das Vorhandensein der Elemente W, Ti und Si in der Grafik deutlich sichtbar ist. Das Vorhandensein eines zusätzlichen und unerwarteten Elements Nickel (Ni) wird jedoch auch durch die Analyse der eingefangenen CMP-Nebenproduktprobe nachgewiesen, wie durch einen deutlich sichtbaren Peak bei dem Ni entsprechenden Energieband (z. B. zwischen ungefähr 7,2 KeV und ungefähr 7,6 keV) angezeigt wird. Das unerwartete Vorhandensein von Ni bedeutet, dass ein Problem mit dem CMP-Prozess vorliegt. Zum Beispiel können Verunreinigungsmaterialien (z. B. Materialien, die Ni enthalten) unbeabsichtigt in das CMP-Werkzeug eingebracht worden sein. In einigen Ausführungsformen muss der Peak des zusätzlichen oder unerwarteten Elements (z. B. Ni in diesem Fall) eine Intensitätsschwelle erfüllen oder überschreiten, damit das CMP-Prozesssteuersystem feststellen kann, dass ein Problem oder ein Fehler existiert (z. B. Verunreinigungen im CMP-Werkzeug). Sobald das CMP-Prozesssteuersystem bestimmt, dass ein Problem oder ein Fehler existiert (basierend auf der detektierten Anwesenheit des unerwarteten Elements), kann das CMP-Prozesssteuersystem in jedem Fall das CMP-Werkzeug anweisen anzuhalten, so dass das Problem oder der Fehler untersucht und korrigiert werden kann, bevor die CMP-Verarbeitung fortgesetzt werden kann. Es versteht sich von selbst, dass Ni hier lediglich als nicht einschränkendes Beispiel für das unerwartete Element verwendet wird. In anderen Ausführungsformen können zusätzliche Elemente detektiert werden, die ein Problem mit dem CMP-Prozess anzeigen könnten.In 6B , which at a later time (eg, 20 seconds to 40 seconds) after with 6A when the time is up, the CMP process has been carried out for a sufficient time so that the presence of elements W, Ti and Si is clearly visible in the graph. However, the presence of an additional and unexpected nickel (Ni) element is also detected by analysis of the trapped CMP by-product sample, as evidenced by a clearly visible peak in the energy band corresponding to Ni (e.g., between about 7.2 KeV and about 7, 6 keV) is displayed. The unexpected presence of Ni means there is a problem with the CMP process. For example, contaminant materials (eg, materials containing Ni) may have been inadvertently incorporated into the CMP tool. In some embodiments, the peak of the additional or unexpected element (eg, Ni in this case) must meet or exceed an intensity threshold for the CMP process control system to determine that a problem or defect exists (eg, contaminants in the CMP -Tool). In any event, once the CMP process control system determines that a problem or failure exists (based on the detected presence of the unexpected item), the CMP process control system may instruct the CMP tool to halt, so that the problem or defect is examined and corrected before CMP processing can continue. It goes without saying that Ni is used here merely as a non-limiting example of the unexpected element. In other embodiments, additional elements may be detected that could indicate a problem with the CMP process.
Als ein weiteres Beispiel kann ein Problem des CMP-Prozesses ebenfalls detektiert werden, wenn eines der erwarteten Elemente eine Intensitätsspitze aufweist, die zu hoch ist. Dies ist in den 7A-7B gezeigt, die als ein Beispiel auch dem oben diskutierten Wolframstopfen-CMP zugeordnet sein können. In 7A hat der CMP-Prozess gerade begonnen, und somit ist das Vorhandensein der Elemente W, Ti und Si in den eingefangenen CMP-Nebenproduktproben niedrig, wie durch die niedrigen Intensitäten, die mit diesen Elementen verbunden sind, dargestellt.As another example, a problem of the CMP process may also be detected if one of the expected elements has an intensity spike that is too high. This is in the 7A-7B which, as an example, may also be associated with the tungsten plug CMP discussed above. In 7A For example, the CMP process has just begun, and thus the presence of elements W, Ti, and Si in the captured CMP by-product samples is low, as illustrated by the low intensities associated with these elements.
In 7B, die zu einem Zeitpunkt (z. B. 20 Sekunden bis 40 Sekunden nach) nach dem mit 7A verbundenen Zeitpunkt auftritt, wurde der CMP-Prozess ausreichend lange durchgeführt, so dass das Vorhandensein der Elemente W, Ti und Si in der Grafik deutlich sichtbar ist. Ti weist jedoch eine Spitzenintensität auf, die eine erwartete Intensitätsschwelle 325 für Ti signifikant übersteigt. Zum Beispiel ist die Spitzenintensität von Ti ungefähr das 1,5-fache der erwarteten Intensitätsschwelle 325. In einigen Ausführungsformen kann das Vorhandensein eines Elements als zu viel angesehen werden, wenn die Spitzenintensität dieses Elements den erwarteten Intensitätsgrenzwert um mindestens 10% übersteigt. beispielsweise um mehr als ungefähr 25%, um mehr als ungefähr 50% oder um mehr als ungefähr 100%. Die Tatsache, dass die Spitzenintensität von Ti die erwartete Intensitätsschwelle 325 signifikant übersteigt, kann bedeuten, dass in der erfassten CMP-Nebenproduktprobe zu viel Ti vorhanden ist, was ein Problem oder einen Fehler beim CMP-Prozess anzeigen könnte. Dementsprechend kann das CMP-Prozesssteuersystem das CMP-Werkzeug anweisen anzuhalten, so dass das Problem oder der Fehler untersucht und korrigiert werden kann, bevor die weitere CMP-Verarbeitung fortgesetzt werden kann. Es versteht sich, dass der Peak von Ti hier lediglich als nicht einschränkendes Beispiel eines Elements mit einem stärker als erwarteten Peak verwendet wird. In anderen Ausführungsformen können stärkere als erwartete Peaks für andere Elemente detektiert werden, was ebenfalls auf ein Problem mit dem CMP-Prozess hinweisen könnte.In 7B at one time (eg, 20 seconds to 40 seconds after) with the 7A when the time is up, the CMP process has been carried out for a sufficient time so that the presence of elements W, Ti and Si is clearly visible in the graph. However, Ti has a peak intensity that is an expected intensity threshold 325 for Ti significantly exceeds. For example, the peak intensity of Ti is about 1.5 times the expected intensity threshold 325 , In some embodiments, the presence of an element may be considered too much if the peak intensity of that element is the expected one Intensity limit by at least 10%. for example, more than about 25%, more than about 50%, or more than about 100%. The fact that the peak intensity of Ti is the expected intensity threshold 325 can significantly exceed the presence of too much Ti in the detected CMP by-product sample, which could indicate a problem or failure in the CMP process. Accordingly, the CMP process control system may instruct the CMP tool to stop so that the problem or error may be investigated and corrected before further CMP processing can proceed. It should be understood that the peak of Ti is used herein merely as a non-limiting example of an element having a stronger than expected peak. In other embodiments, stronger than expected peaks may be detected for other elements, which could also indicate a problem with the CMP process.
Als weiteres Beispiel kann eine Analyse der eingefangenen CMP-Nebenproduktproben verwendet werden, um zu bestimmen, wann ein Reinigungsprozess gestoppt werden kann. Dies ist in den 8A-B gezeigt. In 8A wurde ein CMP-Prozess - wie der oben diskutierte Wolframstopfen-CMP-Prozess - für einige Zeit durchgeführt. Wie oben diskutiert, kann der CMP-Prozess Polierschritte (z. B. durchgeführt durch die Poliereinheit des CMP-Werkzeugs 110 von 1) und Reinigungsschritte (z. B. durchgeführt durch die Reinigungseinheit des CMP-Werkzeugs 110) umfassen. Die eingefangenen CMP-Nebenproduktproben können Nebenproduktproben entweder von der Poliereinheit oder von der Reinigungseinheit oder von beiden enthalten. In dem Beispiel, das in den 8A-8B gezeigt ist, können die eingefangenen CMP-Nebenproduktproben von der Reinigungseinheit gesammelt worden sein. Zu dem Zeitpunkt, der 8A entspricht, ist das Vorhandensein der Elemente Ti und Si in den eingefangenen CMP-Nebenproduktproben immer noch hoch, da 8A die Situation nahe einem Beginn des Reinigungsprozesses darstellen kann. Mit anderen Worten gesagt, zu dem mit 8A verbundenen Zeitpunkt wurde noch nicht viel Reinigung durchgeführt, was erklärt, dass die Spitzenintensitäten für die erwarteten Elemente Ti, W und Si als immer noch relativ hoch angesehen werden.As another example, an analysis of the captured CMP by-product samples may be used to determine when a cleaning process may be stopped. This is in the 8A-B shown. In 8A For example, a CMP process, such as the tungsten plug CMP process discussed above, has been performed for some time. As discussed above, the CMP process may include polishing steps (eg, performed by the polishing unit of the CMP tool 110 from 1 ) and cleaning steps (eg performed by the cleaning unit of the CMP tool 110 ). The captured CMP by-product samples may contain by-product samples from either the polishing unit or from the purification unit or both. In the example that is in the 8A-8B As shown, the captured CMP by-product samples may have been collected by the purification unit. At the time, the 8A Accordingly, the presence of the elements Ti and Si in the captured CMP by-product samples is still high 8A the situation may be near a start of the cleaning process. In other words, to that with 8A Not much purification has yet been performed, which explains that the peak intensities for the expected elements Ti, W, and Si are still considered relatively high.
In 8B, die zu einem späteren Zeitpunkt (z. B. 5 Sekunden bis 20 Sekunden) nach dem mit 8A verbundenen Zeitpunkt auftritt, wurde der Reinigungsprozess ausreichend lange durchgeführt, so dass ein großer Teil des Abraums aus dem Polierschritt an diesem Punkt weggespült worden sein sollte. Daher sollte das Vorhandensein der Elemente W, Ti und Si niedrig sein, wie in 8B gezeigt. Das geringe Vorhandensein der Elemente W, Ti und Si kann anzeigen, dass der Reinigungsprozess zufriedenstellend durchgeführt wurde und beendet werden kann. In einigen Ausführungsformen müssen alle Spitzenintensitäten der Elemente W, Ti und Si unter einer Spitzenintensitätsschwelle 335 liegen, damit das CMP-Prozesssteuersystem hierin bestimmen kann, dass die Mengen der Elemente W, Ti und Si ausreichend niedrig sind, damit der Reinigungsprozess beendet werden kann. Auf diese Weise kann die vorliegende Erfindung die Analyse von erfassten CMP-Nebenproduktproben verwenden, um nicht nur den Endpunkt für den Polierprozess zu bestimmen oder Unregelmäßigkeiten im Polierprozess zu erfassen, sondern auch den Endpunkt für den Reinigungsprozess zu bestimmen oder Unregelmäßigkeiten beim Reinigungsprozess zu erfassen (zum Beispiel durch Detektieren unerwarteter Elemente in den Nebenprodukten, die in der Reinigungsstufe aufgefangen wurden).In 8B , which at a later time (for example, 5 seconds to 20 seconds) after with 8A time, the cleaning process has been carried out for a sufficient time so that a large part of the overburden from the polishing step should have been washed away at this point. Therefore, the presence of elements W, Ti and Si should be low as in 8B shown. The low presence of the elements W, Ti and Si may indicate that the cleaning process has been carried out satisfactorily and can be terminated. In some embodiments, all peak intensities of the elements W, Ti, and Si must be below a peak intensity threshold 335 herein for the CMP process control system to determine herein that the amounts of elements W, Ti and Si are sufficiently low to allow the cleaning process to be completed. In this way, the present invention can use the analysis of detected CMP by-product samples to not only determine the end point for the polishing process or detect irregularities in the polishing process, but also to determine the end point for the cleaning process or to detect irregularities in the cleaning process (for Example by detecting unexpected elements in the by-products collected in the purification step).
9-11 veranschaulichen mehrere vereinfachte beispielhafte Prozessabläufe für die CMP-Prozesssteuerung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Zum Beispiel zeigt 9 einen Prozessablauf 400, der ein E-Sensorsystem aufweist. In einigen Ausführungsformen umfasst das E-Sensorsystem die E-Sensorvorrichtung 160 und die Röntgenstation (oder ein anderes Industrie-Computersystem) von 1. Der Prozessablauf 400 umfasst einen Schritt 410 zum Sammeln von flüssigem Nebenprodukt. Das flüssige Nebenprodukt kann von der Poliereinheit oder der Reinigungseinheit des CMP-Werkzeugs gesammelt werden und kann Rückstände oder Abraum umfassen, die mit dem Polieren des Wafers oder dem Reinigen des Wafers verbunden sind. Der Prozessablauf 400 schreitet zu einem Schritt 415 fort, um das eingefangene Nebenprodukt unter Verwendung des E-Sensors zu analysieren, beispielsweise durch Aufbringen eines Strahls oder einer Welle, wie z. B. einer Röntgenaufnahme, am erfassten Nebenprodukt. Der Prozess 400 fährt mit einem Schritt 420 fort, um das Vorhandensein und die Intensität von Elementen basierend auf der E-Sensor-Analyse des erfassten Nebenprodukts zu bestimmen. Verschiedene Elemente können für verschiedene Arten von CMP-Prozessen erwartet werden. Zum Beispiel können die Elemente W, Ti und Si für einen Wolframstopfen-CMP-Prozess erwartet werden. Der Prozessablauf 400 fährt mit einem Schritt 425 fort, um eine Elementdatenanalyse durchzuführen. Als ein Beispiel kann das Vorhandensein und/oder die Intensität der Elemente im eingefangenen Nebenprodukt mit Waferdaten in einer Datenbank verglichen werden. Als ein weiteres Beispiel können die Daten von einem nachfolgenden Wafer mit den Daten von einem vorherigen Wafer verglichen werden. Sogar innerhalb des gleichen Wafers können die Daten zwischen verschiedenen Polier/Reinigungsvorgängen/schritten oder von verschiedenen Polier/Reinigungskammern verglichen werden. Der Prozessablauf 400 fährt mit einem Schritt 430 fort, um eine Prozesssteuerung auf der Grundlage der Elementdatenanalyse durchzuführen. Zum Beispiel können die Datenanalyseergebnisse der Elemente zu den CMP-Werkzeugen zurückgeführt werden, um den CMP-Prozess anzupassen. 9-11 illustrate several simplified exemplary process flows for CMP process control according to various embodiments of the present disclosure. For example, shows 9 a process flow 400 having an E-sensor system. In some embodiments, the E-sensor system includes the E-sensor device 160 and the X-ray station (or other industrial computer system) of 1 , The process flow 400 includes a step 410 for collecting liquid by-product. The liquid by-product may be collected by the polishing unit or cleaning unit of the CMP tool and may include residue or overburden associated with polishing the wafer or cleaning the wafer. The process flow 400 proceeds to a step 415 to analyze the trapped by-product using the E-sensor, for example, by applying a jet or a wave, such. B. an X-ray, the detected by-product. The process 400 go with one step 420 to determine the presence and intensity of elements based on the E-sensor analysis of the detected by-product. Different elements can be expected for different types of CMP processes. For example, the elements W, Ti, and Si can be expected for a tungsten plug CMP process. The process flow 400 go with one step 425 continue to perform element data analysis. As an example, the presence and / or intensity of the elements in the captured by-product may be compared to wafer data in a database. As another example, the data from a subsequent wafer may be compared to the data from a previous wafer. Even within the same wafer, the data can be compared between different polishing / cleaning operations / steps or from different polishing / cleaning chambers. The process flow 400 go with one step 430 to perform process control based on the element data analysis. For example, the data analysis results of the elements may be fed back to the CMP tools to adjust the CMP process.
10 veranschaulicht einen Prozessablauf 450, der ein CMP-Prozesssteuersystem umfasst. Der Prozessablauf 450 umfasst einen Schritt 455, in dem ein CMP-Werkzeug zum Polieren und/oder Reinigen eines Wafers verwendet wird. Der Prozessablauf 450 umfasst auch die Schritte 460, 465 und 470, die den Schritten 410, 415 bzw. 420 ähnlich sind, die oben unter Bezugnahme auf 9 diskutiert wurden. Aus Gründen der Einfachheit sind die Schritte 460-470 hier nicht im Detail diskutiert (da sie den Schritten 410-420 ähnlich sind). In einem Schritt 475 analysiert der Prozessablauf 450 eine Elementendatenbank, um eine Existenz von Elementen, die Gewichtung (z. B. Intensität) der Elemente und/oder eine chronologische Sequenz, in der die Elemente erscheinen, zu bestimmen. In einem Schritt 480 wird eine CMP-Prozesssteuerung mit geschlossenem Regelkreis durchgeführt. Wenn die korrekten Elemente in der erwarteten chronologischen Reihenfolge und mit der korrekten Gewichtung erscheinen, dann kann der Schritt 480 verwendet werden, um Aktionen wie Endpunktdetektion auszuführen, oder er kann verwendet werden, um das CMP-Werkzeug anzuweisen, den Wafer weiter zu polieren oder zu reinigen. Wenn eine Anomalie auftritt, wie beispielsweise eine Detektion eines unbekannten Elements in der erfassten Nebenproduktprobe oder wenn die Gewichtung eines Elements zu groß ist (z. B. die Intensitätsspitze zu hoch ist), kann der Schritt 480 das CMP-Werkzeug anweisen, seine Prozesse anzuhalten, bis die Probleme untersucht und korrigiert sind. Es versteht sich, dass der Prozessablauf 450 nicht auf CMP-Verarbeitung von Halbleiterwafern beschränkt ist, sondern dass er in anderen Situationen oder Einrichtungen angewendet werden kann, z. B. bei der Herstellung von LEDs, LCDs, Wafer-Bumping, Solar usw. Er ist auch anwendbar bei einer Vielzahl von Technologieknoten einschließlich, aber nicht beschränkt auf N3, N5, N7, N10, N16 und N20 usw. 10 illustrates a process flow 450 comprising a CMP process control system. The process flow 450 includes a step 455 in which a CMP tool is used to polish and / or clean a wafer. The process flow 450 also includes the steps 460 . 465 and 470 taking the steps 410 . 415 or. 420 similar to those above with reference to 9 were discussed. For the sake of simplicity, the steps are 460 - 470 not discussed in detail here (as she steps 410 - 420 are similar). In one step 475 analyzes the process flow 450 an item database to determine an existence of items, the weighting (eg, intensity) of the items, and / or a chronological sequence in which the items appear. In one step 480 a closed-loop CMP process control is performed. If the correct elements appear in the expected chronological order and with the correct weighting, then the step may 480 can be used to perform actions such as endpoint detection, or it can be used to instruct the CMP tool to further polish or clean the wafer. If an anomaly occurs, such as detection of an unknown element in the detected byproduct sample, or if the weight of an element is too large (eg, the intensity peak is too high), then step 480 instruct the CMP tool to pause its processes until the problems are investigated and corrected. It is understood that the process flow 450 is not limited to CMP processing of semiconductor wafers, but that it can be used in other situations or devices, e.g. In the manufacture of LEDs, LCDs, wafer bumping, solar, etc. It is also applicable to a variety of technology nodes including, but not limited to N3 . N5 . N7 . N10 . N16 and N20 etc.
11 zeigt einen Prozessablauf 450A, der eine geringfügige Modifikation des Prozessablaufs 450 darstellt, der oben in Verbindung mit 10 diskutiert wurde. Anstatt einen E-Sensor 465 zu verwenden, verwendet der Prozessablauf 450A eine E-Sensorkette 465A, wo zwei oder mehr E-Sensoren (und optional mehrere Nebenprodukt-Einfangwerkzeuge) verwendet werden. Der Einsatz mehrerer E-Sensoren ermöglicht eine nahezu Echtzeitüberwachung. Zum Beispiel kann zum Zeitpunkt 00:00:00 der E-Sensor-1 aktiv sein. Zum Zeitpunkt 00:00:30 (d.h. 30 Sekunden später) kann der E-Sensor-2 aktiv sein. Zum Zeitpunkt 00:01:00 (d. h. weitere 30 Sekunden später oder 1 Minute nach dem Zeitpunkt, als der E-Sensor 1 aktiv war) ist der E-Sensor-3 aktiv. Natürlich ist das Zeitdelta von 30 Sekunden zwischen den verschiedenen E-Sensoren hierin lediglich ein nicht einschränkendes Beispiel, und andere Ausführungsformen können andere Zeitdeltas verwenden. In einigen Ausführungsformen kann eine Teilmenge der E-Sensoren für die Polierschritte verwendet werden, während eine andere Teilmenge der E-Sensoren für die Reinigungsschritte verwendet werden kann. Die mehreren E-Sensoren können auch dem gleichen Wafer oder verschiedenen Wafern zugeordnet sein. Unabhängig davon, wie die E-Sensorkette konfiguriert ist, können mehr Datensätze gesammelt werden und die Daten können verwendet werden, um dem CMP-Werkzeug eine nahezu echtzeitähnliche Rückmeldung zu geben, um seine Prozesse anzupassen oder um seine Prozesse abhängig von der Situation zu stoppen. 11 shows a process flow 450A , which is a minor modification of the process flow 450 that links up with 10 was discussed. Instead of an e-sensor 465 to use, uses the process flow 450A an e-sensor chain 465A where two or more E-sensors (and optionally several byproduct capture tools) are used. The use of several E-sensors allows an almost real-time monitoring. For example, at the time 00:00:00 the e-sensor 1 be active. At time 00:00:30 (ie 30 seconds later) the E-Sensor 2 be active. At time 00:01:00 (ie another 30 seconds later or 1 minute after the time when the e-sensor 1 was active) is the E-sensor 3 active. Of course, the 30 second time delta between the various E-sensors herein is only a non-limiting example, and other embodiments may use other time deltas. In some embodiments, a subset of the E-sensors may be used for the polishing steps while another subset of the E-sensors may be used for the cleaning steps. The plurality of E-sensors may also be associated with the same wafer or different wafers. Regardless of how the e-sensor chain is configured, more records can be collected and the data can be used to give the CMP tool near-real-time feedback to adjust its processes or to stop its processes depending on the situation.
12 veranschaulicht ein Herstellungssystem 700 für eine integrierte Schaltung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das Herstellungssystem 700 umfasst eine Vielzahl von Einheiten 702, 704, 706, 708, 710, 712, 714, 716 ..., N, die durch ein Kommunikationsnetzwerk 718 verbunden sind. Das Netzwerk 718 kann ein einzelnes Netzwerk sein oder kann eine Vielzahl von unterschiedlichen Netzwerken sein, beispielsweise ein Intranet und das Internet, und kann/können sowohl drahtgebundene als auch drahtlose Kommunikationskanäle umfassen. 12 illustrates a manufacturing system 700 for an integrated circuit according to embodiments of the present disclosure. The manufacturing system 700 includes a variety of units 702 . 704 . 706 . 708 . 710 . 712 . 714 . 716 ..., N passing through a communications network 718 are connected. The network 718 may be a single network or may be a variety of different networks, such as an intranet and the Internet, and may include both wired and wireless communication channels.
In einer Ausführungsform repräsentiert die Einheit 702 ein Servicesystem zur Herstellungszusammenarbeit; die Einheit 704 stellt einen Benutzer dar, beispielsweise einen Produktingenieur, der die Produkte von Interesse überwacht; die Einheit 706 stellt einen Ingenieur dar, wie zum Beispiel einen Verarbeitungsingenieur, um den Prozess und die relevanten Verfahrensschritte zu steuern, oder einen Ausrüstungsingenieur, um die Bedingungen und Einstellungen der Verarbeitungswerkzeuge zu überwachen oder abzustimmen; die Einheit 708 stellt ein Messtechnikwerkzeug für IC-Tests und Messungen dar; die Einheit 710 stellt ein Halbleiterverarbeitungswerkzeug dar, wie etwa eines der Werkzeuge des CMP-Verarbeitungssteuersystems 100, das oben unter Bezugnahme auf 1 erläutert wurde; die Einheit 712 stellt ein virtuelles Messtechnikmodul dar, das dem Verarbeitungswerkzeug 710 zugeordnet ist; die Einheit 714 stellt ein erweitertes Verarbeitungssteuermodul dar, das dem Verarbeitungswerkzeug 710 und zusätzlich anderen Verarbeitungswerkzeugen zugeordnet ist; und die Einheit 716 stellt ein Abtastmodul dar, das dem Verarbeitungswerkzeug 710 zugeordnet ist.In one embodiment, the unit represents 702 a service system for manufacturing cooperation; the unit 704 represents a user, for example a product engineer, who oversees the products of interest; the unit 706 represents an engineer, such as a process engineer to control the process and the relevant process steps, or an equipment engineer to monitor or tune the conditions and settings of the processing tools; the unit 708 represents a measurement tool for IC tests and measurements; the unit 710 FIG. 12 illustrates a semiconductor processing tool, such as one of the tools of the CMP processing control system 100 referring to the above 1 was explained; the unit 712 represents a virtual metrology module that the processing tool 710 assigned; the unit 714 represents an advanced processing control module that is the processing tool 710 and additionally associated with other processing tools; and the unit 716 represents a scanning module that is the processing tool 710 assigned.
Jede Einheit kann mit anderen Einheiten interagieren und kann eine Herstellung von integrierten Schaltkreisen, eine Verarbeitungssteuerung und/oder eine Berechnungsfähigkeit für die anderen Einheiten bereitstellen und/oder solche Fähigkeiten von den anderen Einheiten empfangen. Jede Einheit kann auch ein oder mehrere Computersysteme zum Durchführen von Berechnungen und Ausführen von Automatisierungen umfassen. Zum Beispiel kann das erweiterte Verarbeitungssteuermodul der Einheit 714 eine Vielzahl von Computerhardware mit darin codierten Softwareanweisungen enthalten. Die Computerhardware kann Festplattenlaufwerke, Flashlaufwerke, CD-ROMs, RAM-Speicher, Anzeigevorrichtungen (z. B. Monitore), Eingabe-/Ausgabegeräte (z. B. Maus und Tastatur) umfassen. Die Softwareanweisungen können in jeder geeigneten Programmiersprache geschrieben sein und können so gestaltet sein, dass sie spezifische Aufgaben ausführen, wie z. B. die Aufgaben, die mit der Optimierung der CMP-Prozesssteuerungen verbunden sind, wie oben besprochen.Each unit may interact with other units and may include integrated circuit fabrication, processing control and / or or provide computing capability to the other entities and / or receive such capabilities from the other entities. Each unit may also include one or more computer systems for performing computations and executing automations. For example, the enhanced processing control module may be the unit 714 contain a variety of computer hardware with software instructions encoded therein. The computer hardware may include hard disk drives, flash drives, CD-ROMs, RAM, display devices (eg, monitors), input / output devices (eg, mouse and keyboard). The software instructions may be written in any suitable programming language and may be designed to perform specific tasks, such as: For example, the tasks associated with optimizing the CMP process controls discussed above.
Das Herstellungssystem für integrierte Schaltkreise 700 ermöglicht eine Interaktion zwischen den Einheiten für den Zweck der Herstellung integrierter Schaltkreise (IC) sowie die fortgeschrittene Verarbeitungssteuerung der IC-Herstellung. In einer Ausführungsform umfasst die erweiterte Verarbeitungssteuerung das Anpassen der Verarbeitungsbedingungen, Einstellungen und/oder Rezepturen eines Verarbeitungswerkzeugs, das für die relevanten Wafer gemäß den Messtechnikergebnissen anwendbar ist.The integrated circuit manufacturing system 700 allows interaction between the units for the purpose of integrated circuit (IC) fabrication as well as the advanced processing control of IC fabrication. In one embodiment, the advanced processing control includes adjusting the processing conditions, settings, and / or formulations of a processing tool applicable to the relevant wafers in accordance with the metrology results.
In einer anderen Ausführungsform werden die Messtechnikergebnisse von einer Teilmenge von bearbeiteten Wafern gemäß einer optimalen Abtastrate gemessen, die basierend auf der Prozessqualität und/oder Produktqualität bestimmt wird. In noch einer anderen Ausführungsform werden die Messtechnikergebnisse von ausgewählten Feldern und Punkten der Teilmenge von bearbeiteten Wafern gemäß einem optimalen Abtastfeld/punkt gemessen, das/der basierend auf verschiedenen Eigenschaften der Prozessqualität und/oder Produktqualität bestimmt wird.In another embodiment, the metrology results from a subset of processed wafers are measured according to an optimal sampling rate determined based on process quality and / or product quality. In yet another embodiment, the metrology results of selected fields and points of the subset of processed wafers are measured according to an optimal scan field / point determined based on various process quality and / or product quality characteristics.
Eine der Fähigkeiten, die durch das IC-Herstellungssystem 700 bereitgestellt wird, kann Zusammenarbeit und Informationszugriff in Bereichen wie Design, Engineering und Verarbeitung, Messtechnik und erweiterte Verarbeitungssteuerung ermöglichen. Eine weitere Fähigkeit, die durch das IC-Herstellungssystem 700 bereitgestellt wird, kann Systeme zwischen Einrichtungen integrieren, wie z. B. zwischen dem Messtechnikwerkzeug und dem Verarbeitungswerkzeug. Durch diese Integration können Einrichtungen ihre Aktivitäten koordinieren. Zum Beispiel kann das Integrieren des Messtechnikwerkzeugs und des Bearbeitungswerkzeugs ermöglichen, Herstellungsinformationen effizienter in den Herstellungsprozess oder das APC-Modul einzubeziehen, und kann Wafer-Daten aus der Online- oder der Vor-Ort-Messung mit dem in dem zugehörigen Verarbeitungswerkzeug integrierten Messtechnikwerkzeug ermöglichen.One of the capabilities provided by the IC manufacturing system 700 can provide collaboration and information access in areas such as design, engineering and processing, metrology, and advanced processing control. Another capability through the IC manufacturing system 700 can integrate systems between devices, such as B. between the metrology tool and the processing tool. Through this integration, institutions can coordinate their activities. For example, integrating the metrology tool and the machining tool may enable fabrication information to be more efficiently incorporated into the manufacturing process or APC module, and may enable wafer data from on-line or on-site measurement with the metrology tool integrated into the associated processing tool.
13 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 800 zum Durchführen einer Planarisierungsprozesssteuerung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Das Verfahren 800 umfasst einen Schritt 810 zum Durchführen eines Planarisierungsprozesses an einem Wafer. In einigen Ausführungsformen umfasst der Schritt 810 das Durchführen eines chemisch-mechanischen Polier (CMP)-Prozesses. 13 is a flowchart that is a procedure 800 for performing a planarization process control in accordance with embodiments of the present disclosure. The procedure 800 includes a step 810 for performing a planarization process on a wafer. In some embodiments, the step includes 810 performing a chemical mechanical polishing (CMP) process.
Das Verfahren 800 umfasst einen Schritt 820 zum Sammeln eines Nebenprodukts, das durch den Planarisierungsprozess erzeugt wird. In einigen Ausführungsformen umfasst der Schritt 820 das Sammeln einer Flüssigkeit, die das Nebenprodukt enthält, von einem Planarisierungswerkzeug, das zur Durchführung des Planarisierungsprozesses verwendet wird.The procedure 800 includes a step 820 for collecting a by-product generated by the planarization process. In some embodiments, the step includes 820 collecting a liquid containing the by-product from a planarizing tool used to perform the planarization process.
Das Verfahren 800 umfasst einen Schritt 830 zum Analysieren des Nebenprodukts. In einigen Ausführungsformen umfasst der Schritt 830 das Aufbringen eines Strahls oder einer Welle auf das Nebenprodukt. In einigen Ausführungsformen umfasst der Strahl oder die Welle einen Röntgenstrahl. In einigen Ausführungsformen wird das Analysieren unter Verwendung einer Mehrzahl von E-Sensorvorrichtungen durchgeführt. In einigen Ausführungsformen sind die mehreren E-Sensorvorrichtungen konfiguriert, um das Nebenprodukt zu verschiedenen Zeitpunkten oder von verschiedenen Teilen eines Planarisierungswerkzeugs, das zum Ausführen des Planarisierungsprozesses verwendet wird, zu sammeln. In einigen Ausführungsformen umfasst das Analysieren das Identifizieren eines oder mehrerer Elemente, die in dem Nebenprodukt enthalten sind.The procedure 800 includes a step 830 for analyzing the by-product. In some embodiments, the step includes 830 the application of a jet or a wave to the by-product. In some embodiments, the beam or the shaft includes an x-ray beam. In some embodiments, the analyzing is performed using a plurality of E-sensing devices. In some embodiments, the plurality of E-sensor devices are configured to collect the by-product at different times or from different parts of a planarization tool used to perform the planarization process. In some embodiments, analyzing comprises identifying one or more elements contained in the by-product.
Das Verfahren 800 umfasst einen Schritt 840 zum Durchführen einer oder mehrerer Prozesssteuerungen für den Planarisierungsprozess basierend auf der Analyse. In einigen Ausführungsformen umfasst der Schritt 840 das Bestimmen, basierend auf dem Identifizieren des einen oder der mehreren Elemente, die im Nebenprodukt enthalten sind, dass ein Endpunkt für den Planarisierungsprozess erreicht worden ist. In einigen Ausführungsformen umfasst der Schritt 840 das Bestimmen, basierend auf dem Identifizieren des einen oder der mehreren Elemente, die im Nebenprodukt enthalten sind, dass der Planarisierungsprozess eine Abnormalität aufweist. In einigen Ausführungsformen umfasst der Schritt 840 das Bestimmen, dass der Planarisierungsprozess eine Abnormalität aufweist, als Reaktion auf eine Identifizierung eines unerwarteten Elements im Nebenprodukt. In einigen Ausführungsformen umfasst der Schritt 840 das Bestimmen, dass der Planarisierungsprozess eine Abnormalität aufweist, als Reaktion auf eine unerwartet große Anwesenheit des einen oder der mehreren Elemente im Nebenprodukt. In einigen Ausführungsformen umfassen das eine oder die mehreren Elemente eine Mehrzahl von Elementen, und wobei der Schritt 840 das Bestimmen umfasst, dass der Planarisierungsprozess eine Abnormalität aufweist, als Reaktion auf die Mehrzahl von Elementen im Nebenprodukt, die in einer unerwarteten chronologischen Sequenz identifiziert werden.The procedure 800 includes a step 840 to perform one or more process controls for the planarization process based on the analysis. In some embodiments, the step includes 840 determining, based on identifying the one or more elements contained in the by-product, that an endpoint for the planarization process has been reached. In some embodiments, the step includes 840 determining, based on identifying the one or more elements included in the by-product, that the planarization process has an abnormality. In some embodiments, the step includes 840 determining that Planarization process has an abnormality, in response to identification of an unexpected element in the by-product. In some embodiments, the step includes 840 determining that the planarization process has an abnormality in response to an unexpectedly large presence of the one or more by-product elements. In some embodiments, the one or more elements comprise a plurality of elements, and wherein the step 840 determining comprises the planarization process having an abnormality in response to the plurality of by-product elements identified in an unexpected chronological sequence.
Es versteht sich von selbst, dass zusätzliche Schritte vor, während oder nach den Schritten 810-840 durchgeführt werden können, um das Verfahren 800 zu vervollständigen. Aus Gründen der Einfachheit werden diese zusätzlichen Schritte hierin nicht im Detail diskutiert.It goes without saying that extra steps before, during or after the steps 810 - 840 can be performed to the procedure 800 to complete. For the sake of simplicity, these additional steps will not be discussed in detail herein.
14 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 900 zum Durchführen einer Planarisierungsprozesssteuerung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Das Verfahren 900 umfasst einen Schritt 910 zum Durchführen eines chemisch-mechanischen Polier (CMP)-Prozesses an einem Wafer. Der CMP-Prozess wird unter Verwendung eines CMP-Werkzeugs durchgeführt, das eine Poliereinheit und eine Reinigungseinheit umfasst. 14 is a flowchart that is a procedure 900 for performing a planarization process control in accordance with embodiments of the present disclosure. The procedure 900 includes a step 910 for performing a chemical mechanical polishing (CMP) process on a wafer. The CMP process is performed using a CMP tool that includes a polishing unit and a cleaning unit.
Das Verfahren 900 umfasst einen Schritt 920 des Einfangens von flüssigen Proben eines Nebenprodukts, das durch die Poliereinheit oder durch die Reinigungseinheit erzeugt wird.The procedure 900 includes a step 920 trapping liquid samples of a by-product produced by the polishing unit or by the cleaning unit.
Das Verfahren 900 umfasst einen Schritt 930 des Anwendens eines Strahls oder einer Welle auf die eingefangenen Flüssigkeitsproben, die das Nebenprodukt enthalten.The procedure 900 includes a step 930 applying a jet or a wave to the trapped fluid samples containing the by-product.
Das Verfahren 900 umfasst einen Schritt 940 zum Messen einer Reaktion der aufgenommenen flüssigen Proben auf den angewendeten Strahl oder die angewendete Welle.The procedure 900 includes a step 940 for measuring a response of the collected liquid samples to the applied beam or wave.
Das Verfahren 900 umfasst einen Schritt 950 zum Bestimmen, basierend auf der gemessenen Antwort, welche Elemente im Nebenprodukt enthalten sind.The procedure 900 includes a step 950 for determining, based on the measured response, which elements are contained in the by-product.
Das Verfahren 900 umfasst einen Schritt 960 zum Durchführen einer CMP-Prozesssteuerung basierend auf dem obigen Bestimmen. In einigen Ausführungsformen umfasst das Durchführen der CMP-Prozesssteuerung: Bestimmen eines Endpunkts für einen Polierprozess, der von der Poliereinheit durchgeführt wird, oder für einen Reinigungsprozess, der von der Reinigungseinheit durchgeführt wird. In einigen Ausführungsformen umfasst das Durchführen der CMP-Prozesssteuerung: Anhalten des CMP-Prozesses als Reaktion auf eine Feststellung, dass ein Fehler aufgetreten ist.The procedure 900 includes a step 960 for performing CMP process control based on the above determination. In some embodiments, performing the CMP process control includes: determining an endpoint for a polishing process performed by the polishing unit or for a cleaning process performed by the cleaning unit. In some embodiments, performing the CMP process control includes: stopping the CMP process in response to a determination that an error has occurred.
Es versteht sich von selbst, dass zusätzliche Schritte vor, während oder nach den Schritten 910-960 durchgeführt werden können, um das Verfahren 900 zu vervollständigen. Aus Gründen der Einfachheit werden diese zusätzlichen Schritte hierin nicht im Detail diskutiert.It goes without saying that extra steps before, during or after the steps 910 - 960 can be performed to the procedure 900 to complete. For the sake of simplicity, these additional steps will not be discussed in detail herein.
Die vorliegende Offenbarung bietet Vorteile gegenüber herkömmlichen Verfahren zum Durchführen einer Planarisierungsverarbeitungssteuerung. Es versteht sich jedoch von selbst, dass andere Ausführungsformen zusätzliche Vorteile bieten können und nicht alle Vorteile notwendigerweise hierin offenbart sind und dass kein besonderer Vorteil für alle Ausführungsformen erforderlich ist. Herkömmliche Planarisierungsverfahren wie CMP können sich auf Parameter wie die Polierzeit oder Polierrate für die Endpunkterkennung stützen. Diese Endpunktdetektionsverfahren sind jedoch nicht ausreichend genau und als Ergebnis kann der Wafer überpoliert oder unterpoliert (oder zu stark gereinigt oder zu wenig gereinigt) sein. Im Vergleich dazu sammeln und analysieren die CMP-Verarbeitungssteuerungen der vorliegenden Offenbarung CMP-Nebenproduktproben und führen eine Endpunktdetektion basierend auf der CMP-Nebenproduktanalyse durch. Dies ermöglicht genauere Endpunktdetektionen sowohl für die Polier- als auch die Reinigungsprozesse, die mit CMP verbunden sind. Zusätzlich kann die CMP-Nebenproduktanalyse auch Fehler oder Probleme mit dem CMP-Prozess aufdecken, beispielsweise durch Detektieren des Vorhandenseins von unbekannten Elementen im CMP-Nebenprodukt oder eines stärker als erwarteten Vorhandenseins eines Elements (selbst wenn dieses Element selbst erwartet ist) im CMP-Nebenprodukt oder eine unerwartete chronologische Reihenfolge, in der erwartete Elemente im CMP-Nebenprodukt erscheinen. Daher können Probleme umgehend behoben werden und beeinträchtigen die Ausbeute oder die Geräteleistung nicht wesentlich. Die Prozesse und Systeme der vorliegenden Offenbarung sind auch kompatibel mit dem bestehenden Prozessablauf und sind daher nicht teuer in der Implementierung.The present disclosure offers advantages over conventional methods for performing planarization processing control. It will be understood, however, that other embodiments may provide additional advantages and not all advantages are necessarily disclosed herein and that no particular advantage is required for all embodiments. Conventional planarization techniques, such as CMP, may rely on parameters such as polishing time or polishing rate for endpoint detection. However, these endpoint detection methods are not sufficiently accurate, and as a result, the wafer may be overpolished or under-polished (or over-cleaned or under-cleaned). In comparison, the CMP processing controllers of the present disclosure collect and analyze CMP by-product samples and perform endpoint detection based on the CMP by-product analysis. This allows more accurate endpoint detections for both the polishing and cleaning processes associated with CMP. Additionally, CMP by-product analysis may also detect errors or problems with the CMP process, for example, by detecting the presence of unknown elements in the CMP by-product or a more than expected presence of an element (even if that element itself is expected) in the CMP by-product or an unexpected chronological order in which expected items appear in the CMP by-product. Therefore, problems can be corrected promptly and do not significantly affect the yield or the equipment performance. The processes and systems of the present disclosure are also compatible with the existing process flow and are therefore not expensive to implement.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Verfahren. Ein Planarisierungsprozess wird an einem Wafer durchgeführt. Ein Nebenprodukt, das durch den Planarisierungsprozess erzeugt wird, wird gesammelt. Das Nebenprodukt wird analysiert. Eine oder mehrere Prozesssteuerungen werden für den Planarisierungsprozess basierend auf dem Analysieren durchgeführt.One aspect of the present disclosure includes a method. A planarization process is performed on a wafer. A byproduct generated by the planarization process is collected. The by-product is analyzed. One or more process controls are performed for the planarization process based on the parsing.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Verfahren. Ein chemisch-mechanischer Polierprozess (CMP) wird auf einem Wafer durchgeführt. Der CMP-Prozess wird unter Verwendung eines CMP-Werkzeugs durchgeführt, das eine Poliereinheit und eine Reinigungseinheit umfasst. Flüssige Proben werden eingefangen. Die flüssigen Proben sind ein Nebenprodukt, das von der Poliereinheit oder der Reinigungseinheit erzeugt wird. Ein Strahl oder eine Welle wird auf die eingefangenen flüssigen Proben des Nebenprodukts aufgebracht. Eine Reaktion der eingefangenen flüssigen Proben auf den angelegten Strahl oder die angelegte Welle wird gemessen. Basierend auf der gemessenen Antwort wird ermittelt, welche Elemente im Nebenprodukt enthalten sind. Eine CMP-Prozesssteuerung wird basierend auf dem Bestimmen durchgeführt.Another aspect of the present disclosure includes a method. A chemical-mechanical polishing (CMP) process is performed on a wafer carried out. The CMP process is performed using a CMP tool that includes a polishing unit and a cleaning unit. Liquid samples are captured. The liquid samples are a by-product generated by the polishing unit or cleaning unit. A jet or a wave is applied to the trapped liquid samples of the by-product. A response of the trapped liquid samples to the applied beam or applied wave is measured. Based on the measured response, it is determined which elements are contained in the by-product. A CMP process control is performed based on the determining.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein System. Das System umfasst ein Planarisierungswerkzeug, das konfiguriert ist, um einen Planarisierungsprozess für einen Wafer durchzuführen. Das System umfasst ein Nebenprodukt-Erfassungswerkzeug, das konfiguriert ist, um Proben eines Nebenprodukts zu erfassen, das als Teil des Planarisierungsprozesses erzeugt wird. Das System umfasst ein E-Sensor-Werkzeug, das konfiguriert ist, um einen Inhalt der Proben des Nebenprodukts zu analysieren, das durch das Nebenprodukt-Erfassungswerkzeug eingefangen wird. Das System umfasst einen oder mehrere Computer, die konfiguriert sind, um eine oder mehrere Prozesssteuerungen für den Planarisierungsprozess basierend auf einer Analyse, die von dem E-Sensor-Werkzeug erzeugt wird, bezüglich des Inhalts der erfassten Proben durchzuführen.Another aspect of the present disclosure relates to a system. The system includes a planarization tool configured to perform a planarization process for a wafer. The system includes a by-product detection tool configured to detect samples of a by-product generated as part of the planarization process. The system includes an E-sensor tool configured to analyze a content of the by-product samples captured by the by-product detection tool. The system includes one or more computers configured to perform one or more process controls for the planarization process based on an analysis generated by the e-sensor tool regarding the content of the detected samples.
Das Vorangehende umreißt Merkmale verschiedener Ausführungsformen, so dass Fachleute auf diesem Gebiet der Technik die Aspekte der vorliegenden Offenbarung besser verstehen können. Die Fachleute müssten erkennen, dass sie die vorliegende Offenbarung ohne weiteres als Grundlage zum Entwerfen oder Modifizieren anderer Prozesse und Strukturen zum Ausführen der gleichen Zwecke und/oder zum Erreichen der gleichen Vorteile der hier vorgestellten Ausführungsformen verwenden können. Die Fachleute müssten auch erkennen, dass solche äquivalenten Konstruktionen nicht vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung abweichen und dass sie hier verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Abänderungen vornehmen können, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.The foregoing outlines features of various embodiments so that those skilled in the art can better understand the aspects of the present disclosure. Those skilled in the art should appreciate that they may readily use the present disclosure as a basis for designing or modifying other processes and structures for carrying out the same purposes and / or for achieving the same advantages of the embodiments presented herein. Those skilled in the art should also recognize that such equivalent constructions do not depart from the spirit and scope of the present disclosure, and that they may make various changes, substitutions, and alterations herein without departing from the spirit and scope of the present disclosure.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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US 62592587 [0001]US 62592587 [0001]