METHOD AND APPARATUS FOR IN-LINE OXIDE THICKNESS DETERMINATION IN CHEMICAL-MECHANICAL POLISHING

• Main Authors: SANDWICK, THOMAS E, LUSTIG, NAFTALI E, GUTHRIE, WILLIAM L
• Format: Patent
• Language: English; Korean
• Published: 15.09.2000
• Edition: 7
• Subjects: BASIC ELECTRIC ELEMENTS; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ELECTRICITY; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS; GRINDING; INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIRCHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES; MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; MEASURING; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS; MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEARDIMENSIONS; PERFORMING OPERATIONS; PHYSICS; POLISHING; SEMICONDUCTOR DEVICES; TESTING; TRANSPORTING

작업편의 표면 상의 유전막층에 대해 화학-기계적 연마 머신에 의해 연마 슬러리로 연마를 행한 후 인-라인 두께를 측정하는 것에 대해 기재되어 있다. 작업편은 접합을 포함하여 주어진 레벨의 백-엔드-오브-라인(BEOL) 구조를 포함한다. 측정 장치는 플래튼 및 그 플래튼 내에 매립된 전극을 포함한다. 위치 설정 기구는 작업편의 유전층을 매립된 전극의 방향으로 대향시키면서 작업편을 매립된 전극 상에 위치시킨다. 슬러리 댐을 사용하여 매립된 전극 상에서 규정된 레벨의 도전성 연마 슬러리를 보존시키며, 이 규정된 레벨은 작업편의 희망 슬러리 피복력을 보장한다. 캐패시턴스 감지기는 RC 회로 모델에 따라 시스템 캐패시턴스 C를 감지하며, 여기서 RC 등가 회로는 슬러리 및 작업편의 저항을 나타내는 저항 R과 유전 물질 및 접합 캐패시턴스를 나타내는 시스템 캐패시턴스 C를 포함한다. 최종적으로, 캐패시턴스 대 두께 변환기는 감지된 캐패시턴스를 규정된 시스템 캐패시턴스/광 두께 교정에 따라 변환시키며, 규정된 교정은 작업편의 주어진 레벨의 BEOL 구조에 대응한다. In-line thickness measurement of a dielectric film layer on a surface of a workpiece subsequent to a polishing on a chemical-mechanical polishing machine in a polishing slurry is disclosed. The workpiece includes a given level of back-end-of-line (BEOL) structure including junctions. The measurement apparatus includes a platen and an electrode embedded within the platen. A positioning mechanism positions the workpiece above the electrode with the dielectric layer facing in a direction of the electrode. A slurry dam is used for maintaining a prescribed level of a conductive polishing slurry above the electrode, the prescribed level to ensure a desired slurry coverage of the workpiece. A capacitance sensor senses a system capacitance C in accordance with an RC equivalent circuit model, wherein the RC equivalent circuit includes a resistance R representative of the slurry and workpiece resistances and the system capacitance C representative of the dielectric material and junction capacitances. Lastly, a capacitance-to-thickness converter converts the sensed capacitance to a dielectric thickness in accordance with a prescribed system capacitance/optical thickness calibration, wherein the prescribed calibration corresponds to the given level of BEOL structure of the workpiece.