[发明专利]在化学机械抛光期间检测不合格衬底处理事件的方法

说明书

本公开内容的实施方式一般涉及在电子装置的制造中使用的化学机械抛光系统(CMP)系统和处理。尤其是，本文的实施方式涉及在抛光处理期间检测不合格衬底处理事件的方法。在一个实施方式中，一种处理抛光系统上的衬底的方法包括以下步骤：在存在抛光流体的情况下促使碳化硅衬底的表面抵靠抛光垫，使用位于工作台上方的温度传感器来确定抛光垫的温度，监测抛光垫的温度，并且如果抛光垫温度的改变达到阈值，则使用抛光系统的控制器来启动响应。

背景

技术领域

本文描述的实施方式一般涉及在电子装置的制造中使用的化学机械抛光(CMP)系统和处理。尤其是，本文的实施方式涉及在抛光处理期间检测不合格(non-conforming)衬底处理事件(event)的方法。

背景技术

化学机械抛光(CMP)通常在半导体装置的制造中使用以平坦化或抛光沉积在晶体硅(Si)衬底表面上的材料层。在典型的CMP处理中，衬底被保持在衬底载体中，该载体在有抛光流体在场的情况下将衬底的背侧压向旋转的抛光垫。通常，抛光流体包含一种或多种化学成分的水溶液和悬浮在该水溶液中的纳米级磨料颗粒。通过由抛光流体和衬底与抛光垫的相对运动提供的化学和机械活动的组合，在与抛光垫接触的衬底的整个材料层表面上移除材料。

CMP也可用在碳化硅(SiC)衬底的制备中，由于碳化硅(SiC)衬底的独特的电和热性质，在先进的高功率和高频半导体装置应用中提供优于Si衬底的效能。例如，CMP可用于平坦化和移除由在SiC衬底的生产中使用的先前研磨(grinding)和/或精磨(lapping)操作引起的次表面(sub-surface)损伤，并准备用于随后在上面外延SiC生长的SiC衬底。典型的研磨和/或精磨操作使用磨料颗粒，例如金刚石、氮化硼或碳化硼，它们比SiC表面更硬，以便由此达到合理的SiC材料移除率。然而，SiC的CMP通常施用具有与SiC大约相同或更低硬度的磨料颗粒，以便不对SiC衬底表面造成进一步损坏。典型的SiC CMP处理中使用的磨料颗粒硬度相对较低，以及SiC材料通常具有化学惰性，这样的一个结果就是：当与在典型的半导体装置制造处理中材料层(例如，介电或金属层)的CMP相比时，SiC衬底的CMP是非常缓慢的处理，这种非常缓慢的处理需要非常长的生产周期(cycle time)。

一旦抛光完成，可从抛光系统移除SiC衬底以用于CMP后清洁，然后用于CMP后测量操作，例如，利用独立运作的(stand-alone)非接触干涉测量系统，这些操作可用于监测CMP处理的效能。不幸的是，与SiC衬底CMP处理相关联的相对长的生产周期，与对CMP系统效能的实时监测的缺乏组合，经常导致使用CMP后测量来检测不合格处理事件的延迟。检测不合格处理事件的长延迟可导致不期望的返工或随后处理的衬底的损失及与此相关联的衬底处理成本上的相应增加。

据此，本领域中需要的是检测和同时响应于CMP处理中的不合格衬底处理事件的方法。

发明内容

本公开内容的实施方式一般涉及在电子装置的制造中使用的化学机械抛光系统(CMP)系统和处理。尤其是，本文的实施方式涉及在抛光处理期间检测不合格衬底处理事件的方法。

在一个实施方式中，提供一种处理衬底的方法。该方法包括以下步骤：促使衬底的表面抵靠抛光垫。这里，抛光垫设置于旋转工作台(platen)上并且该衬底设置于衬底载体中。促使该衬底的该表面抵靠该抛光垫的步骤包括以下步骤：旋转该衬底载体，同时在该衬底上施加向下的力。该方法进一步包括以下步骤：从温度传感器接收抛光垫温度信息。该温度传感器被定位成用以在接近该衬底载体的后缘(trailing edge)的位置处测量抛光垫温度。该方法进一步包括以下步骤：使用抛光垫温度信息来确定该抛光垫温度随时间的变化率；将该抛光垫温度的该变化率与预定的控制极限值(control limit)进行比较；和将失控事件(out-of-control event)传达给用户。这里，该失控事件包括等于该预定的控制极限值或在该预定的控制极限值之外的该抛光垫温度的变化率。