对晶片进行化学机械抛光的装置制造方法及图纸

一种对晶片进行化学机械抛光的装置包括：工艺腔室；及能够旋转的台板，设置在工艺腔室内。抛光垫设置在台板上且晶片载具设置在台板上。浆料供应端口被配置成在台板上供应浆料。工艺控制器被配置成控制装置的操作。一组麦克风设置在工艺腔室内。所述一组麦克风被排列成探测在装置的操作期间工艺腔室中的声音并传送与所探测到的声音对应的电信号。信号处理器被配置成从所述一组麦克风接收电信号，处理电信号以实现对在装置的操作期间的事件的探测，并响应于探测到事件而向工艺控制器传送反馈信号。工艺控制器还被配置成接收反馈信号并基于所接收到的反馈信号来启动动作。

A device for chemical mechanical polishing of wafers

A device for chemical mechanical polishing of wafers comprises a process chamber and a rotating table plate, which are arranged in the process chamber. The polishing pad is arranged on the table board and the wafer carrier is arranged on the table board. The slurry supply port is configured to supply slurry on a table board. The process controller is configured to operate the control device. A set of microphones is arranged in the process chamber. The set of microphones is arranged to detect sound in the process chamber during the operation of the device and transmit electrical signals corresponding to the detected sound. The signal processor is configured to receive electrical signals from the set of microphones, process electrical signals to detect events during operation of the device, and transmit feedback signals to the process controller in response to detected events. The process controller is also configured to receive feedback signals and initiate actions based on the received feedback signals.

【技术实现步骤摘要】
对晶片进行化学机械抛光的装置
本揭露涉及半导体制造工艺中所使用的化学机械抛光方法及用于化学机械抛光的装置。
技术介绍
集成电路(integratedcircuit，IC)中关键特征的大小不断减小，且对执行高分辨率光刻工艺的需要日益迫切。因此，用于进行光刻的辐射的焦深也已减小。需要将对晶片进行平坦化的精确度控制在原子尺度(atomicscale)下。举例来说，对28nm、22nm、16nm及10nm技术的典型景深(depth-of-field)要求接近埃级。当然，这些仅是实例，并不旨在进行限制。虽然随着光刻演进及光刻的复杂度提高，在晶片制作期间最常使用化学机械抛光(ChemicalMechanicalPolishing，CMP)来在光刻工艺开始时提供原子级平坦表面，但化学机械抛光的其他使用领域已得到开发。举例来说，近来，化学机械抛光用于通过对金属层(例如铝、铜及钨等)进行抛光来将浅沟槽(shallowtrench)平坦化。尽管化学机械抛光的用途日益广泛，但化学机械抛光的传统问题仍然存在。举例来说，化学机械抛光由于在抛光时使用机械力而可能会在晶片中引入机械缺陷。抛光垫可形成及/或释放粗颗粒，这些粗颗粒可在被抛光的晶片上造成划伤。另外，对于许多类型的表面来说，化学机械抛光工艺需要“盲”终点探测(“blind”endpointdetection)。举例来说，在化学机械抛光工艺期间，监测化学机械抛光工艺已需要对晶片进行周期性的光学观测。此导致工艺进入长的停工期，且如果在人工观测下缺陷未被探测到，则也有可能降低良率。因此，需要改进技术以对化学机械抛光进行线上监测及控制。
技术实现思路
根据本揭露的实施例，一种对晶片进行化学机械抛光的装置包括：工艺腔室；能够旋转的台板，实质上水平地设置在所述工艺腔室内，抛光垫设置在所述台板上；晶片载具，设置在所述台板上，所述晶片载具包括晶片保持器，所述晶片保持器被配置成固持所述晶片，在所述装置的操作期间所述晶片被上下倒置地保持在所述抛光垫上；浆料供应端口(slurrysupplyport)，被配置成在所述台板上供应浆料；工艺控制器，被配置成控制所述装置的操作；一组麦克风，设置在所述工艺腔室中或邻近所述工艺腔室设置，所述一组麦克风被排列成探测在所述装置的操作期间所述工艺腔室中的声音并传送与所探测到的所述声音对应的电信号；以及信号处理器，被配置成从所述一组麦克风接收所述电信号，处理所述电信号以实现对在所述装置的操作期间的事件的探测，并响应于探测到所述事件而向所述工艺控制器传送反馈信号。所述工艺控制器还被配置成接收所述反馈信号并基于所接收到的所述反馈信号来启动动作。附图说明结合附图进行阅读，从以下详细说明最好地理解本揭露。需强调，根据行业中的标准惯例，各种特征并不按比例绘制且仅用于说明目的。事实上，为论述清晰起见，可任意地增大或减小各种特征的尺寸。图1是根据实施例的用于化学机械抛光(CMP)的装置的示意图。图2A是根据实施例的化学机械抛光工艺在正常操作中的示意图以及从所述工艺发出的声音的模拟的时域曲线图及频域曲线图。图2B是根据实施例的化学机械抛光工艺在异常操作中的示意图以及从所述工艺发出的声音的模拟的时域曲线图及频域曲线图。图2C说明根据实施例的从正常化学机械抛光工艺发出的声音的时域曲线图及频域曲线图与从异常化学机械抛光工艺发出的声音的时域曲线图及频域曲线图的重叠。图3是根据实施例的用于监测化学机械抛光工艺的装置的示意图。图4绘示根据实施例的监测化学机械抛光工艺的方法的说明性流程图。具体实施方式以下揭露内容提供许多不同的实施例或实例来实施所提供主题的不同特征。下文阐述组件及排列的具体实例以简化本揭露。当然，这些仅是实例，并不旨在进行限制。举例来说，在以下说明中，第一特征形成于第二特征上或形成于第二特征之上可包括第一特征与第二特征形成为直接接触的实施例，且也可包括额外特征可形成在第一特征与第二特征之间以使第一特征与第二特征可不直接接触的实施例。另外，本揭露可在各种实例中重复使用参考编号及/或字母。此重复是出于简洁及清晰目的，本质上并不规定所论述的各种实施例及/或配置之间的关系。此外，为便于说明起见，本文中可使用例如“在...之下”、“在…下”、“下部”、“在…上方”、“上部”等空间相对用语来阐述如图中所说明的一个元件或特征与另外的元件或特征的关系。除了图中所绘示的定向之外，所述空间相对用语还旨在囊括器件在使用或操作中的不同定向。可以其他方式对装置/器件进行定向(旋转90度或处于其他定向)，且可相应地对本文中所使用的空间相对描述符相似地加以解释。另外，用语“由…制成”可意指“包括”或“由…组成”。本揭露大体来说涉及用于监测及控制在半导体制造中所使用的化学机械抛光(CMP)工艺的方法及装置。更具体来说，本文中所述的方法及装置有利于监测化学机械抛光工艺以发现反常行为。通常使用化学机械抛光工艺来将晶片平坦化，化学机械抛光工艺使用抛光垫及化学浆料。浆料通常是材料的胶状态，其充当化学刻蚀剂以刻蚀晶片顶表面处的材料。在设置浆料时，使抛光垫相对于晶片旋转以移除材料且使任何不规则的形貌变平滑。化学机械抛光装置经不起在工艺期间的直接光学检验。因此，通过周期性地停止所述工艺并检验晶片以判断是否已到达终点来执行对化学机械抛光工艺的监测。另外，任何反常结果(例如，在晶片表面上存在细微划伤)只有在停止工艺并检验晶片之后才探测得到，而这对采取更正动作来说可能为时已晚。这会造成整个半导体制造工艺遇到大的瓶颈，且影响制造良率。预期，本文中所述的装置及方法的实施例有利于在不停止工艺的情况下在操作期间监测及控制化学机械抛光工艺，由此提高化学机械抛光工艺的速度及良率。图1示意性地说明根据本揭露实施例用于对半导体晶片执行化学机械抛光的装置。在实施例中，所述装置包括封闭能够旋转的台板110、抛光头组件(polishingheadassembly)120、浆料供应系统130及垫调节器(padconditioner)140的腔室100。在实施例中，台板110连接到马达(未示出)，所述马达使台板110按照预选旋转速度(rotationalvelocity)旋转。在实施例中，台板110被覆盖有由相对软的材料制成的可替换的抛光垫111(在本文中可互换地被称为“垫111”)。在一些实施例中，垫111是表面带凹槽的薄的聚合物圆盘(polymericdisc)，且可根据应用而是多孔的或实心的(solid)。确定垫111的材料及物理性质的因素包括将被抛光的材料(即晶片表面处的材料)以及在抛光之后所期望达到的粗糙度。垫111可在背面上具有压敏型粘着剂，以使垫111粘着到台板110。在抛光工艺期间，可根据被抛光的材料(即晶片顶表面处的材料)的类型来以适合的润滑材料将垫润湿。在实施例中，抛光头总成120包括头121及载具122。头121保持(hold)载具122，载具122继而保持将被抛光的晶片(wafer)123。在一些实施例中，抛光头总成120包括位移机构(displacementmechanism)(未示出)以使头121向侧面振动(参考图1)。在一些实施例中，头121可包括用于使晶片123相对于台板110旋转的马达。在一些实施例中，使晶片本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对晶片进行化学机械抛光的装置，其特征在于，所述装置包括：工艺腔室；能够旋转的台板，实质上水平地设置在所述工艺腔室内，抛光垫设置在所述台板上；晶片载具，设置在所述台板上，所述晶片载具被配置成固持所述晶片，在所述装置的操作期间所述晶片被上下倒置地保持在所述抛光垫上；浆料供应端口，被配置成向所述台板供应浆料；工艺控制器，被配置成控制所述装置的操作；一组麦克风，设置在所述工艺腔室中或邻近所述工艺腔室设置，所述一组麦克风被排列成探测在所述装置的操作期间所述工艺腔室中的声音并传送与所探测到的所述声音对应的电信号；以及信号处理器，被配置成从所述一组麦克风接收所述电信号，处理所述电信号以实现对在所述装置的操作期间的事件的探测，并响应于探测到所述事件而向所述工艺控制器传送反馈信号，其中所述工艺控制器还被配置成接收所述反馈信号并基于所接收到的所述反馈信号来启动动作。

【技术特征摘要】
2017.11.13 US 62/585,182;2018.10.30 US 16/175,7781.一种对晶片进行化学机械抛光的装置，其特征在于，所述装置包括：工艺腔室；能够旋转的台板，实质上水平地设置在所述工艺腔室内，抛光垫设置在所述台板上；晶片载具，设置在所述台板上，所述晶片载具被配置成固持所述晶片，在所述装置的操作期间所述晶片被上下倒置地保持在所述抛光垫上；浆料供应端口，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志佑，王天文，林胤藏，周欣慧，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71