化学机械研磨设备制造技术

本公开实施例提供一种化学机械研磨设备，包括一研磨垫、一垫修整器、一测量工具及一控制器。研磨垫设置于一加工腔室中，用于研磨放置在研磨垫的研磨表面上的晶片。垫修整器配置用以修整研磨表面。测量工具设置于加工腔室中，并配置用以测量垫修整器的向下力。控制器耦接至垫修整器和测量工具，并配置用以响应于来自测量工具的一输入以调整垫修整器的向下力。

Chemical Mechanical Grinding Equipment

The embodiment of the present disclosure provides a chemical mechanical abrasive device, including an abrasive pad, a pad dresser, a measuring tool and a controller. The grinding pad is arranged in a processing chamber for grinding wafers placed on the grinding surface of the grinding pad. The pad dresser is configured to dress the grinding surface. The measuring tool is arranged in the processing chamber and is configured to measure the downward force of the pad dresser. The controller is coupled to the pad trimmer and the measuring tool, and is configured to adjust the downward force of the pad trimmer in response to an input from the measuring tool.

【技术实现步骤摘要】
化学机械研磨设备
本专利技术实施例涉及一种半导体制造技术，尤其涉及一种化学机械研磨设备及化学机械研磨方法。
技术介绍
化学机械研磨(Chemical-mechanicalpolishing(CMP))是在半导体元件制造中使用的一种加工(processing)类型。化学机械研磨是一种使用化学及机械力的组合来使晶片的表面平滑化及平坦化的工艺(process)。集成电路(Integratedcircuit，IC)晶粒(dies)可以晶片类型置入一化学机械研磨设备的腔室中，并在化学机械研磨过程的各个阶段中被平坦化或研磨。例如，化学机械研磨过程可以用来在一晶片的介电层、半导体层及导电材料层上形成平坦表面。化学机械研磨设备通常具有一可转动的平台，其上附着有一研磨垫。在一些化学机械研磨过程中，使用一预定量的压力将一半导体晶片倒置抵靠(against)在研磨垫上。另外，在化学机械研磨过程中，在晶片被保持抵靠在旋转的研磨垫上的同时，将含有化学物质(chemicals)和微小的磨料颗粒(microabrasivegrains)的称作研磨液(slurry)的液相分散体(liquiddispersion)施加到研磨垫上。在一些应用中，晶片也旋转。一垫修整(conditioning)过程可以在研磨过程中或在研磨过程之后进行，已从研磨垫/研磨表面去除研磨碎屑(debris)，从而延长研磨垫的使用寿命。虽然用于化学机械研磨过程的现有设备和方法已经足以达到其预期需求，然而仍未全面满足。因此，需要提供一种用于在化学机械研磨设备中研磨晶片的解决方案。
技术实现思路
本公开实施例的目的在于提供一种化学机械研磨设备，以解决上述至少一个问题。本公开一些实施例提供一种化学机械研磨设备，包括一研磨垫、一垫修整器、一测量工具及一控制器。研磨垫设置于一加工腔室中，用于研磨放置在研磨垫的研磨表面上的晶片。垫修整器配置用以修整研磨表面。测量工具设置于加工腔室中，并配置用以测量垫修整器的向下力。控制器耦接至垫修整器和测量工具，并配置用以响应于来自测量工具的一输入以调整垫修整器的向下力。本公开一些实施例提供一种化学机械研磨设备，包括一研磨垫、一研磨头、一垫修整器、一测量工具及一控制器。研磨垫具有一研磨表面。研磨头配置用以将晶片保持与研磨表面接触。垫修整器配置用以修整研磨表面。测量工具在一静止位置处设置在垫修整器下方，并配置用以测量垫修整器的向下力。控制器耦接至垫修整器和测量工具，并配置用以校准垫修整器的向下力，当测量的向下力与预定的向下力之间的差异超出一可接受值范围时。本公开一些实施例提供一种化学机械研磨方法，包括：在一研磨垫的研磨表面上依序研磨一批次的晶片；用一垫修整器修整研磨表面；当垫修整器在一静止位置处时，测量垫修整器的向下力；比较测量的向下力和一预定的向下力，以确定测量的向下力与预定的向下力之间的差异是否超出一可接受值范围；以及当差异超出可接受值范围时，校准垫修整器的向下力。本公开实施例的有益效果在于，在连续的化学机械研磨过程中垫修整器的碎屑去除效率可保持一致，从而能够在化学机械研磨过程中顺利地从研磨垫上去除研磨碎屑和不希望的副产物，并且改善化学机械研磨过程的良率。另外，研磨头可以通过设置在保持环的底表面上的真空孔帮助从研磨垫上去除研磨碎屑和不希望的副产物。再者，在晶圆晶片装载/卸载站的载台单元上设置多个用于供应清洗溶液的喷洒喷嘴以在化学机械研磨过程之后清洁研磨头和其保持环，由此可进一步改善化学机械研磨过程的良率。附图说明图1显示根据一些实施例，一化学机械研磨设备的示意图。图2显示根据一些实施例，一垫修整器可在一修整位置与一静止位置之间移动，并且一测量工具在静止位置处设置在垫修整器下方以测量其向下力的示意图。图3显示根据一些实施例，一测量工具的内部配置示意图。图4A显示根据一些实施例，一测量工具的部分的俯视图。图4B显示根据一些实施例，一测量工具的部分的俯视图。图5显示根据一些实施例，一化学机械研磨方法的简化流程图。图6显示根据一些实施例，所描绘出化学机械研磨设备中的向下力测量对连续的化学机械研磨过程的加工时间的关系图，其中还示出了目标值、上控制极限和下控制极限。图7显示根据一些实施例，一研磨头的内部配置示意图。图8显示图7中的研磨头的仰视图。图9显示根据一些实施例，研磨头的保持环具有多孔结构的示意图。图10显示沿图8中线段B-B的剖视图。图11显示根据一些实施例，一清洗溶液供应系统耦接至研磨头，并且研磨头在研磨过程之后其移动到晶片装载/卸载站上方时执行一自我清洁过程的示意图。图12显示根据一些实施例，晶片装载/卸载站的一载台单元的载台本体具有多个喷洒喷嘴的示意图。图13显示根据一些实施例，一喷洒喷嘴的剖视图。附图标记如下：10～化学机械研磨设备；11～加工腔室；12～晶片装载/卸载站；13～晶片研磨站；14～研磨平台；15～研磨垫；15A～研磨表面；16～研磨头；17～研磨液分配器；18～垫修整器；18A～修整盘；18B～可枢转臂；18C～驱动轴；18D～马达壳体；19～测量工具；20～控制器；50～化学机械研磨方法；51、52、53、54、55～操作；121～载台单元；121A～载台本体；122～槽；122A～端口；161～保持环；161A～孔；162～流体通道；163～抽气系统；164～清洗溶液供应系统；191～支架；192～框架；192A～容纳空间；192B～气流通道；193～按钮；194～弹簧；195～压力传感器；196～保护层；1210～内部部分；1212～外部部分；A～中心轴；E～边缘；G～凹槽；M～旋转马达；N～喷洒喷嘴；O～喷嘴孔；S～研磨液；W～晶片；P1～修整位置；P2～静止位置；T1～第一内部路径；T2～第二内部路径。具体实施方式以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例以实施本案的不同特征。以下的公开内容叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以简化说明。当然，这些特定的范例并非用以限定。例如，若是本公开实施例叙述了一第一特征形成于一第二特征之上或上方，即表示其可能包含第一特征与第二特征是直接接触的实施例，亦可能包含了有附加特征形成于第一特征与第二特征之间，而使第一特征与第二特征可能未直接接触的实施例。另外，以下公开实施例不同范例可能重复使用相同的参考符号及/或标记。这些重复是为了简化与清晰的目的，并非用以限定所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。为了简单和清楚起见，各种特征可能以不同比例任意绘制。此外，空间相关用词，例如“在…下方”、“下方”、“较低的”、“上方”、“较高的”及类似的用词，为了便于描述图示中一个元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系。除了在附图中示出的方位外，这些空间相关用词意欲包含使用中或操作中的装置的不同方位。装置可能被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，则在此使用的空间相关词也可依此相同解释。图1显示根据本公开的一些实施例，一化学机械研磨(CMP)设备的一部分的示意图。化学机械研磨设备10用于在晶片上的半导体元件制造期间研磨一半导体晶片(图1中未示出)的顶表面或元件侧。在化学机械研磨过程中，化学机械研磨设备10将晶片进行一次或多次的平坦化或平滑化，以使晶片的顶表面尽可能平坦。晶片可以例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学机械研磨设备，包括：一研磨垫，设置于一加工腔室中，用于研磨设置在该研磨垫的一研磨表面上的一晶片；一垫修整器，配置用以修整该研磨表面；一测量工具，设置于该加工腔室中，并配置用以测量该垫修整器的向下力；以及一控制器，耦接至该垫修整器和该测量工具，并配置用以响应于来自该测量工具的一输入以调整该垫修整器的该向下力。

【技术特征摘要】
2017.11.22 US 62/589,802;2018.02.26 US 15/904,7741.一种化学机械研磨设备，包括：一研磨垫，设置于一加工腔室中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏宇晨，苏正熹，林世和，赖人杰，詹钧杰，
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