化学机械研磨方法及化学机械研磨装置制造方法及图纸

一种化学机械研磨方法及化学机械研磨装置，可将基板装载于化学机械研磨(CMP)装置上，化学机械研磨装置包括研磨垫及支撑基板的晶圆载体。晶圆载体包括背侧板、晶圆载体框架以及至少一光学垂直位移量测单元。光学垂直位移量测单元包括相应激光源及相应像素化影像感测器。使用全反射几何形状使激光束反射离开背侧板的顶面。在CMP制程期间可在至少一反射点下方的每一位置量测基板的研磨部分的研磨速率或研磨厚度。率或研磨厚度。率或研磨厚度。

Chemical mechanical grinding method and chemical mechanical grinding device

【技术实现步骤摘要】
化学机械研磨方法及化学机械研磨装置


[0001]本揭露是关于一种化学机械研磨方法及一种化学机械研磨装置。

技术介绍

[0002]化学机械研磨制程用于在半导体制造期间提供平坦化制程。需要精确地控制晶圆上研磨速率的研磨厚度及均匀性，以提供具有均匀厚度分布的研磨膜。

技术实现思路

[0003]根据本揭露一实施例，一种化学机械研磨方法包含：将基板装载于化学机械研磨装置上，其中化学机械研磨装置包含研磨垫及晶圆载体，研磨垫位于平台的顶面上，晶圆载体支撑基板，其中晶圆载体包含背侧板、晶圆载体框架以及光学垂直位移量测单元，背侧板配置以将基板压靠于研磨垫的顶面上，晶圆载体框架支撑背侧板，背侧板的顶面与晶圆载体框架的内表面之间具有空腔，光学垂直位移量测单元包括相应激光源及相应像素化影像感测器，相应激光源配置以入射角发射入射激光束至背侧板的顶面上，以在相应反射点引起全反射，相应像素化影像感测器配置以侦测从入射激光束的相应反射激光束在相应反射点处发生全反射的像素位置；在基板接触研磨垫的顶面且在平台旋转时，通过对背侧板施加下压力以研磨基板的底面部分；以及基于相应反射激光束的像素位置的变化在研磨基板的底面部分时，决定在相应反射点下方的每一位置的基板的底面部分的研磨速率或研磨厚度。
[0004]根据本揭露一实施例，一种化学机械研磨方法包含：将基板装载于化学机械研磨装置上，其中化学机械研磨装置包含研磨垫、晶圆载体以及制程控制器，研磨垫位于平台的顶面上，晶圆载体支撑基板，制程控制器配置以控制晶圆载体内组件的操作，其中晶圆载体包含：背侧板，配置以将基板压靠于研磨垫的顶面上；晶圆载体框架，支撑背侧板，背侧板的顶面与晶圆载体框架的内表面之间具有空腔；多个下压力调整元件，位于通过基板的几何中心的垂直轴不同径向距离；多个光学垂直位移量测单元，些光学垂直位移量测单元包括相应激光源，配置以入射角发射入射激光束至背侧板的顶面上，以在位于通过基板的几何中心的垂直轴不同径向距离的相应反射点引起全反射，些光学垂直位移量测单元亦包括相应像素化影像感测器，配置以侦测从入射激光束的相应反射激光束在相应反射点处发生全反射的像素位置；以及在基板接触研磨垫的顶面且在平台旋转时，对背侧板施加下压力以研磨基板的底面部分，其中制程控制器基于些相应反射激光束的像素位置的变化决定些反射点下方的每一位置处的基板的底面部分的研磨速率或研磨厚度；以及基于基板的底面部分的研磨速率或研磨厚度的径向分布改变些下压力调整元件中的每一者局部地施加于背侧板的下压力分量的量值。
[0005]根据本揭露一实施例，一种化学机械研磨装置包含研磨垫、晶圆载体以及制程控制器。研磨垫位于平台的顶面上。晶圆载体支撑基板且面向研磨垫。制程控制器与处理器可执行的指令配置，以控制晶圆载体内组件的操作。其中晶圆载体包含背侧板、晶圆载体框架
以及光学垂直位移量测单元。背侧板配置以将基板压靠于研磨垫的顶面上。晶圆载体框架支撑背侧板。背侧板的顶面与晶圆载体框架的内表面之间具有空腔。光学垂直位移量测单元包括相应激光源，相应激光源配置以入射角发射入射激光束至背侧板的顶面上，以在相应反射点引起全反射，光学垂直位移量测单元亦包括相应像素化影像感测器，相应像素化影像感测器配置以侦测从入射激光束的相应反射激光束在相应反射点处发生全反射的像素位置。制程控制器与处理器可执行的指令设置，以基于相应反射激光束的像素位置的变化在相应反射点下方的每一位置决定基板的底面部分的研磨速率或研磨厚度。
附图说明
[0006]当结合随附诸图阅读时，得自以下详细描述最佳地理解本揭露的一实施方式。应强调，根据工业上的标准实务，各种特征并未按比例绘制且仅用于说明目的。事实上，为了论述清楚，可任意地增大或减小各种特征的尺寸。
[0007]图1为根据本揭露一实施例的化学机械研磨装置的示意透视图；
[0008]图2A、图2B及图2C为根据本揭露一实施例的在化学机械研磨制程期间晶圆载体的顺序垂直剖面图，图2A、图2B及图2C中的每一者的第一小图绘示研磨中的基板的垂直剖面图，图2A、图2B及图2C中的每一者的第二小图绘示反射激光束在像素化影像感测器上的位置；
[0009]图3为根据本揭露一实施例的晶圆载体的半透明示意俯视图；
[0010]图4A为绘示比较示例性化学机械研磨制程期间比较示例性结构内的研磨中的膜厚度的径向分布的图；
[0011]图4B为根据本揭露一实施例的化学机械研磨制程期间示例性结构内的研磨中的膜厚度的径向分布的图；
[0012]图5A绘示根据本揭露一实施例的不进行下压力调整的情况下，反射激光束的侧向移动距离为从基板的几何中心的径向距离的函数；
[0013]图5B绘示根据本揭露一实施例的进行向下力调整的情况下，反射激光束的侧向移动距离为从基板的几何中心的径向距离的函数；
[0014]图6绘示根据本揭露一实施例的第一示例性化学机械研磨制程的流程图；
[0015]图7绘示根据本揭露一实施例的第二示例性化学机械研磨制程的流程图；
[0016]图8绘示适合与各种实施例一起使用的示例性处理器控制器的组件方块图。
[0017]【符号说明】
[0018]8:平台马达组合件
[0019]10:平台
[0020]12:研磨垫
[0021]20:浆配送器
[0022]22:浆料
[0023]30:垫调节盘
[0024]32:调节头
[0025]34:调节器枢柱结构
[0026]36:垫调节器臂
[0027]40:晶圆载体
[0028]41:基板
[0029]42:研磨头
[0030]44:研磨枢柱结构
[0031]46:研磨臂
[0032]50:制程控制器
[0033]401:晶圆载体框架
[0034]402:空腔
[0035]408:下压力调整元件
[0036]472:激光源
[0037]474:入射激光束
[0038]475:反射点
[0039]476:反射激光束
[0040]478:像素化影像感测器
[0041]479:像素位置
[0042]610:步骤
[0043]620:步骤
[0044]630:步骤
[0045]710:步骤
[0046]720:步骤
[0047]730:步骤
[0048]802:处理器
[0049]808:天线
[0050]812:挥发性记忆体
[0051]813:磁盘驱动器
[0052]814:软磁盘驱动器
[0053]815:光盘(CD)驱动器
[0054]816:蜂巢式电话收发器
[0055]817:触控板
[0056]818:键盘
[0057]819:显示器
[0058]41F:研磨膜部分
[0059]41S:基础基板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种化学机械研磨方法，其特征在于，包含：将一基板装载于一化学机械研磨装置上，其中该化学机械研磨装置包含一研磨垫及一晶圆载体，该研磨垫位于一平台的一顶面上，该晶圆载体支撑该基板，其中该晶圆载体包含：一背侧板，配置以将该基板压靠于该研磨垫的一顶面上；一晶圆载体框架，支撑该背侧板，该背侧板的一顶面与该晶圆载体框架的一内表面之间具有一空腔；以及至少一光学垂直位移量测单元，该光学垂直位移量测单元包括一相应激光源，配置以一入射角发射一入射激光束至该背侧板的该顶面上，在一相应反射点引起全反射，该光学垂直位移量测单元亦包括一相应像素化影像感测器，配置以侦测从该入射激光束的一相应反射激光束在该相应反射点处发生全反射的一像素位置；在该基板接触该研磨垫的一顶面且在该平台旋转时，通过对该背侧板施加下压力以研磨该基板的一底面部分；以及基于该相应反射激光束的该像素位置的一变化在研磨该基板的该底面部分时，决定在一相应反射点下方的每一位置的该基板的该底面部分的一研磨速率或一研磨厚度。2.如权利要求1所述的化学机械研磨方法，其特征在于，进一步包含一制程控制器，该制程控制器配置以自动运行一影像分析程序，该影像分析程序通过决定具有最高侦测束强度的一影像像素的一位置或通过使一强度分布曲线符合一量测束强度分布，以决定该相应反射激光束中的每一者的中心点的位置。3.如权利要求1所述的化学机械研磨方法，其特征在于，该方法包含基于该相应反射激光束中的每一者的该些像素位置的一量测变化速率，在研磨该基板的该底面部分时，决定该相应反射点中的每一者下方的该基板的该底面部分的该研磨速率。4.如权利要求1所述的化学机械研磨方法，其特征在于，该方法包含基于该相应反射激光束中的每一者的该些像素位置的一量测累积变化，在研磨该基板的该底面部分时，决定该相应反射点中的每一者下方的该基板的该底面部分的该研磨厚度。5.如权利要求1所述的化学机械研磨方法，其特征在于，至少该光学垂直位移量测单元包含多个光学垂直位移量测单元，该些光学垂直位移量测单元配置以产生位于通过该基板的一几何中心的一垂直轴不同径向距离的多个反射点。6.如权利要求5所述的化学机械研磨方法，其特征在于，该化学机械研磨装置包含一制程控制器，该制程控制器配置以基于选自多个像素化影像感测器的一相应像素化影像感测器内的多个反射激光束的像素位置的变化，在研磨该基板的该底面部分时，决定在该些反射点下方的每一位置的该基板的该底面部分的该研磨速率或该研磨厚度。7.一种化学机械研磨方法，其特征在于，包含：将一基板装载于一化学机械研磨装置上，其中该化学机械研磨装置包含一研磨垫、一晶圆载体以及一制程控制器，该研磨垫位于一平台的一顶面上，该晶圆载体支撑该基板，该制程控制器配置以控制该晶圆载体内组件的操作，其中该晶圆载体包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄君席，
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：