[發明專利]化學機械研磨設備

在審

• 申請號: 201810575531.1
• 申請日: 2018-06-05
• 公開（公告）號: CN109807739A
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 魏宇晨;蘇正熹;林世和;賴人杰;詹鈞杰
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: B24B37/005
• 分類號: B24B37/005;B24B37/10;B24B37/20;B24B37/30;B24B37/34;B24B57/02
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 聶慧荃;鄭特強

本公開實施例提供一種化學機械研磨設備，包括一研磨墊、一墊修整器、一測量工具及一控制器。研磨墊設置于一加工腔室中，用于研磨放置在研磨墊的研磨表面上的晶片。墊修整器配置用以修整研磨表面。測量工具設置于加工腔室中，并配置用以測量墊修整器的向下力。控制器耦接至墊修整器和測量工具，并配置用以響應于來自測量工具的一輸入以調整墊修整器的向下力。

技術領域

本發明實施例涉及一種半導體制造技術，尤其涉及一種化學機械研磨設備及化學機械研磨方法。

背景技術

化學機械研磨(Chemical-mechanical polishing(CMP))是在半導體元件制造中使用的一種加工(processing)類型。化學機械研磨是一種使用化學及機械力的組合來使晶片的表面平滑化及平坦化的工藝(process)。集成電路(Integrated circuit，IC)晶粒(dies)可以晶片類型置入一化學機械研磨設備的腔室中，并在化學機械研磨過程的各個階段中被平坦化或研磨。例如，化學機械研磨過程可以用來在一晶片的介電層、半導體層及導電材料層上形成平坦表面。

化學機械研磨設備通常具有一可轉動的平臺，其上附著有一研磨墊。在一些化學機械研磨過程中，使用一預定量的壓力將一半導體晶片倒置抵靠(against)在研磨墊上。另外，在化學機械研磨過程中，在晶片被保持抵靠在旋轉的研磨墊上的同時，將含有化學物質(chemicals)和微小的磨料顆粒(microabrasive grains)的稱作研磨液(slurry)的液相分散體(liquid dispersion)施加到研磨墊上。在一些應用中，晶片也旋轉。一墊修整(conditioning)過程可以在研磨過程中或在研磨過程之后進行，已從研磨墊/研磨表面去除研磨碎屑(debris)，從而延長研磨墊的使用壽命。

雖然用于化學機械研磨過程的現有設備和方法已經足以達到其預期需求，然而仍未全面滿足。因此，需要提供一種用于在化學機械研磨設備中研磨晶片的解決方案。

發明內容

本公開實施例的目的在于提供一種化學機械研磨設備，以解決上述至少一個問題。

本公開一些實施例提供一種化學機械研磨設備，包括一研磨墊、一墊修整器、一測量工具及一控制器。研磨墊設置于一加工腔室中，用于研磨放置在研磨墊的研磨表面上的晶片。墊修整器配置用以修整研磨表面。測量工具設置于加工腔室中，并配置用以測量墊修整器的向下力。控制器耦接至墊修整器和測量工具，并配置用以響應于來自測量工具的一輸入以調整墊修整器的向下力。

本公開一些實施例提供一種化學機械研磨設備，包括一研磨墊、一研磨頭、一墊修整器、一測量工具及一控制器。研磨墊具有一研磨表面。研磨頭配置用以將晶片保持與研磨表面接觸。墊修整器配置用以修整研磨表面。測量工具在一靜止位置處設置在墊修整器下方，并配置用以測量墊修整器的向下力。控制器耦接至墊修整器和測量工具，并配置用以校準墊修整器的向下力，當測量的向下力與預定的向下力之間的差異超出一可接受值范圍時。

本公開一些實施例提供一種化學機械研磨方法，包括：在一研磨墊的研磨表面上依序研磨一批次的晶片；用一墊修整器修整研磨表面；當墊修整器在一靜止位置處時，測量墊修整器的向下力；比較測量的向下力和一預定的向下力，以確定測量的向下力與預定的向下力之間的差異是否超出一可接受值范圍；以及當差異超出可接受值范圍時，校準墊修整器的向下力。

本公開實施例的有益效果在于，在連續的化學機械研磨過程中墊修整器的碎屑去除效率可保持一致，從而能夠在化學機械研磨過程中順利地從研磨墊上去除研磨碎屑和不希望的副產物，并且改善化學機械研磨過程的良率。

另外，研磨頭可以通過設置在保持環的底表面上的真空孔幫助從研磨墊上去除研磨碎屑和不希望的副產物。再者，在晶圓晶片裝載/卸載站的載臺單元上設置多個用于供應清洗溶液的噴灑噴嘴以在化學機械研磨過程之后清潔研磨頭和其保持環，由此可進一步改善化學機械研磨過程的良率。

附圖說明