專利名稱：研磨漿臂自動(dòng)控制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種研磨漿臂(Slurry Arm)自動(dòng)控制裝置及方法，特別是涉及一種可在化學(xué)機(jī)械研磨(Chemical Mechanic Polishing；CMP)過程中改善晶圓研磨表面地形的研磨漿臂自動(dòng)控制裝置及方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體制程技術(shù)的蓬勃發(fā)展，在電子組件短小輕薄的趨勢下，不僅加快了集成電路的線寬尺寸微縮化的腳步，也促使組件不斷地朝更高的集成度(Integration)的方向發(fā)展。在制程技術(shù)進(jìn)入深次微米時(shí)代后，為了使集成電路組件獲得更高的集成度，對(duì)組件的待處理表面的平坦度要求也變得更為嚴(yán)苛。
在所有平坦化技術(shù)中，化學(xué)機(jī)械研磨法是一種全面性平坦化(GlobalPlanarization)技術(shù)，可同時(shí)運(yùn)用具有研磨性物質(zhì)的機(jī)械式研磨與酸堿溶液的化學(xué)式研磨兩種作用，移除晶圓表面的材質(zhì)，讓晶圓表面達(dá)到全面性的平坦化，以利于后續(xù)薄膜沉積、或蝕刻等步驟的進(jìn)行。由于全面性平坦化是多層內(nèi)聯(lián)機(jī)金屬化最基本的一個(gè)要求，且化學(xué)機(jī)械研磨制程為目前公認(rèn)達(dá)到全面性平坦化唯一最可行的方法，因此已廣泛地運(yùn)用在現(xiàn)今的半導(dǎo)體制程中。
請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1所示為現(xiàn)有化學(xué)機(jī)械研磨的裝置示意圖。在化學(xué)機(jī)械研磨制程中，研磨漿108通過研磨漿臂106的輸送而施放在化學(xué)機(jī)械研磨機(jī)臺(tái)100的研磨墊(Polishing Pad)102上，以進(jìn)行晶圓104的研磨步驟。
然而，由于研磨漿臂106為固定不動(dòng)，因此每次進(jìn)行研磨時(shí)，研磨漿108都會(huì)從相同位置施放到研磨墊102上，而產(chǎn)生研磨漿108在研磨墊102上分布不均的現(xiàn)象。如此一來，受到研磨漿108分布不均的影響，將導(dǎo)致整個(gè)晶圓104上待研磨的材料層，例如氧化硅等介電材料層，的移除率不一致，進(jìn)而造成研磨表面不平整。
而由于研磨時(shí)移除率的不一致所引發(fā)的研磨表面不平整的現(xiàn)象，更不利于后續(xù)制程的進(jìn)行。舉例而言，在完成氧化層的研磨時(shí)，常會(huì)產(chǎn)生晶圓中間的氧化層厚度大于晶圓邊緣的氧化層厚度，以及晶圓中間的氧化層厚度小于晶圓邊緣的氧化層厚度兩種不同情形。當(dāng)晶圓中間的氧化層厚度大于晶圓邊緣的氧化層厚度時(shí)，后續(xù)的介層窗蝕刻步驟會(huì)在晶圓邊緣發(fā)生過度蝕刻(OverEtching)的現(xiàn)象，而使得底下的金屬層的厚度變薄，嚴(yán)重的話可能會(huì)產(chǎn)生不正常接通，而造成短路；而當(dāng)晶圓中間的氧化層厚度小于晶圓邊緣的氧化層厚度時(shí)，介層窗蝕刻步驟會(huì)在晶圓邊緣發(fā)生蝕刻不足(Under Etching)的現(xiàn)象，嚴(yán)重的話甚至?xí)菇閷哟盁o法貫穿氧化層，進(jìn)而造成斷路。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述的發(fā)明背景中，氧化層在化學(xué)機(jī)械研磨時(shí)，由于整體研磨速率不一致的影響，使得整片晶圓上的氧化層的移除率不盡相同，而導(dǎo)致氧化層的研磨表面地形不平整。如此一來，將嚴(yán)重影響后續(xù)蝕刻制程的控制，導(dǎo)致可靠度下降。
因此，本發(fā)明的主要目的之一就是在提供一種研磨漿臂自動(dòng)控制裝置，具有計(jì)算單元與移動(dòng)單元，而可根據(jù)測試晶圓研磨后的厚度分布，計(jì)算出研磨漿臂的適當(dāng)位置，并移動(dòng)研磨漿臂至此適當(dāng)位置。因此，可有效改善研磨的均勻度，獲得高平整度的研磨表面。
本發(fā)明的另一目的就是在提供一種研磨漿臂自動(dòng)控制方法，可透過現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)整合制造(Computer Integrated Manufacturing；CIM)系統(tǒng)，將測試晶圓研磨后的厚度信息直接傳輸至研磨漿臂自動(dòng)控制裝置，以自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算以及研磨漿臂的位置的調(diào)整。因此，可節(jié)省人力資源，并可避免人工錯(cuò)誤。
本發(fā)明的再一目的就是在提供一種研磨漿臂自動(dòng)控制方法，可根據(jù)測試晶圓的厚度信息自動(dòng)將研磨漿臂調(diào)整至適當(dāng)位置。因此，可改善研磨表面的平整度，進(jìn)而提升后續(xù)蝕刻制程的可靠度。
為了實(shí)現(xiàn)以上所述的目的，本發(fā)明提供一種研磨漿臂自動(dòng)控制裝置，設(shè)置于一化學(xué)機(jī)械研磨機(jī)臺(tái)中，且此研磨漿臂自動(dòng)控制裝置至少包括一研磨漿臂；一計(jì)算單元，其中此計(jì)算單元至少包括一信號(hào)處理控制板，且此信號(hào)處理控制板中建置有一移除率接收器程序用以計(jì)算經(jīng)一化學(xué)機(jī)械研磨步驟后的一測試晶圓的一厚度信息，并通過這種方法獲得上述的研磨漿臂的一位置調(diào)整值；以及一移動(dòng)單元，其中此移動(dòng)單元至少包括一移動(dòng)馬達(dá)以及一傳動(dòng)裝置，且此移動(dòng)馬達(dá)的一端與上述的信號(hào)處理控制板接合，此移動(dòng)馬達(dá)的另一端則與傳動(dòng)裝置的一端接合，而傳動(dòng)裝置的另一端則與上述的研磨漿臂連接，此移動(dòng)馬達(dá)可用以根據(jù)從信號(hào)處理控制板傳來的研磨漿臂的位置調(diào)整值，來帶動(dòng)傳動(dòng)裝置，進(jìn)而移動(dòng)研磨漿臂。
為了實(shí)現(xiàn)以上所述的目的，本發(fā)明另外還提供了一種研磨漿臂自動(dòng)控制方法，至少包括提供一測試晶圓經(jīng)一化學(xué)機(jī)械研磨步驟后的一厚度信息至一研磨漿臂自動(dòng)控制裝置，其中此研磨漿臂自動(dòng)控制裝置至少包括一研磨漿臂；一計(jì)算單元，其中此計(jì)算單元至少包括一信號(hào)處理控制板，且此信號(hào)處理控制板中至少包括一移除率接收器程序；以及一移動(dòng)單元，其中此移動(dòng)單元至少包括一移動(dòng)馬達(dá)以及一傳動(dòng)裝置，且此移動(dòng)馬達(dá)的一端與上述的信號(hào)處理控制板接合，此移動(dòng)馬達(dá)的另一端與傳動(dòng)裝置的一端連接，而傳動(dòng)裝置的另一端則與上述的研磨漿臂連接；利用上述計(jì)算單元的信號(hào)處理控制板對(duì)所提供的厚度信息進(jìn)行一計(jì)算步驟，通過這樣方法獲得上述的研磨漿臂的一位置調(diào)整值；以及利用上述的移動(dòng)單元的移動(dòng)馬達(dá)接收從計(jì)算單元傳來的研磨漿臂的位置調(diào)整值，并根據(jù)此位置調(diào)整值移動(dòng)傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)移動(dòng)研磨漿臂。
可通過例如計(jì)算機(jī)整合制造系統(tǒng)，將測試晶圓的厚度信息直接傳輸至研磨漿臂自動(dòng)控制裝置，并可根據(jù)測試晶圓的厚度信息自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算以及研磨漿臂的位置調(diào)整。因此，不僅可節(jié)省人力資源，更可有效改善研磨表面的平整度，達(dá)到提升制程可靠度的目的。


下面結(jié)合附圖，通過對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的技術(shù)方案及其他有益效果顯而易見。
附圖中，圖1所示為現(xiàn)有化學(xué)機(jī)械研磨的裝置示意圖；圖2所示為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的研磨漿臂自動(dòng)控制裝置的示意圖；以及圖3所示為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的測試晶圓上量測點(diǎn)的分布圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明揭露一種研磨漿臂自動(dòng)控制裝置及方法，可通過現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)整合制造系統(tǒng)將測試晶圓的厚度信息傳輸至研磨漿臂自動(dòng)控制裝置中，而此研磨漿臂自動(dòng)控制裝置可根據(jù)所傳來的厚度信息自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算并將研磨漿臂調(diào)整至適當(dāng)位置。因此，可大幅改善研磨表面的平整性，進(jìn)而達(dá)到提升制程可靠度及良率的目的。為了使本發(fā)明的敘述更加詳盡與完備，可參照下列描述并配合圖2與圖3的標(biāo)號(hào)。
請(qǐng)參照?qǐng)D2，圖2所示為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的研磨漿臂自動(dòng)控制裝置的示意圖。研磨漿臂自動(dòng)控制裝置206位于化學(xué)機(jī)械研磨機(jī)臺(tái)200中的研磨墊202的一側(cè)，而待研磨的晶圓204則位于此研磨墊202上。研磨漿臂自動(dòng)控制裝置206至少包括研磨漿臂208、計(jì)算單元、以及移動(dòng)單元，其中研磨漿臂208的開口位于研磨墊202上方，用以施放研磨漿220于研磨墊202上。上述的計(jì)算單元還具有移除率接收器程序的信號(hào)處理控制板210，移動(dòng)單元?jiǎng)t至少包括移動(dòng)馬達(dá)212以及傳動(dòng)裝置214。其中，信號(hào)處理控制板210可例如為中央處理單元(Central processing Unit；CPU)，且信號(hào)處理控制板210內(nèi)可包含例如可編程邏輯控制電路(Programmable Logical Circuit；PLC)。此外，移動(dòng)馬達(dá)212可例如為步進(jìn)馬達(dá)(Step Motor)，而傳動(dòng)裝置214則可例如為皮帶、齒輪、或電磁鐵等。經(jīng)由移動(dòng)馬達(dá)212的帶動(dòng)，可驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置214，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)研磨漿臂208。
在研磨漿臂自動(dòng)控制裝置206中，信號(hào)處理控制板210的一端與外部的計(jì)算機(jī)整合制造系統(tǒng)216連接，信號(hào)處理控制板210的另一端與移動(dòng)馬達(dá)212的一端連接，而移動(dòng)馬達(dá)212的另一端則與傳動(dòng)裝置214的一端連接，傳動(dòng)裝置214的另一端則連接研磨漿臂208。此外，計(jì)算機(jī)整合制造系統(tǒng)216可與測量機(jī)臺(tái)218連接，實(shí)現(xiàn)將測量機(jī)臺(tái)218所獲得的測試信息傳輸至研磨漿臂自動(dòng)控制裝置206的信號(hào)處理控制板210。
請(qǐng)一并參照?qǐng)D3，圖3所示為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的測試晶圓上量測點(diǎn)的分布圖。本發(fā)明的研磨漿臂自動(dòng)控制方法是利用研磨漿臂自動(dòng)控制裝置206，首先，將測試晶圓300放在化學(xué)機(jī)械研磨機(jī)臺(tái)200中的研磨墊202上進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨步驟。待測試晶圓300完成研磨后，將測試晶圓300傳送至測量機(jī)臺(tái)218上，進(jìn)行厚度測量，實(shí)現(xiàn)獲得測試晶圓300經(jīng)化學(xué)機(jī)械研磨步驟后的厚度信息。
在本發(fā)明的一較佳實(shí)施例中，于測試晶圓300的一直徑上共設(shè)定21點(diǎn)測量點(diǎn)，如圖3所示。經(jīng)測量機(jī)臺(tái)218量測這21點(diǎn)測量點(diǎn)的厚度后，獲得測試晶圓300經(jīng)研磨后的厚度分布信息。再透過計(jì)算機(jī)整合制造系統(tǒng)216將所獲得的厚度分布信息傳輸至計(jì)算單元的信號(hào)處理控制板210，并利用信號(hào)處理控制板210內(nèi)的移除率接收器程序進(jìn)行計(jì)算。將測試晶圓300上邊緣的測量點(diǎn)a、測量點(diǎn)b、測量點(diǎn)f、以及測量點(diǎn)g的厚度的平均值減去測試晶圓300中央的測量點(diǎn)c、測量點(diǎn)d、以及測量點(diǎn)e的厚度的平均值，所獲得的數(shù)值若大于250，研磨漿臂208應(yīng)朝研磨墊202中心移動(dòng)2厘米(mm)；所獲得的數(shù)值若大于400，研磨漿臂208應(yīng)朝研磨墊202中心移動(dòng)4mm。將測試晶圓300中央的測量點(diǎn)c、測量點(diǎn)d、以及測量點(diǎn)e的厚度的平均值減去測試晶圓300邊緣的測量點(diǎn)a、測量點(diǎn)b、測量點(diǎn)f、以及測量點(diǎn)g的厚度的平均值，所獲得的數(shù)值若大于250，研磨漿臂208應(yīng)朝研磨墊202邊緣移動(dòng)2mm；所獲得的數(shù)值若大于400，研磨漿臂208應(yīng)朝研磨墊202邊緣移動(dòng)4mm。其中，以上所述的測量點(diǎn)數(shù)量、所采用的測試晶圓300邊緣與中央測量點(diǎn)的數(shù)量、以及測量晶圓300的邊緣與中央的厚度差異所對(duì)應(yīng)的研磨漿臂208的位置調(diào)整值，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，而用以舉例說明，本發(fā)明并不限于此。也就是，測試晶圓300的測量點(diǎn)的數(shù)量可依需求予以增刪，計(jì)算測試晶圓300的邊緣與中央厚度差異所采用的測量點(diǎn)的數(shù)量亦可依實(shí)際需求予以調(diào)整，而測量晶圓300的邊緣與中央的厚度差異所對(duì)應(yīng)的研磨漿臂208的位置調(diào)整值則依各化學(xué)機(jī)械研磨機(jī)臺(tái)的個(gè)別性質(zhì)而變化。
在信號(hào)處理控制板210中完成測試晶圓300的厚度分布與研磨漿臂208的位置調(diào)整值的計(jì)算后，將所計(jì)算出來的研磨漿臂208位置調(diào)整值傳輸至移動(dòng)馬達(dá)212，這樣使移動(dòng)馬達(dá)212根據(jù)研磨漿臂208的位置調(diào)整值進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。通過移動(dòng)馬達(dá)212的運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)傳動(dòng)裝置214，再由傳動(dòng)裝置214帶動(dòng)研磨漿臂208，而使研磨漿臂208依照所計(jì)算出的位置調(diào)整值移動(dòng)至適當(dāng)位置。待研磨漿臂208調(diào)整至適當(dāng)位置后，即可利用此研磨漿臂208施放研磨漿220至研磨墊202上，來進(jìn)行晶圓204的研磨。
綜上所述，本發(fā)明的一優(yōu)點(diǎn)就是因?yàn)楸景l(fā)明的研磨漿臂自動(dòng)控制裝置具有計(jì)算單元與移動(dòng)單元，可根據(jù)測試晶圓研磨后的厚度信息，計(jì)算出研磨漿臂的位置調(diào)整值，并據(jù)以移動(dòng)研磨漿臂。因此，可達(dá)到改善研磨均勻度的目的，而獲得高平整度的研磨表面。
本發(fā)明的又一優(yōu)點(diǎn)就是因?yàn)楸景l(fā)明的研磨漿臂自動(dòng)控制方法可透過現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)整合制造系統(tǒng)，自動(dòng)將測試晶圓研磨后的厚度信息直接傳輸至研磨漿臂自動(dòng)控制裝置，而研磨漿臂自動(dòng)控制裝置還可自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算出研磨漿臂的位置調(diào)整值，并可自動(dòng)調(diào)整研磨漿臂的位置。因此，可節(jié)省人力資源，并可避免人工錯(cuò)誤，進(jìn)而達(dá)到提升制程可靠度的目的。
本發(fā)明的一優(yōu)點(diǎn)就是因?yàn)楸景l(fā)明的研磨漿臂自動(dòng)控制方法可根據(jù)測試晶圓的厚度信息自動(dòng)將研磨漿臂調(diào)整至適當(dāng)位置。因此，不僅可改善研磨表面的平整度，更可提升后續(xù)蝕刻制程的可靠度與良率。
以上所述，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù)構(gòu)思作出其他各種相應(yīng)的改變和變形，而所有這些改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明后附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種研磨漿臂(Slurry Arm)自動(dòng)控制裝置，設(shè)置于一化學(xué)機(jī)械研磨機(jī)臺(tái)中，其特征在于，該研磨漿臂自動(dòng)控制裝置至少包括一研磨漿臂；一計(jì)算單元，用以計(jì)算經(jīng)一化學(xué)機(jī)械研磨步驟后的一測試晶圓的一厚度信息，并藉以獲得該研磨漿臂的一位置調(diào)整值；以及一移動(dòng)單元分別接合于該計(jì)算單元以及該研磨漿臂，用以接收從該計(jì)算單元傳來的該研磨漿臂的該位置調(diào)整值，并根據(jù)該位置調(diào)整值移動(dòng)該研磨漿臂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨漿臂自動(dòng)控制裝置，其特征在于，該計(jì)算單元至少包括一信號(hào)處理控制板，且該信號(hào)處理控制板至少包括一移除率接收器程序。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的研磨漿臂自動(dòng)控制裝置，其特征在于，該信號(hào)處理控制板至少包括一可編程邏輯控制電路(PLC)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的研磨漿臂自動(dòng)控制裝置，其特征在于，該信號(hào)處理控制板為一中央處理單元(CPU)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨漿臂自動(dòng)控制裝置，其特征在于，該移動(dòng)單元至少包括一移動(dòng)馬達(dá)，其中該移動(dòng)馬達(dá)為一步進(jìn)馬達(dá)(Step Motor)；以及一傳動(dòng)裝置，且該傳動(dòng)裝置連接該移動(dòng)馬達(dá)以及該研磨漿臂，其中該傳動(dòng)裝置為選自于由皮帶、齒輪、以及電磁鐵所組成的一族群。
6.一種研磨漿臂自動(dòng)控制方法，至少包括提供一測試晶圓經(jīng)一化學(xué)機(jī)械研磨步驟后的一厚度信息至一研磨漿臂自動(dòng)控制裝置，其中該研磨漿臂自動(dòng)控制裝置至少包括一研磨漿臂、一計(jì)算單元、以及一移動(dòng)單元，且該移動(dòng)單元分別與該研磨漿臂以及該計(jì)算單元接合；利用該計(jì)算單元對(duì)該厚度信息進(jìn)行一計(jì)算步驟，藉以獲得該研磨漿臂的一位置調(diào)整值；以及利用該移動(dòng)單元接收從該計(jì)算單元傳來的該研磨漿臂的該位置調(diào)整值，并根據(jù)該位置調(diào)整值移動(dòng)該研磨漿臂。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的研磨漿臂自動(dòng)控制方法，其特征在于，提供該測試晶圓的該厚度信息的步驟是利用一計(jì)算機(jī)整合制造(CIM)系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的研磨漿臂自動(dòng)控制方法，其特征在于，該計(jì)算單元至少包括一信號(hào)處理控制板，且該信號(hào)處理控制板至少包括一移除率接收器程序。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的研磨漿臂自動(dòng)控制方法，其特征在于，該信號(hào)處理控制板至少包括一可編程邏輯控制電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的研磨漿臂自動(dòng)控制方法，其特征在于，該移動(dòng)單至少包括一移動(dòng)馬達(dá)，其中該移動(dòng)馬達(dá)為一步進(jìn)馬達(dá)；以及一傳動(dòng)裝置，且該傳動(dòng)裝置連接該移動(dòng)馬達(dá)以及該研磨漿臂，其中該傳動(dòng)裝置為選自于由皮帶、齒輪、以及電磁鐵所組成的一族群。
全文摘要
本發(fā)明提供一種研磨漿臂(Slurry Arm)自動(dòng)控制裝置及方法。此研磨漿臂自動(dòng)控制裝置至少包括移動(dòng)馬達(dá)、信號(hào)處理控制板、以及移除率接收器程序。此研磨漿臂自動(dòng)控制方法為通過計(jì)算機(jī)整合制造(Computer Integrated Manufacturing；CIM)系統(tǒng)傳輸測試晶圓的厚度信息至信號(hào)處理控制板，再利用信號(hào)處理控制板內(nèi)的移除率接收器程序計(jì)算出研磨漿臂的適當(dāng)位置，然后利用移動(dòng)馬達(dá)將研磨漿臂移動(dòng)至所計(jì)算出的適當(dāng)位置以進(jìn)行研磨。
文檔編號(hào)B24B37/04GK1523461SQ200310103619
公開日2004年8月25日 申請(qǐng)日期2003年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月20日
發(fā)明者林必窕, 黃循康 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司