控制晶圓的厚度輪廓的系統(tǒng)、方法及化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是有關(guān)于一種控制晶圓的厚度輪廓的系統(tǒng)、方法及化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)，是通過(guò)使用封閉回路控制以改善晶圓內(nèi)均勻性的化學(xué)機(jī)械平坦化工藝。舉例而言，可以使用封閉回路控制以決定此化學(xué)機(jī)械平坦化工藝的控制模式而在半導(dǎo)體晶圓內(nèi)獲得較均勻地及一致地的理想變動(dòng)程度。
【專利說(shuō)明】控制晶圓的厚度輪廓的系統(tǒng)、方法及化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)工藝，特別是涉及一種使用量測(cè)技術(shù)及封閉回路控制(CLC)以改善晶圓內(nèi)的金屬薄膜厚度均勻性的裝置、系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]因?yàn)殡娔X技術(shù)持續(xù)地演進(jìn)，因此需要朝向產(chǎn)生更小且更先進(jìn)的電子裝置，例如是電腦裝置、通訊裝置或是記憶裝置等。為了減少這些裝置的尺寸而同時(shí)又能夠維持或改善其各自的表現(xiàn)，在這些裝置內(nèi)的元件尺寸也必須隨著縮小。這些電子裝置內(nèi)的許多元件是由半導(dǎo)體材料構(gòu)成，其在某些情況下是經(jīng)由稱為半導(dǎo)體晶圓的結(jié)構(gòu)所提供。
[0003]在最近幾年，有著許多與改善半導(dǎo)體裝置工藝能力的演進(jìn)開(kāi)發(fā)出來(lái)以使得這些半導(dǎo)體裝置具有更小的尺寸。半導(dǎo)體裝置尺寸的縮減可以提供更高的密度及改善其集成電路的表現(xiàn)。在許多使用集成電路的電子裝置中，集成電路中可以包括成千上萬(wàn)個(gè)例如是晶體管、電阻或電容器的離散元件，其在單一晶圓內(nèi)非常緊密地制造在一起。在某些情況下，這些非常接近的元件會(huì)產(chǎn)生一些不欲見(jiàn)的效應(yīng)，例如寄生電容或是其他會(huì)導(dǎo)致效能降低的情況。因此，在一半導(dǎo)體裝置的一共同基板內(nèi)元件間的電性隔離就變成工藝中一個(gè)十分重要的考量。
[0004]此外，裝置的表現(xiàn)也會(huì)因?yàn)榇搜b置邊緣與中央處之間的變動(dòng)程度而受到影響。晶圓內(nèi)的均勻性是一個(gè)用來(lái)辨別晶圓變動(dòng)程度的參數(shù)。晶圓內(nèi)均勻性的較大變動(dòng)程度是由工藝中的任何變動(dòng)所導(dǎo)致。舉例而言，不平坦表面的形成可以由沉積或是其他工藝技術(shù)的參數(shù)造成的層次厚度不一致、通道的過(guò)度填充和表面空洞距離等等因素所造成。
[0005]化學(xué)機(jī)械平坦化是結(jié)合化學(xué)反應(yīng)與機(jī)械力以除去多余的金屬或是介電層，舉例而言，除去淺溝渠隔離步驟中的多余氧化物且減少在一介電區(qū)域的地形起伏。化學(xué)機(jī)械平坦化所需的裝置通常包括一研磨液形式存在的化學(xué)反應(yīng)液體媒介及一研磨表面以提供達(dá)成平坦化所需的機(jī)械控制。研磨液中包含粗糙的無(wú)機(jī)顆粒以增加此工藝的反應(yīng)性和機(jī)械性。通常而言，對(duì)于介電研磨，其表面可以由研磨液的化學(xué)反應(yīng)加以軟化，且之后由顆粒的作用加以移除。
[0006]在化學(xué)機(jī)械平坦化工藝中，晶圓是使用背面固定于一晶圓載具上。晶圓藉由與一旋轉(zhuǎn)的研磨墊接觸而進(jìn)行研磨，而研磨液是在平臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)施加。根據(jù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)可以有許多晶圓同時(shí)進(jìn)行研磨。
[0007]在化學(xué)機(jī)械平坦化工藝中，多余的材料自一介電層中移除以達(dá)成所需的臨界尺寸，舉例而言，每一層的接觸窗或介層孔或是除去溝渠中的多余材料。一集成電路通常具有多重介電層其中化學(xué)機(jī)械研磨或是平坦化工藝必須在每一層的金屬化工藝后進(jìn)行。然而，因?yàn)楝F(xiàn)存技術(shù)的變動(dòng)，使用傳統(tǒng)的工藝技術(shù)或許很難達(dá)成晶圓內(nèi)均勻性的精確控制。
[0008]舉例而言，因?yàn)榛瘜W(xué)機(jī)械平坦化工藝的機(jī)械本質(zhì)所造成的變動(dòng)，很難達(dá)成晶圓內(nèi)的均勻性。舉例而言，在晶圓中央處的研磨速率會(huì)與晶圓邊緣處的研磨速率不同。因此需要提供能改善晶圓內(nèi)均勻性的系統(tǒng)、工藝或方法以達(dá)成改善晶圓內(nèi)的均勻性及臨界尺寸的一致性而同時(shí)又能維持或甚至增加工藝的產(chǎn)出。
[0009]因?yàn)檫@些晶圓內(nèi)均勻性的不一致或許是由大量晶圓在工藝完成后所產(chǎn)生，其通常是對(duì)晶圓預(yù)先處理且會(huì)調(diào)整工藝參數(shù)以達(dá)成所需的目標(biāo)值。然而，如此方式是不精確、耗時(shí)且會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)的損失。此外，當(dāng)先前大量制造的晶圓或許可以達(dá)成所需的晶圓內(nèi)均勻性，但是其后的工藝變動(dòng)或是無(wú)法考量到此批晶圓的狀況而需要進(jìn)行規(guī)格外的工藝。因此業(yè)界需要一種更精確的控制化學(xué)機(jī)械平坦化工藝中的研磨程度且改善所處理的不同批次的晶圓間的均勻性。
[0010]當(dāng)后工藝變得越來(lái)越普遍時(shí)，特別是集成電路持續(xù)地縮減尺寸情況下，一致地維持晶圓內(nèi)的均勻性就變得更重要。因此，需要提供一種能改善晶圓內(nèi)均勻性的系統(tǒng)、工藝或方法以達(dá)成改善晶圓內(nèi)的均勻性，更特定的是，能在工藝中即時(shí)控制晶圓內(nèi)的均勻性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]本發(fā)明的目的在于，提供一種新的控制晶圓的厚度輪廓的系統(tǒng)、方法及化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是使其可以改善化學(xué)機(jī)械研磨機(jī)臺(tái)的控制能力，從而能夠達(dá)成較佳的金屬薄膜厚度均勻性，非常適于實(shí)用。
[0012]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種控制一晶圓的厚度輪廓的系統(tǒng)。其包含一控制模塊；一化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)；至少一厚度偵測(cè)器。其中該控制模塊接收由該至少一厚度偵測(cè)器所量測(cè)的該晶圓的該厚度輪廓且決定該化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)的一控制模式。
[0013]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0014]前述的控制一晶圓的厚度輪廓的系統(tǒng)，其中該控制模塊包含該化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)的一研磨頭的多個(gè)控制變數(shù)。
[0015]前述的控制一晶圓的厚度輪廓的系統(tǒng)，其中多個(gè)控制變數(shù)包括舉例而言，施加至該研磨頭中一系列點(diǎn)上的多個(gè)壓力，多個(gè)加熱器及/或多個(gè)溫控裝置。
[0016]前述的控制一晶圓的厚度輪廓的系統(tǒng)，其中該化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)是金屬化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)，且該厚度輪廓是一金屬厚度輪廓。
[0017]前述的控制一晶圓的厚度輪廓的系統(tǒng)，其中該金屬化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)可以是但是不局限于銅或鎢化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)，且該金屬厚度輪廓是一銅或鎢厚度輪廓。
[0018]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)，包含一研磨頭具有施加至該研磨頭中一系列點(diǎn)上的多個(gè)加熱器或溫控裝置。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該施加至該研磨頭中一系列點(diǎn)上的多個(gè)加熱器或溫控裝置是可被控制的，用以達(dá)成藉由使用該化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)進(jìn)行研磨的一晶圓的理想厚度輪廓。
[0019]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0020]前述的化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)，其中該研磨頭還包含施加至該研磨頭中一系列點(diǎn)上的多個(gè)壓力，其中該施加至該研磨頭中一系列點(diǎn)上的該多個(gè)加熱器或溫控裝置及該多個(gè)壓力決定該理想厚度輪廓。
[0021]前述的化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)，其中該施加至該研磨頭中一系列點(diǎn)上的多個(gè)加熱器或溫控裝置決定一理想溫度分布，以達(dá)成一理想溫度輪廓。[0022]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題另外再采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種控制一晶圓的厚度輪廓的方法。其包含特定該厚度輪廓的一目標(biāo)值；量測(cè)該晶圓的該厚度輪廓；使用該量測(cè)的該厚度輪廓、該目標(biāo)值及一控制模塊決定一化學(xué)機(jī)械平坦化工藝的一控制模式；施加該控制模式至該化學(xué)機(jī)械平坦化工藝中；以及使用該化學(xué)機(jī)械平坦化工藝及施加該控制模式對(duì)該晶圓進(jìn)行研磨。
[0023]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0024]前述的控制一晶圓的厚度輪廓的方法，其中還包含周期的重復(fù)該量測(cè)、該決定及該施加步驟而持續(xù)地施加該控制模式至該化學(xué)機(jī)械平坦化工藝中。
[0025]前述的控制一晶圓的厚度輪廓的方法，其中該控制模塊包含施加至該化學(xué)機(jī)械平坦化工藝的一研磨頭中一系列點(diǎn)上的多個(gè)溫控裝置或是多個(gè)壓力。
[0026]前述的控制一晶圓的厚度輪廓的方法，其中控制此晶圓厚度輪廓的方法也包括量測(cè)該晶圓的一起始厚度；以及使用該量測(cè)起始厚度及該控制塊調(diào)整至少一個(gè)控制變數(shù)等步驟。
[0027]前述的控制一晶圓厚度輪廓的方法，其中該化學(xué)機(jī)械平坦化工藝是金屬化學(xué)機(jī)械平坦化工藝，且該厚度輪廓是一金屬厚度輪廓。
[0028]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題另外還采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種制造半導(dǎo)體晶圓的方法。其包括特定一厚度輪廓的一目標(biāo)值；量測(cè)該晶圓的該厚度輪廓；使用該量測(cè)的該厚度輪廓、該目標(biāo)值及一控制模塊決定一化學(xué)機(jī)械平坦化工藝的一控制模式；施加該控制模式至該化學(xué)機(jī)械平坦化工藝中；以及使用該化學(xué)機(jī)械平坦化工藝及施加該控制模式對(duì)該晶圓進(jìn)行研磨。
[0029]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0030]前述的制造半導(dǎo)體晶圓的方法，其中所述的化學(xué)機(jī)械平坦化工藝是金屬化學(xué)機(jī)械平坦化工藝，且該厚度輪廓是一金屬厚度輪廓。
[0031]前述的制造半導(dǎo)體晶圓的方法，其中所述的控制模塊包含施加至該化學(xué)機(jī)械平坦化工藝的一研磨頭中一系列點(diǎn)上的多個(gè)溫控裝置。
[0032]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明控制晶圓的厚度輪廓的系統(tǒng)、方法及化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果:本發(fā)明可以改善化學(xué)機(jī)械研磨機(jī)臺(tái)的控制能力，使其能夠達(dá)成較佳的金屬薄膜厚度均勻性。
[0033]綜上所述，本發(fā)明是有關(guān)于一種控制晶圓的厚度輪廓的系統(tǒng)、方法及化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)，是通過(guò)使用封閉回路控制以改善晶圓內(nèi)均勻性的化學(xué)機(jī)械平坦化工藝。舉例而言，可以使用封閉回路控制以決定此化學(xué)機(jī)械平坦化工藝的控制模式而在半導(dǎo)體晶圓內(nèi)獲得較均勻地及一致地的理想變動(dòng)程度。本發(fā)明在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，并具有明顯的積極效果，誠(chéng)為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。
[0034]上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】[0035]圖1是顯示現(xiàn)有習(xí)知的晶圓進(jìn)行鎢化學(xué)機(jī)械研磨工藝技術(shù)之后的晶圓均勻程度的圖。
[0036]圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一個(gè)用來(lái)同步量測(cè)一晶圓表面厚度分布的偵測(cè)器裝置的示意圖。
[0037]圖3是顯示具有可調(diào)控壓力施加于研磨頭的化學(xué)機(jī)械研磨頭的剖面示意圖。
[0038]圖4A是顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有局部溫度控制的化學(xué)機(jī)械研磨頭的示意圖 。
[0039]圖4B是顯示沿著圖4A中B-B剖面線上的化學(xué)機(jī)械研磨頭的剖面示意圖。
[0040]圖4C是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一具有N個(gè)溫控裝置的化學(xué)機(jī)械研磨頭的代表圖。
[0041]圖4D是顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的在邊緣具有較高溫控裝置密度的化學(xué)機(jī)械研磨頭的的代表圖。
[0042]圖4E是顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的在中央處具有較高溫控裝置密度的化學(xué)機(jī)械研磨頭的代表圖。
[0043]圖4F是顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有溫控裝置的化學(xué)機(jī)械研磨頭的代表圖，其中每一個(gè)溫控裝置是分散遍布于化學(xué)機(jī)械研磨頭中。
[0044]圖4G是顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例具有隨機(jī)地分布溫控裝置的化學(xué)機(jī)械研磨頭的代表圖。
[0045]圖4H是顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有較厚溫控裝置的化學(xué)機(jī)械研磨頭的代表圖。
[0046]圖5A是提供一個(gè)使用本發(fā)明具有反饋控制能力的控制模塊來(lái)改善晶圓厚度控制能力的封閉回路控制示意圖。
[0047]圖5B提供另一個(gè)使用具有起始金屬厚度量測(cè)及反饋控制能力的封閉回路控制示意圖。
[0048]圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的改善晶圓均勻性的工藝步驟的流程圖。
[0049]10:晶圓20:化學(xué)機(jī)械研磨平臺(tái)
[0050]30:金屬厚度量測(cè)器40、100:化學(xué)機(jī)械研磨頭
[0051]50:保持環(huán)60:壓力
[0052]70:第一同心區(qū)壓力80:第二同心區(qū)壓力
[0053]90:第三同心區(qū)壓力110:溫控裝置
[0054]120、130、140、150、160、170:溫控裝置 210:開(kāi)始
[0055]230:化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)工藝240:同步晶圓厚度輪廓量測(cè)
[0056]250:控制模塊/控制器260:目標(biāo)金屬厚度輪廓
[0057]290:結(jié)束
【具體實(shí)施方式】
[0058]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的控制晶圓的厚度輪廓的系統(tǒng)、方法及化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)其【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)、方法、步驟、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。
[0059]本發(fā)明的某些實(shí)施例會(huì)搭配圖式在此描述其細(xì)節(jié)，其中顯示某些但并非全部的實(shí)施例。然而，本發(fā)明的不同實(shí)施例可以利用不同的方式實(shí)施且不應(yīng)該局限本發(fā)明的精神于所描述的實(shí)施例內(nèi)，這些實(shí)施例的提供是使得本說(shuō)明書滿足法律上的要求。
[0060]在說(shuō)明書及申請(qǐng)專利范圍中所使用的"一"或"此"等單數(shù)用語(yǔ)除非明確地加以排除否則實(shí)際上也包含多個(gè)的形式。舉例而言，一晶圓實(shí)際上包含如此的多個(gè)晶圓。
[0061]雖然此處使用某些特定名詞，他們代表其一般意義并不是用來(lái)限制本發(fā)明。此處所使用的包括技術(shù)及一般用語(yǔ)的所有名詞，是與熟習(xí)本發(fā)明【技術(shù)領(lǐng)域】人士所理解的相同除非是此名詞另外有所定義。必須更進(jìn)一步了解這些名詞在字典中的定義也必須符合與熟習(xí)本發(fā)明【技術(shù)領(lǐng)域】人士所理解的相同。除非在說(shuō)明書中明確地加以定義，如此共通使用的名詞并不需要解釋為理想或是過(guò)度文義的方式。
[0062]此處所使用的"化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)"代表一種結(jié)合化學(xué)反應(yīng)與機(jī)械力的平坦表面的工藝?；瘜W(xué)機(jī)械平坦化也是一種現(xiàn)有習(xí)知的研磨工藝，可以用來(lái)進(jìn)一步定義一集成電路的完成結(jié)構(gòu)特征?；瘜W(xué)機(jī)械平坦化或研磨可以是一混合工藝其包括化學(xué)蝕刻及某種形式的研磨?；瘜W(xué)機(jī)械平坦化或研磨也可以是一混合工藝其包括其他的化學(xué)反應(yīng)，例如水解或氧化，以及某種形式的研磨。
[0063]化學(xué)機(jī)械平坦化包含使用研磨料及/或例如膠狀的懸浮物的腐蝕性化學(xué)研磨液與研磨墊搭配的工藝。更特定的是，例如是但不局限于鎢的一金屬化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)被直接用于集成電路的后工藝處理中，此集成電路是使用例如是鎢的金屬作為接觸窗或是介層孔的用以連接晶體管及內(nèi)連線的層次。
[0064]此處所使用的名詞"完成"表示在一晶圓執(zhí)行一后工藝操作。一個(gè)完成的晶圓代表一個(gè)將要進(jìn)行后工藝操作的晶圓且并不代表此晶圓已經(jīng)完成所有的工藝步驟。例如是但不局限于其中的范例，完成表示晶圓的研磨已經(jīng)達(dá)到預(yù)期的晶圓內(nèi)均勻性。在完成此晶圓的完成步驟之后此晶圓仍可以繼續(xù)后續(xù)額外的金屬化和研磨操作。
[0065]發(fā)明人進(jìn)行研究且開(kāi)發(fā)出通過(guò)封閉回路控制，來(lái)改善集成電路中晶圓內(nèi)金屬厚度均勻性的系統(tǒng)及方法。特別是，發(fā)明人進(jìn)行研究且開(kāi)發(fā)出控制化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)操作的參數(shù)的系統(tǒng)及方法，以達(dá)成集成電路中晶圓內(nèi)金屬厚度均勻性的較佳一致性及較少的變動(dòng)。
[0066]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)可以對(duì)完成集成電路藉由將即時(shí)封閉回路控制技術(shù)與化學(xué)機(jī)械平坦化工藝整合可以減少晶圓內(nèi)金屬厚度均勻性的變動(dòng)。由發(fā)明人完成的系統(tǒng)與方法包括一封閉回路控制系統(tǒng)與使用化學(xué)機(jī)械平坦化工藝時(shí)達(dá)成更佳的晶圓內(nèi)均勻性的方法整合。本發(fā)明的實(shí)施例可以藉由例如調(diào)整化學(xué)機(jī)械平坦化工藝中的控制模式而致能晶圓內(nèi)金屬厚度均勻性的即時(shí)控制，以達(dá)成更符合期望、準(zhǔn)確及均勻的晶圓厚度輪廓。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，該化學(xué)機(jī)械平坦化工藝是金屬化學(xué)機(jī)械平坦化工藝且該厚度輪廓是一金屬厚度輪廓。在本發(fā)明的某些更具體的實(shí)施例中，該金屬化學(xué)機(jī)械平坦化工藝是鎢化學(xué)機(jī)械平坦化工藝且該金屬厚度輪廓是一鎢厚度輪廓。
[0067]當(dāng)集成電路變得更小時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)與方法致能晶圓內(nèi)均勻性的期望值更一致且不會(huì)影響晶圓的產(chǎn)出。確實(shí)，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的系統(tǒng)與方法晶圓內(nèi)均勻性可以更一致且同時(shí)能增加晶圓的產(chǎn)出。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)與方法相比較于現(xiàn)有習(xí)知的系統(tǒng)與方法，可以進(jìn)一步降低晶圓內(nèi)均勻性的變動(dòng)。
[0068]一晶圓研磨工藝包括舉例而言，一具有研磨料附著或固定于其中的研磨墊可以使用本發(fā)明的技術(shù)來(lái)提供改善的晶圓內(nèi)均勻性?？刂埔话雽?dǎo)體晶圓研磨的方法包括在研磨初期階段使用地形選擇性的研磨液及/或具有研磨料附著或固定于其中的研磨墊，且控制舉例而言化學(xué)機(jī)械平坦化工藝的過(guò)度研磨以響應(yīng)此研磨晶圓的臨界尺寸量測(cè)的反饋。
[0069]圖1是顯示現(xiàn)有習(xí)知的晶圓進(jìn)行鎢化學(xué)機(jī)械研磨工藝技術(shù)之后的晶圓均勻程度的圖。如圖1中所不，當(dāng)使用一現(xiàn)有習(xí)知研磨技術(shù)時(shí)，晶圓研磨速率可以有聞達(dá)600?；蚴?0%的變動(dòng)。
[0070]在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，晶圓的均勻性藉由提供厚度偵測(cè)器而改善，特別是一金屬厚度偵測(cè)器，且更特定的是一個(gè)鎢厚度偵測(cè)器，以量測(cè)進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝，金屬化學(xué)機(jī)械研磨工藝，且更特定的是鎢化學(xué)機(jī)械研磨工藝的晶圓表面的厚度分布。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，此厚度偵測(cè)器是同步的量測(cè)裝置。圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一個(gè)用來(lái)同步量測(cè)一晶圓表面厚度分布的偵測(cè)器裝置的示意圖。一晶圓10可以使用一化學(xué)機(jī)械研磨平臺(tái)20進(jìn)行研磨。根據(jù)此實(shí)施例，此化學(xué)機(jī)械研磨平臺(tái)20為具有金屬厚度偵測(cè)器30。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，此化學(xué)機(jī)械研磨工藝是金屬化學(xué)機(jī)械研磨，而化學(xué)機(jī)械研磨平臺(tái)20為具有厚度偵測(cè)器30其監(jiān)測(cè)此晶圓10表面的金屬厚度分布。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，此化學(xué)機(jī)械研磨工藝是鎢化學(xué)機(jī)械研磨，而此厚度偵測(cè)器30監(jiān)測(cè)此晶圓10表面的鎢厚度分布。
[0071]在某些其他的實(shí)施例中，此晶圓表面的厚度分布可以使用一預(yù)測(cè)模型來(lái)決定。在某些其他的實(shí)施例中，此晶圓表面的厚度分布可以使用一預(yù)測(cè)模型及使用與圖2所示類似或相同的同步厚度偵測(cè)器30來(lái)決定。在本發(fā)明其他的實(shí)施例中，此晶圓表面的厚度分布可以使用一預(yù)測(cè)模型及使用起始厚度量測(cè)來(lái)決定。
[0072]在本發(fā)明的某些其他的實(shí)施例中，此晶圓表面的厚度分布可以使用一預(yù)測(cè)模型及使用由同步厚度偵測(cè)器提供的定期量測(cè)結(jié)果來(lái)更新此預(yù)測(cè)模型。在某些實(shí)施例中，起始厚度偵測(cè)器可以在研磨前提供量測(cè)結(jié)果，得到初步的預(yù)測(cè)模型，再藉由同步厚度偵測(cè)器所提供的量測(cè)結(jié)果來(lái)更新并調(diào)整此預(yù)測(cè)模型。由厚度偵測(cè)器所提供的量測(cè)結(jié)果可以使用預(yù)測(cè)-更正程序及/或演算法而更新此預(yù)測(cè)模型的參數(shù)，其最終目的可藉由同步厚度偵測(cè)器的量測(cè)結(jié)果，調(diào)整研磨頭內(nèi)的溫度控制，改變相對(duì)應(yīng)位置的金屬研磨速率，進(jìn)而使金屬厚度輪廓接近目標(biāo)值。
[0073]用來(lái)決定此晶圓表面的厚度分布的一厚度偵測(cè)器及/或預(yù)測(cè)模型可以由控制器或控制策略使用以建立研磨此晶圓的化學(xué)機(jī)械研磨工藝的操作參數(shù)。為了使用厚度偵測(cè)器及/或預(yù)測(cè)模型而控制晶圓表面的厚度分布來(lái)達(dá)成改善晶圓的均勻性，此化學(xué)機(jī)械研磨工藝的操作參數(shù)必須能夠調(diào)整使得一控制器可以響應(yīng)在此晶圓表面變動(dòng)區(qū)域中的特定變動(dòng)。
[0074]舉例而目，晶圓表面可以定義出例如圖1所不的放射狀厚度的變動(dòng)。此外，晶圓表面也可以定義出例如角向厚度輪廓的變動(dòng)。一化學(xué)機(jī)械研磨工藝必須能控制平臺(tái)的運(yùn)作使得晶圓的放射狀和角向厚度能被控制。
[0075]傳統(tǒng)上，研磨速率是藉由改變平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)速度、施加至平臺(tái)上的壓力、研漿流率、研漿本身的特性及平臺(tái)的溫度來(lái)控制。一般而言對(duì)于金屬的化學(xué)機(jī)械研磨工藝而言較高的溫度具有較高的研磨速率。然而，為了改善晶圓的均勻性，需要使用具有其他控制參數(shù)的化學(xué)機(jī)械研磨工藝來(lái)進(jìn)一步調(diào)整在此晶圓表面變動(dòng)區(qū)域中的研磨效果。
[0076]圖3是顯示具有可調(diào)控壓力施加于研磨頭的化學(xué)機(jī)械研磨頭的剖面示意圖。用于調(diào)整由厚度偵測(cè)器及/或預(yù)測(cè)模型所量測(cè)的晶圓表面厚度分布的控制器或控制策略可以調(diào)整具有圖3所示的區(qū)域壓力控制的化學(xué)機(jī)械研磨頭的操作參數(shù)。在圖3所示的具有區(qū)域壓力控制的化學(xué)機(jī)械研磨頭由化學(xué)機(jī)械研磨頭40和保持環(huán)50所定義?？梢哉{(diào)整化學(xué)機(jī)械研磨頭40上的壓力以達(dá)成所預(yù)期的晶圓表面厚度分布輪廓。舉例而言，結(jié)合調(diào)整保持環(huán)的壓力60與平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)速度以及其他的化學(xué)機(jī)械研磨參數(shù)不僅具有影響晶圓中表面均勻性的能力同時(shí)也具有影響不同晶圓間的均勻性的能力。
[0077]此外，特定區(qū)域的研磨速率控制可以藉由調(diào)整沿著化學(xué)機(jī)械研磨頭40上的額外壓力來(lái)影響。在圖3所示的實(shí)施例中，可以調(diào)整第一同心區(qū)壓力70以控制施加至晶圓的邊緣壓力，可以調(diào)整第二同心區(qū)壓力80以控制施加至晶圓的中間帶壓力，可以調(diào)整第三同心區(qū)壓力90以控制施加至晶圓的中心壓力。在調(diào)整由厚度偵測(cè)器及/或預(yù)測(cè)模型所量測(cè)的晶圓表面厚度分布的控制器可以調(diào)整保持環(huán)壓力60、第一同心區(qū)壓力70、第二同心區(qū)壓力80及第三同心區(qū)壓力90和其他傳統(tǒng)上控制的化學(xué)機(jī)械研磨頭的操作參數(shù)，以達(dá)成改善的晶圓表面均勻性。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，將會(huì)在以下進(jìn)一步討論調(diào)整施加于化學(xué)機(jī)械研磨頭特定區(qū)域上的壓力與施加于任何特定區(qū)域上的溫度搭配以達(dá)成所預(yù)期的最終晶圓輪廓。
[0078]圖4A和圖4B是本發(fā)明包括一具有變動(dòng)溫度控制化學(xué)機(jī)械研磨頭的一實(shí)施例的代表性示意圖。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，此化學(xué)機(jī)械研磨頭可以同時(shí)具有變動(dòng)壓力控制及變動(dòng)溫度控制。
[0079]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，控制機(jī)制是使用本發(fā)明的一裝置。如此裝置的一范例表示顯示于圖4A中。圖4A是顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有局部溫度控制的化學(xué)機(jī)械研磨頭的示意圖。具有局部溫度控制的化學(xué)機(jī)械研磨頭是一化學(xué)機(jī)械研磨頭100，其可以為在晶圓10研磨時(shí)提供變動(dòng)的溫度控制于化學(xué)機(jī)械研磨頭上。圖4B是顯示沿著圖4A中B-B剖面線上的化學(xué)機(jī)械研磨頭的剖面示意圖。圖4B顯示化學(xué)機(jī)械研磨頭100具有溫控裝置110以用來(lái)提供局部溫度控制的功能。溫控裝置110可以單獨(dú)控制，以局部調(diào)整晶圓的溫度，改變局部金屬研磨速率，以達(dá)成較佳的金屬厚度均勻性。
[0080]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在化學(xué)機(jī)械研磨頭100中提供溫度偵測(cè)器(未示)以量測(cè)正在處理中的晶圓某些區(qū)域的溫度。在某些實(shí)施例中，這些溫度量測(cè)可以用來(lái)建立應(yīng)該如何控制化學(xué)機(jī)械研磨以減少晶圓表面厚度輪廓變動(dòng)的程度。
[0081]圖4C是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一具有N個(gè)溫控裝置的120化學(xué)機(jī)械研磨頭100的代表圖，其中N是大于等于I的整數(shù)。圖4D是顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的在邊緣具有較高溫控裝置130密度的化學(xué)機(jī)械研磨頭100的代表圖。圖4E是顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的在中央處具有較高溫控裝置140密度的化學(xué)機(jī)械研磨頭100的代表圖。圖4F顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有溫控裝置150的化學(xué)機(jī)械研磨頭100的代表圖，其中每一個(gè)溫控裝置是分散遍布于化學(xué)機(jī)械研磨頭100中。在圖4F中雖然是顯示溫控裝置是對(duì)稱地分布，但是在其他的實(shí)施例中也可以是不對(duì)稱地分布或是如圖4G—般溫控裝置160是隨機(jī)地分布。圖4H是顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有較厚溫控裝置170的化學(xué)機(jī)械研磨頭100的的代表圖。
[0082]此處所描述的任何控制化學(xué)機(jī)械研磨平坦化工藝的變動(dòng)均可以稱為"控制變動(dòng)"。根據(jù)本發(fā)明說(shuō)明書必須進(jìn)一步理解的是，可選取一系列的"控制變動(dòng)"以達(dá)成此晶圓的預(yù)期厚度輪廓。更進(jìn)一步而言，此晶圓的預(yù)期厚度輪廓可以藉由將每一個(gè)"控制變動(dòng)"設(shè)定一個(gè)瞬間目標(biāo)值而達(dá)成。更進(jìn)一步而言，任何或每一個(gè)"控制變動(dòng)"可以具有不只一個(gè)瞬間目標(biāo)值，但是可以具有一個(gè)可隨著時(shí)間達(dá)成的預(yù)期的控制目標(biāo)以達(dá)成所預(yù)期的晶圓厚度輪廓。用來(lái)控制化學(xué)機(jī)械研磨工藝的變動(dòng)參數(shù)、瞬間目標(biāo)值及隨著時(shí)間的目標(biāo)值可以進(jìn)一步由"控制模式"來(lái)表示。
[0083]本發(fā)明的一目的是提供一種辨識(shí)一可達(dá)成一晶圓表面預(yù)期厚度輪廓的控制條件的系統(tǒng)、工藝及方法。此完成晶圓具有較佳的金屬厚度均勻性的特性。一般而言，變動(dòng)的程度可以藉由表面所量測(cè)的最大厚度平均值與此表面所量測(cè)的最大厚度平均值除以表面所量測(cè)的最小厚度平均值的商數(shù)之間的差值決定。此值再乘上100以變成百分比。在某些實(shí)施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)、工藝及方法可以導(dǎo)致一晶圓之中的厚度具有不大于約25%的變異、不大于約20%的變異、不大于約15%的變異、不大于約10%的變異、不大于約5%的變異、不大于約3%的變異、不大于約2%的變異、不大于約I %的變異或是不大于約0.5%的變
巳
[0084]許多變因會(huì)影響晶圓上厚度的變動(dòng)，包括但是不局限于，未完成晶圓的工藝變動(dòng)(例如光罩錯(cuò)誤、霧化效應(yīng)等)，使用于沉積工藝中的材料變動(dòng)，布局和地形間高低落差與表面起伏的差異，化學(xué)機(jī)械研磨墊的損耗，所使用化學(xué)機(jī)械研磨液的不一致，金屬化或研磨液材料不一致所導(dǎo)致擴(kuò)散或傳輸速率的變動(dòng)以及生產(chǎn)過(guò)程中的環(huán)境效應(yīng)等等。
[0085]本發(fā)明的某些實(shí)施例中可以提供對(duì)于一完成晶圓中的改善均勻性。就這方面而言，圖5A是提供一個(gè)使用本發(fā)明具有反饋控制能力的控制模塊來(lái)改善晶圓厚度控制能力的封閉回路控制示意圖，其可以延伸至控制金屬厚度，更特定的是，根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例，控制鎢金屬薄膜的厚度。
[0086]未完成的晶圓在此封閉回路控制程序200的開(kāi)始步驟210進(jìn)入此工藝。此晶圓然后進(jìn)入步驟220，其包括一化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)制程工藝230及大致即時(shí)的同步晶圓厚度輪廓量測(cè)240。
[0087]被處理中的晶圓厚度輪廓可以藉由一個(gè)具有同步晶圓厚度輪廓量測(cè)能力的偵測(cè)器以如同此處所描述的方式進(jìn)行量測(cè)，且所需的研磨速率可以對(duì)被處理晶圓的各個(gè)研磨頭進(jìn)行計(jì)算。所預(yù)計(jì)的研磨時(shí)間可以根據(jù)舉例而言最近一次的研磨速率、要被處理的晶圓厚度輪廓以及將被研磨或是已完成晶圓的厚度變動(dòng)程度獲得。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，所預(yù)計(jì)的研磨時(shí)間也可以考慮施加在研磨頭上一系列點(diǎn)上的溫度變動(dòng)來(lái)決定。此控制模塊/控制器也可以包括將晶圓進(jìn)行研磨處理時(shí)的反饋資料。此控制模塊/控制器為控制一個(gè)或多個(gè)的工藝變因以達(dá)成所預(yù)期的厚度輪廓。舉例而言，控制模塊/控制器也可以控制施加在研磨頭上一系列點(diǎn)上的溫控裝置來(lái)達(dá)成使用此化學(xué)機(jī)械研磨裝置在研磨晶圓時(shí)所預(yù)計(jì)的厚度輪廓。
[0088]此工藝控制系統(tǒng)在獲得所預(yù)期的厚度輪廓的同時(shí)也得到改善的晶圓均勻性的結(jié)果。舉例而言，此控制模塊/控制器可以為達(dá)成所預(yù)期的平坦晶圓輪廓，而此預(yù)期的晶圓輪廓具有一較薄的邊緣或者甚至是此預(yù)期的晶圓輪廓具有一較厚的邊緣。
[0089]目標(biāo)金屬厚度輪廓260是根據(jù)此晶圓所需的規(guī)格而提供。一控制模塊/控制器250接收目標(biāo)金屬厚度輪廓260及此同步晶圓厚度輪廓量測(cè)結(jié)果270以決定應(yīng)用于此化學(xué)機(jī)械研磨工藝230中所需的溫度分布280。完成的晶圓會(huì)在完成步驟290后離開(kāi)此工藝，其具有減少晶圓上厚度差異的特性，且提供此晶圓具有改善的金屬厚度均勻性。
[0090]雖然以模型為基礎(chǔ)的控制方式已經(jīng)使用于其他的產(chǎn)業(yè)中，但是集成電路工藝的技術(shù)中并未廣泛使用。舉例而言，使用線性及/或非線性控制方法的以模型為基礎(chǔ)的控制方式已經(jīng)常見(jiàn)用于連續(xù)工藝的產(chǎn)業(yè)中，但是仍未能被接收用于分離工藝的產(chǎn)業(yè)中。本發(fā)明的實(shí)施例中使用線性及/或非線性模型為基礎(chǔ)的控制方法。
[0091]一種控制模型使用控制結(jié)構(gòu)及控制參數(shù)以決定對(duì)于工藝中至少一控制變數(shù)所需的調(diào)整以更正一變數(shù)的量測(cè)值與此變數(shù)期望目標(biāo)值之間的差異。這些模型可以包括但是不局限于線性及/或非線性動(dòng)態(tài)模型。這些模型可以是舉例而言單一或多重變數(shù)模型。此控制模型可以對(duì)任何數(shù)目的變因改變進(jìn)行調(diào)整，例如，此模型中的非線性、模型錯(cuò)誤、量測(cè)錯(cuò)誤等等。模型調(diào)整也可以對(duì)舉例而言產(chǎn)出率或是目標(biāo)值的改變作出反應(yīng)，或是可以根據(jù)許多不同種類生產(chǎn)機(jī)器的反應(yīng)時(shí)間而變動(dòng)。
[0092]此模型的輸入變數(shù)可以是量測(cè)或是推斷的，且可以是即時(shí)或是間斷地輸入，資料是存放在資料庫(kù)或是手動(dòng)地輸入。特別是動(dòng)態(tài)模型是十分適合因?yàn)槔绠a(chǎn)出率或是氧化物研磨速率的改變等因素造成的具有時(shí)間延遲或是變動(dòng)反應(yīng)時(shí)間的工藝機(jī)臺(tái)及/或量測(cè)機(jī)臺(tái)。
[0093]此化學(xué)研磨平坦化控制模塊/控制器250可以決定所提供的研磨參數(shù)/條件280(在一實(shí)施例中可為研磨頭的溫度分布)，將運(yùn)用于此化學(xué)機(jī)械研磨工藝230中。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，提供給化學(xué)機(jī)械研磨工藝230中的溫度分布280允許化學(xué)機(jī)械研磨頭上特定區(qū)域的參數(shù)可以被調(diào)整以合適的金屬研磨速率，以在晶圓的特定區(qū)域提供更好的的金屬厚度控制，進(jìn)而使晶圓整體的金屬厚度分布更佳均勻，其會(huì)在以下進(jìn)一步描述。
[0094]此同步晶圓厚度輪廓量測(cè)240可以在化學(xué)機(jī)械研磨230操作中使用舉例而言圖2中的研磨頭不斷地量測(cè)，此處將會(huì)近一步描述。這些接近于即時(shí)量測(cè)的輪廓結(jié)果反饋到控制模塊/控制器250而進(jìn)行必要的調(diào)整，大致以即時(shí)的方式由控制模模塊/控制器250決定研磨頭的溫度分布280，提供至此化學(xué)機(jī)械研磨工藝230。
[0095]在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，此化學(xué)機(jī)械研磨工藝會(huì)包括一個(gè)圖4A和圖4B中所描述的化學(xué)機(jī)械研磨頭，其會(huì)在以下進(jìn)一步描述，以使用局部溫度控制而達(dá)成一目標(biāo)金屬厚度輪廊260。
[0096]根據(jù)本發(fā)明圖5B所顯示的另一個(gè)實(shí)施例，提供一個(gè)封閉回路控制程序300，其大致與圖5A的封閉回路控制程序200中所使用的元件相同，除了在封閉回路控制程序300中進(jìn)一步包括反饋補(bǔ)償。圖5B中的封閉回路控制程序300額外的包含同步(同步或即時(shí))與起始金屬厚度量測(cè)用的感應(yīng)器，起始晶圓厚度輪廓量測(cè)310。此起始晶圓厚度輪廓量測(cè)的結(jié)果320被送至控制模塊/控制器250，此反饋控制資訊允許控制模塊/控制器250在晶圓未進(jìn)行研磨之前作出反應(yīng)，以由控制模塊/控制器250決定初步的研磨頭溫度分布280，并提供給化學(xué)機(jī)械研磨工藝230。
[0097]除與使用與未完成晶圓厚度輪廓有關(guān)的資訊外，控制模塊/控制器250也可以使用工藝歷史資料來(lái)決定最適合的模型資料以用來(lái)建立由控制模塊/控制器250提供研磨頭的溫度分布280給化學(xué)機(jī)械研磨工藝230而達(dá)成完成晶圓290的目標(biāo)金屬厚度輪廓260。
[0098]此外，控制模塊/控制器250也可以用來(lái)接收其他辨識(shí)資訊例如批次識(shí)別或是產(chǎn)品識(shí)別資訊等參數(shù)設(shè)定歷史紀(jì)錄以建立所需的模型及/或模型參數(shù)以建立將應(yīng)用在化學(xué)機(jī)械研磨工藝230中的研磨頭溫度分布280?？刂颇K/控制器250也可以為接收研磨機(jī)臺(tái)辨識(shí)資訊及根據(jù)用于完成晶圓的化學(xué)機(jī)械研磨工藝230的特性來(lái)選取合適的控制模塊及/或控制模塊變因。
[0099]本發(fā)明的一系統(tǒng)是用來(lái)完成或最好是控制一晶圓的厚度輪廓，特別是，一化學(xué)機(jī)械平坦化控制模塊/控制器。本發(fā)明的系統(tǒng)也包含一感應(yīng)器裝置以量測(cè)一晶圓的厚度輪廓。此系統(tǒng)的控制模塊也可以進(jìn)一步為此處所描述的方式。
[0100]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例，此感應(yīng)器裝置可以在晶圓被處理時(shí)同步或是預(yù)先量測(cè)其厚度輪廓。此系統(tǒng)可以包含一反饋感應(yīng)裝置以量測(cè)一未完成晶圓的起始厚度輪廓，一即時(shí)感應(yīng)裝置以量測(cè)一正在進(jìn)行處理晶圓的厚度輪廓或是任何組合。即，無(wú)論是預(yù)先量測(cè)，或是研磨過(guò)程中的同步量測(cè)，都是通過(guò)控制模塊/控制器反饋量測(cè)值，進(jìn)行研磨頭的局部溫度調(diào)控，達(dá)到厚度輪廓目標(biāo)值。
[0101]在其他的實(shí)施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)包括一晶圓的完成機(jī)臺(tái)。舉例而言，在某些較佳實(shí)施例中，此晶圓的完成機(jī)臺(tái)是一化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)。
[0102]此控制模塊自至少一個(gè)感應(yīng)器裝置接收此晶圓的厚度輪廓且決定由此化學(xué)機(jī)械研磨機(jī)臺(tái)所使用的至少一個(gè)控制參數(shù)，最好是一控制模式。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，此控制模塊/控制器會(huì)提供一系列的控制參數(shù)，例如是將被使用于此完成機(jī)臺(tái)對(duì)晶圓進(jìn)行處理的控制配方或是控制模式。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，此控制模塊/控制器會(huì)接收此晶圓的反饋厚度輪廓而對(duì)而對(duì)研磨頭中的溫控裝置，個(gè)別進(jìn)行調(diào)整以補(bǔ)償此完成機(jī)臺(tái)對(duì)晶圓進(jìn)行研磨處理時(shí)所遇到不預(yù)期的厚度輪廓變動(dòng)。
[0103]在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，此控制模塊在一控制系統(tǒng)及/或工藝電腦中，其收集此控制模塊使用所需的資料，包括但是不限于，將完成的晶圓的臨界尺寸及/或以完成晶圓的臨界尺寸；晶圓完成機(jī)臺(tái)的工藝資料；舉例而言自資料庫(kù)中所收集的工藝歷史資料；與被處理中晶圓相附的資料例如批次辨識(shí)或是產(chǎn)品辨識(shí)資料；及/或此晶圓完成機(jī)臺(tái)的表現(xiàn)資料。
[0104]對(duì)于熟習(xí)此技術(shù)的人士可以理解本說(shuō)明書所揭露的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的系統(tǒng)可以包含其他的附加設(shè)備、功能、軟件、固件等以提供此系統(tǒng)操作所需的功能。
[0105]圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的改善晶圓均勻性的工藝步驟的流程圖。本發(fā)明的方法400可以改善晶圓均勻性，其未必要如以下的順序，其包括特定一晶圓的一晶圓厚度輪廓的目標(biāo)值410，量測(cè)此晶圓的厚度輪廓420，使用所量測(cè)的厚度輪廓、目標(biāo)值和控制模塊來(lái)決定化學(xué)機(jī)械研磨工藝的一控制模式430，依據(jù)溫度分布，各別調(diào)整研磨頭中的溫控裝置440，以及使用化學(xué)機(jī)械研磨工藝和所施加的溫度控制來(lái)研磨此晶圓450。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，控制模塊可以包括多個(gè)施加至此研磨頭上的溫控裝置，以進(jìn)行局部溫度調(diào)控，進(jìn)而達(dá)到厚度輪廓的目標(biāo)值。
[0106]在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，最好是依照此方法的一特定步驟順序執(zhí)行。舉例而言，通常希望在進(jìn)行完成步驟之前先提供此晶圓所預(yù)期的目標(biāo)值。更進(jìn)一步，也希望在開(kāi)始進(jìn)行操作之前決定此完成機(jī)臺(tái)的至少一個(gè)操作控制參數(shù)，且在開(kāi)始進(jìn)行操作之后提供此完成機(jī)臺(tái)的至少一個(gè)更新操作控制參數(shù)。
[0107]在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，使用所量測(cè)的厚度輪廓、目標(biāo)值和控制模塊來(lái)決定一化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)工藝中所使用的所使用的溫度分布，且施加此所使用的溫度分布至此化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)工藝中，且周期性地繼續(xù)使用化學(xué)機(jī)械平坦化工藝執(zhí)行晶圓研磨步驟。本發(fā)明不希望被說(shuō)明書中的描述所限制，如此的重復(fù)步驟可以用一反饋控制機(jī)制來(lái)代表。
[0108]在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，使用化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)機(jī)臺(tái)來(lái)研磨晶圓的步驟包括調(diào)整施加許多不同的壓力于研磨頭上的一系列點(diǎn)之上，例如調(diào)整施加于類似于圖3中的研磨頭上的壓力輪廓，將會(huì)在以下進(jìn)一步描述。
[0109]在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，使用化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)機(jī)臺(tái)來(lái)研磨晶圓的步驟包括調(diào)整施加許多不同的溫控裝置(可以升溫或是降溫)于研磨頭上的一系列點(diǎn)之上。舉例而言，通過(guò)類似于圖4A和圖4B中的控制模式，改變研磨頭的局部溫度，調(diào)整相對(duì)應(yīng)位置的金屬研磨速率，進(jìn)而得到厚度輪廓的目標(biāo)值。
[0110]在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，使用化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)機(jī)臺(tái)來(lái)研磨晶圓的步驟包括調(diào)整施加許多不同的溫控裝置于研磨頭上的一系列點(diǎn)之上且調(diào)整施加許多不同的壓力于研磨頭上的另一系列點(diǎn)之上，其中施加許多不同的熱于研磨頭上的一系列點(diǎn)之上且施加許多不同的壓力于研磨頭上的另一系列點(diǎn)之上決定一預(yù)期的厚度輪廓。
[0111]在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，藉由控制模式調(diào)整研磨頭的溫度分布狀況，可以達(dá)到改善厚度輪廓差異的效果。
[0112]在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，化學(xué)機(jī)械平坦化工藝或是機(jī)臺(tái)是一個(gè)金屬化學(xué)機(jī)械平坦化工藝或是機(jī)臺(tái)且其厚度輪廓是金屬厚度輪廓。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，金屬化學(xué)機(jī)械平坦化工藝或是機(jī)臺(tái)是一個(gè)鎢金屬化學(xué)機(jī)械平坦化工藝或是機(jī)臺(tái)，且金屬厚度輪廓是鎢金屬厚度輪廓。
[0113]本發(fā)明改善晶圓均勻性的方法400可以包含起始的金屬厚度量測(cè)，在此晶圓尚未研磨前使用該控制模塊決定至少一控制變數(shù)(研磨頭的溫度分布)。本發(fā)明不希望被說(shuō)明書中的描述所限制，如此的演算法以用一反饋控制機(jī)制來(lái)代表。
[0114]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供根據(jù)本發(fā)明所揭露的任何方法所制造的晶圓。
[0115]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種控制一晶圓的厚度輪廓的系統(tǒng)，其特征在于其包含: 一控制模塊； 一化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)； 至少一厚度量測(cè)器；以及 其中該控制模塊接收由該至少一厚度量測(cè)器所量測(cè)到的該晶圓的該厚度輪廓而決定該化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)的一控制模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制一晶圓厚度輪廓的系統(tǒng)，其特征在于其中所述的控制模塊包含該化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)的一研磨頭的多個(gè)控制變數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制一晶圓的厚度輪廓的系統(tǒng)，其特征在于其中所述的多個(gè)控制變數(shù)包含施加至該研磨頭中一系列點(diǎn)上的多個(gè)壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制一晶圓的厚度輪廓的系統(tǒng)，其特征在于其中所述的多個(gè)控制變數(shù)包含施加至該研磨頭中一系列點(diǎn)上的多個(gè)溫控裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制一晶圓的厚度輪廓的系統(tǒng)，其特征在于其中所述的化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)是金屬化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)，且該厚度輪廓是一金屬厚度輪廓。
6.一種化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)，其特征在于其包含一研磨頭，其具有施加至該研磨頭中一系列點(diǎn)上的多個(gè)溫控裝置，其中該施加至該研磨頭中一系列點(diǎn)上的溫控裝置是被控制用以達(dá)成在使用該化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)進(jìn)行研磨的一晶圓的理想厚度輪廓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述 的化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)，其特征在于其中該施加至該研磨頭中一系列點(diǎn)上的多個(gè)溫控裝置決定一理想溫度分布，以達(dá)到厚度輪廓的目標(biāo)值。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)臺(tái)，其特征在于其還包含施加至該研磨頭中一系列點(diǎn)上的多個(gè)壓力，其中該施加至該研磨頭中一系列點(diǎn)上的該多個(gè)溫控裝置及該多個(gè)壓力決定該理想厚度輪廓。
9.一種控制一晶圓的厚度輪廓的方法，其特征在于其包括以下步驟: 特定該厚度輪廓的一目標(biāo)值； 量測(cè)該晶圓的該厚度輪廓； 使用該量測(cè)的該厚度輪廓、該目標(biāo)值及一控制模塊決定一化學(xué)機(jī)械平坦化工藝的一控制模式； 施加該控制模式至該化學(xué)機(jī)械平坦化工藝中；以及 使用該化學(xué)機(jī)械平坦化工藝及施加該控制模式對(duì)該晶圓進(jìn)行研磨。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制一晶圓的厚度輪廓的方法，其特征在于其還包含持續(xù)性的重復(fù)該量測(cè)、該決定及該施加步驟而持續(xù)地施加該控制模式至該化學(xué)機(jī)械平坦化工藝中。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制一晶圓的厚度輪廓的方法，其特征在于其中所述的控制模塊包含施加至該化學(xué)機(jī)械平坦化工藝的一研磨頭中一系列點(diǎn)上的多個(gè)溫控裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制一晶圓的厚度輪廓的方法，其特征在于其中所述的化學(xué)機(jī)械平坦化工藝是金屬化學(xué)機(jī)械平坦化工藝，且該厚度輪廓是一金屬厚度輪廓。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制一晶圓的厚度輪廓的方法，其特征在于其還包含: 量測(cè)該晶圓的一起始厚度；以及 使用該量測(cè)起始厚度及該控制模塊調(diào)整至少一個(gè)控制變數(shù)。
14.一種制造半導(dǎo)體晶圓的方法，其特征在于其包括以下步驟: 特定一厚度輪廓的一目標(biāo)值； 量測(cè)該晶圓的該厚度輪廓； 使用該量測(cè)的該厚度輪廓、該目標(biāo)值及一控制模塊決定一化學(xué)機(jī)械平坦化工藝的一控制模式； 施加該控制模式至該化學(xué)機(jī)械平坦化工藝中；以及 使用該化學(xué)機(jī)械平坦化工藝及施加該控制模式對(duì)該晶圓進(jìn)行研磨。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造的半導(dǎo)體晶圓的方法，其特征在于其中所述的化學(xué)機(jī)械平坦化工藝是金屬化學(xué)機(jī)械平坦化工藝，且該厚度輪廓是一金屬厚度輪廓。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造的半導(dǎo)體晶圓的方法，其特征在于其中所述的控制模塊包含施加至該化學(xué)機(jī)械平坦化工 藝的一研磨頭中一系列點(diǎn)上的多個(gè)溫控裝置。
【文檔編號(hào)】B24B37/015GK103537976SQ201310065416
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月12日
【發(fā)明者】陳璟昆, 陳俊甫, 蘇金達(dá) 申請(qǐng)人:旺宏電子股份有限公司