DE102018124318A1 - System, Steuerverfahren und Vorrichtung zum chemisch-mechanischen Polieren - Google Patents

System, Steuerverfahren und Vorrichtung zum chemisch-mechanischen Polieren Download PDF

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Chun-Hai Huang
Mu-Han Cheng
Yu-chin Tseng
Chien-Chih Chen
Tzu-Shin Chen
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Abstract

Es werden in der vorliegenden Anmeldung ein System, ein Steuerverfahren und eine Vorrichtung zum chemisch-mechanischen Polieren (CMP) vorgestellt. Die CMP-Vorrichtung kann ein Polierkissen, einen ersten Sensor, einen Polierkopf und einen Konditionierer umfasst. Das Polierkissen weist mehrere Rillen auf, die willkürlich oder in einer bestimmten Struktur angeordnet sind. Der erste Sensor ist konfiguriert, um das Kissenprofil des Polierkissens zu messen, wobei das Kissenprofil die Tiefe von jeder der Rillen auf dem Polierkissen umfasst. Der Polierkopf und der Konditionierer werden gemäß mindestens einer Polierbedingung betrieben und die mindestens eine Polierbedingung ist gemäß dem Kissenprofil angepasst.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität in Bezug auf die vorläufige US-Anmeldung mit der Seriennr. 62/591.152, die am 27. November 2017 eingereicht wurde. Die gesamte zuvor genannte Patentanmeldung ist hier durch Bezugnahme aufgenommen und Teil dieser Beschreibung.
  • HINTERGRUND
  • Während dem Halbleiterherstellungsprozess kann ein Substrat (z. B. ein Halbleiter-Wafer) ein oder mehrere Male poliert oder planarisiert werden, um einen Teil auf einer oberen Fläche des Wafers zu entfernen. Ein typischer Polierprozess ist ein chemisch-mechanisches Polieren (CMP), wo der Wafer poliert wird, indem er auf dem Polierkopf platziert und mit der Oberseite nach unten auf das Polierkissen gepresst wird. Während dem Polierprozess kann die Eigenschaft des Polierkissens geändert werden (z. B. kann das Polierkissen verschleißen), wodurch die Polierrate und die Qualität des polierten Wafers verringert wird. Daher wird eine Kissenkonditionierung durch einen Konditionierer durchgeführt, um die Oberfläche des Polierkissens wiederinstandzusetzen.
  • Die vorhandenen Ansätze stellen jedoch keine effiziente Art zum Überwachen von Zuständen oder des Profils des Polierkissens und Vornehmen von geeigneten Anpassungen für die CMP-Vorrichtung bereit.
  • Figurenliste
  • Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden am besten anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung verstanden, wenn sie mit den beigefügten Figuren gelesen wird. Es versteht sich, dass gemäß der Standardpraxis in der Industrie verschiedene Bestandteile nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind. In der Tat können die Abmessungen der verschiedenen Bestandteile der klareren Erläuterung wegen willkürlich vergrößert oder verkleinert sein.
    • 1 veranschaulicht eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum chemisch-mechanischen Polieren (CMP) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 2 veranschaulicht eine schematische Ansicht einer CMP-Vorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 3 veranschaulicht ein System, das eine CMP-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst.
    • 4A-4C veranschaulichen eine Draufsicht von verschiedenen gerillten Strukturen eines Polierkissens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 5 veranschaulicht verschiedene Bereiche eines Polierkissens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 6A-6B veranschaulichen eine Querschnittsansicht von Polierkissen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 7 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Steuerverfahrens einer CMP-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Die folgende Offenbarung stellt viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele zum Implementieren von verschiedenen Bestandteilen der vorliegenden Offenbarung bereit. Bestimmte Beispiele von Komponenten und Anordnungen sind im Folgenden beschrieben, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen. Diese sind natürlich nur Beispiele und sollen nicht einschränkend sein. Zum Beispiel kann die Bildung eines ersten Bestandteils über oder auf einem zweiten Bestandteil in der folgenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, in welchen das erste und zweite Bestandteile in direktem Kontakt gebildet sind, und kann auch Ausführungsformen umfassen, in welchen zusätzliche Bestandteile zwischen dem ersten und zweiten Bestandteil gebildet sein können, so dass das erste und zweite Bestandteil möglicherweise nicht in direktem Kontakt stehen. Zusätzlich kann die vorliegenden Offenbarung Bezugszeichen und/oder Buchstaben in den verschiedenen Beispielen wiederholen. Diese Wiederholung dient dem Zwecke der Einfachheit und Klarheit und gibt an sich keine Beziehung zwischen den verschiedenen erläuterten Ausführungsformen und/oder Konfigurationen vor.
  • Zusätzlich können auf den Raum bezogene Begriffe wie „unter“, „unterhalb“, „unterer“, „oberhalb“, „oberer“ und dergleichen hier für eine einfache Beschreibung verwendet werden, um ein Beziehung eines Elements oder eines Bestandteils zu (einem) anderen Element(en) oder Bestandteil(en) zu beschreiben, wie in den Figuren dargestellt ist. Die auf den Raum bezogenen Begriffe sollen verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung im Gebrauch oder im Betrieb zusätzlich zu der Ausrichtung, die in den Figuren dargestellt ist, umfassen. Die Vorrichtung kann anderweitig ausgerichtet (um 90 Grad gedreht oder anders ausgerichtet) sein und die auf den Raum bezogenen Bezeichnungen, die hierin verwendet werden, können dementsprechend gleichermaßen interpretiert werden.
  • Unter Bezugnahme auf 1 ist ein schematisches Diagramm einer CMP-Vorrichtung 110 veranschaulicht. Die CMP-Vorrichtung 110 umfasst ein Polierkissen 111, einen ersten Sensor 112, einen Polierkopf 113 und einen Konditionierer 114. Das Polierkissen 111 kann mehrere Rillen aufweisen, die willkürlich oder in einer bestimmten gerillten Struktur angeordnet sind.
  • Der erste Sensor 112 liegt oberhalb des Polierkissens 111 und ist konfiguriert, um das Kissenprofil des Polierkissens 111 zu messen. In einer Ausführungsform kann das Kissenprofil die Tiefe von jeder der Rillen auf dem Polierkissen 111 umfassen. In einer anderen Ausführungsform kann das Kissenprofil die Tiefe und die Breite von jeder der Rillen auf dem Polierkissen 111 umfassen. Solange sie innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung bleiben, können beliebige sonstige Parameter, die die Form oder das Erscheinungsbild der Rillen auf dem Polierkissen 111 definieren, in dem Kissenprofil enthalten sein.
  • In einer Ausführungsform kann der erste Sensor 112 einen oder mehrere Sensoren umfassen, welche von derselben Art oder verschiedenartig sind. Der erste Sensor 112 kann mindestens einen eines optischen Sensors, eines akustischen Wellensensors, eines Bildsensors oder beliebige sonstige Arten von Sensor umfassen. Zum Beispiel kann der erste Sensor 112 eine dreidimensionale Laserkamera umfassen, welche konfiguriert ist, um die dreidimensionale Topographie (z. B. Form) des Polierkissens 111 zu messen. Der erste Sensor 112 kann zunächst einen Laserstrahl zu dem Polierkissen 111 in einer Laserstrecke erzeugen und erhält einen reflektierten Laserstrahl, welcher von dem Polierkissen 111 reflektiert wird. Auf Grundlage des Empfangs des reflektierten Laserstrahls kann der erste Sensor 112 das Kissenprofil des Polierkissens 111 erhalten. In einem anderen Beispiel kann der erste Sensor 112 eine dreidimensionale Bildkamera oder eine dreidimensionale akustische Wellenkamera oder eine beliebige Kombination davon umfassen.
  • Der erste Sensor 112 kann ein Berührungssensor oder ein berührungsloser Sensor sein, solange das Kissenprofil gemessen werden könnte. Die Art des ersten Sensors 112 und die Anzahl des ersten Sensors 112 sind in der vorliegenden Offenbarung nicht beschränkt.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann der erste Sensor 112 oberhalb des Polierkissens 111 liegen, um das Kissenprofil des Polierkissens 111 zu messen. Zum Beispiel kann der erste Sensor 112 an dem Polierkopf 113 oder dem Konditionierer 114 der CMP-Vorrichtung 110 befestigt oder in diesem eingebettet sein. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und der erste Sensor 112 kann an einer beliebigen Stelle oberhalb des Polierkissens 111 in Kontakt oder ohne Kontakt mit dem Polierkissen 111 platziert werden.
  • Der Polierkopf 113 liegt oberhalb des Polierkissens 111 und ist konfiguriert, um den Polierprozess auf einem Substrat (z. B. ein Halbleiter-Wafer) durchzuführen. Der Polierkopf 113 kann den Halbleiter-Wafer (auch Wafer genannt) halten, um das Polierkissen 111 nach unten zu richten. Während dem Polierprozess wird der Wafer gegen das Polierkissen 111 gepresst, indem eine Abwärtskraft aufgebracht wird, um einen Druck auf den Polierkopf 113 zu erzeugen. Das Polierkissen 111 kann in mehrere Bereiche (z. B. konzentrische Bereiche) aufgeteilt werden, und der Bereichsdruck auf dem Polierkopf 113 kann sich unterscheiden, wenn sich der Polierkopf 113 in verschiedenen Bereichen des Polierkissens 111 befindet. Der Polierkopf 113 kann sich drehen und bewegt sich über die Oberfläche des Polierkissens 111 mit einer bestimmten oder einstellbaren Abwärtskraft, um den Wafer zu polieren. Der Polierkopf 113 wird gemäß mindestens einer Polierbedingung (z. B. Polierparameter) betrieben, wobei die Polierbedingung den Bereichsdruck des Polierkopfes 113 und/oder die Drehgeschwindigkeit des Polierkopfes 113 umfassen kann. Die mindestens eine Polierbedingung ist gemäß dem Kissenprofil des Polierkissens 111 angepasst, das von dem ersten Sensor 112 gemessen wird. Es ist darauf hinzuweisen, dass der Polierkopf 113 gemäß einer Anzahl an verschiedenen Parametern betrieben wird und diese Parameter alleine oder in Kombination gemäß dem Kissenprofil des Polierkissens 111 angepasst werden können.
  • Der Konditionierer 114 ist konfiguriert, um das Polierkissen 111 wiederinstandzusetzen, um die Eigenschaften des Polierkissens 111 wiederzuerlangen. Der Konditionierer 114 kann aus Metall hergestellt sein, welches mit Diamantenteilchen eingebettet ist, jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Der Konditionierer 114 wird gemäß einer Anzahl an verschiedenen Parametern oder einer Polierbedingung, wie zum Beispiel ein Abtastbereich und eine Abtastfrequenz des Konditionierers, eine Drehgeschwindigkeit des Konditionierers, eine Abwärtskraft, die den Konditionierer gegen das Polierkissen drückt, usw. betrieben. Der Konditionierer 114 dreht und bewegt sich allgemein bei der Abtastbewegung über die Oberfläche des Polierkissens 111, wie durch den bidirektionalen Pfeil in 1 angegeben ist.
  • Nachdem das Kissenprofil des Polierkissens 111 von dem ersten Sensor 112 gemessen ist, kann die mindestens eine Polierbedingung (Parameter) des Konditionierers 114 gemäß dem gemessenen Kissenprofil angepasst werden. In einer Ausführungsform werden mindestens eine(r) des Abtastbereichs des Konditionierers 114, der Abtastfrequenz des Konditionierers 114, der Drehgeschwindigkeit des Konditionierers 114 und der Abwärtskraft, die den Konditionierer 114 gegen das Polierkissen 111 drückt, gemäß dem Kissenprofil des Polierkissens 111 angepasst. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt und können beliebige sonstige Parameter des Konditionierers 114 gemäß dem Kissenprofil des Polierkissens 111 angepasst werden.
  • Die CMP-Vorrichtung 110 kann ferner einen Fluidzufuhrarm (nicht gezeigt) umfassen, der konfiguriert ist, um Polierschlamm auf dem Polierkissen 111 während dem Polierprozess bereitzustellen. Der Fluidzufuhrarm kann ferner konfiguriert sein, um eine Fließgeschwindigkeit des Polierschlamms zu steuern. In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Fließgeschwindigkeit des Polierschlamms während dem Polierprozess gemäß dem Kissenprofil des Polierkissens 111 angepasst werden.
  • 2 veranschaulicht eine CMP-Vorrichtung 210 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die CMP-Vorrichtung 210 kann ein Polierkissen 211, das einen Wafer hält, einen ersten Sensor 212, einen Polierkopf 213, einen Konditionierer 214, einen zweiten Sensor 216, einen dritten Sensor 217 und einen vierten Sensor 215 umfassen. Das Polierkissen 211, der erste Sensor 212, der Polierkopf 213 und der Konditionierer 214 sind ähnlich wie das Polierkissen 111, der erste Sensor 112, der Polierkopf 113 und der Konditionierer 114, die in 1 gezeigt sind, weshalb eine ausführliche Beschreibung dieser Elemente hier weggelassen wird.
  • Der zweite Sensor 216 ist konfiguriert, um die Abwärtskraft des Konditionierers 214 zu messen, und der dritte Sensor 217 ist konfiguriert, um die Schnittgeschwindigkeit des Konditionierers 214 zu messen. Der zweite Sensor 216 und der dritte Sensor 217 kann oberhalb oder unterhalb des Konditionierers 214 liegen oder in diesem integriert sein. Der zweite Sensor 216 und der dritte Sensor 217 können in Positionen liegen, die sich in der Nähe des Konditionierers 214 befinden.
  • Der vierte Sensor 215 ist konfiguriert, um eine Dicke des Wafers zu messen. Der vierte Sensor 215 kann auf dem Polierkopf 213 liegen oder in dem Polierkopf 213 integriert sein oder in einer beliebigen Position liegen, welche sich in der Nähe der CMP-Vorrichtung 210 befindet. Die Sensoren 215, 216 und 217 können auf eine kontaktierende Art oder eine nichtkontaktierende Art arbeiten, und die Art, die Anzahl und die Positionen der Sensoren sind in der vorliegenden Offenbarung nicht beschränkt.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung werden der Polierkopf 213 und der Konditionierer 214 gemäß mindestens einer Polierbedingung oder Polierparametern betrieben. Die Polierparameter können gemäß dem Kissenprofil, das von dem ersten Sensor 212 gemessen wird, und/oder der Abwärtskraft des Konditionierers 214, die von dem zweiten Sensor 216 gemessen wird, und/oder der Schnittgeschwindigkeit des Konditionierers 214, die von dem dritten Sensor 217 gemessen wird, und/oder der Dicke des Wafers, die von dem vierten Sensor 215 gemessen wird, angepasst werden.
  • 3 veranschaulicht ein schematisches Diagramm eines Systems 300, welches eine CMP-Vorrichtung 310, einen Prozessor 320 und einen Speicher 330 umfasst. Die CMP-Vorrichtung 310 kann ein Polierkissen 311, einen ersten Sensor 312, einen Polierkopf 313 und einen Konditionierer 314 umfassen. Das Polierkissen 311, der erste Sensor 312, der Polierkopf 313 und der Konditionierer 314 sind ähnlich wie das Polierkissen 111, der erste Sensor 112, der Polierkopf 113 und der Konditionierer 114 in 1, weshalb die ausführliche Beschreibung bezüglich dieser Elemente hier weggelassen wird.
  • Der erste Sensor 312 kann mit dem Prozessor 320 gekoppelt sein, um das gemessene Kissenprofil des Polierkissens 311 zu dem Prozessor 320 zu übertragen. Dagegen kann der Prozessor 320 das Kissenprofil von dem ersten Sensor erhalten und verwendet das erhaltene Kissenprofil, um die mindestens eine Polierbedingung der CMP-Vorrichtung 310 anzupassen. Zum Beispiel kann der Prozessor 320 die mindestens eine Polierbedingung anpassen, die die Betriebe des Polierkopfes 313 und des Konditionierers 314 steuert.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann der Prozessor 320 Daten erhalten, die von dem ersten Sensor 312 übertragen werden, und das Kissenprofil des Polierkissens 311 gemäß den erhaltenen Daten von dem ersten Sensor 312 erzeugen.
  • In einer Ausführungsform kann das System 300 ferner einen oder mehrere Sensoren umfassen, welche konfiguriert sind, um verschiedene Parameter zu messen, die sich auf den Betrieb der CMP-Vorrichtung 310 beziehen. Zum Beispiel kann das System 300 Sensoren zum Messen der Dicke des Wafers, der Abwärtskraft des Konditionierers 314, der Schnittgeschwindigkeit des Konditionierers 314, der Drehgeschwindigkeit des Konditionierers 314, der Drehgeschwindigkeit des Polierkopfes 313, einer Abwärtskraft oder eines Bereichsdrucks des Polierkopfes 313 usw. umfassen. Diese Sensoren können mit dem Prozessor 320 gekoppelt sein, um die gemessenen Daten zu dem Prozessor 320 zu übertragen. Der Prozessor 320 kann die gemessenen Daten durch die Sensoren und das Kissenprofil, das von dem ersten Sensor 312 gemessen wird, verwenden, um die Polierbedingung der CMP-Vorrichtung 310 anzupassen.
  • Unter Bezugnahme nunmehr auf 4A-4C ist eine Draufsicht von verschiedenen gerillten Strukturen eines Polierkissens 411 in einer CMP-Vorrichtung veranschaulicht. Das Polierkissen 411 weist mehrere Rillen 402 auf, die willkürlich oder in einer bestimmten Struktur gebildet sind, solange die Rillen in der Lage sind, die gewünschten Funktionen bereitzustellen. 4A veranschaulicht ein Beispiel der konzentrischen kreisförmigen gerillten Struktur, wo die mehreren Rillen 402 des Polierkissens 411 in einer konzentrischen kreisförmigen Form angeordnet sind. 4B veranschaulicht ein Beispiel eines gerillten Kartesianischen Gittermusters, und 4C veranschaulicht ein Beispiel eines gedrehten gerillten Kartesianischen Gittermusters. Es versteht sich, dass die gerillten Strukturen, die in 4A-4C gezeigt sind, der Veranschaulichung dienen und die gerillten Strukturen der vorliegenden Offenbarung nicht darauf beschränkt sind. Die gerillten Strukturen können eine konzentrische kreisförmige Struktur, eine radiale Struktur, eine Kartesianische Gitterstruktur, eine Spiralstruktur, eine gedrehte Kartesianische Gitterstruktur und eine beliebige Kombination davon umfassen.
  • Das Polierkissen in einer CMP-Vorrichtung kann in verschieden Bereiche unterteilt sein, und 5 veranschaulicht ein Beispiel von verschiedenen Bereichen Z1, Z2 und Z3 eines Polierkissens 511 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das Kissenprofil des Polierkissens 511 kann gemäß den Rillen in verschiedene Bereiche des Polierkissens 511 erzeugt werden. Zum Beispiel kann der erste Sensor zum Messen des Kissenprofils des Polierkissens eine dreidimensionale Laserkamera sein, welche die Tiefe und Breite von jeder der Rillen gemäß einer Laserstrecke auf dem Polierkissen misst. Das Laserkissen kann die Bereiche des Polierkissens überqueren, so dass die dreidimensionale Laserkamera die Tiefe und Breite von jeder der Rillen in jedem der Bereiche messen kann. Die Tiefen und Breiten der Rillen in einem einzigen Bereich oder in mehreren Bereichen können verwendet werden, um das Kissenprofil des Polierkissens zu erzeugen.
  • In einer Ausführungsform unterscheidet sich der Druck des Polierkopfes, der gegen einen Bereich (z. B. der Bereichsdruck) des Polierkissens drückt, von dem Druck des Polierkopfes, der gegen einen anderen Bereich des Polierkissens drückt. Zum Beispiel kann sich der Bereichsdruck des Polierkopfes auf dem Bereich Z1 von dem Bereichsdruck des Polierkopfes auf dem Bereich Z2 unterscheiden. In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird der Bereichsdruck des Polierkopfes als einer der Polierparameter betrachtet und gemäß dem Kissenprofil des Polierkissens angepasst.
  • 6A veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Polierkissens 611, welches mehrere Rillen 602 umfasst. Wie in 6A gezeigt ist, können die mehreren Rillen in einer bestimmten Struktur gebildet sein, jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Jede der Rillen 602, die in 6A gezeigt sind, weist eine Tiefe D und eine Breite W auf, und die Tiefe D und die Breite W von jeder der Rillen 602 kann von dem ersten Sensor gemessen werden, um das Kissenprofil zu erzeugen.
  • 6B veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Polierkissens 611, welches mehrere Rillen 602 und Rillen 604 umfasst. Die Rillen 602 weisen die Tiefe D und die Breite W auf, und die Rillen 604 weisen die Tiefe D' und die Breite W' auf. Die Tiefe D' ist kleiner als die Tiefe D und die Breite W' kann dieselbe Breite wie die Breite W oder eine andere sein.
  • Infolge des Polierprozesses können die Rillen 602 auf die Rillen 604 geändert werden. Da die Oberfläche des Polierkissens 611, das in 6B gezeigt ist, nicht gleichmäßig ist, kann sie unvorteilhafterweise eine Vielfalt an Problemen für den Polierprozess verursachen, wie zum Beispiel eine Verringerung der Lebensdauer des Polierkissens, eine Beeinträchtigung der Qualität des Polierprozesses usw.
  • Unter Bezugnahme auf 7 ist ein Flussdiagramm eines Steuerverfahrens einer CMP-Vorrichtung veranschaulicht. In Schritt 701 wird ein Kissenprofil des Polierkissens von dem ersten Sensor gemessen, wobei das Kissenprofil des Polierkissens Tiefen von mehreren Rillen des Polierkissens umfasst.
  • In Schritt 702 wird mindestens eine Polierbedingung gemäß dem Kissenprofil angepasst. In einer Ausführungsform kann die mindestens eine Polierbedingung mindestens eine(n) eines Abtastbereichs und einer Abtastfrequenz des Konditionierers, einer Drehgeschwindigkeit des Konditionierers, einer Abwärtskraft, die den Konditionierer gegen das Polierkissen drückt, und eines Bereichsdrucks des Polierkopfes umfassen. In noch einer anderen Ausführungsform können zusätzliche Sensoren eingesetzt werden, um die Schnittgeschwindigkeit des Konditionierers, die Abwärtskraft des Konditionierers und die Dicke des Wafers zu messen. Die mindestens eine Polierbedingung wird gemäß dem Kissenprofil und/oder der gemessenen Schnittgeschwindigkeit und/oder der gemessenen Abwärtskraft und/oder der Dicke des Wafers angepasst.
  • In Schritt 705 wird der Polierkopf gemäß der mindestens einen Polierbedingung gesteuert, um den Wafer zu polieren, welcher gegen das Polierkissen gedrückt wird. In Schritt 707 wird der Konditionierer gemäß der mindestens einen Polierbedingung gesteuert, um das Polierkissen wiederinstandzusetzen.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird eine Vorrichtung zum chemisch-mechanischen Polieren (CMP) vorgestellt. Die CMP-Vorrichtung kann ein Polierkissen umfassen, das mehrere Rillen aufweist, die willkürlich oder in einer bestimmten Struktur angeordnet sind. Die CMP-Vorrichtung umfasst ferner einen ersten Sensor, welcher konfiguriert ist, um das Kissenprofil des Polierkissens zu messen, wobei das Kissenprofil die Tiefe von jeder der Rillen auf dem Polierkissen umfasst. Die CMP-Vorrichtung umfasst ferner einen Polierkopf und einen Konditionierer, welche gemäß mindestens einer Polierbedingung betrieben werden, wobei die Polierbedingung gemäß dem Kissenprofil des Polierkissens angepasst wird, das von dem ersten Sensor gemessen wird. Durch das Messen des Kissenprofils des Polierkissens durch den ersten Sensor kann die CMP-Vorrichtung die Polierbedingung des Konditionierers gemäß dem Kissenprofil anpassen, um das Polierkissen effektiver wiederinstandzusetzen. Zusätzlich kann die CMP-Vorrichtung auch die Polierbedingung des Polierkopfes gemäß dem Kissenprofil anpassen, um die Leistung des Polierprozesses zu verbessern. In der Folge wird die Lebensdauer des Polierkissens erhöht, werden die Defekte und Probleme während dem Polierprozess verringert und wird die Leistung des Polierprozesses verbessert.
  • In einer Ausführungsform wird eine Vorrichtung zum chemisch-mechanischen Polieren (CMP) bereitgestellt. Die CMP-Vorrichtung weist ein Polierkissen, einen ersten Sensor, einen Polierkopf und einen Konditionierer auf. Das Polierkissen umfasst mehrere Rillen auf dem Polierkissen. Der erste Sensor ist konfiguriert, um ein Kissenprofil des Polierkissens zu messen, wobei das Kissenprofil des Polierkissens Tiefen der mehreren Rillen umfasst. Der Polierkopf liegt oberhalb des Polierkissens und ist konfiguriert, um einen Wafer, welcher gegen das Polierkissen gedrückt wird, gemäß dem Kissenprofil zu polieren. Der Konditionierer liegt oberhalb des Polierkissens und ist konfiguriert, um das Polierkissen gemäß dem Kissenprofil wiederinstandzusetzen. Der Polierkopf und der Konditionierer werden gemäß mindestens einer Polierbedingung betrieben, und die Polierbedingung ist gemäß dem Kissenprofil des Polierkissens angepasst.
  • In einigen Ausführungsformen ist der erste Sensor konfiguriert, um eine Tiefe von jeder der mehreren Rillen und eine Breite von jeder der mehreren Rillen zu messen, um das Kissenprofil des Polierkissens zu erhalten.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst der erste Sensor mindestens einen eines optischen Sensors, eines akustischen Wellensensors und eines Bildsensors.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst der erste Sensor einen dreidimensionalen Lasersensor.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die mindestens eine Polierbedingung mindestens eine(n) eines Abtastbereichs des Konditionierers, einer Abtastfrequenz des Konditionierers, einer Drehgeschwindigkeit des Konditionierers, einer Abwärtskraft, die den Konditionierer gegen das Polierkissen drückt, und eines Bereichsdrucks des Polierkopfes.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die CMP-Vorrichtung ferner einen zweiten Sensor und einen dritten Sensor. Der zweite Sensor ist konfiguriert, um eine Abwärtskraft zu messen, die den Konditionierer gegen das Polierkissen drückt. Der dritte Sensor ist konfiguriert, um eine Schnittgeschwindigkeit des Konditionierers zu messen. Die mindestens eine Polierbedingung ist gemäß dem Kissenprofil und mindestens einer der Abwärtskraft und der Schnittgeschwindigkeit des Konditionierers angepasst.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die CMP-Vorrichtung ferner einen vierten Sensor. Der vierte Sensor ist konfiguriert, um eine Dicke des Wafers zu messen. Die mindestens eine Polierbedingung ist gemäß dem Kissenprofil und mindestens einer der Abwärtskraft, der Schnittgeschwindigkeit des Konditionierers und der Dicke des Wafers angepasst.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die CMP-Vorrichtung ferner einen fünften Sensor. Der fünfte Sensor ist konfiguriert, um eine Dicke des Wafers zu messen. Die mindestens eine Polierbedingung ist gemäß dem Kissenprofil und der Dicke des Wafers angepasst.
  • In einer Ausführungsform ist ein Steuerverfahren der Vorrichtung zum chemisch-mechanischen Polieren (CMP) bereitgestellt, die ein Polierkissen, einen ersten Sensor, einen Polierkopf und einen Konditionierer aufweist. Das Steuerverfahren umfasst: Messen durch den ersten Sensor eines Kissenprofils des Polierkissens, wobei das Kissenprofil des Polierkissens Tiefen von mehreren Rillen des Polierkissens umfasst; Anpassen mindestens einer Polierbedingung gemäß dem Kissenprofil; Polieren durch den Polierkopf eines Wafers, welcher gegen das Polierkissen gedrückt wird, gemäß der mindestens einen Polierbedingung; und Wiederinstandsetzen durch den Konditionierer des Polierkissens gemäß der mindestens einen Polierbedingung.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst der Schritt des Messens des Kissenprofils des Polierkissens: Messen einer Tiefe von jeder der mehreren Rillen des Polierkissens; und Messen einer Breite von jeder der mehreren Rillen des Polierkissens.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst der erste Sensor mindestens einen eines optischen Sensors, eines akustischen Wellensensors und eines Bildsensors.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst der erste Sensor einen dreidimensionalen Lasersensor.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die mindestens eine Polierbedingung mindestens eine(n) eines Abtastbereichs und einer Abtastfrequenz des Konditionierers, einer Drehgeschwindigkeit des Konditionierers, einer Abwärtskraft, die den Konditionierer gegen das Polierkissen drückt, und eines Bereichsdrucks des Polierkopfes.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Steuerverfahren ferner: Messen einer Abwärtskraft, die den Konditionierer gegen das Polierkissen drückt; und Messen einer Schnittgeschwindigkeit des Konditionierers. Der Schritt des Anpassens mindestens einer Polierbedingung gemäß dem Kissenprofil umfasst: Anpassen der mindestens einen Polierbedingung gemäß dem Kissenprofil und mindestens einer der Abwärtskraft und der Schnittgeschwindigkeit des Konditionierers.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner: Messen einer Dicke des Wafers. Der Schritt des Anpassens mindestens einer Polierbedingung gemäß dem Kissenprofil umfasst ferner: Anpassen der mindestens einen Polierbedingung gemäß dem Kissenprofil und mindestens einer der Abwärtskraft, der Schnittgeschwindigkeit des Konditionierers und der Dicke des Wafers.
  • In einigen Ausführungsformen wird ein System bereitgestellt. Das System umfasst eine Vorrichtung zum chemisch-mechanischen Polieren (CMP), einen Speicher und eine Steuerung. Die CMP-Vorrichtung umfasst ein Polierkissen, einen ersten Sensor, einen Polierkopf und einen Konditionierer. Das Polierkissen umfasst mehrere Rillen auf dem Polierkissen. Der erste Sensor ist konfiguriert, um ein Kissenprofil des Polierkissens zu messen, wobei das Kissenprofil des Polierkissens Tiefen der mehreren Rillen umfasst. Der Polierkopf liegt oberhalb des Polierkissens und ist konfiguriert, um einen Wafer, welcher gegen das Polierkissen gedrückt wird, gemäß dem Kissenprofil zu polieren. Der Konditionierer liegt oberhalb des Polierkissens und ist konfiguriert, um das Polierkissen gemäß dem Kissenprofil wiederinstandzusetzen. Der Speicher ist konfiguriert, um Programmanweisungen zu speichern. Die Steuerung ist mit dem Speicher und der CMP-Vorrichtung gekoppelt und ist konfiguriert, um die Programmanweisungen auszuführen, die in dem Speicher gespeichert sind, um: mindestens eine Polierbedingung gemäß dem Kissenprofil des Polierkissens anzupassen; und den Polierkopf und den Konditionierer gemäß der mindestens einen Polierbedingung zu steuern.
  • In einigen Ausführungsformen ist der erste Sensor konfiguriert, um eine Tiefe von jeder der mehreren Rillen und eine Breite von jeder der mehreren Rillen zu messen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die mindestens eine Polierbedingung mindestens eine(n) eines Abtastbereichs und einer Abtastfrequenz des Konditionierers, einer Drehgeschwindigkeit des Konditionierers, einer Abwärtskraft, die den Konditionierer gegen das Polierkissen drückt, und eines Bereichsdrucks des Polierkopfes.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das System ferner einen zweiten Sensor, einen dritten Sensor und einen vierten Sensor. Der zweite Sensor ist konfiguriert, um eine Abwärtskraft zu messen, die den Konditionierer gegen das Polierkissen drückt. Der dritte Sensor ist konfiguriert, um eine Schnittgeschwindigkeit des Konditionierers zu messen. Der vierte Sensor ist konfiguriert, um eine Dicke des Wafers zu messen. Die mindestens eine Polierbedingung ist gemäß dem Kissenprofil und mindestens einer der Abwärtskraft, der Schnittgeschwindigkeit und der Dicke des Wafers angepasst.
  • Das Vorherige hat Bestandteile von mehreren Ausführungsformen dargestellt, so dass ein Fachmann die folgende ausführliche Beschreibung besser verstehen kann. Ein Fachmann sollte erkennen, dass er die vorliegende Offenbarung einfach als Grundlage zum Gestalten oder Abändern von anderen Prozessen und Strukturen zum Ausführen derselben Zwecke und/oder Erzielen derselben Vorteile der hier vorgestellten Ausführungsformen verwenden kann. Ein Fachmann sollte auch erkennen, dass sich solche äquivalenten Konstruktionen nicht von dem Wesen und Umfang der vorliegenden Offenbarung entfernen, und dass er verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Veränderungen hierin vornehmen kann, ohne sich von dem Wesen und Umfang der vorliegenden Offenbarung zu entfernen.

Claims (20)

  1. Vorrichtung zum chemisch-mechanischen Polieren (CMP), umfassend: ein Polierkissen, das mehrere Rillen auf dem Polierkissen umfasst; einen ersten Sensor, der konfiguriert ist, um ein Kissenprofil des Polierkissens zu messen, wobei das Kissenprofil des Polierkissens Tiefen der mehreren Rillen umfasst; einen Polierkopf, der oberhalb des Polierkissens liegt und konfiguriert ist, um einen Wafer, welcher gegen das Polierkissen gedrückt wird, gemäß dem Kissenprofil zu polieren; und einen Konditionierer, der oberhalb des Polierkissens liegt und konfiguriert ist, um das Polierkissen gemäß dem Kissenprofil wiederinstandzusetzen, wobei der Polierkopf und der Konditionierer gemäß mindestens einer Polierbedingung betrieben werden und die Polierbedingung gemäß dem Kissenprofil des Profilkissens angepasst ist.
  2. CMP-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Sensor konfiguriert ist, um eine Tiefe von jeder der mehreren Rillen und eine Breite von jeder der mehreren Rillen zu messen, um das Kissenprofil des Polierkissens zu erhalten.
  3. CMP-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Sensor mindestens einen eines optischen Sensors, eines akustischen Wellensensors und eines Bildsensors umfasst.
  4. CMP-Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Sensor einen dreidimensionalen Lasersensor umfasst.
  5. CMP-Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die mindestens eine Polierbedingung mindestens eine(n) eines Abtastbereichs des Konditionierers, einer Abtastfrequenz des Konditionierers, einer Drehgeschwindigkeit des Konditionierers, einer Abwärtskraft, die den Konditionierer gegen das Polierkissen drückt, und eines Bereichsdrucks des Polierkopfes umfasst.
  6. CMP-Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend: einen zweiten Sensor, der konfiguriert ist, um eine Abwärtskraft zu messen, die den Konditionierer gegen das Polierkissen drückt; und einen dritten Sensor, der konfiguriert ist, um eine Schnittgeschwindigkeit des Konditionierers zu messen, wobei die mindestens eine Polierbedingung gemäß dem Kissenprofil und mindestens einer der Abwärtskraft und der Schnittgeschwindigkeit des Konditionierers angepasst ist.
  7. CMP-Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend: einen vierten Sensor, der konfiguriert ist, um eine Dicke des Wafers zu messen, wobei die mindestens eine Polierbedingung gemäß dem Kissenprofil und mindestens einer der Abwärtskraft, der Schnittgeschwindigkeit des Konditionierers und der Dicke des Wafers angepasst ist.
  8. CMP-Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend: einen fünften Sensor, der konfiguriert ist, um eine Dicke des Wafers zu messen, wobei die mindestens eine Polierbedingung gemäß dem Kissenprofil und der Dicke des Wafers angepasst ist.
  9. Steuerverfahren der Vorrichtung zum chemisch-mechanischen Polieren (CMP), die ein Polierkissen, einen ersten Sensor, einen Polierkopf und einen Konditionierer aufweist, wobei das Steuerverfahren umfasst: Messen durch den ersten Sensor eines Kissenprofils des Polierkissens, wobei das Kissenprofil des Polierkissens Tiefen von mehreren Rillen des Polierkissens umfasst; Anpassen mindestens einer Polierbedingung gemäß dem Kissenprofil; Polieren durch den Polierkopf eines Wafers, welcher gegen das Polierkissen gedrückt wird, gemäß der mindestens einen Polierbedingung; und Wiederinstandsetzen durch den Konditionierer des Polierkissens gemäß der mindestens einen Polierbedingung.
  10. Steuerverfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt des Messens des Kissenprofils des Polierkissens umfasst: Messen einer Tiefe von jeder der mehreren Rillen des Polierkissens; und Messen einer Breite von jeder der mehreren Rillen des Polierkissens.
  11. Steuerverfahren nach Anspruch 9 oder 8, wobei der erste Sensor mindestens einen eines optischen Sensors, eines akustischen Wellensensors und eines Bildsensors umfasst.
  12. Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der erste Sensor einen dreidimensionalen Lasersensor umfasst.
  13. Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die mindestens eine Polierbedingung mindestens eine(n) eines Abtastbereichs und einer Abtastfrequenz des Konditionierers, einer Drehgeschwindigkeit des Konditionierers, einer Abwärtskraft, die den Konditionierer gegen das Polierkissen drückt, und eines Bereichsdrucks des Polierkopfes umfasst.
  14. Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, ferner umfassend: Messen einer Abwärtskraft, die den Konditionierer gegen das Polierkissen drückt; und Messen einer Schnittgeschwindigkeit des Konditionierers, wobei der Schritt des Anpassens mindestens einer Polierbedingung gemäß dem Kissenprofil umfasst: Anpassen der mindestens einen Polierbedingung gemäß dem Kissenprofil und mindestens einer der Abwärtskraft und der Schnittgeschwindigkeit des Konditionierers.
  15. Steuerverfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend: Messen einer Dicke des Wafers, wobei der Schritt des Anpassens mindestens einer Polierbedingung gemäß dem Kissenprofil ferner umfasst: Anpassen der mindestens einen Polierbedingung gemäß dem Kissenprofil und mindestens einer der Abwärtskraft, der Schnittgeschwindigkeit des Konditionierers und der Dicke des Wafers.
  16. Steuerverfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend: Messen einer Dicke des Wafers, wobei der Schritt des Anpassens der mindestens einen Polierbedingung gemäß dem Kissenprofil umfasst: Anpassen der mindestens einen Polierbedingung gemäß dem Kissenprofil und der Dicke des Wafers.
  17. System, umfassend: eine Vorrichtung zum chemisch-mechanischen Polieren (CMP), umfassend: ein Polierkissen, das mehrere Rillen auf dem Polierkissen umfasst; einen ersten Sensor, der konfiguriert ist, um ein Kissenprofil des Polierkissens zu messen, wobei das Kissenprofil des Polierkissens Tiefen der mehreren Rillen umfasst; einen Polierkopf, der oberhalb des Polierkissens liegt und konfiguriert ist, um einen Wafer, welcher gegen das Polierkissen gedrückt wird, gemäß dem Kissenprofil zu polieren; und einen Konditionierer, der oberhalb des Polierkissens liegt und konfiguriert ist, um das Polierkissen gemäß dem Kissenprofil wiederinstandzusetzen; einen Speicher, der konfiguriert ist, um Programmanweisungen zu speichern; und eine Steuerung, die mit dem Speicher und der CMP-Vorrichtung gekoppelt ist und konfiguriert ist, um die Programmanweisungen auszuführen, die in dem Speicher gespeichert sind, um: mindestens eine Polierbedingung gemäß dem Kissenprofil des Polierkissens anzupassen; und den Polierkopf und den Konditionierer gemäß der mindestens einen Polierbedingung zu steuern.
  18. System nach Anspruch 17, wobei der erste Sensor konfiguriert ist, um eine Tiefe von jeder der mehreren Rillen und eine Breite von jeder der mehreren Rillen zu messen.
  19. System nach Anspruch 17 oder 18, wobei die mindestens eine Polierbedingung mindestens eine(n) eines Abtastbereichs und einer Abtastfrequenz des Konditionierers, einer Drehgeschwindigkeit des Konditionierers, einer Abwärtskraft, die den Konditionierer gegen das Polierkissen drückt, und eines Bereichsdrucks des Polierkopfes umfasst.
  20. System nach einem der Ansprüche 17 bis 19, ferner umfassend: einen zweiten Sensor, der konfiguriert ist, um eine Abwärtskraft zu messen, die den Konditionierer gegen das Polierkissen drückt; einen dritten Sensor, der konfiguriert ist, um eine Schnittgeschwindigkeit des Konditionierers zu messen; und einen vierten Sensor, der konfiguriert ist, um eine Dicke des Wafers zu messen, wobei die mindestens eine Polierbedingung gemäß dem Kissenprofil und mindestens einer der Abwärtskraft, der Schnittgeschwindigkeit des Konditionierers und der Dicke des Wafers angepasst ist.
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