[发明专利]化学机械研磨设备

说明书

本公开实施例提供一种化学机械研磨设备，包括一研磨垫、一垫修整器、一测量工具及一控制器。研磨垫设置于一加工腔室中，用于研磨放置在研磨垫的研磨表面上的晶片。垫修整器配置用以修整研磨表面。测量工具设置于加工腔室中，并配置用以测量垫修整器的向下力。控制器耦接至垫修整器和测量工具，并配置用以响应于来自测量工具的一输入以调整垫修整器的向下力。

技术领域

本发明实施例涉及一种半导体制造技术，尤其涉及一种化学机械研磨设备及化学机械研磨方法。

背景技术

化学机械研磨(Chemical-mechanical polishing(CMP))是在半导体元件制造中使用的一种加工(processing)类型。化学机械研磨是一种使用化学及机械力的组合来使晶片的表面平滑化及平坦化的工艺(process)。集成电路(Integrated circuit，IC)晶粒(dies)可以晶片类型置入一化学机械研磨设备的腔室中，并在化学机械研磨过程的各个阶段中被平坦化或研磨。例如，化学机械研磨过程可以用来在一晶片的介电层、半导体层及导电材料层上形成平坦表面。

化学机械研磨设备通常具有一可转动的平台，其上附着有一研磨垫。在一些化学机械研磨过程中，使用一预定量的压力将一半导体晶片倒置抵靠(against)在研磨垫上。另外，在化学机械研磨过程中，在晶片被保持抵靠在旋转的研磨垫上的同时，将含有化学物质(chemicals)和微小的磨料颗粒(microabrasive grains)的称作研磨液(slurry)的液相分散体(liquid dispersion)施加到研磨垫上。在一些应用中，晶片也旋转。一垫修整(conditioning)过程可以在研磨过程中或在研磨过程之后进行，已从研磨垫/研磨表面去除研磨碎屑(debris)，从而延长研磨垫的使用寿命。

虽然用于化学机械研磨过程的现有设备和方法已经足以达到其预期需求，然而仍未全面满足。因此，需要提供一种用于在化学机械研磨设备中研磨晶片的解决方案。

发明内容

本公开实施例的目的在于提供一种化学机械研磨设备，以解决上述至少一个问题。

本公开一些实施例提供一种化学机械研磨设备，包括一研磨垫、一垫修整器、一测量工具及一控制器。研磨垫设置于一加工腔室中，用于研磨放置在研磨垫的研磨表面上的晶片。垫修整器配置用以修整研磨表面。测量工具设置于加工腔室中，并配置用以测量垫修整器的向下力。控制器耦接至垫修整器和测量工具，并配置用以响应于来自测量工具的一输入以调整垫修整器的向下力。

本公开一些实施例提供一种化学机械研磨设备，包括一研磨垫、一研磨头、一垫修整器、一测量工具及一控制器。研磨垫具有一研磨表面。研磨头配置用以将晶片保持与研磨表面接触。垫修整器配置用以修整研磨表面。测量工具在一静止位置处设置在垫修整器下方，并配置用以测量垫修整器的向下力。控制器耦接至垫修整器和测量工具，并配置用以校准垫修整器的向下力，当测量的向下力与预定的向下力之间的差异超出一可接受值范围时。

本公开一些实施例提供一种化学机械研磨方法，包括：在一研磨垫的研磨表面上依序研磨一批次的晶片；用一垫修整器修整研磨表面；当垫修整器在一静止位置处时，测量垫修整器的向下力；比较测量的向下力和一预定的向下力，以确定测量的向下力与预定的向下力之间的差异是否超出一可接受值范围；以及当差异超出可接受值范围时，校准垫修整器的向下力。

本公开实施例的有益效果在于，在连续的化学机械研磨过程中垫修整器的碎屑去除效率可保持一致，从而能够在化学机械研磨过程中顺利地从研磨垫上去除研磨碎屑和不希望的副产物，并且改善化学机械研磨过程的良率。

另外，研磨头可以通过设置在保持环的底表面上的真空孔帮助从研磨垫上去除研磨碎屑和不希望的副产物。再者，在晶圆晶片装载/卸载站的载台单元上设置多个用于供应清洗溶液的喷洒喷嘴以在化学机械研磨过程之后清洁研磨头和其保持环，由此可进一步改善化学机械研磨过程的良率。

附图说明