CN112692721A - Cmp工艺晶圆定位装置和划痕追踪方法 - Google Patents

Cmp工艺晶圆定位装置和划痕追踪方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种CMP工艺晶圆定位装置，包括：传感器，其用于采集预设信号，其根据预设信号发出旋转信号在CMP工艺装片或下片前使CMP研磨头单元十字转架基座旋转到指定位置。反射件，其作为传感器定位反射点。本发明还公开了一种CMP工艺划痕追踪方法。本发明使晶圆在研磨头上片和下片前，研磨头的wafer检测pin(销)、晶圆缺口(notch)、和机械手呈人为可控的特定角度。对于某些应力较高的wafer产品可以根据其实际情况选择所述特定角度，避免研磨头装卸晶圆时造成破片，避免机械手加持晶圆时造成破片。在CMP工艺后如果追溯到产品划伤缺陷，则可以在本发明wafer已固定角度的前提下，通过异常分析精确推导出产生划伤的时间，以便消除设备问题或改进工艺。

Description

CMP工艺晶圆定位装置和划痕追踪方法
技术领域
本发明涉及集成电路生产制造领域，特别是涉及一种用于CMP(化学机械抛光)工艺中的晶圆定位装置。本发明还涉及一种CMP工艺中划痕追踪方法。
背景技术
化学机械抛光(CMP)是集成电路制造过程中实现晶圆表面平坦化的关键工艺。与传统的纯机械或纯化学的抛光方法不同，CMP工艺是通过表面化学作用和机械研磨的技术结合来实现晶圆表面微米/纳米级不同材料的去除，从而达到晶圆表面纳米级平坦化，使下一步的光刻工艺得以进行。CMP的主要工作原理是在一定压力下及抛光液的存在下，被抛光的晶圆对抛光垫做相对运动，借助纳米磨料的机械研磨作用与各类化学试剂的化学作用之间的高度有机结合，使被抛光的晶圆表面达到高度平坦化、低表面粗糙度和低缺陷的要求。
传统CMP机台在load/unload wafer notch位置朝向随机，某些应力较高的wafer产品在CMP机械研磨及传送过程中容易碎片,发生碎片后难以追踪，还原，设备状态。
由于head内背压环各处形状不同且压环监测传感器的存在，head与wafer在不同取向下load/unload对wafer的应力冲击不同。针对不同产品在与notch呈某一定特定位置关系下会增加应力破片的风险。Wafer unload后如果应力大的方向与机械手呈特殊角度，容易被机械手夹碎。并且，在生产中发生CMP划伤后，由于起始位置随机，无法直接推算出划伤产生精确时间，对分析异常十分不利。
相关名词解释
Polish recipe：研磨工艺设定的参数配置条件。分多个步骤，每个步骤的化学剂用量，超纯水用量，研磨头旋转速度，研磨盘，各个步骤执行时间，切换，以及各区域的压力分配等参数设置组合。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
本发明要解决的技术问题是提供一种能对晶圆上片和下片位置选择固定位置，进而控制晶圆与机械手间角度，能避免机械手应力造成破片的CMP工艺晶圆定位装置。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种能对晶圆上片和下片位置选择固定位置，进而控制晶圆与机械手间角度，能对CMP划痕进行追踪的方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的CMP工艺晶圆定位装置，包括：
传感器，其用于采集预设信号，其根据预设信号发出旋转信号在CMP工艺装片或下片前使CMP研磨头旋转到指定角度。
可选择的，进一步改进所述的CMP工艺晶圆定位装置，所述传感器固定在CMP研磨头单元十字转架基座底或晶圆装卸平台(HCLU)基座旁的支柱上。
可选择的，进一步改进所述的CMP工艺晶圆定位装置，所述预设信号是研磨头马达旋转道数信号，根据马达旋转道数信号使在CMP工艺装片或下片前使CMP研磨头旋转到指定角度。
可选择的，进一步改进所述的CMP工艺晶圆定位装置，还包括：反射件，其作为传感器定位反射点。
可选择的，进一步改进所述的CMP工艺晶圆定位装置，所述传感器固定在CMP研磨头单元十字转架基座底或晶圆装卸平台(HCLU)基座旁的支柱上。
可选择的，进一步改进所述的CMP工艺晶圆定位装置，所述反射件安装在CMP研磨头上。
可选择的，进一步改进所述的CMP工艺晶圆定位装置，所述指定角度根据晶圆上缺口指定。
可选择的，进一步改进所述的CMP工艺晶圆定位装置，所述指定角度根据晶圆上缺口和机械手之间夹角确定。
为解决上述技术问题，本发明提供一种CMP工艺划痕追踪方法，包括以下步骤：
S1，在上片前使研磨头和研磨盘旋转至一固定角度
S2，执行CMP工艺；
S3，在下片前使研磨头旋转至上片时研磨头所述的固定角度；
其中，改角度可根据研磨recipe调节，或者根据设备configure设定，用以避开某些特定的容易造成产品应力破片的机械手夹持的取向；
S4，检测晶圆，若检测产品划伤，通过异常分析定位划伤源。
根据划痕的形状，深度，长度，划痕与wafer notch的位置对应关系,结合CMP工艺参数设定，可通过异常分析获得划伤产生的时间，从而定位划伤源。
本发明的CMP工艺晶圆定位装置使上片和下片前基座、晶圆缺口、机械手均呈固定角度(该角度可以根据晶圆、工艺和设备通过标定选择)，这样在CMP前后基座、晶圆缺口、机械手之间的相对位置角度是不变的。首先，对于某些应力较高的wafer产品可以根据其实际情况选择所述固定角度，避免机械手夹碎晶圆。其次，因为所述固定角度的存在，使CMP前后所述相对位置角度保持一致，在CMP工艺后如果发生划痕，则可以通过异常分析推导出精确推导出产生划伤的时间。
附图说明
本发明附图旨在示出根据本发明的特定示例性实施例中所使用的方法、结构和/或材料的一般特性，对说明书中的描述进行补充。然而，本发明附图是未按比例绘制的示意图，因而可能未能够准确反映任何所给出的实施例的精确结构或性能特点，本发明附图不应当被解释为限定或限制由根据本发明的示例性实施例所涵盖的数值或属性的范围。下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是晶圆应力方向示意图。
图2是通过固定角度使机械手在合理角度夹持晶圆避免应力的示意图。
图3是本发明流程示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容充分地了解本发明的其他优点与技术效果。本发明还可以通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点加以应用，在没有背离发明总的设计思路下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明下述示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的具体实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性具体实施例的技术方案充分传达给本领域技术人员。
第一实施例；
本发明提供一种CMP工艺晶圆定位装置，包括：
传感器，其用于采集预设信号，其根据预设信号发出旋转信号在CMP工艺装片或下片前使CMP研磨头旋转到指定角度。
本实施例中，所述预设信号是研磨头马达旋转道数信号，根据马达旋转道数信号使在CMP工艺装片或下片前使CMP研磨头旋转到指定角度‘’
其中，所述传感器可以选择固定在CMP研磨头单元十字转架基座底或晶圆装卸平台(HCLU)基座旁的支柱上。
本发明的CMP工艺晶圆定位装置通过传感器使CMP旋转单元上片和下片旋转至指定角度，进而使基座、晶圆缺口、机械手均呈固定角度(该角度可以根据晶圆、工艺和设备通过标定选择)，这样在CMP前后基座、晶圆缺口、机械手之间的相对位置角度是不变的。首先，对于某些应力较高的wafer产品可以根据其实际情况选择所述固定角度，避免机械手夹碎晶圆。
第二实施例；
本发明提供一种CMP工艺晶圆定位装置，包括：
传感器，其用于采集预设信号，当检测到预设信号其发出旋转信号使CMP旋转单元旋转至指定角度；
反射件，其作为传感器定位反射点，反射信号即所述预设信号；
其中，所述传感器安装在CMP旋转单元压环上方、旁侧或基座支柱上，所述反射件安装在CMP旋转单元压环顶面、侧面或底面。
第三实施例；
本发明提供一种CMP工艺晶圆定位装置，包括：
传感器，其用于采集预设信号，当检测到预设信号其发出旋转信号使CMP旋转单元旋转至指定角度，所述传感器安装在CMP旋转单元压环上方、旁侧或基座支柱上；
反射件，其作为传感器定位反射点，反射信号即所述预设信号，所述反射件安装在CMP旋转单元压环顶面、侧面或底面；
其中，所述指定角度根据晶圆上缺口指定。
第四实施例；
本发明提供一种CMP工艺晶圆定位装置，包括：
传感器，其用于采集预设信号，当检测到预设信号其发出旋转信号使CMP旋转单元旋转至指定角度，所述传感器安装在CMP旋转单元压环上方、旁侧或基座支柱上；
反射件，其作为传感器定位反射点，反射信号即所述预设信号，所述反射件安装在安装在CMP研磨头顶面、侧面或底面；
其中，所述指定角度根据晶圆上缺口和机械手之间夹角确定。
可选择的，上述第二实施例、第三实施例或第四实施例中，所述传感器是反射式光电传感器，所述反射件是反射板。
第五实施例；
如图3所示，本发明提供一种CMP工艺划痕追踪方法，包括以下步骤：
S1，在上片前使研磨头和研磨盘旋转至一固定角度；
S2，执行CMP工艺；
S3，在下片前使研磨头旋转至上片时研磨头所述的固定角度；
其中，改角度可根据研磨recipe调节，或者根据设备configure设定，用以避开某些特定的容易造成产品应力破片的机械手夹持的取向；
S4，检测晶圆，若检测产品划伤，通过异常分析定位划伤源。
根据划痕的形状，深度，长度，划痕与wafer notch的位置对应关系,结合CMP工艺参数设定，可通过异常分析获得划伤产生的时间，从而定位划伤源。
除非另有定义，否则这里所使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的意思相同的意思。还将理解的是，除非这里明确定义，否则诸如在通用字典中定义的术语这类术语应当被解释为具有与它们在相关领域语境中的意思相一致的意思，而不以理想的或过于正式的含义加以解释。
以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种CMP工艺晶圆定位装置，其特征在于，包括：
传感器，其用于采集预设信号，其根据预设信号发出旋转信号在CMP工艺装片或下片前使CMP研磨头旋转到指定角度。
2.如权利要求1所述的CMP工艺晶圆定位装置，其特征在于：
所述传感器固定在CMP研磨头单元十字转架基座底或晶圆装卸平台（HCLU）基座旁的支柱上。
3.如权利要求2所述的CMP工艺晶圆定位装置，其特征在于：所述预设信号是研磨头马达旋转道数信号，根据马达旋转道数信号使在CMP工艺装片或下片前使CMP研磨头旋转到指定角度。
4.如权利要求1所述的CMP工艺晶圆定位装置，其特征在于，还包括：反射件，其作为传感器定位反射点。
5.如权利要求4所述的CMP工艺晶圆定位装置，其特征在于：所述传感器固定在CMP研磨头单元十字转架基座底或晶圆装卸平台（HCLU）基座旁的支柱上。
6.如权利要求4所述的CMP工艺晶圆定位装置，其特征在于：所述反射件安装在CMP研磨头上。
7.如权利要求1-6任意一项所述的CMP工艺晶圆定位装置，其特征在于：所述指定角度根据晶圆上缺口指定。
8.如权利要求1-6任意一项所述的CMP工艺晶圆定位装置，其特征在于：所述指定角度根据晶圆上缺口和机械手之间夹角确定。
9.一种CMP工艺划痕追踪方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，在上片前使研磨头和研磨盘旋转至一固定角度；
S2，执行CMP工艺；
S3，在下片前使研磨头旋转至上片时研磨头所述的固定角度；
S4，检测晶圆，若检测产品划伤，通过异常分析定位划伤源。
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