CN115816285A - 一种半导体晶片的cmp装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体晶片的CMP的方法，包括以下步骤：通过摄像设备获取半导体晶片的照片，获取到半导体晶片的面积Sb；以及获取到半导体晶片上的凸点的信息；当得到半导体晶片CNP信号时，启动抛光模块对半导体晶片进行抛光处理，并对半导体晶片的抛光工艺进行实时监测；当得到CMP正常信号时，保证其抛光设备正常工作，当得到CMP不正常信号时，对抛光设备进行工艺参数调整，本发明避免对不合格半导体晶片进行抛光处理，影响生产半导体晶片机械抛光的效率，以及在抛光时，处于合理的工艺范围内。
Description
技术领域
本发明涉及半导体晶片技术领域，具体涉及一种半导体晶片的CMP装置和方法。
背景技术
中国专利CN 110193775 A公开了一种化学机械抛光方法及化学机械抛光装置，充分考虑了化学机械抛光装置上的晶片载体随着长时间使用而导致的厚度变化对半导体晶片的抛光效果的影响，在设定用于半导体晶片抛光的工艺参数之前，先测量晶片载体的厚度，并计算出测得的晶片载体的厚度与待抛光的半导体晶片在完成抛光后的目标厚度之间的差值，然后根据该差值设定用于半导体晶片抛光的工艺参数；
现有技术中，在对半导体晶片进行CMP处理时，通常是直接将上游工艺得到的晶片直接拿取过来进行抛光处理，而其处理方式存在着对不合格的晶片进行抛光处理，导致设备加工时间和效能的浪费；以及在抛光时，抛光设备的压力、转速、研磨液等参数是预先设置的，且在工作时也是固定不变的，从而导致半导体晶片在抛光时，产品合格率不高的问题。
发明内容
本发明的目的就在于解决现有抛光设备对不合格的晶片也进行抛光处理的问题，而提出一种半导体晶片的CMP装置和方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种半导体晶片的CMP的方法，包括以下步骤：
步骤1：将半导体晶片置于晶片载体上，通过摄像设备获取半导体晶片的照片，获取到半导体晶片的面积Sb；以及获取到半导体晶片上的凸点的信息，凸点的信息包括凸点的位置以及数量，分别标记为Wh和Sl；
步骤2：获取到半导体晶片CNP信号和半导体晶片不需要CNP信号，当得到半导体晶片CNP信号时，启动抛光模块对半导体晶片进行抛光处理，并对半导体晶片的抛光工艺进行实时监测；
步骤3：当在对半导体晶片的抛光工艺进行实时监测，并生成CMP正常信号、CMP不正常信号时，将对半导体的抛光工艺参数进行调整；当得到CMP正常信号时，保证其抛光设备正常工作，当得到CMP不正常信号时，对抛光设备进行工艺参数调整。
作为本发明进一步的方案：步骤1具体的工作过程如下：
S11、获取到半导体晶片的面积Sb、凸点的位置Wh和凸点的数量Sl；
S12、通过公式
计算得到该半导体晶片的样品数据Jb；
S13、将得到的半导体晶片的样品数据Jb与半导体晶片的样品数据阈值进行比较。
作为本发明进一步的方案：若半导体晶片的样品数据Jb大于半导体晶片的样品数据阈值时，则判定当前半导体晶片需要进行机械抛光处理，生成半导体晶片CNP信号并将半导体晶片CNP信号并发送至处理单元，处理单元接收到半导体晶片CNP信号后，将其进行机械抛光处理。
作为本发明进一步的方案：若半导体晶片的样品数据Jb大于半导体晶片的样品数据阈值时，则判定该半导体晶片不合格，表面该半导体晶片为生产得到的半导体晶片的残次品，不需要进行抛光处理，并生成半导体晶片不需要CNP信号。
作为本发明进一步的方案：半导体晶片抛光处理的具体过程如下：
S21.HCl溶液对半导体晶片进行喷淋，再利用去离子水对半导体晶片进行冲洗，冲洗后干燥处理；
S22.将半导体晶片固定在晶片载体上，通过抛光设备进行双面抛光处理。
作为本发明进一步的方案：该监测具体工作过程如下：
S221、获取在抛光时间内配电网的晶片载体参数，将得到的晶片载体上的实时温度值和实时湿度值代入到以绘制温度最大值曲线和温度最小值曲线、以及压力最大值曲线和压力最小值曲线的坐标系中，得到实时温度值曲线和实时压力值曲线；
将实时温度值曲线与温度最大值曲线和温度最小值曲线进行重合比对，并在线剪切位于非重合图形，并计算得到非重合图形的面积为S1；相同地，将实时压力值曲线与压力最大值曲线和压力最小值曲线进行重合比对，并在线剪切位于非重合图形，并计算得到非重合图形的面积为S2；
将得到的S1和S2代入到公式
中，计算得到晶片载体系数Xz；
S222、同时，采集抛光设备的研磨头的压力以及转速，并分别标记为Py和Vy；以及研磨液的流量并标记为Ly；采集研磨头的压力对应的浮动频率Ppy，研磨头的转速对应的浮动频率Pvy，以及研磨液的流量对应的浮动频率Ply；
通过公式
计算得到半导体晶片的抛光工艺系数Xp；
S223、将得到的晶片载体系数Xz和半导体晶片的抛光工艺系数Xp，代入到公式中
计算得到半导体的实时的CMP系数；
S224、将半导体的实时的CMP系数Xp与半导体的实时的CMP系数阈值进行比较。
作为本发明进一步的方案：若半导体的实时的CMP系数Xp大于半导体的实时的CMP系数阈值，则表明半导体晶片工艺参数处于正常水平，生成CMP正常信号。
作为本发明进一步的方案：若半导体的实时的CMP系数Xp小于半导体的实时的CMP系数阈值，则表明半导体晶片工艺参数处于不正常水平，生成CMP不正常信号。
作为本发明进一步的方案：当得到CMP不正常信号时，其具体工作过程如下：
S31、通过在工作台上设置含有监测系统的工业相机，获取到半导体晶片抛光后的实时厚度值，将得到的实时厚度值，代入到设置有厚度值与抛光工艺参数的预设曲线的坐标系中，从而得到对应的实时的抛光工艺参数，并标记为Cp；
S32、将得到实时的抛光工艺参数Cp，代入到公式
中，分别对应计算得到抛光设备的研磨头的压力Py以及转速Vy，以及研磨液的流量Ly；
S33、将得到的研磨头的压力Py以及转速Vy，以及研磨液的流量Ly分别发送至对应的抛光设备的控制器和输送研磨液的控制阀。
一种半导体晶片的CMP装置，包括采集模块、抛光模块和调整模块；
采集模块，通过摄像设备获取半导体晶片的照片，获取到半导体晶片的面积；以及获取到半导体晶片上的凸点的信息，凸点的信息包括凸点的位置以及数量；
抛光模块、当得到半导体晶片CNP信号时，启动抛光模块对半导体晶片进行抛光处理，并对半导体晶片的抛光工艺进行实时监测；
调整模块、当得到CMP正常信号时，抛光设备正常工作，当得到CMP不正常信号时，对抛光设备进行工艺参数调整。
本发明的有益效果：
本发明在抛光前，对半导体晶片进行图片拾取并检测，判断该半导体晶片是否符合要求，若符合则进行抛光处理，该步骤1对半导体晶片进行预先检测，避免对不合格半导体晶片进行抛光处理，影响生产半导体晶片机械抛光的效率；
本发明在抛光时，通过温度传感器和压力传感器，以及工业相机，对半导体晶圆抛光进行实时检测，将得到半导体晶片信息实时进行比对分析，保证半导体晶体在抛光时，处于合理的工艺范围内，避免出现现有技术中，抛光设备的压力、转速、研磨液等参数是预先设置的，且在工作时也是固定不变的，从而导致半导体晶片在抛光时，产品合格率不高的问题。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的系统框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1所示，本发明为一种半导体晶片的CMP装置，包括采集模块、抛光模块；
采集模块，将半导体晶片置于晶片载体上，通过摄像设备获取半导体晶片的照片，获取到该半导体晶片的尺寸，该半导体晶片的尺寸为半导体晶片的面积，并标记为Sb；以及获取到半导体晶片上的凸点的信息，该凸点的信息包括凸点的位置以及数量，并分别标记为Wh和Sl；
抛光模块、获取到半导体晶片CNP信号和半导体晶片不需要CNP信号，当得到半导体晶片CNP信号时，启动抛光模块对半导体晶片进行抛光处理，并对半导体晶片的抛光工艺进行实时监测；
调整模块、当在对半导体晶片的抛光工艺进行实时监测，并生成CMP正常信号、CMP不正常信号时，将对半导体的抛光工艺参数进行调整；当得到CMP正常信号时，保证其抛光设备正常工作，当得到CMP不正常信号时，对抛光设备进行工艺参数调整。
实施例2
基于上述实施例1，本发明为一种半导体晶片的CMP方法，包括以下步骤：
步骤1：将半导体晶片置于晶片载体上，通过摄像设备获取半导体晶片的照片，获取到该半导体晶片的尺寸，该半导体晶片的尺寸为半导体晶片的面积，并标记为Sb；以及获取到半导体晶片上的凸点的信息，该凸点的信息包括凸点的位置以及数量，并分别标记为Wh和Sl；
其中，该半导体晶片上的凸点的位置Wh的获取，具体通过以下方式：以晶片载体的顶面构建X轴和Y轴的水平面，竖直高度的方向为Z轴，顶面中心的位置为圆心0点，得到该凸点的坐标值(xi、yi、zi)，利用公式计算
得到该凸点的位置Wh；其中，a1、a2、a3为比例系数，a1取值为0.841，a2取值为0.365，a3取值为0.158；
该步骤1具体的工作过程如下：
S11、获取到半导体晶片的面积Sb、凸点的位置Wh和凸点的数量Sl；
S12、通过公式
计算得到该半导体晶片的样品数据Jb；其中，b1、b2以及b3均为预设比例系数，且b1＞b2＞b3＞0，β为误差修正因子，取值为0.956，a1取值为1.32，a2取值为1.45，a3取值为1.54；
S13、将得到的半导体晶片的样品数据Jb与半导体晶片的样品数据阈值进行比较；
若半导体晶片的样品数据Jb大于半导体晶片的样品数据阈值时，则判定当前半导体晶片需要进行机械抛光处理，生成半导体晶片CNP信号并将半导体晶片CNP信号并发送至处理单元，处理单元接收到半导体晶片CNP信号后，将其进行机械抛光处理；
若半导体晶片的样品数据Jb小于半导体晶片的样品数据阈值时，则判定该半导体晶片不合格，表面该半导体晶片为生产得到的半导体晶片的残次品，不需要进行抛光处理，并生成半导体晶片不需要CNP信号；
所以，本发明的步骤1，在抛光前，对半导体晶片进行图片拾取并检测，判断该半导体晶片是否符合要求，若符合则进行抛光处理，该步骤1对半导体晶片进行预先检测，避免对不合格半导体晶片进行抛光处理，影响生产半导体晶片机械抛光的效率；
步骤2：获取到半导体晶片CNP信号和半导体晶片不需要CNP信号，当得到半导体晶片CNP信号时，启动抛光模块对半导体晶片进行抛光处理，并对半导体晶片的抛光工艺进行实时监测；
该半导体晶片抛光处理的具体过程如下：
S21.准备好浓度为15-20％的HCl溶液，将半导体晶片置于真空箱中的旋转盘上，利用HCl溶液对半导体晶片进行喷淋，然后再利用去离子水对半导体晶片进行冲洗，冲洗之后调节真空箱中温度为40-50℃，通入适量的氮气，对半导体晶片进行干燥处理；
S22.将抛光设备设置在工作台上，将半导体晶片固定在晶片载体上，半导体晶片的一面抛光处理完毕之后，去除半导体晶片表面上的杂物，然后将晶片翻转到另一面，将晶片的另一面继续抛光处理；
同时在晶片载体上设置有温度传感器和压力传感器，以及在工作台上设置含有监测系统的工业相机，对半导体晶圆抛光进行实时检测；
该监测系统具体工作过程如下：
S221、获取在抛光时间内配电网的晶片载体参数，其中单位时间的初始时间为T1，结束时间为Tv；以运行时间t为X轴，以温度值A1为Y轴，构建时间与温度值坐标系，以及以运行时间t为X轴，以压力值A2为Y轴，构建时间与压力值坐标系，将得到的晶片载体上的实时温度值和实时湿度值代入到以绘制温度最大值曲线和温度最小值曲线、以及压力最大值曲线和压力最小值曲线的坐标系中，得到实时温度值曲线和实时压力值曲线；
将实时温度值曲线与温度最大值曲线和温度最小值曲线进行重合比对，并在线剪切位于非重合图形，并计算得到非重合图形的面积为S1；相同地，将实时压力值曲线与压力最大值曲线和压力最小值曲线进行重合比对，并在线剪切位于非重合图形，并计算得到非重合图形的面积为S2；
将得到的S1和S2代入到公式
中，计算得到晶片载体系数Xz；其中，c1、c2为比例系数，c1取值为0.745，c2取值为0.369；
S222、同时，采集抛光设备的研磨头的压力以及转速，并分别标记为Py和Vy；以及研磨液的流量并标记为Ly；采集研磨头的压力对应的浮动频率Ppy，研磨头的转速对应的浮动频率Pvy，以及研磨液的流量对应的浮动频率Ply；
通过公式
计算得到半导体晶片的抛光工艺系数Xp；其中，d1和d2均为预设比例系数，d1取值为0.156，d2取值为0.452，β为误差修正因子，取值为1.65；
S223、将得到的晶片载体系数Xz和半导体晶片的抛光工艺系数Xp，代入到公式中
计算得到半导体的实时的CMP系数；其中，α取值为4.10；
S224、将半导体的实时的CMP系数Xp与半导体的实时的CMP系数阈值进行比较；
若半导体的实时的CMP系数Xp大于半导体的实时的CMP系数阈值，则表明半导体晶片工艺参数处于正常水平，生成CMP正常信号；
若半导体的实时的CMP系数Xp小于半导体的实时的CMP系数阈值，则表明半导体晶片工艺参数处于不正常水平，生成CMP不正常信号；
步骤3：当在对半导体晶片的抛光工艺进行实时监测，并生成CMP正常信号、CMP不正常信号时，将对半导体的抛光工艺参数进行调整；当得到CMP正常信号时，保证其抛光设备正常工作，当得到CMP不正常信号时，对抛光设备进行工艺参数调整；
当得到CMP不正常信号时，其具体工作过程如下：
S31、通过在工作台上设置含有监测系统的工业相机，获取到半导体晶片抛光后的实时厚度值，将得到的实时厚度值，代入到以半导体晶片实时抛光厚度值为X轴，半导体抛光工艺参数为Y轴的直角坐标系中，在直角坐标系中，设置有厚度值与抛光工艺参数的预设曲线，从而将抛光厚度值代入，得到对应的实时的抛光工艺参数，并标记为Cp；
S32、将得到实时的抛光工艺参数Cp，代入到公式
中，分别对应计算得到抛光设备的研磨头的压力Py以及转速Vy，以及研磨液的流量Ly；其中，A、B、C为比例系数；A、B、C由技术人员根据实际情况而设置；
S33、将得到的研磨头的压力Py以及转速Vy，以及研磨液的流量Ly分别发送至对应的抛光设备的控制器和输送研磨液的控制阀；
所以，本发明的步骤2和步骤3，通过温度传感器和压力传感器，以及工业相机，对半导体晶圆抛光进行实时检测，将得到半导体晶片信息实时进行比对分析，保证半导体晶体在抛光时，处于合理的范围内，避免出现现有技术中，抛光设备的压力、转速、研磨液等参数是预先设置的，且在工作时也是固定不变的，从而导致半导体晶片在抛光时，产品合格率不高的问题。
本发明的工作原理：本发明在抛光前，对半导体晶片进行图片拾取并检测，判断该半导体晶片是否符合要求，若符合则进行抛光处理，该步骤1对半导体晶片进行预先检测，避免对不合格半导体晶片进行抛光处理，影响生产半导体晶片机械抛光的效率；
本发明在抛光时，通过温度传感器和压力传感器，以及工业相机，对半导体晶圆抛光进行实时检测，将得到半导体晶片信息实时进行比对分析，保证半导体晶体在抛光时，处于合理的范围内，避免出现现有技术中，抛光设备的压力、转速、研磨液等参数是预先设置的，且在工作时也是固定不变的，从而导致半导体晶片在抛光时，产品合格率不高的问题。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种半导体晶片的CMP的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将半导体晶片置于晶片载体上，通过摄像设备获取半导体晶片的照片，获取到半导体晶片的面积Sb；以及获取到半导体晶片上的凸点的信息，凸点的信息包括凸点的位置以及数量，分别标记为Wh和SI；
步骤2：当得到半导体晶片CNP信号时，启动抛光模块对半导体晶片进行抛光处理，并对半导体晶片的抛光工艺进行实时监测；
步骤3：当得到CMP正常信号时，保证其抛光设备正常工作，当得到CMP不正常信号时，对抛光设备进行工艺参数调整。
2.根据权利要求1所述的一种半导体晶片的CMP方法，其特征在于，步骤1具体的工作过程如下：
S11、获取到半导体晶片的面积Sb、凸点的位置Wh和凸点的数量SI；
S12、通过公式
计算得到该半导体晶片的样品数据Jb；
S13、将得到样品数据Jb与样品数据阈值进行比较。
3.根据权利要求2所述的一种半导体晶片的CMP方法，其特征在于，若样品数据Jb大于样品数据阈值时，则生成半导体晶片CNP信号并发送至处理单元后，进行机械抛光处理。
4.根据权利要求3所述的一种半导体晶片的CMP方法，其特征在于，若样品数据Jb小于样品数据阈值时，生成半导体晶片不需要CNP信号。
5.根据权利要求1所述的一种半导体晶片的CMP方法，其特征在于，半导体晶片抛光处理的具体过程如下：
S21.半导体晶片进行酸洗、水洗后干燥处理；
S22.对半导体晶片进行双面抛光处理。
6.根据权利要求5所述的一种半导体晶片的CMP方法，其特征在于，该监测具体工作过程如下：
S221、将得到的晶片载体上的实时温度值和实时湿度值代入到以绘制对应的最大值曲线和最小值曲线的坐标系中；
将实时温度值曲线与温度最大值曲线和温度最小值曲线进行重合比对，并在线剪切位于非重合图形，将得到非重合图形的面积为S1和S2；
利用公式
中，计算得到晶片载体系数Xz；
S222、同时，采集抛光设备的研磨头的压力以及转速，并分别标记为Py和Vy；以及研磨液的流量并标记为Ly；采集研磨头的压力对应的浮动频率Ppy，研磨头的转速对应的浮动频率Pvy，以及研磨液的流量对应的浮动频率Ply；
通过公式
计算得到半导体晶片的抛光工艺系数Xp；
S223、将晶片载体系数Xz和抛光工艺系数Xp，代入到公式中
计算得到半导体的实时的CMP系数；
S224、将半导体的实时的CMP系数Xp与半导体的实时的CMP系数阈值进行比较。
7.根据权利要求6所述的一种半导体晶片的CMP方法，其特征在于，若半导体的实时的CMP系数Xp大于半导体的实时的CMP系数阈值，生成CMP正常信号。
8.根据权利要求7所述的一种半导体晶片的CMP方法，其特征在于，若半导体的实时的CMP系数Xp小于半导体的实时的CMP系数阈值，生成CMP不正常信号。
9.根据权利要求8所述的一种半导体晶片的CMP方法，其特征在于，当得到CMP不正常信号时，其具体工作过程如下：
S31、获取到半导体晶片抛光后的实时厚度值，通过预设曲线的坐标系中，而得到实时的抛光工艺参数Cp；
S32、将得到实时的抛光工艺参数Cp，代入到公式
中，分别对应计算得到抛光设备的研磨头的压力Py以及转速Vy，以及研磨液的流量Ly；
S33、将得到的研磨头的压力Py以及转速Vy，以及研磨液的流量Ly分别发送至对应的抛光设备的控制器和输送研磨液的控制阀。
10.一种半导体晶片的CMP装置，其特征在于，包括采集模块、抛光模块和调整模块；
采集模块、获取到半导体晶片的面积；以及获取到半导体晶片上的凸点的信息；
抛光模块、当得到半导体晶片CNP信号时，启动抛光模块对半导体晶片进行抛光处理，并对半导体晶片的抛光工艺进行实时监测；
调整模块、当得到CMP正常信号时，抛光设备正常工作，当得到CMP不正常信号时，对抛光设备进行工艺参数调整。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211480328.9A CN115816285A (zh) | 2022-11-23 | 2022-11-23 | 一种半导体晶片的cmp装置和方法 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117773750A (zh) * | 2023-12-15 | 2024-03-29 | 苏州晶淼半导体设备有限公司 | 一种用于清洗的多机械臂协同控制系统 |
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2022
- 2022-11-23 CN CN202211480328.9A patent/CN115816285A/zh active Pending
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| CN117773750A (zh) * | 2023-12-15 | 2024-03-29 | 苏州晶淼半导体设备有限公司 | 一种用于清洗的多机械臂协同控制系统 |
| CN117773750B (zh) * | 2023-12-15 | 2024-05-31 | 苏州晶淼半导体设备有限公司 | 一种用于清洗的多机械臂协同控制系统 |
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Legal Events
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