CN1251791A - 化学机械抛光装置 - Google Patents
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Abstract
一种化学－机械抛光装置,包括一个抛光垫、一个抛光台、一个晶片夹具、一个用于在对特定数目的晶片进行化学和机械抛光之后设置抛光垫的修整器;及一个根据抛光速度和所需的抛光时间控制设置抛光垫的条件的条件控制器。化学机械抛光装置可在每次对特定数目的晶片抛光之后适宜的调整抛光垫的设置条件,并能正确的进行后续的抛光。
Description
本发明涉及化学机械抛光装置，更具体的涉及这样一种化学机械抛光装置，其通过充分的控制晶片的抛光量从而能以稳定的量抛光晶片。
在生产半导体的过程中，通过使用化学机械抛光装置(此后称为“CMP”装置)进行抛光晶片。当使用CMP装置进行抛光时，将抛光量保持在固定的范围内是很重要的。CMP装置通常具有一个控制器，用于控制抛光的时间的长短。
下面将参考图1描述传统的CMP的一个实例。
传统的CMP装置10包含一个抛光块12，用于抛光形成在晶片上的膜，及一个控制器14，用于控制抛光的时间的长短。
抛光块包括一个抛光处理部分15，用于抛光晶片上的膜，厚度计量器16，用于在抛光前后测量膜的厚度，及一个条件处理部分18，其具有一个用于设置抛光垫的修整器。抛光处理部分15包括一个抛光垫(未示出)，一个抛光台(未示出)，该抛光台在夹住抛光垫的同时进行旋转，一个晶片夹具(未示出)，其在将晶片上的膜压向抛光垫的同时进行旋转，及一个计时部分(未示出)，用于测量抛光时间的长短。
控制器14包括厚度数据输入部分21，用于接收来自抛光块12的膜厚的数据；一个速度计算部分22，用于在抛光前后通过膜厚计算抛光速度和抛光时间；时间计算部分23，用于计算对于下一个晶片的抛光时间的长短；及一个输出部分24，用于所计算的抛光时间发送到抛光块12。
为了通过使用传统的CMP装置10抛光晶片上的膜，首先在抛光前通过用于测量膜厚的厚度计量器16计算膜厚，并将通过此测量所获得数据(此后称为“预抛光厚度数据”)发送到控制器14。
然后，进行抛光处理。CMP装置10在完成抛光的同时进行设置处理。
此外，通过使用厚度计量器16测量抛光后的膜厚，并将通过此测量所获得的数据(此后称为“后抛光厚度数据”)发送到控制器14。控制器14根据预抛光厚度数据和后抛光厚度数据计算当前的抛光量，并同样计算用于抛光处理下一个晶片所需要的时间长短，并将如此获得的时间长度发送到抛光块12。
然而，在传统的CMP装置中，抛光时间的长短总是在变化，这是因为用于设置抛光垫的条件总是不固定。对单个晶片的所需抛光时间的长短随着每个抛光的晶片而增加，在设置抛光垫后，抛光时间立即大大减少。因此，由于存在这样的不足，从而无法充分的控制晶片的抛光量，且抛光垫容易被损坏，寿命缩短。
针对上述的情况，本发明的目的在于提供一种CMP装置，其可充分的控制晶片的抛光量，并进行稳定的抛光处理。
本发明提供一个CMP装置，其包含包括：一个抛光垫；一个抛光台，其在固定所述抛光垫的同时可旋转；一个晶片夹具，其在固定晶片的同时将晶片上的膜压向所述抛光垫；一个用于在对特定数目的晶片进行化学和机械抛光后设置抛光垫的修整器；及一个条件控制器，包括速度计算部分，用于计算抛光速度；和一个设置部分，用于根据所计算的抛光速度设置用于设置所述抛光垫的条件。
根据本发明的CMP装置，在抛光特定数目的晶片后，可适当的矫正抛光垫的设置条件，后将抛光垫的条件基本上维持不变，从而正确的进行抛光。相应的，在所提供的CMP装置中，可稳定抛光速度，并充分的控制抛光量。此外，与现有技术相比，可大大的降低在抛光垫上所产生的损坏。在本发明中，最好特定数目的晶片数是1或2。
图1为传统的CMP装置的方框图和由此进行的处理过程；
图2为实施例1的CMP装置结构的方框图和由此进行的处理过程；
图3为实施例1中的处理过程的方框图；
图4为在实施例1的例子中的处理过程的示意图；
图5为实施例2的CMP装置的结构的方框图和由此所进行的处理过程；
图6为在实施例2中的处理过程的方框图；
图7为实施例2的例子中的处理过程的示意图。
下面将参考相应的附图对本发明进行更具体的描述。
在图2中，示出了CMP装置的实施例和通过使用CMP装置所进行的处理过程的流程图，与图1的现有技术相关的类似的元件用相同的标号进行表示，并略去对他们的描述。
图2中的CMP装置30具有抛光块32和用于建立抛光垫的设置条件的条件控制器34，而条件控制器34通过用于提供和接收信号的信号线路与抛光块32相连。
抛光块32包含：处理部分36，用于抛光晶片上的膜；厚度计量器16，用于在抛光前后测量膜的厚度；和条件处理部分38，具有用于设置抛光垫的修整器。处理部分36包括抛光垫(未示出)、抛光台(未示出)、晶片夹具(未示出)、和用于测量抛光时间长短的计时部分(未示出)。
条件控制器34包括：一个厚度数据输入部分40，用于从厚度计量器16接收膜厚数据；和一个CMP数据输入部分42，用于从抛光块32接收作为抛光指令的诸如抛光时间长短的抛光信息。
条件控制器34还包含：计算部分44，用于根据从输入部分40和42接收的数据计算抛光速度；以及设置部分46，用于根据所计算的抛光速度建立用于设置抛光垫的条件，和用于存储数据的数据库47。设置部分46包含：计算部分48，用于根据抛光速度和抛光信息计算设置时间的长短；以及输出部分50，用于将所计算的设置时间的长短发送到条件处理部分38。数据库47包括：转换表，用于计算由各类的膜和产品的所合成的每种组合的所需的设置时间，以及计算部分48，其在其自身和数据库47之间进行数据转换。
下面将描述通过使用CMP装置30进行的抛光过程。
通过厚度计量器16计算要被进行CMP处理的晶片上的膜的预抛光厚度数据，并将其传送到厚度数据输入部分40。
然后，将晶片送到抛光块32，并接受抛光处理。在处理过程中，将抛光信息(抛光时间的长短和按压测量杆的程度)及产品信息(膜的种类和半导体器件的产品名)发送到CMP数据输入部分42。
在完成抛光处理后，将晶片送到厚度计量器16，在该处测量抛光后的膜厚。将后抛光厚度数据发送到厚度数据输入部分40。
此后，计算部分44根据由厚度数据输入部分40接收的预抛光厚度数据和后抛光厚度数据及由CMP数据输入部分42接收的抛光时间的长短计算当前的抛光速度。
计算部分48计算抛光速度变化值，其是在当前的抛光速度和前面的抛光速度之间的差值，并根据当前的抛光速度、抛光速度变化值和数据库47的条件时间转换数据表计算所需的设置时间长度(参考图3)。
可按如下的方式进行对设置时间的所需长度的计算。
计算部分48从数据库47获得所需的部分，其中数据库47包含存储在与产品信息相关的转换数据表中的数据，即与被处理的晶片的种类和半导体的产品名有关。根据从转换数据表获得的部分、当前的抛光速度和抛光速度变化值通过内插法计算所需的设置时间的长短。
输出部分50将所计算的设置时间的长度发送到抛光块32，其根据所接收的设置时间的长短进行设置处理。
将所计算的数据和从抛光块32接收的数据存储进数据库47。
在本实施例中，可将抛光垫的设置条件基本上维持不变，而晶片上的膜的抛光量基本恒定，与现有的技术相比更稳定。此外，与现有技术相比，可大大降低在抛光垫上所发生的损坏。
通过在计算部分48计算调节头的压力条件和根据所计算的压力条件修正设置条件可获得同样的类似的效果。实施例1
在图4中所示的处理过程的实施例中，计算部分48通过使用下面的方程计算所需的设置时间。
TA＝((X-X1)/(X2-X1))×(T2-T1)+T1(1)
TB＝((X-X1)/(X2-X1))×(T4-T3)+T3(2)
T＝((R-RA)/(RB-RA))×(TB-TA)+TA(3)
在这些方程中，X为当前的抛光速度，X1和X2为包含在设置时间计算表中的X所存在的范围的上限和下限。R为抛光速度变化值，RA和RB为包含在设置时间计算表中的抛光速度变化值中的R所存在的上限和下限值。T1，T2，T3和T4为分别对应X1和RA，X2和RA，X1和RB，及X2和RB的所需的设置时间的长短。
在实施例1中，所计算的抛光速度X为1250，抛光速度变化量R为45。根据这些值，可获得X1＝1300，X2＝1200，T1＝85，T2＝90，T3＝80，T4＝85，RA＝0及RB＝50，计算出的所需的设置时间T＝83。
图5中所示的实施例2的CMP装置52与实施例1中的CMP装置30的区别在于，在抛光完晶片后，同时进行膜厚的测量和抛光的设置。在实施例2中，与实施例1中的类似的类似的元件用相同的标号表示，并省去对其的描述。
CMP装置52包括抛光块54，其抛光晶片上的膜，及一个调节滚56，用于建立抛光垫的设置条件，调节控制器56通过用于提供和接收信号的信号线与抛光块54相连。
抛光块54与实施例1的抛光块32相类似包括抛光处理部分57，其用于抛光晶片上的膜，厚度计量器16，用于在抛光前后测量膜厚，及调节处理部分58，其具有用于设置抛光垫的修整器。抛光处理部分57包括抛光垫(未示出)，抛光台(未示出)，晶片夹具(未示出)，及用于测量抛光时间的长短的装置(未示出)。抛光块54还包含一个工作台电机用于旋转抛光台和一个测量杆电机，用于旋转晶片夹具(未示出)。
调节控制器56与调节控制器14相类似包括厚度数据输入部分60和CMP数据输入部分62。
调节控制器56还包括计算部分64，其在抛光前后从膜厚计算抛光速度和抛光时间的长短，并在抛光期间根据从抛光块54接收到的抛光信息计算抛光速度，设置部分66，用于根据所计算的抛光速度和用于存储数据的数据库47建立抛光垫的设置条件。计算部分64根据被提供到工作台电机和测量杆电机上的电流值和抛光时间的长短计算抛光速度。设置部分66包含设置条件计算部分68，用于根据抛光速度和抛光指令计算所需的设置时间长度，输出部分50用于将所需的设置时间长度发送到调节处理部分58。数据库47包含与实施例1中的类似的调节时间转换表，而设置条件计算部分68使用数据库47进行数据的转换。
然后，将参考图6对通过使用CMP装置30所进行的抛光过程进行描述。
对被进行CMP处理的晶片上的膜的预抛光厚度数据用厚度计量器16进行计算，并将其发送到膜厚数据输入部分60。
然后，晶片被送到抛光块54并接受抛光处理。在处理期间，将抛光信息(抛光时间的长短和按压测量杆的程度)，提供到工作台电机和测量杆电机上的电流值及产品信息(膜的种类和半导体器件的产品名)发送到CMP数据输入部分62。
在完成抛光处理后，将晶片送到厚度计量器16，在该处测量抛光后的膜厚。将后抛光厚度数据发送到厚度数据输入部分60。
此后，抛光速度计算部分64根据工作台电机和测量杆电机的电流值和抛光时间的长短计算当前的抛光速度，并预测抛光垫的条件。
从数据库47获得并接收适合当前被处理的种类的膜的调节时间转换数据表和半导体的产品名。
此后，计算所需的设置时间的长度并与第一实施例一样将其发送到调节处理部分58。
在抛光后，当完成膜厚的测量后，抛光速度计算部分64根据由膜厚数据输入部分60接收到的预抛光厚度数据和后抛光厚度数据及由CMP数据输入部分62接收到的抛光时间长度计算当前抛光速度的精确值，并将精确值存储进数据库47中，而精确数据被用做改进随后的设置处理的精确度的数据。
在实施例2中可获得与实施例1中的类似的效果。即使CMP装置52不具有厚度计量器16，也可充分的控制抛光量。实施例2
在此实例中，制作反映抛光时间的长度和工作台电机和测量杆电机的电流值之间关系的曲线图，并依据该曲线图和根据图7中所示的过程计算抛光速度。所计算的抛光速度X为1250，抛光速度的变化量R为45。根据这些数值，与实施例1中类似，可获得X1＝1300，X2＝1200，T1＝85，T2＝90，T3＝80，T4＝85，RA＝0和RB＝50这些值，并计算出所需的设置时间T＝83。
此后，根据预抛光厚度数据和后抛光厚度数据计算抛光速度的精确值，并将其存储进数据库47中。
由于上面仅用实例对实施例进行了描述，本发明并不限于上述的实施例，对于本领域中的技术人员所做的各种的变化和修改都在本发明的范围之内。
Claims (10)
1.一种化学-机械抛光(CMP)装置，其特征在于包含：
一个抛光垫；
一个抛光台，其在固定所述抛光垫的同时可旋转；
一个晶片夹具，其在固定晶片的同时将晶片上的膜压向所述抛光垫；
一个用于在对特定数目的晶片进行化学和机械抛光之后设置抛光垫的修整器；及
一个调节控制器，包括速度计算部分，用于计算抛光速度，和一个设置部分，用于根据所计算的抛光速度设置用于设置所述抛光垫的条件。
2.根据权利要求1所述的CMP装置，其特征在于所述速度计算部分根据抛光前后的膜的厚度计算抛光速度和抛光时间的长短。
3.根据权利要求1所述的CMP装置，其特征在于所述抛光速度计算部分根据在抛光期间用于旋转抛光台和晶片夹具所需要的能量计算抛光速度和抛光时间的长短。
4.根据权利要求1所述的CMP装置，其特征在于所述条件设置部分根据抛光速度和所需的设置时间之间的相关性建立所需的设置时间。
5.根据权利要求4所述的CMP装置，其特征在于根据图确定所述的相关性。
6.根据权利要求4所述的CMP装置，其特征在于通过表确定所述的相关性。
7.根据权利要求1所述的CMP装置，其特征在于所述条件建立部分根据在抛光速度和设置时间的长短之间所预先确定的相关性设置测量杆对所述抛光垫的所需的压力。
8.根据权利要求7所述的CMP装置，其特征在于通过图确定所述的相关性。
9.根据权利要求7所述的CMP装置，其特征在于根据表确定所述的相关性。
10.根据权利要求7所述的CMP装置，其特征在于所述条件设置部分通过由表确定的相关性的插值设置条件。
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