CN1393688A - 化学机械研磨工艺中氧化剂浓度的监控系统 - Google Patents
化学机械研磨工艺中氧化剂浓度的监控系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1393688A CN1393688A CN 01129651 CN01129651A CN1393688A CN 1393688 A CN1393688 A CN 1393688A CN 01129651 CN01129651 CN 01129651 CN 01129651 A CN01129651 A CN 01129651A CN 1393688 A CN1393688 A CN 1393688A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- slurry
- spectrometer
- grind
- concentration
- grinding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
一种化学机械研磨工艺中氧化剂浓度的监控系统，包含一光谱仪与一中控器，其中光谱仪连接在研浆供应槽与研磨机台之间用来供应研浆的管路上，此光谱仪用来检测研浆中氧化剂的浓度；中控器与光谱仪、研浆供应槽与研磨机台连接，此中控器会根据光谱仪传来的信号以得到研浆中氧化剂的浓度，并据以调整研浆供应槽中研浆的组成与/或研磨机台的研磨条件。
Description
本发明是有关一种半导体工艺(Semiconductor Process)的监控系统，且特别是有关一种化学机械研磨工艺(Chemical MechanicalPolishing，CMP)中氧化剂(Oxidant)浓度的监控系统。
在各种半导体基底的平坦化(Planarization)方法中，化学机械研磨法是最直接快速的方法，且因其可达到全面性的平坦化，因此使用频率甚高。化学机械研磨法的基本作法是将基底压在旋转的研磨垫上，并配合内含研磨颗粒的研浆(Slurry)将基底表面磨平。另外，当所研磨者是基底上的金属层或有机聚合物层时，还可在研浆中加入氧化剂以氧化待研磨层的表面，使其易于被研磨颗粒磨除。
在化学机械研磨工艺中，基底的研磨速率主要与下列四项因素成正比：研磨垫的转速、研磨垫对基底的压力、研浆中氧化剂的浓度以及单位体积研浆中研磨颗粒的个数。因此，上述四项因素必须依工艺需求随时监测并调整，以确保使预定时间后待研磨层的去除厚度符合默认值。
在公知技术中，研浆中氧化剂浓度的检测都是采用滴定法(Titration)，是以一还原剂来滴定(Titrate)研浆中的氧化剂，并利用其它化学试剂来检测滴定终点。由于这种检测方法速度很慢，又需准备多种化学药剂，因此十分耗费时间、成本和人力。再者，由于公知技术中氧化剂浓度决定速度缓慢，因此无法实时地调整研磨机台的研磨条件以维持固定的研磨速率，使得待研磨层的去除厚度不一，进而导致产品特性的差异。
为此，本发明提出一种化学机械研磨工艺中氧化剂浓度的监控系统，其包含一光谱仪与一中控器，其中光谱仪连接在研浆供应槽与研磨机台之间用来供应研浆的管路上，此光谱仪利用一光学方式来检测研浆中氧化剂的浓度；中控器与光谱仪、研浆供应槽与研磨机台连接，此中控器根据光谱仪传来的信号，来得到研浆中氧化剂的浓度，并据以调整研浆供应槽中研浆的组成与/或研磨机台的研磨条件。
本发明还提出一种可实时调整的化学机械研磨系统，包含一研浆供应槽、一研磨机台、一管路、一光谱仪与一中控器。其中，研浆供应槽是用来盛装一研浆，此研浆组成中含有一氧化剂。研磨机台上具有一研磨垫以用来研磨一基底，且管路是用来由研浆供应槽输送研浆至研磨机台。光谱仪连接在此管路上，此光谱仪是利用一光学方式来检测研浆中氧化剂的浓度。中控器与光谱仪、研浆供应槽与研磨机台连接，此中控器根据光谱仪传来的信号以得到研浆中氧化剂的浓度，并据以调整研浆供应槽中研浆的组成与/或研磨机台的研磨条件。
由于本发明是利用一光谱仪，以光学方式随时检测研浆中氧化剂的浓度，因此其检测快速且不需准备滴定所需的化学药剂，而可节省维护所需的成本和人力。再者，由于本发明可快速检测研浆中氧化剂的浓度，因此可实时调整研磨机台的研磨条件以维持固定的研磨速率，并使产品特性较为一致。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明：
图面说明：
图1是本发明较佳实施例的化学机械研磨系统与研浆中氧化剂浓度的监控系统；
图2是本发明较佳实施例的化学机械研磨系统中光谱仪的构造与运作原理的简图，此处是一吸收光谱议。附图标记说明：
10：研浆(Slurry)
20、20a、20b：光束
100：研浆供应槽
110：研磨机台
120、120a：管路
130：光谱仪(Spectrometer)
132：光源
134：劈光镜(Splitter)
136a、136b：光检测器(Photo-Detector)
138：比较器
140：中控器(Central Controller)
S1：吸收度或光强度信号
S2、S3：控制信号
S4a、S4b：光强度信号
实施例：
请参照图1，是本发明较佳实施例的化学机械研磨系统与研浆中氧化剂浓度的监控系统。如图1所示，此化学机械研磨系统包含研浆供应槽100、研磨机台110、管路120、光谱仪130与中控器140。
请继续参照图1，研浆供应槽100是用来盛装研浆10，此研浆10中含有一种氧化剂，此氧化剂例如是过氧化氢，或是专用于研磨金属的三价铁盐(Fe3+salt)，例如是铁氰化钾(potassium ferricyanide，K3Fe(CN)6)；管路120是用来由研浆供应槽100输送研浆10至研磨机台110。光谱仪130连接在管路120上，且利用一光学方式来检测研浆10中氧化剂的浓度，此光谱仪130例如为一吸收光谱仪，且较好的是一紫外光/可见光(UV/Visible)吸收光谱仪，其波长介于200nm至1000nm之间；此光谱仪130也可以是一拉曼(Raman)光谱仪，其是检测光源的反射光的光谱(Spectrum)，此光谱的横坐标是光源与反射光的波长的差。研磨机台110上具有一研磨垫(未显示)，以此研磨垫配合由管路120传输而来的研浆10，即可用来研磨一基底(未显示)。
请继续参照图1，中控器140是本发明的研浆中氧化剂浓度监控系统的核心。如图1所示，中控器140与光谱仪130、研浆供应槽100与研磨机台110连接，此中控器140会接收由光谱仪130传来的吸收度或光强度信号S1，并据此信号换算出研浆10中氧化剂的浓度。接着，中控器140会根据此浓度，送出控制信号S2至研磨机台110，以调整研磨垫的转速与/或研磨垫对基底所施加的压力；或是送出控制信号S3至研浆供应槽100，以令其调整研浆中氧化剂的浓度；当然同时送出控制信号S2与S3亦可。举例来说，当中控器140判断研浆10中氧化剂浓度过高时，即可调低研磨垫的转速、研磨垫对基底所施加的压力，以维持预设的研磨速率；当然，也可以直接调低研浆10中氧化剂的添加比例，即降低氧化剂的浓度。
接着请参照图2，是本发明较佳实施例的化学机械研磨系统中光谱仪130的构造与运作原理的简图，此处的光谱仪130是一吸收光谱仪。如图2所示，此吸收光谱仪由光源132发出光束20，其波长较佳是在研浆10中氧化剂的吸收峰(Absorption Peak)上，以尽量降低浓度测量的误差。接着，光束20经劈光镜(Splitter)134之后会分成强度相等的两条光束20a与20b。其中，光束20a会被光检测器136a接收，此光检测器136a所测得的光强度作为参考值；光束20b将通过一段透光的管路120a(管路120的一部分)与流经其中的研浆10而被吸收一部分，再被光检测器136b接收。接着，将光检测器136b所得的光强度信号S4b与光检测器136a所得的光强度信号S4a(参考值)分别输入比较器138以作比较，即可得知研浆10的吸收度，并由光谱仪130送出吸收度信号S1。当中控器140接收到吸收度信号S1之后，即可据以换算出研浆10中氧化剂的浓度，此换算方法是广为熟知的技术，不再赘述。
由于本发明较佳实施例是利用一吸收光谱仪，以光学方式检测研浆中氧化剂的浓度，因此可与一般的化学机械研磨系统相结合以快速地检测氧化剂的浓度，并能实时地调整化学机械研磨系统，使得各基底的研磨速率与产品的特性达到一致。另外，由于采用本发明的监控系统时不需准备滴定所需的化学药剂，而可节省维护所需的成本和人力。
虽然本发明已以一较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉该项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，所作的各种更动与润饰，均未脱离本发明的保护范围，而本发明的保护范围应当以权利要求书所限定的为准。
Claims (10)
1.一种化学机械研磨工艺中氧化剂浓度的监控系统，该化学机械研磨工艺是利用一研浆供应槽、一管路与一研磨机台，其中该研浆供应槽是经过该管路供应一研浆至该研磨机台，且该研浆的组成中含有一氧化剂，其特征在于：该监控系统包括：
一光谱仪，连接在该管路上，利用一光学方式来检测该研浆中该氧化剂的浓度；
一中控器，与该光谱仪、该研浆供应槽，以及该研磨机台连接，该中控器根据该光谱仪传来的一信号以得到该氧化剂的该浓度，并据以调整该研浆供应槽中该研浆的组成与该研磨机台的一研磨条件。
2.根据权利要求1所述的化学机械研磨工艺中氧化剂浓度的监控系统，其特征在于：该光谱仪包括一吸收光谱仪。
3.根据权利要求2所述的化学机械研磨工艺中氧化剂浓度的监控系统，其特征在于：该吸收光谱仪包括一紫外光/可见光吸收光谱仪。
4.根据权利要求1所述的化学机械研磨工艺中氧化剂浓度的监控系统，其特征在于：该中控器调整该研浆的组成时所调整的包括该氧化剂的浓度。
5.根据权利要求1所述的化学机械研磨工艺中氧化剂浓度的监控系统，其特征在于：该化学机械研磨工艺是利用该研磨机台上的一研磨垫来研磨一基底，且该研磨条件包括该研磨垫的转速和该研磨垫对该基底所施件的压力。
6.一种可实时调整的化学机械研磨系统，包括：
一研浆供应槽，其是用来盛装一研浆，该研浆的组成中含有一氧化剂；
一研磨机台，具有一研磨垫以用来研磨一基底；
一管路，是用来由该研浆供应槽输送该研浆至该研磨机台；
其特征在于：还包括：
一光谱仪，连接在该管路上，且利用一光学方式来检测该研浆中该氧化剂的一浓度；
一中控器，该光谱仪、该研浆供应槽，以及该研磨机台连接，该中控器会根据该光谱仪传来的一信号以得到该氧化剂的该浓度，并据以调整该研浆供应槽中的该研浆的组成与该研磨机台的一研磨条件。
7.根据权利要求6所述的可实时调整的化学机械研磨系统，其特征在于：该光谱仪包括一吸收光谱仪。
8.根据权利要求7所述的可实时调整的化学机械研磨系统，其特征在于：该吸收光谱仪包括一紫外光/可见光吸收光谱仪。
9.根据权利要求6所述的可实时调整的化学机械研磨系统，其特征在于：该中控器调整该研浆的组成时所调整的包括该氧化剂的浓度。
10.根据权利要求6所述的可实时调整的化学机械研磨系统，其特征在于：该研磨条件包括该研磨垫的转速和该研磨垫对该基底所施加的压力。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 01129651 CN1215323C (zh) | 2001-06-26 | 2001-06-26 | 化学机械研磨工艺中氧化剂浓度的监控系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 01129651 CN1215323C (zh) | 2001-06-26 | 2001-06-26 | 化学机械研磨工艺中氧化剂浓度的监控系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1393688A true CN1393688A (zh) | 2003-01-29 |
| CN1215323C CN1215323C (zh) | 2005-08-17 |
Family
ID=4669337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 01129651 Expired - Lifetime CN1215323C (zh) | 2001-06-26 | 2001-06-26 | 化学机械研磨工艺中氧化剂浓度的监控系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1215323C (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102909649A (zh) * | 2011-08-05 | 2013-02-06 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 化学机械抛光设备、化学机械抛光终点检测装置和方法 |
| CN106442408A (zh) * | 2016-10-12 | 2017-02-22 | 上海胤飞自动化科技有限公司 | 化学机械研磨液自动配制控制系统 |
-
2001
- 2001-06-26 CN CN 01129651 patent/CN1215323C/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102909649A (zh) * | 2011-08-05 | 2013-02-06 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 化学机械抛光设备、化学机械抛光终点检测装置和方法 |
| CN102909649B (zh) * | 2011-08-05 | 2016-04-20 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 化学机械抛光设备、化学机械抛光终点检测装置和方法 |
| CN106442408A (zh) * | 2016-10-12 | 2017-02-22 | 上海胤飞自动化科技有限公司 | 化学机械研磨液自动配制控制系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1215323C (zh) | 2005-08-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8579675B2 (en) | Methods of using optical metrology for feed back and feed forward process control | |
| US5733171A (en) | Apparatus for the in-process detection of workpieces in a CMP environment | |
| KR20220066027A (ko) | 연마 장치 및 연마 방법 | |
| CN1791490B (zh) | 衬底抛光设备 | |
| US5791970A (en) | Slurry recycling system for chemical-mechanical polishing apparatus | |
| US8460507B2 (en) | CMP sensor and control system | |
| CN109454547A (zh) | 一种用于cmp抛光垫寿命在线检测的系统和方法 | |
| US20030087459A1 (en) | Flexible snapshot in endpoint detection | |
| US6814835B2 (en) | Apparatus and method for supplying chemicals in chemical mechanical polishing systems | |
| US6114706A (en) | Method and apparatus for predicting process characteristics of polyurethane pads | |
| CN1215323C (zh) | 化学机械研磨工艺中氧化剂浓度的监控系统 | |
| CN100576456C (zh) | 用于半导体晶片的化学机械抛光设备的装载装置 | |
| US6856394B2 (en) | System for monitoring oxidant concentration of slurry in a chemical mechanical polishing process | |
| US20060113036A1 (en) | Computer integrated manufacturing control system for oxide chemical mechanical polishing | |
| CN102059649A (zh) | 磨床磨削径向力大小监控方式及恒力进给实现方法 | |
| US6042454A (en) | System for detecting the endpoint of the polishing of a semiconductor wafer by a semiconductor wafer polisher | |
| CA1222634A (en) | Kiln ring grinding apparatus | |
| CN106140555B (zh) | 一种辊边机及其r角辊涂结构 | |
| CN100387396C (zh) | 化学机械研磨机台滑片检测方法 | |
| EP3398705A1 (en) | Apparatus for the lapping of gears and metal lapping compound for use in such an apparatus | |
| CN209598898U (zh) | 一种上浮式底漆砂光机 | |
| CN1414608A (zh) | 晶圆的化学机械研磨装置 | |
| CN103722486B (zh) | 一种化学机械研磨方法及装置 | |
| CN102794700A (zh) | 光纤尾纤端面研磨装置 | |
| US20020185223A1 (en) | Apparatus and method for conditioning polishing pad in a chemical mechanical planarization process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20050817 |
|
| CX01 | Expiry of patent term |