CN1795076A - 使用垫调节装置的传感信号来控制化学机械研磨的方法及系统 - Google Patents

Abstract

在本发明的系统与方法中，源自垫调节系统的驱动组件的传感信号，例如电机电流信号，被用来估计化学机械研磨(CMP)系统内的一个或更多的消耗品(113)的状态。

Description

使用垫调节装置的传感信号来控制化学机械研磨的方法及系统

技术领域

本发明涉及微结构的制造领域，尤其涉及化学机械研磨(chemicallymechanically polishing，CMP)衬底的工具，例如，衬底承载形成数个集成电路的多个芯片，其中该工具配备用于调节该工具的研磨垫表面的调节装置系统。

背景技术

在例如集成电路的微结构内，通过沉积半导材料层、导电材料层以及绝缘材料层，并且以光刻与蚀刻技术图形化这些层而在单一衬底上制造如晶体管、电容器、以及电阻器的大量元件。问题经常出在先前形成的材料层的表面立体形状(topography)对随后的材料层的图形制作有负面影响。此外，制造微结构时经常需要将先前沉积的材料层的多余材料予以去除。例如，个别电路元件的电性连接可用埋入电介质中的金属线来实现，从而形成一般所称的金属化层(metallization layer)。在现代的集成电路中，通常是提供多个这种金属化层，且相互叠上以维持所需的功能。但是，对于材料层的重复图形化造成了非平面的表面立体形状(topography)递增，这可能会退化随后的图形化工艺(patterning processes)，特别是对内含深亚微米范围内最小尺寸的特征尺寸(feature)的微结构，如精密的集成电路的情况。

因此变得有必要在形成随后特定诸层间将衬底的表面平坦化。衬底的表面为平面的必要性基于不同的理由，其中之一为用来图形化微结构的材料层的光刻技术(photolithography)的焦点的有限光学深度(optical depth)。

化学机械研磨技术(CMP)为适当且广为应用的一种工艺，其被用以去除多余材料并实现衬底的全域性平坦化(global planarization)。在化学机械研磨工艺中，晶片被安装在适当形成的载体，即所谓的研磨头(polishing head)，并且相对于研磨垫(polishing pad)移动该载体，使晶片与研磨垫接触。在化学机械研磨工艺期间将研磨液提供至研磨垫，该研磨液内含可与材料或材料层反应的化学化合物，使该材料或材料层通过例如将材料转换为氧化物而被平坦化，随后用内含于该研磨液和/或研磨垫中的研磨料机械去除该反应物，例如金属氧化物。为获得所需的去除速度同时完成高度平坦的层，必需适当的选定该化学机械研磨工艺的参数与条件，从而必需考虑诸多因素，例如研磨垫的构造、研磨液的种类、在晶片相对研磨垫移动时对晶片所施加的压力、以及晶片与研磨垫之间的相对速度。该去除速度进一步明显取决于研磨液的温度，而显著影响该温度的因子依次为：晶片和研磨垫的相对运动所产生的磨擦量、带有脱落颗粒的研磨液的饱和程度、以及特别是研磨垫的研磨表面的状态。

大部分的研磨垫是用多孔微结构聚合材料(cellular microstructurepolymer material)形成的，该材料具有在作业期间可被研磨液充填的众多孔隙(void)。由于吸收了从衬底表面去除的且累积到研磨液内的颗粒而出现了这些孔隙内研磨液的稠化作用(densification)。因此，去除速度会持续减少，从而不利于平坦化工艺的可靠性，从而降低制成半导体元件的成品率及其可靠性。

为了在一定程度上克服此问题，通常使用所谓的垫调节装置(padconditioner)，将研磨垫的研磨表面予以“再调节”。该垫调节装置包括调节表面(conditioning surface)，该表面可能包括数种不同的材料，例如置入耐磨材料之内的钻石。在此等例子中，一旦去除速度估计会太低时，用垫调节装置的相对较硬的材料剥离和/或再制研磨垫的已耗损表面。在其它的情况，例如在复杂的化学机械研磨装置中，在研磨衬底时，垫调节装置则持续与研磨垫接触着。

在复杂的集成电路中，有关化学机械研磨工艺均匀度的工艺要求是非常严格的，使得研磨垫的状态必需在单一衬底的整个区域上以及在尽量多的衬底的处理中尽可能的保持固定。结果，这些垫调节装置通常具有驱动元件和控制单元，其能使该垫调节装置(至少一个包括调节表面的载体)对应研磨头与研磨垫而移动，从而可均匀的再制研磨垫，同时避免干扰研磨头的运动。因此，一般是在调节装置驱动元件内加上一个或更多的电动电机以适当地转动和/或扫过调节表面。

传统的化学机械研磨系统的问题之一是必需定期更换消耗品，例如调节表面、研磨垫、研磨头的零件、及其类似物。例如，内含钻石的调节表面通常具少于2,000个衬底的使用寿命，其中实际使用寿命取决于不同的因素，故难以预估适当的更换时间。一般来说，过早更换消耗品会显著增加业主的成本并减少工具的可利用性。反之，过迟更换化学机械研磨系统内一个或更多消耗品会危及工艺的稳定性。此外，诸消耗品的退化会导致难以维持工艺的稳定性并难以可靠地预估更换消耗品的最佳时间点。

鉴于上述的问题，化学机械研磨系统亟需一种改良的控制策略，其中将诸消耗品的作用纳入考虑。

发明内容

一般来说，本发明针对一种用于控制化学机械研磨系统的技术，其基于表示耦合至垫调节装置的驱动组件的状态的信号，其中该驱动组件所提供的信号可用来表示当前的工具状态和/或用来估计一个或更多的化学机械研磨系统中的消耗品的剩余使用寿命和/或用来改善化学机械研磨工艺控制的品质。为此目的，由垫调节装置的驱动组件所送出的信号可当作包含调节表面的当前状态的信息的“传感”信号，其随后可依序用来预测化学机械研磨工艺的使用寿命和/或重新调整化学机械研磨系统的一个或更多的参数。和衬底与研磨垫之间的磨擦力相反，由于调节表面与研磨垫之间的相对运动所产生的磨擦力对短程变动大体是不敏感的，故而可有效应地采用任一表示此磨擦力的信号以估计调节表面的状态。根据本发明，垫调节装置的驱动组件被用作产生表示磨擦力的信号的来源，从而用作垫调节装置的至少调节表面的“状态”感测装置。

根据本发明示例的具体实施例，一种用于化学机械研磨的系统包括可移动且可驱动的研磨头，其被配置成可接收衬底且将其固定住。此外，提供研磨垫，其被装载于耦合至第一驱动组件的平台上。垫调节组件耦合至第二驱动组件。控制单元操作上衔接至该研磨头以及第一、第二驱动组件，其中该控制单元被配置成可控制第一与第二驱动组件的运作，以及在接收源自第二驱动组件的感测装置信号时，可提供该化学机械研磨系统的消耗品的至少一个特性的指示。

根据本发明的另一具体实施例，一种操作化学机械研磨系统的方法包括取得源自电子驱动组件的传感信号，该电子驱动组件驱动化学机械研磨系统的垫调节装置，并且基于该传感信号估计垫调节装置的状态。

在本发明的又一具体实施例中，该方法进一步包括根据估计条件预测该垫调节装置的调节表面的剩余寿命。

在本发明的又一具体实施例中，该方法进一步包括根据该传感信号控制化学机械研磨系统的操作。

在本发明的又一具体实施例中，控制化学机械研磨系统的操作包括根据该传感信号，重新调整向下力量、研磨时间、以及衬底与研磨垫之间的相对速度中的至少一项。

在本发明的又一具体实施例中，控制化学机械研磨系统的操作包括根据该传应信号，重新调整该驱动组件的驱动信号以调整调节效果。

根据本发明的另一具体实施例，一种估计化学机械研磨系统内诸消耗品的使用寿命的方法包括当依照化学机械研磨系统的预定运作条件使用该第一调节表面时，在多个时间点测定垫调节装置的第一调节表面的状态。然后，在每一时间点测定的状态与表示驱动垫调节装置用的驱动组件的至少一个参数的传感信号之间建立相对关系。最后，评估该传感信号，在依照预定运作条件以第二调节表面运作该化学机械研磨系统的时候，基于该关系从而预估化学机械研磨系统的至少一个消耗品构件的剩余使用寿命。

在另一个具体实施例中，该至少一个工艺参数包括设置在该化学机械研磨系统上游的沉积工具的沉积特定参数。

根据本发明的另一例示具体实施例，一种控制包括化学机械研磨工艺的工艺顺序(process sequence)的方法包括取得源自化学机械研磨系统的调节装置驱动组件的信号，其中该信号表示该驱动组件的电机扭矩与电机速度中的至少一项。此外，基于该信号调整该工艺顺序中的至少一个工艺参数(process parameter)。

在本发明的又一具体实施例中，该方法进一步包括决定该传感信号用的允许范围。

在本发明的又一具体实施例中，该方法进一步包括在该传感信号落于该允许范围之外时，表示无效化学机械研磨系统状态。

在本发明的又一具体实施例中，该方法进一步包括在该传感信号落于该允许范围之内时，测定该至少一个消耗品构件的剩余使用寿命。

在本发明的又一具体实施例中，该方法进一步包括将特定的化学机械研磨制作方法的去除速度与研磨时间中的至少一项关联至该传感信号以决定该允许范围。

在本发明的又一具体实施例中，该传感信号表示该驱动组件的电机扭矩。

附图说明

本发明的进一步优点、目的和实施例都在所附权利要求中写明，且在下述详细说明搭配相关附图之后会变得更为清楚：

图1是显示本发明示意性具体实施例的化学机械研磨系统的草图；

图2是显示调节装置驱动组件的电机电流与调节时间的关系图；

图3代表当在大体平稳的调节条件下研磨衬底时，调节装置驱动组件的电机电流与调节时间的关系图；以及

图4为示意图，说明了调节表面的特定特性(例如由在预定运作条件下通过调节研磨垫获得的去除速度所代表的)与驱动调节表面用的电机电流之间的相关性。

具体实施方式

在下列详细叙述中通过实施例及附图在此详述本发明的细节，不过应了解在此的详细说明与附图并不是希望用来将本发明限定为所揭示的特定具体实施例，而是所描述的实施例仅为本发明多种方面的例子，其范围由所附的权利要求界定。

现在参考这些附图，进一步详述本发明的示意性具体实施例。

图1为本发明的化学机械研磨系统100的示意图。该化学机械研磨系统100包括平台101，其上面装载研磨垫102。该平台101被可转动地装上驱动组件103，该驱动组件103被配置成可用每分钟0到数百转之间任一期望转速来转动该平台101。研磨头104耦合至用于转动且相对该平台101径向移动该研磨头104的驱动组件105，径向如106的箭头所示。

再者，该驱动组件105被配置成可按照对于装载或卸下衬底107为必要的期望方式来移动研磨头104，衬底107被研磨头104接收及固定于适当的位置。提供研磨液补给装置108且将其定位使得可适当地将研磨液109供给至研磨垫102。

该化学机械研磨系统100进一步包括调节系统110，在此也可被称作垫调节装置110，其包括接到调节构件113的头部111，该构件113包括由适当材料例如钻石组成的调节表面，该材料具有特定的结构，其中该特定结构经设计可在该研磨垫102上获得最佳调节效果(condi-tioning effect)。该头部111则连接至驱动组件112，该驱动组件112被配置成可转动该头部111并且使其对平台101可径向移动，如箭头114所示。此外，该驱动组件112可被配置成能使该头部111具备产生适当调节效果所需的任何一种可移动性。

该驱动组件112包括至少一个任何适当组装的电动电机以赋予垫调节装置110所需的功能。例如，该驱动组件112可包括任一类型的直流或交流伺服电机。同样，这些驱动组件103及105均可配备一个或更多适当的电动电机。

该化学机械研磨系统进一步包括控制单元120，其被可操作地连接至驱动组件103、105以及112。该控制单元120也可连接至研磨液补给装置108以激活研磨液的配给。该控制单元120可能是由两个或更多个副单元组成，这些副单元可与适当的通信网络通信，例如电缆连接，无线网络等。例如，该控制单元120可包括副控制单元，如在传统的化学机械研磨系统内所提供的，以便分别适当的将控制信号121、122以及123提供至驱动组件105、103以及112，以便协调研磨头104、研磨垫102以及垫调节装置110三者的运动。这些控制信号121、122以及123可代表任一适当信号形式，用于指示对应的驱动组件以所需的转动和/或平移速度运作。

与传统的化学机械研磨系统相反，该控制单元120被配置成可接收并处理源自该驱动组件112的信号，该信号基本上在运作期间表示研磨垫102与调节构件113之间的磨擦力。因此，该信号124也被称作“传感”信号。接收并处理传感信号124的能力可用对应的副单元、分开的控制装置例如PC、或者是设备管理系统的一部分的方式具体实作的。可由上述的通信网络获得将传统工艺的控制功能与传感信号的处理结合起来的数据通信。

在化学机械研磨系统100的运作期间，该衬底107可被装载于研磨头104上，其已被适当定位以便接收衬底107并且将其输送至研磨垫102。应注意该研磨头104通常包括多个将真空和/或气体供给至研磨头104的气线(gas line)以便固定衬底107，并且在衬底107与研磨垫102之间有相对运动时可提供特定的向下力。

用于适当操作该研磨头104所需的不同功能也可被该控制单元120所控制。该研磨液供给装置108被例如控制单元120激活以供给研磨液109，在转动该平台101及研磨垫104之后使研磨液109散布于研磨垫102。供给至驱动组件105与103的控制信号121与122，分别在衬底107与研磨垫102之间产生特定的相对运动以达成必要的去除速度，如先前所述，该去除速度取决于衬底的特性、研磨垫102的结构及其当前的状态、所用研磨液109的类型、以及施加于衬底107的向下力。在研磨衬底107的前和/或期间，该调节构件113被带入且与研磨垫102接触以便再制研磨垫102的表面。结果，头部111被转动和/或扫过研磨垫102，其中，例如控制单元120提供控制信号123使得在调节工艺期间可维持大体不变的速度，例如转速。根据研磨垫102以及构件113的调节表面的状态，在使用给定类型的研磨液109时，磨擦力会产生作用且需要特定量的电机扭矩以维持特定不变的转动速度。

相对于衬底107与研磨垫102之间作用的磨擦力显著取决于衬底的特性并且因而在单一衬底的研磨工艺期间会大幅改变，在调节构件113与研磨垫102之间的磨擦力大体决定于研磨垫与调节构件状态的“长程”发展且对衬底为基准的短程涨落没有反应。例如，在多个衬底107的调节处理进行期间，调节构件113的表面结构的尖锐度可能退化，这会导致研磨垫102与调节构件之间的磨擦力减少。结果，维持转动速度不变所需的电机扭矩与电机电流也会减少。因此电机扭矩的数值可传递该磨擦力的信息，并且取决于至少该调节构件113的状态。该传感信号124，例如是表示电机扭矩或电机电流的信号，被该控制单元120接收并处理以便估计至少该调节构件113的当前状态。因此，在本发明的一个具体实施例中，电机扭矩可表示调节构件113的特征以估计其当前状态。也就是说，该电机扭矩以磨擦力为特征并且因而由调节构件113提供当前的调节效果。

在接收并处理时，例如与临界值比较，该控制单元120随后可标示该调节构件113的当前状态是否有效，换言之，是否可适当提供必要的调节效果。再者，在其它的具体实施例中，控制单元120可能估计调节构件113的剩余使用寿命，例如通过储存先前所得的电机扭矩值，以及基于适当算法和/或基于参考先前所得的数据以内插法计算用于另一调节时间的这些数值，此项将参考图2予以详述。

图2为化学机械研磨系统100在特定作业条件下，驱动组件112的电机电流与之调节时间的相依性的示意图。在特定作业条件下的意思为在调节处理期间提供一种特定类型的研磨液109，其中平台101及头部111的转动速度大体维持不变。此外，为取得电机电流的代表性数据或参考数据，该化学机械研磨系统100可能是在没有衬底107的情形下运作，以便使估计调节构件113状态时，对垫的退化的相依性最小化。在其它具体实施例中，产品衬底107或测试专用的衬底可能被研磨，从而同时得到研磨垫102与调节构件113的状态信息，此项随后将予以解释。

图2显示了用于3个不同调节构件113的传感信号124(在此具体实施例中表示电机电流)与调节时间的相关性。如图标，可在不连续的时间点或以大体连续的方式取得这些电机电流值，这要取决于控制单元120处理传感信号124的能力以及驱动组件112以时间不连续的方式或以大体连续的方式提供传感信号124的能力。

在其它具体实施例中，可通过对不连续的电机电流数值进行内插法或配适算法(algorithm)而得到平滑的电机电流曲线。

在图2中，曲线A，B，C分别表示3个不同调节组件113的传感信号124，其中在本实施例中假设这些A，B，C曲线都是在研磨垫102经常被更换以便大体排除研磨垫退化对电机电流的影响的条件下所得到的。与曲线B和C所表示的调节构件113作比较，曲线A表示在整个调节时间需要较大电机电流的调节构件113。因此，磨擦力以及曲线A所代表的调节构件113的调节效果可能高于曲线B和C所代表的调节构件113所提供的调节效果。标示为L的虚线表示最小电机电流，因此即为在研磨衬底107期间应该至少可提供足以保证工艺稳定性所需的最小调节效果。最后，3个时间点t_A，t_B，t_C分别标示以曲线A，B，C表示的调节构件113的有用的使用寿命。

在曲线A，B，C同时由研磨多个实际成品衬底107取得的情况下，一旦到达对应时间点t_A，t_B，t_C，控制单元120可表示无效的系统状态。

在其它的具体实施例中，调节构件113的剩余使用寿命可基于传感信号124用控制单元120预测，其中以传感信号124估计电机电流的先前进展，且用该电机电流以内插法计算对应电机电流曲线的未来走势。例如假设传感信号124为图2的曲线B，在时间点t_P时，请求进行有关调节构件113的剩余使用寿命的预测，例如，用来协调化学机械研磨系统100的不同零件的可维护性或者是在建立某制造顺序的工艺计划时估计工具的可利用性。由曲线B的先前进展与斜率，控制单元120随后可测定(例如通过内插法)差值t_B-t_P的可靠估计，即测定调节构件的剩余使用寿命。控制单元120的预测可进一步基于其它在初始阶段t_P具非常类似走势的电机电流曲线的“经验”。最后，可产生一套表示传感信号124的曲线库，其中传感信号124，例如电机电流，与化学机械研磨系统100的特定作业条件用的对应的调节时间相关联。通过使用曲线库作为参考数据，随着入库数据数量的增加，预测的剩余使用寿命的可靠性可更加提升。再者，由多个代表性曲线，例如曲线A，B以及C，可建立在任一给定时间点的进一步发展的平均走势，以便进一步改善预测调节构件113的剩余使用寿命的可靠性。

如前述，磨擦力也取决于研磨垫102的当前状态，并且因而研磨垫102的退化也随着时间对传感信号124的进展有影响。由于研磨垫102与调节构件113可能具有显著不同的使用寿命，因此能取得研磨垫102与调节构件113两者的状态信息以便可分别标示各零件所需的更换是有益的。因此，在本发明的示意性具体实施例中，建立有关研磨垫102的退化的传感信号124(在一示例中为电机电流信号)随着时间的关系。最后，特定的化学机械研磨工艺，即，预定的化学机械研磨制作方法，可用来处理多个衬底，其中调节构件113经常被更换以便使调节构件113的退化对测量结果的影响最小化。

图3是以示范方式表示随着时间取得的传感信号124的示意图，其标示调节构件113与研磨垫102之间的磨擦力随着时间递减，其中假设调节效果的减少可能大体是由研磨垫102的表面变化所造成的。在本实施例中，研磨垫的退化可造成电机电流信号的轻微减少，反之，在其它化学机械研磨工艺中，可能产生不同的走势。应注意至少在某些特定时段内，只要可获得传感信号124的清楚的(即，实质上单一的)行为，则任何类型的传感信号124的信号变化即可用来标示研磨垫102的状态。如前述，参考图2，可调查多个研磨垫102以及多个不同的化学机械研磨工艺，以便建立参考数据库，或持续更新任一控制单元120中所使用的参数，该控制单元120用来估计化学机械研磨系统100的消耗品的当前状态。

在一个具体实施例中，图标于图3的测量结果可与图2的测量数据结合，从而使控制单元120可估计研磨垫102与调节构件113两者剩余的可使用寿命。例如，当使用研磨垫102与调节构件113时，该控制单元120可用于监视精细时段。由图2的测量结果看来，其表示大体并没有被任何研磨垫变化所影响的调节构件113的退化，所以可预料由研磨垫102的额外退化造成的传感信号124的额外减少所导致的传感信号的稍强的减少。因此，实际传感信号124是在没有更换调节构件113与研磨垫102就研磨多个衬底期间取得的，实际传感信号124可以产生除了这些曲线在整个使用时间的斜率稍陡以外其它都类似图标于图2的曲线。因此，通过将实际传感信号124(例如图2中所示)的代表性曲线与例如图3所示的代表性曲线进行比较，可以估计研磨垫102与调节构件113两者的当前状态。

再者，也可记录实际化学机械研磨工艺的传感信号124，并且使其与更换后的化学机械研磨系统100的消耗品的状态相关联，从而加强在实际化学机械研磨工艺时传感信号124与消耗品当前状态之间的关系的“强健性”。例如，调节构件113更换后，可评估特定传感信号124的进展，该特定传感信号124可能已被控制单元120基于以上所解释的考虑项目而激活，其中该调节构件113以及其它可能的消耗品(例如研磨垫102)的实际状态被纳入考虑。如果调节构件113与其它可能的消耗品的检查标示一个无法由该传感信号124正确表示的状态，则需要对应调整例如图2内的界限L。这样，可以传感信号124为基础连续地更新该控制单元120。

应注意在目前为止已描述的具体实施例中，传感信号124表示驱动组件112内至少一个电动电机的电机电流。在其它具体实施例中，传感信号可能为任一可适当标示调节构件113与研磨垫102之间的互动的信号。例如取决于驱动组件112内所用电机的类型，控制单元120可供给恒定电流或恒定电压，然后可以运用与调节构件113与研磨垫102之间的互动的变化有关的驱动组件112的“响应”。例如，如果交流型伺服电机被用于驱动组件112内，则在调节构件113和/或研磨垫102因退化而减少磨擦力时，供给的恒定电流可能会导致转动速度的增加。转动速度的改变随后被用作类似于参考图2与图3所解释的当前状态的指针。

参考图4，将进一步描述本发明的另一具体实施例，其中控制单元120额外或另外包括基于传感信号124控制化学机械研磨工艺的功能。如先前所描述的，化学机械研磨系统100的消耗品中的一个(例如调节构件113)的退化，会影响化学机械研磨系统100的性能，即使可使用寿命仍在允许范围内。为了得到化学机械研磨系统100的性能与传感信号124(例如以电机电流信号的形式所提供的)之间的关系，可能要测定一个或更多的代表性参数与信号124的关系。在一个具体实施例中，可测定与由驱动组件112取得的对应传感信号有关的特定化学机械研磨制作方法的全域性去除速度(global removal rate)。最后，可研磨一个或更多的测试衬底，例如中间有成品衬底，以测定特定材料层的去除厚度。同时，记录对应的传感信号124。这些测试衬底可能在其上形成相对较厚的无图形材料层，以便最小化特定衬底的影响。

图4是以传感信号124的一个实施例来说明特定化学机械研磨制作方法与特定材料层的去除速度与电机电流的相依性的定性示意图。由测量数据，随后可建立传感信号124与化学机械研磨的特定特性之间的对应关系。也就是说，在图4所示的实施例中，每一个电机电流值表示化学机械研磨系统100的对应去除速度。然后，此关系可被具体实施在控制单元120内，例如以表格的形式或数学式及其类似物，以便基于传感信号124控制该化学机械研磨系统100。例如，如果被控制单元120侦测到的传感信号124显示该化学机械研磨系统100的去除速度下降，则控制单元120可指示研磨头104与研磨垫102可对应地增加施加于衬底107的向下力。在其它的情况中，可增加研磨头104与研磨垫102之间的相对速度以便补偿去除速度的降低。在另一个实施例中，可调整总研磨时间以适应传感信号124所标示的当前主要的去除速度。

在其它具体实施例中，除了去除速度以外的化学机械研磨系统100的代表性特性可与传感信号124相关联。例如，可测定特定衬底或测试衬底的研磨加工的持续时间，即，研磨时间(polish time)，以及与在特定衬底于研磨时间内所接收的传感信号124相关联，使得在实际化学机械研磨工艺中，由控制单元120取取的传感信号124可随后基于当前处理衬底的已测定的关系用来调整研磨时间。结果，通过额外或另外使用传感信号124来估计诸消耗品的状态，工艺控制可能是用批次方式(run-to-run)进行的，从而显著加强了工艺稳定性。在其它具体实施例中，传感信号124也可用来当作状态信号，不但表示一个或更多消耗品的状态也可表示化学机械研磨系统100的当前主要性能，其中可将此状态信号供给至设备管理系统或至一组相关的工艺与量测工具，从而通过一般性评估涉及的工艺与量测工具的状态以及对应地调整一个或更多彼的参数，来改进复杂工艺顺序的控制。例如，可基于传感信号124对应地控制沉积工具，以便使沉积分布适应化学机械研磨当前状况。假若，已确定传感信号124与穿过一个衬底直径的研磨均匀度之间的相关性，这对于具有200毫米或300毫米的大直径的衬底特别重要。然后使用传感信号124的信息来调整该沉积工具的工艺参数，例如电镀反应装置，使沉积分布适应当前侦测到的研磨不均匀度。

结果，由于通过垫调节系统的驱动组件所提供的传感信号被用来侦测或至少估计一个或更多消耗品的当前状态和/或化学机械研磨系统的当前性能状态，本发明提供一种系统与一种方法用于加强化学机械研磨系统或内含化学机械研磨系统的工艺工具链的性能。基于这种传感信号，可指出无效系统状态和/或剩余使用寿命，和/或尤其是将传感信号用作化学机械研磨系统的控制基础。对消耗品状态的估计，例如通过预测剩余使用寿命，允许协调不同化学机械研磨零件和/或不同的化学机械研磨相关的工艺工具的维护周期(mainenance period)。因此，由于消耗品的使用更有效率，不但可减少所有人的成本，同时又加强工具的可利用性。使用垫调节装置驱动组件所供给的传感信号也可改善工艺稳定性，其中化学机械研磨特定变化的补偿可能是在该化学机械研磨工具内和/或在该化学机械研磨工具的下游或上游处的一个或更多工艺工具内。

在本领域普通技术人员阅读本说明书之后，本发明的进一步改良与变化变得显而易见。因此，此叙述仅为描述及教导本领域技术人员实施本发明的通则。应了解，此处显示和说明的本发明的形式将作为目前较佳的实施例。

产业利用性

本发明可有利地用于集成电路的大量制造，由此提供加强的工艺控制和生产合格率。

Claims (10)

1.一种用于化学机械研磨的系统，包括：

可移动与可驱动的研磨头(104)，用于收纳衬底且将该衬底固定于适当处；

装载于平台(101)上的研磨垫(102)，该平台(101)耦合至第一驱动组件(105)；

耦合至第二驱动组件(112)的垫调节组件(110)，该第二驱动组件(112)包括至少一个电动电机；以及

控制单元(120)可操作地连接至该研磨头(105)以及第一(105)与第二驱动组件(112)，该控制单元(120)配置成用于控制该第一(105)与第二驱动组件(112)的操作，其中该控制单元(120)被进一步配置成在接收来自第二驱动组件(112)的传感信号之后，提供该系统的消耗品构件(113)的至少一个特性的读数。

2.如权利要求1所述的系统，其中接收来自该第二驱动组件的该传感信号可表示该至少一个电动电机的转速和该至少一个电机的扭矩中的至少一项。

3.如权利要求1所述的系统，其中该控制单元进一步配置成可根据该传感信号来控制该第一驱动组件与该研磨头两者中的至少一个。

4.一种操作化学机械研磨系统的方法，包括：

由驱动该化学机械研磨系统(100)的垫调节装置(110)的电子驱动组件(112)取得传感信号；以及

根据该传感信号，估计该垫调节装置(110)的状态。

5.如权利要求4所述的方法，其中该传感信号表示该驱动组件的至少一个电动电机的转速与该至少一个电机的扭矩中的至少一项。

6.如权利要求5所述的方法，其中估计该垫调节装置的状态包括：

建立该垫调节装置的至少一个特性的参考数据；以及

比较该传感信号与该参考数据。

7.如权利要求6所述的方法，其中该至少一个特性包括，在该化学机械研磨系统的运作期间，在该垫调节装置的调节表面与研磨垫之间作用的磨擦力。

8.如权利要求8所述的方法，其中该至少一个工艺个参数包括，向下力量、研磨时间、以及垫与该化学机械研磨系统内的研磨头之间的相对速度中的至少一项。

9.一种估计化学机械研磨系统(100)内消耗品的使用寿命的方法，该方法包括：

在依照预定的运作条件使用第一调节表面的同时，在多个时间点测定垫调节装置(110)的第一调节表面的状态；

建立在每一个时间点所测定的状态和表示用于驱动该垫调节装置(110)的驱动组件(112)的至少一个参数的传感信号之间的关系；以及

当在预定运作条件运作具有第二调节表面的该化学机械研磨系统(100)时，根据该关系评估该传感信号，以估计该化学机械研磨系统的至少一个消耗品构件(113)的剩余使用寿命。

10.如权利要求9所述的方法，进一步包括根据该信号估计该化学机械研磨系统的至少一个消耗品构件的状态。

Images