DE112012006468T5

DE112012006468T5 - CMP-Vorrichtung

Info

Publication number: DE112012006468T5
Application number: DE112012006468.2T
Authority: DE
Inventors: Seh Kwang Lee; Jae Kwang Choi; Youn Chul Kim; Joo Han Lee; Jae Phil Boo
Original assignee: Ehwa Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Ehwa Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2012-06-07
Filing date: 2012-06-07
Publication date: 2015-03-05
Also published as: JP2015523223A; US9421668B2; US20150140900A1; WO2013183799A1; CN104508802A; CN104508802B; JP6008220B2

Abstract

Bereitgestellt wird eine Vorrichtung zum chemisch-mechanischen Polieren (CMP), die eine Schwingungseinheit enthält, die in einem vorgegebenen Abstand zu einer Platte montiert ist, an der ein zu konditionierendes CMP-Pad angeordnet ist, einen Konnektor, der an einem oberen Ende der Schwingungseinheit lotrecht zu der Schwingungseinheit und über dem CMP-Pad schwenkbar um die Schwingungseinheit montiert ist, einen Rotator, der drehbar an dem anderen Ende des Konnektors montiert ist, einen Konditionierer für CMP-Pads, der mit dem Rotator verbunden ist und das CMP-Pad bei der Drehung konditioniert, und einen Schwingungsmesser, der an dem Konnektor montiert ist und Schwingungen ermittelt, um eine Schwingungsbeschleunigung des Konditionierers für CMP-Pads zu messen, so dass eine Verschleißrate des CMP-Pads basierend auf der Schwingungsbeschleunigung und dem Zustand vorhergesagt werden kann, in dem der Konditionierer für CMP-Pads installiert oder verwendet wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Vorrichtung zum chemisch-mechanischen Polieren (CMP) und insbesondere eine CMP-Vorrichtung, welche die Schwingungsbeschleunigung eines Konditionierers für CMP-Pads zum Konditionieren eines CMP-Pads misst, so dass es möglich wird, die Verschleißrate des Konditionierers für CMP-Pads vorherzusagen, einen Zustand des Konditionierers für CMP-Pads zu überprüfen und den Konditionierer für CMP-Pads in einem stabilen Zustand zu halten.
Stand der Technik
In Halbleitervorrichtungen wird die CMP-Technologie zum Glätten von Dünnschichten wie isolierenden Schichten oder Metallschichten auf Halbleiter-Wafern eingesetzt.
Zu den Haupt-Verbrauchsmaterialien in einem CMP-Verfahren zählen unter anderem CMP-Pads, Schlamm und Konditionierer für CMP-Pads. Zuvorderst ist der Konditionierer für CMP-Pads mit einem Schleifmittel wie einem Diamant versehen, der mit dem CMP-Pad in Kontakt kommt, um die Oberfläche des CMP-Pads abzuziehen oder zu schleifen, wobei er dadurch zur Ausübung einer Konditionierungsfunktion dient, um einen Oberflächenzustand eines neuen CMP-Pads auf den ursprünglichen Zustand zu optimieren, in welchem die Fähigkeit, den Schlamm zu halten, gut ist oder um die Fähigkeit des CMP-Pads zum Halten des Schlamms wiederherzustellen und so die Polierfähigkeit des CMP-Pads in einem stabilen Zustand zu halten und die Fluidität des dem CMP-Pad zugeführten Schlamms zu verbessern.
In dem CMP-Verfahren kann die Abtragungsgeschwindigkeit eines Wafers gemessen werden, was jedoch für die Verschleißrate des CMP-Pads nicht möglich ist.
Eine konstante Verschleißrate des CMP-Pads bedeutet, dass der Oberflächenzustand des CMP-Pads konstant ist. Die Formulierung „der Oberflächenzustand des CMP-Pads ist konstant” impliziert die Fähigkeit, die Abtragungsgeschwindigkeit des Wafers konstant zu halten. Wenn die Verschleißrate des CMP-Pads signifikant ab- oder zunimmt, hat dies nicht nur Einfluss auf die Abtragungsgeschwindigkeit des Wafers, sondern auch auf Defekte des Wafers. Es ist also äußerst wichtig, die Verschleißrate des CMP-Pads in dem CMP-Verfahren konstant zu halten.
Obwohl es zwar möglich ist, die Verschleißrate des CMP-Pads basierend auf der Abtragungsgeschwindigkeit des Wafers vorherzusagen, wurden noch keine Vorrichtung und kein Verfahren zur Vorhersage der Verschleißrate des CMP-Pads vorgestellt, welche ohne ein Verfahren zum Messen der Abtragungsgeschwindigkeit auskommen. Darüber hinaus kann in konventionellen CMP-Vorrichtungen der Zustand nicht überprüft werden, in dem der Konditionierer für CMP-Pads verwendet oder installiert wird.
Es besteht also Bedarf an einer CMP-Vorrichtung, mithilfe derer die Verschleißrate des CMP-Pads vorhergesagt werden kann, ohne die Abtragungsgeschwindigkeit des Wafers oder den Zustand zu messen, in dem der Konditionierer für CMP-Pads verwendet oder installiert wird.
Technische Aufgabe
Die Erfinder haben sich mit der Lösung für die verschiedenen, oben genannten Nachteile und Probleme im Stand der Technik beschäftigt und eine Technik entwickelt, mithilfe derer die Verschleißrate des CMP-Pads durch Messen der Schwingungsbeschleunigung des Konditionierers für CMP-Pads zum Konditionieren des CMP-Pads gemessen werden kann, ohne die Abtragungsgeschwindigkeit des Wafers messen zu müssen. Diese stellen die Erfinder in der vorliegenden Erfindung vor.
Entsprechend besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, eine CMP-Vorrichtung bereitzustellen, die eine Schwingungseinheit in einem vorgegebenen Abstand zu einer Platte aufweist, an der ein zu konditionierendes CMP-Pad angeordnet ist, wobei ein Konnektor an einem oberen Ende der Schwingungseinheit lotrecht zu der Schwingungseinheit und über dem CMP-Pad schwenkbar um die Schwingungseinheit montiert ist, ein Rotator drehbar an dem anderen Ende des Konnektors montiert ist, ein Konditionierer für CMP-Pads mit dem Rotator verbunden ist, der das CMP-Pad bei der Drehung konditioniert, und ein Schwingungsmesser (zur Messung der Schwingungsbeschleunigung) an dem Konnektor montiert ist, der Schwingungen ermittelt, um die Schwingungsbeschleunigung des Konditionierers für CMP-Pads zu messen, so dass die Verschleißrate des CMP-Pads basierend auf der Schwingungsbeschleunigung und dem Zustand vorhergesagt werden kann, in dem der Konditionierer für CMP-Pads installiert oder verwendet wird.
Die Ziele der vorliegenden Erfindung sind nicht auf das oben Genannte beschränkt und so werden sich Fachleuten auch die weiteren Ziele und Vorteile der Erfindung, die nicht ausdrücklich genannt sind, anhand der nachfolgenden Beschreibung erschließen.
Technische Lösung
Um das oben erwähnte Ziel zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung für chemisch-mechanisches Polieren (CMP) vor, die die Schwingungsbeschleunigung eines Konditionierers für CMP-Pads zum Konditionieren eines CMP-Pads misst.
Außerdem sieht die vorliegende Erfindung eine CMP-Vorrichtung vor, die Folgendes beinhaltet: eine Schwingungseinheit, die in einem vorgegebenen Abstand zu einer Platte montiert ist, an der ein zu konditionierendes CMP-Pad angeordnet ist; einen Konnektor, der an einem oberen Ende der Schwingungseinheit lotrecht zu der Schwingungseinheit und über dem CMP-Pad schwenkbar um die Schwingungseinheit montiert ist; einen Rotator, der drehbar an dem anderen Ende des Konnektors montiert ist; einen Konditionierer für CMP-Pads, der mit dem Rotator verbunden ist und das CMP-Pad bei der Drehung konditioniert; und einen Schwingungsmesser (zur Messung der Schwingungsbeschleunigung), der an dem Konnektor montiert ist und Schwingungen ermittelt, um die Schwingungsbeschleunigung des Konditionierers für CMP-Pads zu messen.
In einem Ausführungsbeispiel kann der Schwingungsmesser an einer beliebigen Position an dem Konnektor montiert werden, die aus einer Position gewählt wird, die der Schwingungseinheit entspricht, einer Position, die dem Rotator entspricht und einer mittleren Position des Konnektors.
In einem Ausführungsbeispiel kann der Schwingungsmesser an dem Konnektor an der Position montiert sein, die dem Rotator entspricht.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Schwingungsbeschleunigung des Konditionierers für CMP-Pads proportional zu der Verschleißrate des CMP-Pads sein.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Schwingungsbeschleunigung des Konditionierers für CMP-Pads so eingestellt werden, dass sie in einem Bereich von 0,06 m/s² bis 5,4 m/s² liegt.
Wenn die eingestellte Schwingungsbeschleunigung des Konditionierers für CMP-Pads in einem Ausführungsbeispiel außerhalb des Bereichs von 0,06 m/s² bis 5,4 m/s² liegt, kann die CMP-Vorrichtung überprüft oder der Konditionierer für CMP-Pads ersetzt werden.
In einem Ausführungsbeispiel kann die CMP-Vorrichtung des Weiteren eine Steuerung enthalten, die ein Überprüfungssignal für die CMP-Vorrichtung oder ein Austauschsignal für den Konditionierer für CMP-Pads erzeugt, wenn die von dem Schwingungsmesser gemessene Schwingungsbeschleunigung außerhalb eines zuvor gespeicherten Bereichs liegt.
In einem Ausführungsbeispiel kann der zuvor gespeicherte Bereich für die Schwingungsbeschleunigung von 0,06 m/s² bis 5,4 m/s² reichen.
Vorteilhafte Effekte
Die vorliegende Erfindung bietet folgende hervorragende Effekte.
Erstens wird gemäß der CMP-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung die Schwingungsbeschleunigung des Konditionierers für CMP-Pads zum Konditionieren des CMP-Pads gemessen, um so die Verschleißrate des CMP-Pads vorherzusagen.
Außerdem enthält die CMP-Vorrichtung eine Schwingungseinheit, die in einem vorgegebenen Abstand zu einer Platte montiert ist, an der ein zu konditionierendes CMP-Pad angeordnet ist, einen Konnektor, der an einem oberen Ende der Schwingungseinheit lotrecht zu der Schwingungseinheit und über dem CMP-Pad schwenkbar um die Schwingungseinheit montiert ist, einen Rotator, der drehbar an dem anderen Ende des Konnektors montiert ist, einen Konditionierer für CMP-Pads, der mit dem Rotator verbunden ist und das CMP-Pad bei der Drehung konditioniert, und einen Schwingungsmesser, der an dem Konnektor montiert ist und Schwingungen ermittelt, um eine Schwingungsbeschleunigung des Konditionierers für CMP-Pads zu messen, so dass basierend auf der Schwingungsbeschleunigung die Verschleißrate des CMP-Pads und der Zustand vorhergesagt werden kann, in dem der Konditionierer für CMP-Pads installiert oder verwendet wird.
Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen schematischen Aufbau einer CMP-Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt einen Konditionierungsbereich eines Konditionierers für CMP-Pads gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Diagramm der PWR (Pad Wear Rate – Pad-Verschleißrate) und der Schwingungsbeschleunigung gemäß einem Verfahren zum Aufbringen einer Last auf einen Konditionierer für CMP-Pads.
4 und 5 sind Diagramme der PWR (Pad-Verschleißrate) und der Schwingungsbeschleunigung gemäß einer auf einen Konditionierer für CMP-Pads aufgebrachten Last.
6 ist ein Diagramm eines Profils einer PWR (Pad-Verschleißrate) gemäß der Schwingungsbeschleunigung.
Bevorzugte Ausführungsform
Die hier verwendeten Begriffe sind, soweit möglich, allgemeinsprachliche, übliche Ausdrücke. Einige Begriffe wurden vom Anmelder jedoch absichtlich gewählt. In diesen Fällen sollte der Inhalt aus der ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung abgeleitet und nicht auf die simple lexikalische Wortbedeutung beschränkt werden.
Nachfolgend wird nun ausführlich auf die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen eingegangen.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann in anderen Formen ausgeführt werden. Für die gesamte Anmeldung gilt, dass gleiche Bezugszeichen, die zur Beschreibung der vorliegenden Erfindung verwendet werden, gleiche oder ähnliche Komponenten kennzeichnen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für chemisch-mechanisches Polieren (CMP), welche die Schwingungsbeschleunigung des Konditionierers für CMP-Pads zum Konditionieren eines CMP-Pads misst und die Verschleißrate des CMP-Pads basierend auf der gemessenen Schwingungsbeschleunigung und dem Zustand vorhersagt, in dem der Konditionierer für CMP-Pads installiert oder verwendet wird.
In einem CMP-Prozess wird die Schwingungsbeschleunigung des Konditionierers für CMP-Pads ohne separate Messung der Abtragungsgeschwindigkeit eines Wafers gemessen. Damit ist es möglich, die Verschleißrate des CMP-Pads vorherzusagen, während der Wafer poliert wird, so dass die Standzeit des Konditionierers für CMP-Pads vorhergesagt werden kann. Außerdem kann durch Messen der Schwingungsbeschleunigung des Konditionierers für CMP-Pads bestimmt werden, ob die Verwendung oder Installation des Konditionierers für CMP-Pads normal ist oder nicht. Somit kann die CMP-Vorrichtung in einem stabilen Zustand gehalten werden.
1 zeigt einen schematischen Aufbau einer CMP-Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt einen Konditionierungsbereich eines Konditionierers für CMP-Pads gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die CMP-Vorrichtung 100 beinhaltet eine Schwingungseinheit 130, einen Konnektor 140, einen Rotator 150, einen Konditionierer für CMP-Pads 160 und einen Schwingungsmesser (zur Messung der Schwingungsbeschleunigung) 170.
Die Schwingungseinheit 130 ist in einem vorgegebenen Abstand zu einer Platte 110 montiert, an der ein zu konditionierendes CMP-Pad 120 angeordnet ist. Die Platte 110 ist zum Beispiel parallel zu einem horizontalen Boden an einem Träger 111 montiert. Die Schwingungseinheit 130 ist vertikal zu dem Boden montiert. Zwar ist es in der Zeichnung nicht dargestellt, doch enthält die Schwingungseinheit 130 einen separaten Motor und wird von diesem Motor um eine Drehachse gedreht.
Der Konnektor 140 ist an einem oberen Ende der Schwingungseinheit 130 montiert. Dabei ist der Konnektor 140 lotrecht zu der Schwingungseinheit 130 angeordnet und in einem vorgegebenen Winkel über dem CMP-Pad 120 um die Schwingungseinheit 130 schwenkbar.
Der Rotator 150 ist drehbar an dem anderen Ende des Konnektors 140 montiert. Auch wenn es in der Zeichnung nicht dargestellt ist, enthält der Rotator 150 einen separaten Motor und wird von diesem Motor um eine Drehachse gedreht.
Der Konditionierer 160 für CMP-Pads ist mit dem Rotator 150 verbunden und konditioniert das CMP-Pad 120, wenn er von dem Rotator 150 gedreht wird. Der Konditionierungsprozess bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem sich der Konditionierer 160, wenn er in engen Kontakt mit dem CMP-Pad 120 gebracht wird, dreht und eine Oberfläche des CMP-Pads 120 abzieht oder schleift, um einen Oberflächenzustand des CMP-Pads auf den ursprünglichen Zustand zu optimieren oder die Abtragungsfähigkeit des CMP-Pads wiederherzustellen und damit einen stabilen Zustand aufrechtzuerhalten.
Ein Konditionierungsbereich, dargestellt in 2, zeigt einen Bereich an, indem der Konditionierer 160 für CMP-Pads das CMP-Pad konditioniert, wenn er von dem Konnektor 140 gedreht wird. Während sich der Konditionierer 160 für CMP-Pads dreht, wird er geschwenkt, wobei simultan auch die Platte 110 gedreht wird. So kann der Konditionierer 160 für CMP-Pads die gesamte Oberfläche des CMP-Pads 120 konditionieren.
Der Schwingungsmesser 170 ist an dem Konnektor 140 montiert und ermittelt Schwingungen, um die Schwingungsbeschleunigung des Konditionierers 160 für CMP-Pads zu messen.
Im Einzelnen kann, bezogen auf 1, der Schwingungsmesser 170 an einer beliebigen Position des Konnektors 140 montiert werden, die aus einer Position A gewählt wird, die der Schwingungseinheit 130 entspricht, einer Position C, die dem Rotator 150 entspricht, und einer mittleren Position B des Konnektors.
Zwar kann der Schwingungsmesser 170 an einer beliebigen Position aus A, B und C montiert werden, um die Schwingungsbeschleunigung des Konditionierers 160 für CMP-Pads zu messen, doch besteht eine Differenz bei der Empfindlichkeit aufgrund der Schwingungen.
Nachfolgend sind einige Versuchsbeispiele zur Überprüfung erläutert, ob es eine Beziehung zwischen der Schwingungsbeschleunigung des Konditionierers 160 für CMP-Pads und der Verschleißrate des CMP-Pads in dem CMP-Prozess gibt.
Versuchsbeispiel 1
In dem CMP-Prozess wurde das CMP-Pad 120 in engen Kontakt mit dem Konditionierer 160 für CMP-Pads gebracht und durch Aufwenden einer Last auf den Konditionierer 160 für CMP-Pads konditioniert. Zum Aufbringen der Last auf den Konditionierer für CMP-Pads wird von jedem Hersteller von CMP-Vorrichtungen ein anderes Verfahren eingesetzt. Hier werden ein Verfahren mit dem Einsatz von Luft, ein Verfahren mit dem Einsatz einer Welle und ein Verfahren mit den Einsatz von Gewicht beschrieben.
In dem Verfahren mit dem Einsatz von Luft füllt dieselbe Menge Luft den gesamten Konditionierer 160 für CMP-Pads und drückt auf das CMP-Pad 120. In dem Verfahren mit dem Einsatz einer Welle beaufschlagt Druckluft eine Drehwelle (nicht abgebildet) des Rotators 150, wobei die druckbeaufschlagte Drehwelle die Kraft dann auf das Zentrum des Konditionierers 160 für CMP-Pads überträgt. In dem Verfahren mit dem Einsatz von Gewicht wird ein vorgegebenes Gewicht auf einer Drehwelle des Konditionierers 160 für CMP-Pads angeordnet und überträgt Kraft auf die Drehwelle des Konditionierers 160 für CMP-Pads.
Tabelle 1 zeigt die Schwingungsbeschleunigung des Konditionierers 160 für CMP-Pads und die resultierende Verschleißrate des CMP-Pads für die einzelnen Lastübertragungsverfahren, nachfolgend als „Pad-Verschleißrate” (Pad Wear Rate – PWR) bezeichnet. Tabelle 1

Lastübertragungsverfahren PWR (μm/St) Schwingungsbeschleunigung (m/s²)

Verfahren mit Luft 17,0 0,4

Verfahren mit Welle 20,0 0,5

Verfahren mit Gewicht 28,0 1,0
Wenn eine Last von 6 lbf an den Konditionierer 160 für CMP-Pads angelegt wird, ohne die anderen Prozessbedingungen zu verändern, lässt sich beobachten, wie in Tabelle 1 zu sehen, dass, auch wenn dieselbe Last im Ruhezustand angelegt wird, die PWR und Schwingungsbeschleunigung je nach Lastübertragungsverfahren variieren. Wie anhand von Tabelle 1 und 3 zu erkennen, kann festgestellt werden, dass die PWR und die Schwingungsbeschleunigung proportional zueinander sind.
Das heißt, dass die CMP-Vorrichtungen je nach Lastübertragungsverfahren eine unterschiedliche PWR und Schwingungsbeschleunigung aufweisen. Es kann also festgehalten werden, dass verschiedene Lasten auf den Konditionierer für CMP-Pads aufgewendet werden müssen, um die verschiedenen CMP-Vorrichtungen 100 auf dieselbe Stufe zu regeln.
Versuchsbeispiel 2
Basierend auf den Ergebnissen aus Versuchsbeispiel 1 wurden Lasten an den Konditionierer 160 für CMP-Pads angelegt und die resultierenden PWRs gemessen, um unter Verwendung einer Lastübertragungsvorrichtung mit Luft, beispielsweise einer Lastübertragungsvorrichtung A, dieselbe Schwingungsbeschleunigung wie in Versuchsbeispiel 1 zu erhalten; die Ergebnisse sind in Tabelle 2 wiedergegeben. Tabelle 2

Schwingungsbeschleunigung (m/s²) Scheibenlast (lbf) PWR (μm/St) PWR aus Versuchsbeispiel

0,4 6,0 17,0 17,0

0,5 6,7 19,8 20,0

1,0 8,8 28,4 28,0
Auf die Scheibe des Konditionierers 160 für CMP-Pads wurden Lasten aufgebracht, um die Schwingungsbeschleunigung von 0,4, 0,5 und 1,0 m/s², wie in Tabelle 1 dargelegt, zu erreichen. Als Ergebnis wurden PWRs von 17,0, 19,8 und 28,4 μm/St gemessen. Diese PWRs sind fast identisch mit denen aus Versuchsbeispiel 1.
Das heißt, wenn die auf die Scheibe wirkende Last so eingestellt wird, dass die Schwingungsbeschleunigung angeglichen wird, kann die PWR auf dasselbe Niveau wie bei den anderen CMP-Vorrichtungen angepasst werden. Auf Basis dieses Prinzips kann festgehalten werden, dass sich durch Messen der Schwingungsbeschleunigung die PWR vorhersagen lässt.
Versuchsbeispiel 3
An den Konditionierer 160 für CMP-Pads wurde eine Last von 6 lbf unter Verwendung einer Lastübertragungsvorrichtung A angelegt und die Drehwelle (nicht abgebildet), welche die Last auf den Konditionierer 160 für CMP-Pads überträgt, wurde mit einer Toleranz versehen, so dass künstlich Schwingungen erzeugt wurden. Als die Schwingungsbeschleunigungen in diesem Fall gleich denen aus Versuchsbeispiel 1 waren, wurden die PWRs gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt. Tabelle 3

Scheibenlast (lbf) Schwingungsbeschleunigung (m/s²) PWR (μm/St) PWR aus Versuchsbeispiel

6,0 0,4 17,0 17,0

6,0 0,5 19,7 20,0

6,0 1,0 28,2 28,0
Wie Tabelle 3 zu entnehmen, kann festgehalten werden, dass, selbst wenn dieselbe Last an den Konditionierer 160 für CMP-Pads angelegt wird, die PWR mit einer Änderung der Schwingungsbeschleunigung variiert. Somit wird deutlich, dass die PWR anhand der Schwingungsbeschleunigung des Konditionierers 160 für CMP-Pads vorhergesagt werden kann. Außerdem wurde der Schwingungsmesser 170 an dem Rotator 150 montiert und die Schwingungsbeschleunigung des Konditionierers 160 für CMP-Pads gemessen. Die CMP-Vorrichtung 100 konnte also so eingerichtet werden, dass der Status der CMP-Vorrichtung 100 überprüft und eine gleichmäßige PWR erzielt werden konnte.
Versuchsbeispiel 4
Die Schwingungsbeschleunigung und die resultierenden PWRs wurden gemessen, während verschiedene Lasten an den Konditionierer 160 für CMP-Pads unter Verwendung einer Lastübertragungsvorrichtung A angelegt wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 aufgeführt. Tabelle 4

Scheibenlast (lbf) Schwingungsbeschleunigung (m/s²) PWR (μm/St)

4,0 0,25 12,4

6,0 0,4 17,0

8,0 0,62 20,6

10,0 0,81 24,3

12,0 1,0 28,5
Wie Tabelle 4 zu entnehmen, lässt sich festhalten, dass die Schwingungsbeschleunigung proportional zu der an den Konditionierer 160 für CMP-Pads angelegten Last ist und dass die PWR des CMP-Pads 120 durch Messen der Schwingungsbeschleunigung vorhergesagt werden kann. Dies ist in 4 zu sehen, welche die Messung aus Tabelle 4 in einem Diagramm darstellt.
Versuchsbeispiel 5

Während unter Verwendung einer Lastübertragungsvorrichtung A verschiedene Lasten an den Konditionierer 160 für CMP-Pads angelegt wurden, wurden die Schwingungsbeschleunigungen, die resultierenden PWRs, die Abtragungsgeschwindigkeiten von Oxid-Wafern und Defekte der Wafer gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 aufgeführt. Tabelle 5

Scheibenlast (lbf)	Schwingungsbeschleunigung (m/s²)	PWR (μm/St)	Wafer-Abtragungsgeschwindigkeit (Åmin)	Anzahl der Wafer-Defekte (je)	Pad-Profil
2,0	0,06	2,7	2200	120	Normal
3,0	0,15	8	2700	5	Normal
4,0	0,25	12,4	2755	5	Normal
6,0	0,4	17,0	2762	4	Normal
8,0	0,62	20,6	2795	2	Normal
10,0	0,81	24,3	2788	2	Normal
12,0	1,0	28,5	2782	6	Normal
20,0	4,0	55,0	2766	5	Normal
25,0	5,4	93,0	2588	21	Ungleichmäßiger Verschleiß

Die Scheibenlasten aus Tabelle 5 wurden mit 4,0, 6,0, 8,0, 10,0 und 12,0 lbf gemessen, wobei es sich um die Scheibenlasten aus Tabelle 4 handelt, sowie mit Lasten kleiner 4,0 lbf und Lasten größer 12,0 lbf. Die gemessenen Schwingungsbeschleunigungen bei Scheibenlasten von 4,0, 6,0, 8,0, 10,0 und 12,0 lbf waren gleich denen aus Tabelle 4, und auch die resultierenden PWRs glichen denen aus Tabelle 4. Die Schwingungsbeschleunigung basierend auf den Scheibenlasten und die resultierenden PWRs, die in Tabelle 4 enthalten sind, sind auch in 5 dargestellt.
Bei einer Schwingungsbeschleunigung von 0,06 m/s² ließ sich feststellen, dass die Konditionierung nicht gleichmäßig erfolgte, so dass die Wafer-Abtragungsgeschwindigkeit gering war und die Defekte des Wafers zunahmen.
Bei einer Schwingungsbeschleunigung von 5,4 m/s² dagegen konnte beobachtet werden, dass die PWR sehr hoch war, dass das Pad-Profil nicht gleichmäßig war, d. h. dass das CMP-Pad 120 einen ungleichmäßigen Verschleiß aufwies, und dass eine Standzeit des CMP-Pads 120 verkürzt war.
Somit lässt sich folgern, dass die Schwingungsbeschleunigung, die durch Ermitteln der Schwingungen des Konditionierers 160 für CMP-Pads gemessen wurde, im Bereich von 0,06 bis 5,4 liegt. Wie in 6 dargestellt, kann ein Profil der PWR in Abhängigkeit von der Schwingungsbeschleunigung ermittelt werden. Es lässt sich feststellen, dass das Profil bei einer Schwingungsbeschleunigung von 0,06 m/s² oder 4,0 m/s² im Großen und Ganzen gleichmäßig ist, wogegen das Profil bei einer Schwingungsbeschleunigung von 5,4 m/s² nicht gleichmäßig ist.
Versuchsbeispiel 6

Um eine Veränderung der Empfindlichkeit des Schwingungsmessers 170 in Abhängigkeit von der Montageposition des Schwingungsmessers 170 zu überprüfen, wurden die Schwingungsmesser 170 am Konnektor 140 an Positionen entsprechend der Schwingungseinheit 130, dem Rotator 150 und einer mittleren Position an dem Konnektor 140 montiert. Dann wurden Lasten von 4, 6 und 8 lbf an den Konditionierer 160 für CMP-Pads angelegt und die Schwingungsbeschleunigung gemessen, um die Empfindlichkeit (Abweichung) zu ermitteln. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 aufgeführt. Tabelle 6

Position des	Schwingungsbeschleunigung (m/s²)
Schwingungsmessers	8 lbf	6 lbf	4 lbf	Empfindlichkeit (Abweichung)
A (entspricht der Schwingungseinheit)	0,25	0,22	0,19	0,06
B (mittlere Position am Konnektor)	0,40	0,36	0,32	0,08
C (entspricht dem Rotator)	0,62	0,55	0,42	0,20

Wie mit Bezug auf 1 und Tabelle 6 zu erkennen, hat die gemessene Schwingungsbeschleunigung bei an den Konditionierer 160 für CMP-Pads angelegten Lasten von 4, 6 und 8 lbf eine Empfindlichkeit von 0,06, wenn der Schwingungsmesser 170 an der Position A montiert ist, die der Schwingungseinheit 130 entspricht. Die Empfindlichkeit ist dabei als eine Differenz zwischen der maximalen und minimalen Schwingungsbeschleunigung definiert.
Entsprechend hat die gemessene Schwingungsbeschleunigung eine Empfindlichkeit von 0,08, wenn der Schwingungsmesser 170 am Konnektor 140 an der mittleren Position B des Konnektors 140 montiert ist. Wenn der Schwingungsmesser 170 am Konnektor 140 an der Position C montiert wird, die dem Rotator 150 entspricht, hat die gemessene Schwingungsbeschleunigung eine Empfindlichkeit von 0,20.
Das heißt, wenn der Schwingungsmesser 170 am Konnektor 140 an der Position C montiert wird, die dem Rotator 150 entspricht, hat die gemessene Schwingungsbeschleunigung die höchste Empfindlichkeit. Um also genau zu bestimmen, ob der Status der CMP-Vorrichtung normal ist und um die Schwingungen des Konditionierers 160 für CMP-Pads mit möglichst hoher Sensibilität zu ermitteln, wird der Schwingungsmesser 170 vorzugsweise an der Position C, die dem Rotator 150 entspricht, am Konnektor 140 montiert.
Somit kann die Schwingungsbeschleunigung des Konditionierers 160 für CMP-Pads auf einen Bereich von beispielsweise 0,06 m/s² bis 5,4 m/s² eingestellt werden, innerhalb dessen die Wafer-Abtragungsgeschwindigkeit, die Anzahl der Wafer-Defekte, die PWR und das Pad-Profil befriedigend sind, indem die an den Konditionierer 160 für CMP-Pads angelegte Last, das Verfahren zum Anlegen der Last an den Konditionierer 160 für CMP-Pads, die Toleranz des Rotators 160 bei installiertem Konditionierer 160 für CMP-Pads und die Position, an der der Schwingungsmesser 170 montiert wird, angepasst werden.
Dies kann manuell durch einen Arbeiter oder automatisch mithilfe einer Steuerung (nicht dargestellt) erfolgen. Die Steuerung wird weiter unten beschrieben.
Wenn die Schwingungsbeschleunigung nicht auf den Bereich von 0,06 m/s² bis 5,4 m/s² eingestellt wird, kann der Arbeiter den Konditionierer 160 für CMP-Pads austauschen, anstatt das oben erläuterte Verfahren zu nutzen.
Außerdem wird zum Aufbringen der Last auf den Konditionierer für CMP-Pads von jedem Hersteller der CMP-Vorrichtungen ein anderes Verfahren eingesetzt. So kann, wenn eine vorgegebene Last an den Konditionierer für CMP-Pads angelegt wird, dieselbe Last auf den Konditionierer für CMP-Pads übertragen werden, wenn sich der Konditionierer für CMP-Pads im Stopp-Zustand befindet. Wenn jedoch der Konnektor gedreht wird, um den Konditionierer für CMP-Pads zu schwenken, variiert die auf den Konditionierer für CMP-Pad übertragene Last.
Außerdem unterscheiden sich die von dem Schwingungsmesser ermittelten Schwingungen selbst dann voneinander, wenn die Last auf dieselbe Weise auf den Konditionierer für CMP-Pads übertragen wird – aufgrund der Toleranz, die bei der Installation des Konditionierers für CMP-Pads entsteht.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die konstante Einstellung der Schwingungsbeschleunigungen bei unterschiedlichen Konditionierern für CMP-Pads durch Einstellen der an den Konditionierer für CMP-Pads angelegten Last, des Verfahrens zum Anlegen der Last an den Konditionierer für CMP-Pads, der Toleranz des Rotators bei montiertem Konditionierer für CMP-Pads und der Position, an der der Schwingungsmesser installiert wird. So können die PWRs von verschiedenen CMP-Vorrichtungen konstant gehalten werden. Schließlich kann die Abweichung der Wafer-Abtragungsgeschwindigkeiten zwischen den verschiedenen CMP-Vorrichtungen verringert werden.
Abgesehen davon kann die CMP-Vorrichtung des Weiteren eine Steuerung (nicht dargestellt) aufweisen.
In der CMP-Vorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Bereich der Schwingungsbeschleunigung zuvor gespeichert und die von dem Schwingungsmesser 170 gemessene Schwingungsbeschleunigung mit dieser zuvor gespeicherten Schwingungsbeschleunigung verglichen. Wenn die gemessene Schwingungsbeschleunigung außerhalb des zuvor gespeicherten Bereichs für die Schwingungsbeschleunigung liegt, erzeugt die Steuerung ein Überprüfungssignal zum Überprüfen der CMP-Vorrichtung 100 oder ein Austauschsignal zum Austauschen des Konditionierers 160 für CMP-Pads.
Wenn die Steuerung das Überprüfungssignal erzeugt, werden die an den Konditionierer für CMP-Pads angelegte Last, das Verfahren zum Anlegen der Last an den Konditionierer für CMP-Pads, die Toleranz des Rotators bei montiertem Konditionierer für CMP-Pads und die Position, an der der Schwingungsmesser installiert ist eingestellt, so dass die CMP-Vorrichtung 100 überprüft werden kann und die gemessene Schwingungsbeschleunigung in den zuvor gespeicherten Bereich für die Schwingungsbeschleunigung gebracht werden kann.
Dabei liegt der zuvor gespeicherte Bereich der Schwingungsbeschleunigung vorzugsweise zwischen 0,06 m/s² und 5,4 m/s², wie in den Versuchsbeispielen gezeigt.
Wenn die CMP-Vorrichtung 100 unter Verwendung verschiedener Verfahren überprüft wird, damit die gemessene Schwingungsbeschleunigung in den zuvor gespeicherten Bereich der Schwingungsbeschleunigung gebracht werden kann, kann die gemessene Schwingungsbeschleunigung von dem zuvor gespeicherten Bereich für die Schwingungsbeschleunigung abweichen. Daraus lässt sich schließen, dass die Standzeit des Konditionierers 160 für CMP-Pads abgelaufen ist. Die Steuerung erzeugt also ein Austauschsignal, um den Arbeiter dazu zu veranlassen, den Konditionierer 160 für CMP-Pads auszutauschen.
Auch wenn die vorliegende Erfindung unter Bezug auf spezielle Ausführungsbeispiele erläutert und beschrieben wurde, ist sie nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Fachleute werden somit erkennen, dass verschiedene Modifikationen oder Änderungen daran vorgenommen werden können, ohne dabei vom Geist und Gültigkeitsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie in den folgenden Ansprüchen definiert.

Claims

Vorrichtung zum chemisch-mechanischen Polieren (CMP), die eine Schwingungsbeschleunigung eines Konditionierers für CMP-Pads beim Konditionieren eines CMP-Pads misst.
CMP-Vorrichtung, umfassend: eine Schwingungseinheit, die in einem vorgegebenen Abstand zu einer Platte montiert ist, an der ein zu konditionierendes CMP-Pad angeordnet ist; einen Konnektor, der an einem oberen Ende der Schwingungseinheit lotrecht zu der Schwingungseinheit und über dem CMP-Pad um die Schwingungseinheit schwenkbar montiert ist; einen Rotator, der drehbar an dem anderen Ende des Konnektors montiert ist; einen Konditionierer für CMP-Pads, der mit dem Rotator verbunden ist und das CMP-Pad konditioniert, wenn er von dem Rotator gedreht wird; und einen Schwingungsmesser, der an dem Konnektor montiert ist und Schwingungen erfasst, um die Schwingungsbeschleunigung des Konditionierers für CMP-Pads zu messen.
CMP-Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Schwingungsmesser an einer beliebigen Position an dem Konnektor montiert ist, die aus einer Position gewählt wird, die der Schwingungseinheit entspricht, einer Position, die dem Rotator entspricht und einer mittleren Position des Konnektors.
CMP-Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Schwingungsmesser an der Position an dem Konnektor montiert ist, die dem Rotator entspricht.
CMP-Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Schwingungsbeschleunigung des Konditionierers für CMP-Pads proportional zu der Verschleißrate des CMP-Pads ist.
CMP-Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Schwingungsbeschleunigung des Konditionierers für CMP-Pads so eingestellt ist, dass sie in einem Bereich von 0,06 m/s² bis 5,4 m/s² liegt.
CMP-Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei, wenn die eingestellte Schwingungsbeschleunigung des Konditionierers für CMP-Pads außerhalb des Bereichs von 0,06 m/s² bis 5,4 m/s² liegt, die CMP-Vorrichtung überprüft wird oder der Konditionierer für CMP-Pads ausgetauscht wird.
CMP-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, des Weiteren umfassend eine Steuerung, die ein Überprüfungssignal für die CMP-Vorrichtung oder ein Austauschsignal für den Konditionierer für CMP-Pads erzeugt, wenn die von dem Schwingungsmesser gemessene Schwingungsbeschleunigung außerhalb eines zuvor gespeicherten Bereichs für die Schwingungsbeschleunigung liegt.
CMP-Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der zuvor gespeicherte Bereich für die Schwingungsbeschleunigung von 0,06 m/s² bis 5,4 m/s² reicht.