KR20130094676A - Cmp groove depth and conditioning disk monitoring - Google Patents

Cmp groove depth and conditioning disk monitoring Download PDF

Info

Publication number
KR20130094676A
KR20130094676A KR1020120064920A KR20120064920A KR20130094676A KR 20130094676 A KR20130094676 A KR 20130094676A KR 1020120064920 A KR1020120064920 A KR 1020120064920A KR 20120064920 A KR20120064920 A KR 20120064920A KR 20130094676 A KR20130094676 A KR 20130094676A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polishing
wafer
cmp
conditioning
polishing pad
Prior art date
Application number
KR1020120064920A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
지안 리 우
순 강 황
보이 이
치밍 양
친시앙 린
Original Assignee
타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 filed Critical 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드
Publication of KR20130094676A publication Critical patent/KR20130094676A/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/16—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the load
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/18—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the presence of dressing tools
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Abstract

PURPOSE: Chemical mechanical polishing (CMP) groove depth and conditioning disk monitoring maximizes a useful lifetime by replacing a polishing pad and a conditioning disk at an optimum time. CONSTITUTION: A polishing pad (104) has a polishing surface. A wafer carrier (108) maintains a wafer proximate to the polishing surface during polishing. A motor assembly (114) rotates the polishing pad with regard to a polishing pad axis and concurrently rotates the wafer with regard to a wafer axis during polishing of the wafer. A conditioning disk (110) has a conditioning surface. A torque measurement element measures torque applied by the motor assembly during polishing. A surface condition analyzer (136) determines a surface condition of the conditioning surface or the polishing surface based on the measured torque. [Reference numerals] (114) Motor assembly; (116) CMP controller; (136) Surface condition analyzer; (140) CMP process parameter; (142) Depth measurement element; (144) Torque measurement element

Description

ＣＭＰ 그루브 깊이 및 컨디셔닝 디스크 모니터링{CMP GROOVE DEPTH AND CONDITIONING DISK MONITORING}CMP Groove Depth and Conditioning Disk Monitoring {CMP GROOVE DEPTH AND CONDITIONING DISK MONITORING}

본 발명은 반도체 기술에 관한 것이다. The present invention relates to semiconductor technology.

지난 40 년 동안, 집적 회로의 밀도는 무어의 법칙으로 알려진 관계로 증가했다. 간략히 언급하면, 무어의 법칙은 집적 회로(IC) 상의 트랜지스터의 수가 18 개월마다 대략 두 배가 된다고 말한다. 따라서, 반도체 산업이 이 단순한 "법칙"을 계속해서 유지하는 한, IC는 속도 및 파워에서 18 개월마다 대략 두 배가 된다. 많은 부분에서, 속도 및 파워에서 IC의 이러한 놀라운 증가는 오늘날의 정보화 시대의 시작으로 안내하였다.Over the past 40 years, the density of integrated circuits has increased due to what is known as Moore's Law. In short, Moore's Law states that the number of transistors on an integrated circuit (IC) roughly doubles every 18 months. Thus, as long as the semiconductor industry continues to maintain this simple "law," the IC is roughly doubled every 18 months in speed and power. In many ways, this surprising increase in IC in speed and power has led to the beginning of today's information age.

인류의 활동에 상관없이 진실을 유지하는 자연의 법칙과 달리, 무어의 법칙은 오직 혁신자들이 그것과 관련된 기술적 과제를 극복하는 경우에만 진실을 유지한다. 혁신자들은 최근 수십 년간 이룩한 발전 중 하나는 IC를 구축하는데 사용되는 층들을 평탄화하도록 화학적 기계적 연마(chemical mechanical polishing; CMP)를 사용하여, IC 상에 보다 정확하게 구조화된 장치 피처(feature)의 제공을 돕는 것이다.Unlike the laws of nature, which maintain the truth regardless of human activity, Moore's law holds the truth only if innovators overcome the technical challenges associated with it. Innovators believe that one of the advances made in recent decades has been the use of chemical mechanical polishing (CMP) to planarize the layers used to build ICs, providing a more precisely structured device feature on the IC. To help.

평탄화의 결점을 제한하기 위해, 향상된 평탄화 공정이 본 명세서에 기술된다.In order to limit the drawbacks of planarization, an improved planarization process is described herein.

일부 실시예들은 화학적 기계적 연마(CMP) 시스템에 관한 것이다. CMP 시스템은 연마 표면을 구비한 연마 패드, 및 연마 동안에 연마 표면에 가깝게 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 캐리어를 포함한다. 모터 어셈블리는 연마 패드를 회전시키고 웨이퍼의 연마 동안에 웨이퍼를 동시에 회전시킨다. 컨디셔닝 디스크는 연마 동안에 연마 표면과 마찰 맞물림(frictional engagement)에 있는 컨디셔닝 표면을 갖는다. 토크 측정 요소는 연마 동안에 모터 어셈블리에 의해 가해진 토크를 측정한다. 상태 표면 분석기는 측정된 토크에 기초하여 연마 표면 또는 컨디셔닝 표면의 표면 상태를 결정한다. 다른 시스템 및 방법이 또한 개시된다.Some embodiments relate to chemical mechanical polishing (CMP) systems. The CMP system includes a polishing pad having a polishing surface, and a wafer carrier that holds the wafer close to the polishing surface during polishing. The motor assembly rotates the polishing pad and simultaneously rotates the wafer during polishing of the wafer. The conditioning disk has a conditioning surface that is in frictional engagement with the polishing surface during polishing. The torque measuring element measures the torque applied by the motor assembly during polishing. The condition surface analyzer determines the surface condition of the polishing surface or the conditioning surface based on the measured torque. Other systems and methods are also disclosed.

본 발명에 따르면 CMP 시스템 및 CMP 방법을 이용하는 것이 가능하다. According to the invention it is possible to use a CMP system and a CMP method.

도 1은 일부 실시예에 따른 CMP 시스템의 블럭도를 도시한다.
도 2는 일련의 콘센트릭 그루브(concentric groove)를 포함하는 연마 패드, 이 연마 패드 위를 횡단하는 그루브 깊이 측정 요소를 구비한 CMP 시스템의 평면도이다.
도 3은 도 2의 CMP 시스템의 횡단면도이다.
도 4는 일부 실시예에 따른 다른 CMP 시스템의 블럭도를 도시한다.
도 5는 일부 실시예에 따라 평탄화 공정을 수행하는 방법을 나타내는 흐름도이다.1 illustrates a block diagram of a CMP system in accordance with some embodiments.
FIG. 2 is a plan view of a CMP system with a polishing pad comprising a series of concentric grooves, a groove depth measuring element traversing over the polishing pad.
3 is a cross-sectional view of the CMP system of FIG. 2.
4 illustrates a block diagram of another CMP system in accordance with some embodiments.
5 is a flowchart illustrating a method of performing a planarization process in accordance with some embodiments.

본 개시는 이제 도면을 참조하여 기술될 것이고, 동일한 참조 번호는 본 명세서 전체에 걸쳐 동일한 요소를 나타내는데 이용되고, 예시된 구조는 반드시 실척도로 도시될 필요가 없다. 상세한 설명과 대응 도면들은 어떤 식으로든 본 개시의 범위를 제한하지 않고, 상세한 설명과 도면은 단지 발명의 개념을 분명히 나타낼 수 있는 일부 방식을 설명하기 위해 몇 가지 예를 제공한다는 것을 이해할 것이다. The present disclosure will now be described with reference to the drawings, wherein like reference numerals are used to refer to like elements throughout, and the illustrated structure need not necessarily be drawn to scale. It is to be understood that the description and the corresponding drawings do not limit the scope of the present disclosure in any way, and the description and drawings provide only some examples to illustrate some ways in which the concept of the invention may be clearly expressed.

종래의 CMP 기술은 연마 패드 및/또는 컨디셔닝 디스크(conditioning disk)의 표면 상태의 변화를 충분히 설명하기 위한 실시간 피드백이 없다. 예를 들어, 몹시 마모된 컨디셔닝 디스크는 새로운 컨디셔닝 디스크에 비해, 웨이퍼가 더 느리게 및/또는 덜 균일하게 평탄화되도록 야기할 수 있다. 따라서, 패드/디스크의 유용한 수명시간의 최대화, 웨이퍼 처리량의 최대화, 및 웨이퍼 표면 균일성의 최대화 사이에 양호한 균형을 발생시키는 최적의 시간에 연마 패드 및/또는 컨디셔닝 디스크가 변경될 수 있도록 연마 패드 및/또는 컨디셔닝 디스크의 표면 상태를 모니터하는 것이 반드시 필요하다. Conventional CMP techniques lack real time feedback to fully account for changes in the surface state of polishing pads and / or conditioning disks. For example, a badly worn conditioning disk can cause the wafer to be planarized more slowly and / or less uniformly compared to a new conditioning disk. Thus, the polishing pad and / or conditioning disk can be changed at an optimum time that results in a good balance between maximizing the useful lifetime of the pad / disk, maximizing wafer throughput, and maximizing wafer surface uniformity. Or it is necessary to monitor the surface condition of the conditioning disc.

도 1은 본 개시의 일부 실시예에 따른 CMP 시스템(100)의 블럭도를 도시한다. CMP 시스템(100)은 플래턴(102), 연마 패드(104), 슬러리 암(106), 웨이퍼 캐리어(108), 및 컨디셔닝 디스크(110)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 이 CMP 시스템은 직경이 450 mm인 웨이퍼를 처리할 수 있지만, 다른 웨이퍼 크기에도 또한 적용 가능하다. 1 illustrates a block diagram of a CMP system 100 in accordance with some embodiments of the present disclosure. The CMP system 100 includes a platen 102, a polishing pad 104, a slurry arm 106, a wafer carrier 108, and a conditioning disk 110. In some embodiments, this CMP system can handle wafers of 450 mm in diameter, but is also applicable to other wafer sizes.

웨이퍼 평탄화 전에, 슬러리 암(106)은 연마제 슬러리 입자를 포함하는 슬러리(111)를 연마 패드(104)의 연마 표면(112) 상에 제공한다. 그리고 나서, CMP 제어기(116)의 제어 하에, 모터 어셈블리(114)는 제1 각속도 화살표(122)에 의해 도시된 바와 같이, 연마 패드 축(120)에 대하여 (예컨대, 플래턴 스핀들(118)을 통해) 플래턴(102) 및 연마 패드(104)를 회전시킨다. 연마 패드(104)가 회전함에 따라, 스캔 암(124)을 통해 피봇(pivot)될 수 있고 디스크 축(142)에 대하여 회전되는 컨디셔닝 디스크(110)는 연마 패드(104) 위를 횡단하여, 컨디셔닝 디스크(110)의 컨디셔닝 표면(126)이 연마 패드(104)의 연마 표면(112)과 마찰 맞물림(frictional engagement)에 있도록 한다. 이러한 구성에서, 컨디셔닝 디스크(110)는 일관되고 균일한 평탄화를 보장하는 것을 돕기 위해 연마 동안에 계속해서 연마 표면(112)을 긁거나 "두들긴다". 모터 어셈블리(114)는 또한 제2 각속도 화살표(132)에 의해 도시된 바와 같이 웨이퍼 축(128)에 대하여 (예컨대, 웨이퍼 캐리어 스핀들(130)을 통해) 웨이퍼 캐리어(108) 내에 하우징된 웨이퍼를 동시에 회전시킨다. 이러한 이중 회전(122, 132)이 발생하는 동안에, 웨이퍼는 웨이퍼 캐리어(108)에 의해 적용되는 다운 포스(down-force)로 슬러리(111) 및 연마 표면(112)으로 "압축"된다. 연마제 슬러리(111), 이중 회전(122, 132) 및 다운 포스의 조합은 CMP 동작의 최종점에 도달할 때까지 웨이퍼의 하위 표면을 평탄화한다. Prior to wafer planarization, the slurry arm 106 provides a slurry 111 comprising abrasive slurry particles on the polishing surface 112 of the polishing pad 104. Then, under the control of the CMP controller 116, the motor assembly 114 moves the polishing pad axis 120 (eg, the platen spindle 118), as shown by the first angular velocity arrow 122. Rotate platen 102 and polishing pad 104. As the polishing pad 104 rotates, the conditioning disk 110, which can be pivoted through the scan arm 124 and rotated about the disk axis 142, traverses over the polishing pad 104. The conditioning surface 126 of the disk 110 is in frictional engagement with the polishing surface 112 of the polishing pad 104. In this configuration, the conditioning disk 110 continues to scratch or "beat" the polishing surface 112 during polishing to help ensure consistent and uniform planarization. The motor assembly 114 may also simultaneously load a wafer housed in the wafer carrier 108 relative to the wafer axis 128 (eg, via the wafer carrier spindle 130), as shown by the second angular velocity arrow 132. Rotate During this double rotation 122, 132, the wafer is “compressed” into the slurry 111 and the polishing surface 112 with down-force applied by the wafer carrier 108. The combination of abrasive slurry 111, dual rotations 122, 132 and down force flatten the lower surface of the wafer until the end point of the CMP operation is reached.

종래의 CMP 시스템의 결점을 해결하기 위해서, CMP 시스템(100)은 표면 상태 분석기(136)를 포함하여, 연마 동안에 실시간으로 연마 패드(104) 및/또는 컨디셔닝 디스크(110)의 표면 상태(들)를 결정한다. 일부 경우에, 피드백 경로(138)는 측정된 표면 상태(들)에 기초하여 CMP 공정 파라미터들(140)의 실시간 조정을 제공한다. 이런 식으로, 개시된 CMP 기술은 웨이퍼의 일관되고 균일한 평탕화를 용이하게 한다. 또한, 웨이퍼가 연속적으로 처리되고 연마 패드(104) 및 컨디셔닝 디스크(110)가 자신들이 소모된 시간에 정확하게 교체된다는 점에서 실시간 측정은 CMP 시스템(100)에 대한 다운 타임을 제한하기 때문에, 이러한 기술은 또한 제조 처리량을 크게 향상시킬 수 있으면서 동시에 연마 패드(104) 및 컨디셔닝 디스크(110)의 유용한 수명시간을 최대화할 수 있다. To address the shortcomings of conventional CMP systems, the CMP system 100 includes a surface condition analyzer 136 that includes the surface state (s) of the polishing pad 104 and / or the conditioning disk 110 in real time during polishing. Determine. In some cases, feedback path 138 provides real-time adjustment of CMP process parameters 140 based on measured surface state (s). In this way, the disclosed CMP technique facilitates consistent and uniform leveling of the wafer. In addition, this technique is possible because real-time measurements limit down time for the CMP system 100 in that the wafers are processed continuously and the polishing pad 104 and the conditioning disk 110 are correctly replaced at the time they are consumed. It is also possible to greatly improve manufacturing throughput while at the same time maximizing the useful life time of the polishing pad 104 and the conditioning disk 110.

연마 패드(104)의 표면 상태를 결정하기 위해서, 연마 패드(104)는 연마 표면(112)에 다수의 그루브(예컨대, 134a, 134b)를 포함한다. 연마 패드(104)가 더욱 마모됨에 따라, 연마 표면(112)이 아래로 마모되어, 그루브의 깊이를 줄인다. 이런 식으로, 그루브 깊이는 연마 패드(104)의 상태에 대응한다. 이 동작을 이용하기 위해, 음향 변환기와 같은 깊이 측정 요소(142)가, 웨이퍼의 연마 동안 실시간으로 각 그루브의 그루브 깊이를 측정한다. 깊이 측정 요소(142)는 이러한 그루브 깊이를 측정하기 위해 연마 동안에 연마 표면(112) 위를 직경 방향으로 스캔하도록 스캔 암(도시되지 않음)에 배열될 수 있다. 표면 상태 분석기(136)는 각각의 측정된 그루브 깊이를 미리 결정된 그루브 깊이 문턱값에 비교할 수 있고, 연마 패드(104)가 측정된 그루브 깊이에 기초하여 그 유용한 수명의 끝에 도달했을 때 CMP 제어기(116)는 CMP 운용자에게 통지할 수 있다. To determine the surface condition of the polishing pad 104, the polishing pad 104 includes a plurality of grooves (eg, 134a, 134b) at the polishing surface 112. As the polishing pad 104 wears further, the polishing surface 112 wears down, reducing the depth of the grooves. In this way, the groove depth corresponds to the state of the polishing pad 104. To utilize this operation, a depth measuring element 142, such as an acoustic transducer, measures the groove depth of each groove in real time during the polishing of the wafer. Depth measurement element 142 may be arranged on a scan arm (not shown) to radially scan over the polishing surface 112 during polishing to measure this groove depth. The surface condition analyzer 136 may compare each measured groove depth to a predetermined groove depth threshold, and the CMP controller 116 when the polishing pad 104 reaches the end of its useful life based on the measured groove depth. ) Can notify the CMP operator.

컨디셔닝 디스크(110)의 표면 상태를 결정하기 위해서, CMP 시스템(100)은 토크 측정 요소(144)를 포함하여 연마 동안에 모터 어셈블리(114)에 의해 가해진 토크를 측정한다. 그러면, 표면 상태 분석기(136)는 측정된 토크에 기초하여 컨디셔닝 표면(126) (및 가능하게 다소의 연마 표면(112))의 상태를 측정한다. 이러한 결정에 있어서, 표면 상태 분석기(136)는 측정된 토크가 맞물림과 컨디셔닝 표면(126, 112) 사이의 마찰량에 비례한다는 사실을 이용한다. 측정된 마찰량은 연마 표면(112)을 "두들기는" 컨디셔닝 표면의 능력에 의해 설정되기 때문에, 측정된 토크는 일반적으로 컨디셔닝 표면(126)의 전체 상태에 대응한다. 예를 들어, 동일한 슬러리 구성, 온도, 각속도 등을 가정하면, 더 많이 측정된 토크는 일반적으로 컨디셔닝 표면(126)과 연마 표면(112) 사이의 더욱 많은 마찰에 대응하고, 이것을 일반적으로 덜 마모된 (예컨대, 새로운) 컨디셔닝 표면(126)에 대응한다. 반대로, 더욱 적은 토크는 일반적으로 부드러운 (예컨대, 오래된) 컨디셔닝 표면(126)에 대응한다. To determine the surface condition of the conditioning disk 110, the CMP system 100 includes a torque measuring element 144 to measure the torque applied by the motor assembly 114 during polishing. The surface condition analyzer 136 then measures the condition of the conditioning surface 126 (and possibly some polishing surface 112) based on the measured torque. In this determination, the surface condition analyzer 136 uses the fact that the measured torque is proportional to the amount of friction between the engagement and conditioning surfaces 126 and 112. Since the measured amount of friction is set by the ability of the conditioning surface to "beat" the polishing surface 112, the measured torque generally corresponds to the overall state of the conditioning surface 126. For example, assuming the same slurry composition, temperature, angular velocity, etc., more measured torques generally correspond to more friction between the conditioning surface 126 and the polishing surface 112, which is generally less worn. (Eg, new) conditioning surface 126. Conversely, less torque generally corresponds to a soft (eg, old) conditioning surface 126.

컨디셔닝 표면(126)의 측정된 상태에 기초하여, CMP 제어기(116)는 일부 실시예들에서 연마 동안에 CMP 공정 파라미터를 실시간으로 변경할 수 있다. 예를 들어, 컨디셔닝 표면(126)이 더욱 마모됨에 따라(적은 마찰 및 적게 측정된 토크에 의해 나타남), CMP 제어기(116)는 컨디셔닝 디스크(110)에 더 많은 다운 포스를 적용하여 (및/또는 플래턴(102)으로부터 더 많은 업 포스를 적용하여) 컨디셔닝 표면(126)과 연마 표면(112) 사이에 더욱 큰 마찰 맞물림이 있도록 한다. CMP 제어기(116)는 또한 웨이퍼 캐리어(108)를 통해 웨이퍼에 더 많은 다운 포스를 적용할 수 있고, 플래턴의 각속도(122)를 증가시킬 수 있으며, 웨이퍼의 각속도(132)를 증가시킬 수 있고, 슬러리(111)의 구성을 변경할 수 있으며, 및/또한 연마 레이트를 증가시켜 컨디셔닝 표면(126)에서 변경을 오프셋하도록 슬러리(111)의 온도를 증가시킬 수 있다. CMP 공정 파라미터(140)에 대한 다른 변경들이 또한 행해질 수 있다. Based on the measured state of the conditioning surface 126, the CMP controller 116 may change CMP process parameters in real time during polishing in some embodiments. For example, as the conditioning surface 126 wears more (represented by less friction and less measured torque), the CMP controller 116 applies more down force to the conditioning disk 110 (and / or More up force from platen 102 is applied to allow for greater frictional engagement between conditioning surface 126 and polishing surface 112. The CMP controller 116 can also apply more down force to the wafer via the wafer carrier 108, increase the angular velocity 122 of the platen, increase the angular velocity 132 of the wafer, The composition of the slurry 111 can be changed, and / or the temperature of the slurry 111 can be increased to increase the polishing rate to offset the change in the conditioning surface 126. Other changes to the CMP process parameter 140 may also be made.

게다가, 일부 실시예들에서, 표면 상태 분석기(136)는 측정된 토크를 CMP 공정 파라미터(140)의 주어진 세트에 대한 일부 미리 결정된 토크 문턱값에 비교할 수 있고, 미리 결정된 토크 문턱값은 컨디셔닝 디스크(110)가 "소모된" 것으로 간주되는 토크에 대응한다. 예를 들어, 주어진 슬러리 구성, 온도, 각속도 등의 경우에, 토크가 일부 미리 결정된 토크 문턱값 밑으로 떨어지면 (컨디셔닝 표면(126)이 아주 마모되었음을 나타냄), 컨디셔닝 디스크(110)는 소모된 것으로 간주된다. 따라서, CMP 제어기(116)는 컨디셔닝 디스크(110)를 교체할 시간임을 CMP 운용자에게 통지할 수 있다. In addition, in some embodiments, the surface condition analyzer 136 may compare the measured torque to some predetermined torque threshold for a given set of CMP process parameters 140, the predetermined torque threshold being a conditioning disk ( 110 corresponds to the torque considered to be “exhausted”. For example, for a given slurry composition, temperature, angular velocity, etc., if the torque drops below some predetermined torque threshold (indicating that the conditioning surface 126 is very worn), the conditioning disk 110 is considered exhausted. do. Accordingly, the CMP controller 116 may notify the CMP operator that it is time to replace the conditioning disk 110.

도 2 및 도 3은 연마 패드(200)에서 그루브 깊이를 측정할 수 있는 방법의 일례의 더욱 상세한 도면을 나타낸다. 도 2의 연마 패드(200)는 다수의 그루브(202a, 202b)를 포함하고, 이들은 연마 표면(206)에 관하여 리세스되는 하부 표면(204a, 204b)을 갖는다. 오직 두 개의 그루브만이 도시되었지만, 한개 부터 수백개 또는 수천개의 그루브에 이르는 임의의 수의 그루브들이 연마 패드의 상대적인 크기 및 각각의 그루브의 폭에 따라, 연마 패드(200)에 포함될 수 있음을 이해할 것이다. 음향 변환기와 같은 깊이 측정 요소(208)가, 웨이퍼의 연마 동안 실시간으로 각 그루브의 그루브 깊이를 측정한다. 깊이 측정 요소(208)는 화살표(210)으로 도시된 바와 같이, 연마 동안에 연마 패드(200) 위를 직경 방향으로 스캔하도록 스캔 암(도시되지 않음)에 배열될 수 있다. 2 and 3 show more detailed views of one example of a method by which groove depths can be measured in the polishing pad 200. The polishing pad 200 of FIG. 2 includes a plurality of grooves 202a, 202b, which have bottom surfaces 204a, 204b recessed with respect to the polishing surface 206. Although only two grooves are shown, it will be appreciated that any number of grooves ranging from one to hundreds or thousands of grooves may be included in the polishing pad 200, depending on the relative size of the polishing pad and the width of each groove. will be. A depth measuring element 208, such as an acoustic transducer, measures the groove depth of each groove in real time during polishing of the wafer. Depth measurement element 208 may be arranged on a scan arm (not shown) to scan radially over polishing pad 200 during polishing, as shown by arrow 210.

깊이 측정 요소(208)가 음향 변환기인 실시예에서, 음향 변환기는 음향 펄스 또는 파동(214)를 전송하고, 그 이후에 전송된 음향 펄스 또는 파동에 기초하는 반사된 음향 펄스 또는 파동(216)을 측정한다. 대개, 이러한 측정은, 예를 들어 탈이온수 또는 슬러리와 같은 액체(212)가 연마 패드(200)에 존재하여 전파 음향 펄스 또는 파동의 감쇠를 제한하는 것을 돕는 동안, 수행된다. 그루브 깊이를 측정하기 위해서, 음향 변환기는 음향 펄스 또는 파동(214)의 전송과 반사된 음향 펄스 또는 파동(216)의 수신 사이의 시간을 분석하거나, 또는 전송된 음향 펄스 또는 파동(214)과 수신된 음향 펄스 또는 파동(216) 사이의 위상 차이를 측정할 수 있다. 따라서, 제1 연마 패드 두께(t1)를 측정하기 위해서, 음향 변환기는 전송된 펄스 또는 파동과 수신된 펄스 또는 파동 사이의 위상 차이 또는 시간에 기초하여 제1 거리(d1)를 측정할 것이다. 음향 변환기가 계속해서 스캔함에 따라, 그것이 그루브 위를 통과하기 시작할 때 시간 또는 위상 차이의 변화를 볼 수 있다. 특히, 그것은 전송된 펄스 또는 파동과 반사된 펄스 또는 파동 사이의 긴 시간 지연 또는 위상 차이의 대응 변화를 볼 것이고, 이것은 제2 거리(d2)를 나타낸다. d1과 d2 간의 차이를 취함으로써, 음향 변환기는 대응하는 그루브 깊이를 결정할 수 있다.In the embodiment where the depth measuring element 208 is an acoustic transducer, the acoustic transducer transmits an acoustic pulse or wave 214 and then reflects the reflected acoustic pulse or wave 216 based on the transmitted acoustic pulse or wave. Measure Usually, this measurement is performed while liquid 212 such as, for example, deionized water or slurry is present in the polishing pad 200 to help limit the attenuation of propagating acoustic pulses or waves. To measure the groove depth, the acoustic transducer analyzes the time between the transmission of the acoustic pulse or wave 214 and the reception of the reflected acoustic pulse or wave 216, or the transmission and reception of the transmitted acoustic pulse or wave 214. The phase difference between the generated acoustic pulses or waves 216 can be measured. Thus, to measure the first polishing pad thickness t1, the acoustic transducer will measure the first distance d1 based on the time or phase difference between the transmitted pulse or wave and the received pulse or wave. As the acoustic transducer continues to scan, you can see a change in time or phase difference as it begins to pass over the groove. In particular, it will look at the corresponding change in long time delay or phase difference between the transmitted pulse or wave and the reflected pulse or wave, which represents the second distance d2. By taking the difference between d1 and d2, the acoustic transducer can determine the corresponding groove depth.

측정된 그루브 깊이가 일부 미리 결정된 그루브 깊이보다 작으면, 이것은 연마 패드가 소모되었음을 나타낼 수 있다. 따라서, 이러한 경우에, CMP 제어기는 CMP 운용자에게 통지하여, CMP 운용자가 연마 패드(200)를 새로운 연마 패드로 교체할 수 있도록 한다. 더욱이, 일부 실시예에서, 연마 패드(200)의 연마 능력은 패드가 마모됨에 따라 변하는 것이 가능하다. 이로 인해서, 실시간으로 그루브 깊이를 모니터링하는 것은 CMP 시스템이 연마 패드가 마모됨에 따라 연마 패드(200)의 연마 특성의 변화를 설명할 수 있도록 한다. 예를 들어, 연마 표면이 더욱 마모됨에 따라(줄어든 그루브 깊이로 나타남), CMP 제어기(116)는 웨이퍼 캐리어(108)를 통해 웨이퍼에 더 많은 다운 포스를 적용할 수 있고, 플래턴의 각속도(122)를 증가시킬 수 있으며, 웨이퍼의 각속도(132)를 증가시킬 수 있고, 슬러리(111)의 구성을 변경할 수 있으며, 및/또한 연마 레이트를 증가시키거나 다른 식으로 CMP 파라미터를 변경하여 연마 표면에서 변경을 오프셋하도록 슬러리(111)의 온도를 증가시킬 수 있다. If the measured groove depth is less than some predetermined groove depth, this may indicate that the polishing pad has been consumed. Thus, in this case, the CMP controller notifies the CMP operator, allowing the CMP operator to replace the polishing pad 200 with a new polishing pad. Moreover, in some embodiments, the polishing ability of the polishing pad 200 may change as the pad wears. As such, monitoring groove depth in real time allows the CMP system to account for changes in the polishing properties of the polishing pad 200 as the polishing pad wears. For example, as the abrasive surface becomes more worn (represented by reduced groove depth), the CMP controller 116 can apply more down force to the wafer through the wafer carrier 108, and the platen angular velocity 122 ), Increase the angular velocity 132 of the wafer, change the composition of the slurry 111, and / or increase the polishing rate or otherwise change the CMP parameters at the polishing surface. The temperature of the slurry 111 can be increased to offset the change.

도 4는 일부 실시예에 따른 다른 CMP 스테이션(400)의 횡단면도를 도시한다. CMP 스테이션(400)은 플래턴(402), 플래턴(402)에 의해 지지되는 연마 패드(404), 연마 동안에 연마 패드(404)에 가까운 웨이퍼(408)를 잡는하는 웨이퍼 캐리어(406), 컨디셔닝 표면(424)을 구비한 컨디셔닝 디스크(422)를 포함한다. 웨이퍼 캐리어(406)는 환형 리테이닝 링(annular retaining ring)(410)을 포함하고, 환형 리테이닝 링(410) 내의 포켓(412)은 웨이퍼(408)를 하우징한다. 복수의 컨센트릭 변압 요소(pressure element; PE)(414a-414c)가 웨이퍼 캐리어(406) 상에 포함된다. 포켓(412)에 가까운 변압 요소(414)는 웨이퍼(408a)의 후면 상의 대응하는 컨센트릭 영역에 독립적인 흡입 또는 압력의 양을 가한다. 웨이퍼(408b)의 전면 상의 대응하는 컨센트릭 표면은 "연마될" 웨이퍼 표면으로 불릴 수 있다. 4 illustrates a cross-sectional view of another CMP station 400 in accordance with some embodiments. The CMP station 400 includes a platen 402, a polishing pad 404 supported by the platen 402, a wafer carrier 406 that holds a wafer 408 close to the polishing pad 404 during polishing, conditioning Conditioning disk 422 having a surface 424. The wafer carrier 406 includes an annular retaining ring 410, with a pocket 412 in the annular retaining ring 410 housing the wafer 408. A plurality of concentric pressure elements (PEs) 414a-414c are included on the wafer carrier 406. The transformer element 414 near the pocket 412 exerts an independent amount of suction or pressure on the corresponding concentric area on the backside of the wafer 408a. The corresponding concentric surface on the front side of the wafer 408b may be referred to as the wafer surface to be “polished”.

일부 CMP 공정에서, 웨이퍼(408)는 변압 요소(414)에 의해 웨이퍼의 후면에 적용되는 상향 흡입으로 포켓(412) 내에 고정되어, 리테이닝 링(410)의 하부면 위로 웨이퍼(408)가 들어올려 지도록 한다. 그 다음에, 플래턴(402)은 플래턴 축(418)으로 회전되고, 이에 따라 플래턴 축(418)은 연마 패드(404)를 회전시킨다. 그 다음에, 연마제 슬러리(420)는 연마 패드(404) 상에 제공되고, 컨디셔닝 디스크(422)는 연마 패드(404) 상으로 낮아진다. 그 다음에, 플래턴 모터(도시되지 않음)는 플래턴 축(418) 주위로 웨이퍼 캐리어(406)을 회전하기 시작한다. 한편, 웨이퍼 캐리어(406)는 낮아지고, 리테이닝 링(410)은 연마 패드(404)로 압축되어, 웨이퍼(408)는 웨이퍼 캐리어(406)가 연마 속도에 도달하는 동안 충분히 길게 리세스된다. 웨이퍼 캐리어(406)가 웨이퍼 연마 속도에 도달할 때, 웨이퍼(408)는 연마 패드(404)의 표면 및/또는 연마제 슬러리(420)와 접촉하도록 포켓(412) 내에서 아래로 낮아져서, 웨이퍼(408)는 실질적으로 리테이닝 링(410)에 의해 바깥쪽으로 제약을 받고 리테이닝 링(410)으로 제거된다. 리테이닝 링(410) 및 웨이퍼(408)는 계속해서 연마 패드(404)에 대하여 회전하고, 연마 패드(404)는 플래턴(402)과 함께 회전한다. 이러한 이중 회전은, 웨이퍼(408) 및 연마제 슬러리(420)에 적용되는 다운 포스의 존재시에, 웨이퍼(408)가 점진적으로 평탄화되도록 한다. 이러한 평탄화 공정 동안에, 컨디셔닝 디스크(422) 및/또는 연마 패드(404)의 표면 상태는 실시간으로 모니터링되어, CMP 파라미터들은 측정된 표면 상태(들)에 기초하여 조정될 수 있다. In some CMP processes, the wafer 408 is secured in the pocket 412 with upward suction applied to the backside of the wafer by the transformer element 414 to lift the wafer 408 over the bottom surface of the retaining ring 410. To be raised. Then, the platen 402 is rotated to the platen shaft 418, so that the platen shaft 418 rotates the polishing pad 404. An abrasive slurry 420 is then provided on the polishing pad 404 and the conditioning disk 422 is lowered onto the polishing pad 404. Then, a platen motor (not shown) begins to rotate the wafer carrier 406 around the platen axis 418. On the other hand, the wafer carrier 406 is lowered and the retaining ring 410 is compressed with the polishing pad 404 so that the wafer 408 is recessed long enough while the wafer carrier 406 reaches the polishing rate. When the wafer carrier 406 reaches the wafer polishing rate, the wafer 408 is lowered within the pocket 412 to contact the surface of the polishing pad 404 and / or the abrasive slurry 420, so that the wafer 408 ) Is substantially constrained outward by the retaining ring 410 and removed to the retaining ring 410. Retaining ring 410 and wafer 408 continue to rotate relative to polishing pad 404, and polishing pad 404 rotates with platen 402. This dual rotation causes the wafer 408 to gradually planarize in the presence of a down force applied to the wafer 408 and the abrasive slurry 420. During this planarization process, the surface conditions of the conditioning disk 422 and / or polishing pad 404 are monitored in real time, so that the CMP parameters can be adjusted based on the measured surface state (s).

CMP 이후에, 웨이퍼 캐리어(406) 및 웨이퍼(408)는 들어 올려지고, 연마 패드(404)는 일반적으로 패드(404)에서 슬러리 잔여물 및 기타 입자상 물질을 제거하기 위해 탈이온수의 고압 스프레이가 적용되기 쉽다. 기타 입자상 물질은 웨이퍼 잔여물, CMP 슬러리, 산화물, 유기 오염 물질, 움직이는 이온, 및 금속성 불순물을 포함할 수 있다. 그 다음에, 웨이퍼(408)는 포스트-CMP 세정 공정이 적용될 수 있다.After CMP, wafer carrier 406 and wafer 408 are lifted and polishing pad 404 is generally subjected to a high pressure spray of deionized water to remove slurry residue and other particulate matter from pad 404. Easy to be Other particulate materials may include wafer residues, CMP slurries, oxides, organic contaminants, moving ions, and metallic impurities. The wafer 408 may then be subjected to a post-CMP cleaning process.

도 5는 본 개시의 일부 실시예에 따른 평탄화의 다른 방법을 나타낸다. 본 명세서에 개시된 이 방법 및 다른 방법들이 일련의 행동 또는 이벤트로 예시 및/또는 기술되었지만, 이러한 행동 또는 이벤트의 예시된 순서는 제한적인 의미로 해석되는 것이 아님을 이해할 것이다. 예를 들어, 일부 행동들은 상이한 순서로 발생 및/또는 본 명세서에 예시 및/또는 기술된 것 이외의 다른 행동 또는 이벤트와 함께 동시에 발생할 수 있다. 게다가, 예시된 행동들은 본 개시의 하나 이상의 양태들 또는 실시예들을 구현하는데 모두 요구되는 것은 아니다. 더욱이, 본 명세서에 도시된 행동들 중 하나 이상은 하나 이상의 별도의 행동 및/또는 단계로 수행될 수 있다. 5 illustrates another method of planarization in accordance with some embodiments of the present disclosure. While these and other methods disclosed herein have been illustrated and / or described as a series of actions or events, it will be understood that the illustrated order of such actions or events is not to be interpreted in a limiting sense. For example, some actions may occur in different orders and / or concurrently with other actions or events other than those illustrated and / or described herein. In addition, the illustrated acts are not all required to implement one or more aspects or embodiments of the present disclosure. Moreover, one or more of the actions shown herein may be performed in one or more separate actions and / or steps.

도 5에 도시된 바와 같이, 방법(500)은 CMP 공정 파라미터가 CMP 시스템을 위해 설정되는 단계 502에서 시작한다. CMP 공정 파라미터는, 연마될 웨이퍼에 대한 연마 시간, 연마 패드에 관하여 연마될 웨이퍼 표면에 적용되는 다운 포스, 컨디셔닝 표면에 적용되는 다운 포스, 연마 패드 또는 웨이퍼의 각속도, 슬러리 구성, 또는 슬러리 온도를 포함하지만 이들에 한정되는 것은 아니다. 웨이퍼는 통상적으로 도체 및 절연체의 교대층을 이용하여 확립되는 다수의 전기 접속 및 전기 분리 영역을 포함한다. As shown in FIG. 5, the method 500 begins at step 502 where CMP process parameters are set for a CMP system. CMP process parameters include polishing time for the wafer to be polished, down force applied to the wafer surface to be polished relative to the polishing pad, down force applied to the conditioning surface, angular velocity of the polishing pad or wafer, slurry composition, or slurry temperature But it is not limited to these. Wafers typically include a number of electrical connections and electrical isolation regions established using alternating layers of conductors and insulators.

단계 504에서, 방법은 CMP 시스템의 연마 표면 상에 연마제 슬러리를 제공한다. At step 504, the method provides an abrasive slurry on the polishing surface of the CMP system.

단계 506에서, 방법은 연마 표면에 영향을 미치도록 연마 표면과의 마찰 맞물림(frictional engagement)에 컨디셔닝 표면을 배치한다. 컨디셔닝 표면은 통상적으로 연마 표면의 경도보다 더욱 큰 경도를 갖는다. 예를 들어, 많은 실시예들에서, 컨디셔닝 표면은 다이아몬드가 싸인 표면이다.At step 506, the method places the conditioning surface in frictional engagement with the polishing surface to affect the polishing surface. The conditioning surface typically has a hardness that is greater than the hardness of the polishing surface. For example, in many embodiments, the conditioning surface is a diamond wrapped surface.

단계 508에서, 방법은 컨디셔닝된 연마 표면에 가깝게 연마될 웨이퍼 표면을 배치한다. In step 508, the method places the wafer surface to be polished close to the conditioned polishing surface.

단계 510에서, 방법은 CMP 공정 파라미터를 이용하면서 연마될 웨이퍼 표면을 연마한다. At step 510, the method polishes the wafer surface to be polished using the CMP process parameters.

단계 512에서, 웨이퍼의 연마 동안에, 방법은 연마 표면 및/또는 컨디셔닝 표면의 표면 상태를 측정한다. In step 512, during polishing of the wafer, the method measures the surface condition of the polishing surface and / or the conditioning surface.

단계 514에서, 방법은 측정된 표면 상태에 기초하여 연마 동안 하나 이상의 CMP 공정 파라미터를 조정한다. In step 514, the method adjusts one or more CMP process parameters during polishing based on the measured surface condition.

따라서, 일부 실시예들은 CMP 시스템에 관한 것임을 이해할 것이다. CMP 시스템은 연마 표면을 구비한 연마 패드, 및 연마 동안에 연마 표면에 가깝게 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 캐리어를 포함한다. 모터 어셈블리는 연마 패드 축에 대하여 연마 패드를 회전시키고, 웨이퍼의 연마 동안에 웨이퍼 축에 대하여 웨이퍼를 동시에 회전시킨다. 컨디셔닝 디스크는 연마 동안에 연마 표면과 마찰 맞물림(frictional engagement)에 있는 컨디셔닝 표면을 갖는다. 토크 측정 요소는 연마 동안에 모터 어셈블리에 의해 가해진 토크를 측정한다. 상태 표면 분석기는 측정된 토크에 기초하여 연마 표면 또는 컨디셔닝 표면의 표면 상태를 결정한다.Accordingly, it will be appreciated that some embodiments relate to CMP systems. The CMP system includes a polishing pad having a polishing surface, and a wafer carrier that holds the wafer close to the polishing surface during polishing. The motor assembly rotates the polishing pad about the polishing pad axis and simultaneously rotates the wafer about the wafer axis during polishing of the wafer. The conditioning disk has a conditioning surface that is in frictional engagement with the polishing surface during polishing. The torque measuring element measures the torque applied by the motor assembly during polishing. The condition surface analyzer determines the surface condition of the polishing surface or the conditioning surface based on the measured torque.

다른 실시예들은 웨이퍼를 연마하는 CMP 시스템에 관한 것이다. 이 CMP 시스템은 플래턴 축에 대하여 회전하도록 배열된 플래턴, 및 플래턴 위에 배열된 연마 패드를 포함한다. 연마 패드는 플래턴과 일치하게 플래턴 축에 대하여 회전하도록 배치되고, 본 명세서에 개시된 하나 이상의 그루브를 구비한 연마 표면을 포함한다. 깊이 측정 요소는 웨이퍼의 연마 동안 실시간으로 각 그루브의 그루브 깊이를 측정한다. 피드백 경로는 각각 측정된 그루브 깊이에 기초하여 실시간으로 CMP 공정 파라미터를 조정한다. Other embodiments relate to a CMP system for polishing a wafer. This CMP system includes a platen arranged to rotate about the platen axis, and a polishing pad arranged on the platen. The polishing pad is arranged to rotate about the platen axis consistent with the platen and includes a polishing surface with one or more grooves disclosed herein. The depth measuring element measures the groove depth of each groove in real time during the polishing of the wafer. The feedback paths adjust the CMP process parameters in real time based on each measured groove depth.

다른 방법은 화학적 기계적 연마(CMP)에 관한 것이다. 이 방법에서, CMP 공정 파라미터의 세트가 설정된다. 이러한 CMP 파라미터는 하나 이상의 웨이퍼를 평탄화하는데 이용될 것이다. 방법은 CMP 스테이션의 연마 표면 상에 연마제 슬러리를 제공한다. 방법은 연마 표면에 영향을 미치도록 연마 표면과의 마찰 맞물림(frictional engagement)에 컨디셔닝 표면을 배치한다. 연마될 웨이퍼 표면은 컨디셔닝된 연마 표면에 가깝게 배치된다. 그 다음에, 연마될 웨이퍼 표면은 CMP 공정 파라미터의 세트를 적용하면서 연마된다. 웨이퍼의 연마 동안에, 방법은 연마 표면 또는 컨디셔닝 표면의 표면 상태를 측정한다. CMP 공정 파라미터는 측정된 표면 상태에 기초하여 연마 동안 조정될 수 있다.Another method relates to chemical mechanical polishing (CMP). In this method, a set of CMP process parameters is set. These CMP parameters will be used to planarize one or more wafers. The method provides an abrasive slurry on the polishing surface of the CMP station. The method places the conditioning surface in frictional engagement with the polishing surface to affect the polishing surface. The wafer surface to be polished is placed close to the conditioned polishing surface. The wafer surface to be polished is then polished applying a set of CMP process parameters. During polishing of the wafer, the method measures the surface condition of the polishing surface or the conditioning surface. CMP process parameters can be adjusted during polishing based on the measured surface conditions.

본 개시가 특정 양태 또는 다양한 양태들에 관하여 도시되고 기술되었지만, 본 명세서 및 첨부된 도면의 판독 및 이해 대하여 당업자는 등가의 변경 및 수정을 발생할 것이다. 특히, 상기 기술된 구성요소(어셈블리, 장치, 회로 등)에 의해 수행되는 다양한 기능들에 관하여, 본 명세서에 있어서 기능을 수행하는 개시된 구조에 대한 구조적 등가물이 본 개시의 예시적인 실시예를 나타내지 않더라도, 이러한 구성요소를 기술하는데 이용되는 용어("수단"에 대한 참조를 포함함)는 별도의 표시가 없으면, 기술된 구성요소의 특정한 기능을 수행하는 임의의 구성요소(즉, 기능적 등가물)에 대응하도록 의도된다. 게다가, 본 개시의 특정한 피처는 본 개시의 몇몇 양태들 중 오직 하나에 관하여 기술될 수 있지만, 이러한 피처는 임의의 주어진 또는 특정한 애플리케이션에 바람직하고 유리할 수 있는 다른 양태들의 하나 이상의 다른 피처들과 조합될 수 있다. 더욱이, 용어 "포함하는", "포함한다", "구비하는", "구비한다", "함께", 또는 이들의 변형이 상세한 설명 및 특허청구 범위 중 어느 하나에서 이용되는 경우에, 이러한 용어는 용어 "구성하는"과 유사한 방식으로 포함되는 것으로 의도된다. Although the present disclosure has been shown and described with respect to particular or various aspects, those skilled in the art will make equivalent changes and modifications to the reading and understanding of the specification and the accompanying drawings. In particular, with respect to the various functions performed by the above-described components (assemblies, devices, circuits, etc.), structural equivalents to the disclosed structures that perform the functions herein do not represent exemplary embodiments of the present disclosure. The terms used to describe such components (including references to "means"), unless otherwise indicated, correspond to any component (ie, functional equivalent) that performs a particular function of the described component. Intended to. In addition, while a particular feature of the present disclosure may be described in terms of only one of several aspects of the present disclosure, such feature may be combined with one or more other features of other aspects that may be desirable and advantageous to any given or particular application. Can be. Moreover, when the terms "comprising", "comprises", "comprising", "comprises", "includes", or variations thereof are used in either of the description and the claims, such terminology It is intended to be included in a manner similar to the term “constituting”.

102: 플래턴 104: 연마 패드
106: 슬러리 암 108: 웨이퍼 캐리어
110: 컨디셔닝 디스크 111: 슬러리
112: 연마 표면 114: 모터 어셈블리
116: CMP 제어기 118: 플래턴 스핀들
120: 연마 패드 축 122: 제1 각속도
124: 스캔 암 126: 컨디셔닝 표면
128: 웨이퍼 축 130: 웨이퍼 캐리어 스핀들
132: 제2 각속도 134a, 134b: 그루브
136: 표면 상태 분석기 140: CMP 공정 파라미터
142: 깊이 측정 요소 144: 토크 측정 요소102: platen 104: polishing pad
106: slurry arm 108: wafer carrier
110: conditioning disk 111: slurry
112: polishing surface 114: motor assembly
116: CMP controller 118: platen spindle
120: polishing pad axis 122: first angular velocity
124: scan arm 126: conditioning surface
128: wafer axis 130: wafer carrier spindle
132: second angular velocity 134a, 134b: groove
136: Surface Condition Analyzer 140: CMP Process Parameters
142: depth measurement element 144: torque measurement element

Claims (10)

화학적 기계적 연마(chemical mechanical polishing; CMP) 시스템에 있어서,
연마 표면을 구비한 연마 패드;
연마 동안에 상기 연마 표면에 가깝게 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 캐리어;
연마 패드 축에 대하여 상기 연마 패드를 회전시키고, 상기 웨이퍼의 연마 동안에 웨이퍼 축에 대하여 상기 웨이퍼를 동시에 회전시키는 모터 어셈블리;
컨디셔닝 표면 - 상기 컨디셔닝 표면은 연마 동안에 상기 연마 표면과 마찰 맞물림(frictional engagement)에 있음 - 을 구비한 컨디셔닝 디스크;
연마 동안에 상기 모터 어셈블리에 의해 가해진 토크를 측정하는 토크 측정 요소; 및
상기 측정된 토크에 기초하여 상기 연마 표면 또는 상기 컨디셔닝 표면의 표면 상태를 결정하는 상태 표면 분석기
를 포함하는 CMP 시스템.In chemical mechanical polishing (CMP) systems,
A polishing pad having a polishing surface;
A wafer carrier holding the wafer close to the polishing surface during polishing;
A motor assembly that rotates the polishing pad about a polishing pad axis and simultaneously rotates the wafer about a wafer axis during polishing of the wafer;
A conditioning disk having a conditioning surface, wherein the conditioning surface is in frictional engagement with the polishing surface during polishing;
A torque measuring element for measuring the torque applied by the motor assembly during polishing; And
A condition surface analyzer for determining a surface condition of the polishing surface or the conditioning surface based on the measured torque
CMP system comprising a. 제1항에 있어서,
상기 상태 표면 분석기에 의해 결정된 상기 표면 상태에 기초하여 상기 웨이퍼의 연마 동안에 실시간으로 CMP 공정 파라미터를 조정하는 피드백 경로
를 더 포함하는 CMP 시스템.The method of claim 1,
Feedback path to adjust CMP process parameters in real time during polishing of the wafer based on the surface condition determined by the condition surface analyzer
CMP system comprising more. 제1항에 있어서, 상기 연마 패드는 상기 연마 표면에 복수의 그루브를 포함하고,
상기 CMP 시스템은, 상기 웨이퍼의 연마 동안에 각각의 그루브의 그루브 깊이를 측정하는 깊이 측정 요소를 더 포함하는 CMP 시스템.The polishing pad of claim 1, wherein the polishing pad comprises a plurality of grooves on the polishing surface,
The CMP system further comprises a depth measuring element that measures the groove depth of each groove during polishing of the wafer. 제1항에 있어서, 상기 모터 어셈블리는 제1 각속도로 플래턴 축에 대하여 상기 연마 패드를 회전시키고, 제2 각속도로 웨이퍼 캐리어 축에 대하여 상기 웨이퍼를 회전시키는 것인, CMP 시스템.The CMP system of claim 1, wherein the motor assembly rotates the polishing pad about the platen axis at a first angular velocity and rotates the wafer about the wafer carrier axis at a second angular velocity. 제1항에 있어서, 상기 컨디셔닝 표면은 상기 연마 표면의 경도보다 더욱 큰 경도를 갖는 것인, CMP 시스템.The CMP system of claim 1, wherein the conditioning surface has a hardness greater than the hardness of the polishing surface. 웨이퍼를 연마하는 화학적 기계적 연마(CMP) 시스템에 있어서,
플래턴 축에 대하여 회전하도록 구성된 플래턴;
상기 플래턴 위에 구성되고 상기 플래턴과 일치하게 상기 플래턴 축에 대하여 회전하도록 구성되며 하나 이상의 그루브를 구비한 연마 표면을 포함하는 연마 패드;
상기 웨이퍼의 연마 동안 실시간으로 각각의 그루브의 그루브 깊이를 측정하는 깊이 측정 요소; 및
상기 각각 측정된 그루브 깊이에 기초하여 실시간으로 CMP 공정 파라미터를 조정하는 피드백 경로
를 포함하는 CMP 시스템. In a chemical mechanical polishing (CMP) system for polishing a wafer,
A platen configured to rotate about the platen axis;
A polishing pad constructed over the platen and configured to rotate about the platen axis to coincide with the platen, the polishing pad including a polishing surface having one or more grooves;
A depth measuring element for measuring the groove depth of each groove in real time during polishing of the wafer; And
Feedback path to adjust CMP process parameters in real time based on each measured groove depth
CMP system comprising a. 제6항에 있어서, 상기 깊이 측정 요소는 액체가 상기 연마 표면에 존재하는 동안 상기 그루브 깊이를 측정하는 음향 변환기를 포함하는 것인, CMP 시스템.The CMP system of claim 6, wherein the depth measuring element comprises an acoustic transducer that measures the groove depth while liquid is present on the polishing surface. 제6항에 있어서, 상기 깊이 측정 요소는 상기 각각의 그루브의 그루브 깊이를 측정하기 위해 상기 연마 패드 위를 직경 방향으로 횡단하도록 스캔 암에 구성되는 것인, CMP 시스템.The CMP system of claim 6, wherein the depth measuring element is configured on a scan arm to radially traverse the polishing pad to measure groove depth of each groove. 화학적 기계적 연마(CMP) 방법에 있어서,
하나 이상의 웨이퍼를 평탄화하는데 이용될 CMP 공정 파라미터의 세트를 설정하는 단계;
CMP 스테이션의 연마 표면 상에 연마제 슬러리를 제공하는 단계;
상기 연마 표면에 영향을 미치도록 상기 연마 표면과의 마찰 맞물림(frictional engagement)에 컨디셔닝 표면을 배치하는 단계;
컨디셔닝된 연마 표면에 가깝게 연마될 웨이퍼 표면을 배치하는 단계;
상기 CMP 공정 파라미터의 세트를 적용하면서 상기 연마될 웨이퍼 표면을 연마하는 단계; 및
상기 웨이퍼의 연마 동안에, 상기 연마 표면 또는 컨디셔닝 표면의 표면 상태를 측정하는 단계
를 포함하는 CMP 방법.In chemical mechanical polishing (CMP) method,
Setting a set of CMP process parameters to be used to planarize one or more wafers;
Providing an abrasive slurry on the polishing surface of the CMP station;
Placing a conditioning surface in frictional engagement with the polishing surface to affect the polishing surface;
Disposing a wafer surface to be polished close to the conditioned polishing surface;
Polishing the wafer surface to be polished while applying the set of CMP process parameters; And
During polishing of the wafer, measuring the surface condition of the polishing surface or the conditioning surface
CMP method comprising a. 제9항에 있어서,
상기 측정된 표면 상태에 기초하여 연마 동안 CMP 공정 파라미터를 조정하는 단계를 더 포함하는 CMP 방법.10. The method of claim 9,
Adjusting the CMP process parameters during polishing based on the measured surface conditions.
KR1020120064920A 2012-02-16 2012-06-18 Cmp groove depth and conditioning disk monitoring KR20130094676A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/397,845 US20130217306A1 (en) 2012-02-16 2012-02-16 CMP Groove Depth and Conditioning Disk Monitoring
US13/397,845 2012-02-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130094676A true KR20130094676A (en) 2013-08-26

Family

ID=48982623

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120064920A KR20130094676A (en) 2012-02-16 2012-06-18 Cmp groove depth and conditioning disk monitoring

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20130217306A1 (en)
KR (1) KR20130094676A (en)
TW (1) TWI522204B (en)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130059312A (en) * 2010-04-30 2013-06-05 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Pad conditioning sweep torque modeling to achieve constant removal rate
US9418904B2 (en) 2011-11-14 2016-08-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Localized CMP to improve wafer planarization
US10065288B2 (en) * 2012-02-14 2018-09-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Chemical mechanical polishing (CMP) platform for local profile control
US10369675B2 (en) 2015-01-07 2019-08-06 Ebara Corporation CMP apparatus having polishing pad surface property measuring device
KR102581481B1 (en) * 2016-10-18 2023-09-21 삼성전자주식회사 Method of chemical mechanical polishing, method of manufacturing semiconductor device and apparatus of manufacturing semiconductor
JP6948878B2 (en) * 2017-08-22 2021-10-13 ラピスセミコンダクタ株式会社 Semiconductor manufacturing equipment and semiconductor substrate polishing method
US10792783B2 (en) 2017-11-27 2020-10-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. System, control method and apparatus for chemical mechanical polishing
CN108145594A (en) * 2017-12-21 2018-06-12 上海华力微电子有限公司 The monitoring method and monitoring device of useful time of grinding pad
US11328965B2 (en) * 2018-07-31 2022-05-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Systems and methods for suction pad assemblies
CN114083427B (en) * 2022-01-24 2022-05-17 杭州众硅电子科技有限公司 Polishing pad surface condition online detection method and detection system
CN115091353B (en) * 2022-07-15 2022-11-08 华海清科股份有限公司 Polishing solution adjusting method and chemical mechanical polishing equipment

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5036015A (en) * 1990-09-24 1991-07-30 Micron Technology, Inc. Method of endpoint detection during chemical/mechanical planarization of semiconductor wafers
US5069002A (en) * 1991-04-17 1991-12-03 Micron Technology, Inc. Apparatus for endpoint detection during mechanical planarization of semiconductor wafers
US5700180A (en) * 1993-08-25 1997-12-23 Micron Technology, Inc. System for real-time control of semiconductor wafer polishing
JPH0970751A (en) * 1995-09-06 1997-03-18 Ebara Corp Polishing device
US5667629A (en) * 1996-06-21 1997-09-16 Chartered Semiconductor Manufactuing Pte, Ltd. Method and apparatus for determination of the end point in chemical mechanical polishing
US5964653A (en) * 1997-07-11 1999-10-12 Applied Materials, Inc. Carrier head with a flexible membrane for a chemical mechanical polishing system
JP3076291B2 (en) * 1997-12-02 2000-08-14 日本電気株式会社 Polishing equipment
US6007405A (en) * 1998-07-17 1999-12-28 Promos Technologies, Inc. Method and apparatus for endpoint detection for chemical mechanical polishing using electrical lapping
JP3031345B2 (en) * 1998-08-18 2000-04-10 日本電気株式会社 Polishing apparatus and polishing method
US6352466B1 (en) * 1998-08-31 2002-03-05 Micron Technology, Inc. Method and apparatus for wireless transfer of chemical-mechanical planarization measurements
US6283828B1 (en) * 1998-11-09 2001-09-04 Tokyo Seimitsu Co., Ltd. Wafer polishing apparatus
US6293845B1 (en) * 1999-09-04 2001-09-25 Mitsubishi Materials Corporation System and method for end-point detection in a multi-head CMP tool using real-time monitoring of motor current
US6616513B1 (en) * 2000-04-07 2003-09-09 Applied Materials, Inc. Grid relief in CMP polishing pad to accurately measure pad wear, pad profile and pad wear profile
US7377836B1 (en) * 2000-10-10 2008-05-27 Beaver Creek Concepts Inc Versatile wafer refining
US6923711B2 (en) * 2000-10-17 2005-08-02 Speedfam-Ipec Corporation Multizone carrier with process monitoring system for chemical-mechanical planarization tool
US6805613B1 (en) * 2000-10-17 2004-10-19 Speedfam-Ipec Corporation Multiprobe detection system for chemical-mechanical planarization tool
US6641470B1 (en) * 2001-03-30 2003-11-04 Lam Research Corporation Apparatus for accurate endpoint detection in supported polishing pads
US6751518B1 (en) * 2002-04-29 2004-06-15 Advanced Micro Devices, Inc. Dynamic process state adjustment of a processing tool to reduce non-uniformity
US6702646B1 (en) * 2002-07-01 2004-03-09 Nevmet Corporation Method and apparatus for monitoring polishing plate condition
US7235488B2 (en) * 2002-08-28 2007-06-26 Micron Technology, Inc. In-situ chemical-mechanical planarization pad metrology using ultrasonic imaging
US6807503B2 (en) * 2002-11-04 2004-10-19 Brion Technologies, Inc. Method and apparatus for monitoring integrated circuit fabrication
US6976907B2 (en) * 2003-01-10 2005-12-20 Intel Corporation Polishing pad conditioning
US20050026542A1 (en) * 2003-07-31 2005-02-03 Tezer Battal Detection system for chemical-mechanical planarization tool
US7074109B1 (en) * 2003-08-18 2006-07-11 Applied Materials Chemical mechanical polishing control system and method
US7198546B2 (en) * 2004-06-29 2007-04-03 Lsi Logic Corporation Method to monitor pad wear in CMP processing
US20080254717A1 (en) * 2004-09-28 2008-10-16 Hitachi Chemical Co., Ltd. Cmp Polishing Slurry and Method of Polishing Substrate
US8065031B2 (en) * 2006-09-14 2011-11-22 Tokyo Seimitsu Co., Ltd Polishing end point detection method utilizing torque change and device thereof
US8257142B2 (en) * 2008-04-15 2012-09-04 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing method
US8337279B2 (en) * 2008-06-23 2012-12-25 Applied Materials, Inc. Closed-loop control for effective pad conditioning
US8221193B2 (en) * 2008-08-07 2012-07-17 Applied Materials, Inc. Closed loop control of pad profile based on metrology feedback
US8096852B2 (en) * 2008-08-07 2012-01-17 Applied Materials, Inc. In-situ performance prediction of pad conditioning disk by closed loop torque monitoring

Also Published As

Publication number Publication date
TWI522204B (en) 2016-02-21
US20130217306A1 (en) 2013-08-22
TW201334916A (en) 2013-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20130094676A (en) Cmp groove depth and conditioning disk monitoring
US6872132B2 (en) Systems and methods for monitoring characteristics of a polishing pad used in polishing micro-device workpieces
TWI568534B (en) Pad conditioning sweep torque modeling to achieve constant removal rate
US20050032459A1 (en) Technique for process-qualifying a semiconductor manufacturing tool using metrology data
US20120021671A1 (en) Real-time monitoring of retaining ring thickness and lifetime
WO2006046403A1 (en) Production method of semiconductor wafer, and semiconductor wafer
US20120270477A1 (en) Measurement of pad thickness and control of conditioning
KR20180094428A (en) Chemical Mechanical Polishing (CMP) apparatus
JP2013078826A (en) Wafer processing method
TW201243277A (en) Polishing pad wear detecting apparatus
US11904431B2 (en) Method and apparatus for insitu adjustment of wafer slip detection during work piece polishing
JP2019532825A (en) Chemical mechanical polishing smart ring
KR101658250B1 (en) Apparatus for polishing rear surface of substrate, system for polishing rear surface of substrate, method for polishing rear surface of substrate and recording medium having program for polishing rear surface of substrate
CN102152237B (en) Method and system for controlling manufacturing procedures of chemical mechanical polishing bench
US7137867B2 (en) Thickness control method and double side polisher
CN110193775A (en) Cmp method and chemical polishing system
US10875143B2 (en) Apparatus and methods for chemical mechanical polishing
WO2017073265A1 (en) Method for polishing both sides of semiconductor wafer and apparatus for polishing both sides of semiconductor wafer
US9502318B2 (en) Polish apparatus, polish method, and method of manufacturing semiconductor device
WO2001032360A1 (en) Closed-loop ultrasonic conditioning control for polishing pads
CN109434671A (en) A kind of wafer processing and processing method
KR101767059B1 (en) Chemical mechanical polishing apparatus for substrate
JP5867359B2 (en) Wafer evaluation method and wafer polishing method
CN103753379A (en) Grinding speed detection apparatus, grinding device and method for detecting grinding speed in real time
JP2003282506A (en) Substrate polishing equipment and conditioning method

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application