TW201802981A - 化學機械研磨的自動配方的產生 - Google Patents

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Abstract

一種用於使用研磨模組研磨基板上晶片位置的方法。在計量站預先量測該基板上選擇的位置處之厚度，每一位置對應至單一晶片的一位置。將該計量站針對所選擇的基板的該等位置所獲得的該等厚度提供給一研磨模組的一控制器。針對該基板上每一選擇的位置決定厚度改正。針對每一選擇的位置由該等厚度改正形成一研磨配方中的研磨步驟。計算針對每一晶片位置的研磨參數以用於配方。

Description

化學機械研磨的自動配方的產生
本揭示案的實施例一般係關於用於研磨基板(如半導體晶圓)的方法及設備。更特定而言，係關於電子裝置製造製程中用於研磨基板局部區域的方法及設備。
整體化學機械研磨為在高密度整合電路製造中經常使用的一個製程，以在研磨流體出現的情況下藉由移動基板的特徵側(亦即，沉積接收表面)接觸研磨墊來平面化或研磨基板上沉積的材料層。研磨墊一般遠較基板直徑大。在典型的研磨製程中，基板保持在載具頭中，該載具頭促使或壓迫基板背側朝向大於基板的研磨墊。在基板的特徵側表面全域移除材料，該基板與研磨墊經由化學及機械活動的組合而接觸。
然而，習用整體化學機械研磨製程可能無法產生足夠平面化的基板，因為局部高點使基板的部分不符合規格。可使用裝配小研磨墊(亦即，墊遠小於基板)的CMP系統移除局部高點，該小研磨墊適於研磨與特定晶片(die)位置同樣小的區域。然而，依據諸多晶片位置及依據變化的地形，產生針對該小墊CMP系統的研磨配方已被證實具有挑戰性，且通常由過度或不足地研磨高點或以非所欲方式研磨相鄰高點的區域而產生額外問題。
因此，具有針對自基板局部區域移除材料的方法及設備之需求。
本揭示案的實施例一般相關於用於研磨基板(例如，半導體晶圓，等等)局部區域的方法及設備。在一個實施例中，揭露用於使用研磨模組研磨基板上晶片位置的方法。在一計量站預先量測該基板上選擇的位置處之厚度，每一位置對應至單一晶片的一位置。提供該計量站針對所選擇的基板的該等位置所獲得的該等厚度給研磨模組的控制器。針對該基板上每一選擇的位置決定厚度改正。針對每一選擇的位置由該等厚度改正形成研磨配方(recipe)中的研磨步驟。計算針對每一晶片位置的研磨參數以用於配方。
其他實施例包含而不限於包含指令的電腦可讀式媒體，該等指令使處理單元能夠實行所揭露方法的一或更多個態樣，以及具有處理器、記憶體及應用程式經配置以實行所揭露方法的一或更多個態樣之系統。
本揭示案係針對由研磨系統使用的方法，特別適於製造製程期間研磨基板的部分。該方法意味針對基板上每一個別部分、位置、或晶片的分開研磨步驟之自動產生。該方法額外包含用於修改研磨操作之技術，以維持及改良用於後續基板的研磨結果。
如該技術所屬領域具有通常知識者將理解，本發明之態樣可體現為一系統、方法或電腦程式產品。據此，本發明之態樣可採取以下形式：整體硬體實施例、整體軟體實施例(包含韌體、常駐軟體、微程式碼等)、或組合軟體及硬體態樣(在此可被稱作「電路」、「模組」、或「系統」)的實施例。進一步地，本發明之態樣可採取以下形式：體現於一或更多個電腦可讀式媒體中的電腦程式產品，具有在其上體現的電腦可讀式程式碼。
可使用一或更多個電腦可讀式媒體之任何組合以儲存程式產品，當執行時該程式產品經配置以執行用於研磨基板的方法。電腦可讀式媒體可為電腦可讀式訊號媒體或電腦可讀式儲存媒體。電腦可讀式儲存媒體可為例如但不限於：電子、磁性、光學、電磁、紅外光、或半導體系統、設備或裝置、或前述各者任何合適的組合。電腦可讀式儲存媒體的更特定的實例(非詳盡清單)包含以下：可攜式電腦軟盤、硬碟、隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、可擦拭可程式化唯讀記憶體(EPROM或快閃記憶體)、光纖、可攜式壓縮光碟唯讀記憶體(CD-ROM)、光學儲存裝置、磁性儲存裝置、或前述各者任何合適的組合。在本文件上下文中，電腦可讀式儲存媒體可為任何有形的(tangible)媒體，而可包含或儲存一程式以被指令執行系統、設備或裝置使用或連接。
電腦可讀式訊號媒體可包含傳播資料訊號，具有電腦可讀式程式碼體現於其中，例如，於基頻中或為載波的部分。該傳播訊號可採取任何多變的形式，包含但不限於：電磁、光學、無線電、或上述各者任何合適的組合。電腦可讀式訊號媒體可為不是電腦可讀式儲存媒體且可通訊、傳播、或傳輸程式以被指令執行系統、設備或裝置使用或連接的任何電腦可讀式媒體。
可使用任何適當的媒體傳送體現於電腦可讀式媒體上的程式碼，包含但不限於：無線、纜線、光纖纜、射頻等，或前述任何合適的組合。電腦程式碼可以任何一或更多個程式語言寫入。可整體在使用者電腦上、部分在使用者電腦上、以單機軟體封包、部分在使用者電腦上且部分在遠端電腦上、或整體在遠端電腦或伺服器上執行程式碼。在後者的情境中，遠端電腦可經由任何類型的網路連接至使用者電腦，包含區域網路(LAN)或廣域網路(WAN)，或可進行連接至外部電腦(例如，使用網際網路服務提供商經由網際網路)。
電腦程式指令亦可裝載至電腦、其他可程式化資料處理設備、或其他裝置上以造成在電腦、其他可程式化設備或其他裝置上執行一系列的操作步驟以產生電腦實施製程，使得在電腦或其他可程式化設備上執行的指令提供製程以用於實施流程圖及/或方塊圖方塊或多個方塊中規定的功能/行動。
第1圖為針對具有計量站110的研磨系統100的示意圖。研磨系統100額外具有研磨站200。工廠介面120可設置於研磨站200及計量站110之間。工廠介面120、計量站110及研磨站200可電性耦合以在研磨系統100的各個站之間傳送資料及資訊。
工廠介面120具有機械手122。機械手122經配置以在研磨站200及計量站110之間移動基板115。機械手122亦可經配置以移動基板115進入及離開研磨系統100。
簡短轉至第3圖，第3圖為適於在第1及2圖中所圖示研磨站200中研磨的基板115之平面視圖。基板115可具有圓形形狀，具有中央322及外直徑304。外直徑304可具有平坦或凹槽301以定向基板115。在一個實施例中，外直徑304為300 mm。或者，基板115可具有任何合適形狀及大小。
可使用座標系統320映射基板115，如具有y軸360及x軸380的笛卡爾(Cartesian)座標系統。原點，亦即座標系統320的(0,0)可位於基板115上或外部的任何地方。在一個實施例中，原點為基板115的中央322。應理解任何座標系統(如極座標系統)皆適於界定基板115上的位置333。位置333具有第一偏移332，可對應於座標系統320的x軸380上的「X」值。相似地，位置333具有第二偏移334，可對應於座標系統320的y軸360上的「Y」值。因此，位置333可由(X,Y)界定即可。位置333可識別第一晶片330。
基板115可具有局部區域342。局部區域342主要代表基板115的部分。在一個實施例中，可調整每一局部區域342的大小至且對應至複數個晶片340。在另一實施例中，每一局部區域342可分別對應至單一晶片340。晶片340可界定於基板115上約6 mm乘以約6 mm或更大(如最大約20 mm乘以約20 mm)的表面區域中。知曉晶片340的大小及基板115的定向允許每一晶片340被位置(X,Y)界定，如在位置333識別第一晶片330的情況中。基板115可額外具有非對應至任何晶片340的區域390。在一個實施例中，基板115具有七十二個晶片340。在另一實施例中，基板115具有超過三百個晶片340。基板115及晶片340的大小決定了基板115可包含的晶片340數量。
返回第1圖，基板115可藉由機械手122移動至量測基板115的計量站。計量站110可執行整個基板115的複數個厚度或平坦度量測。計量站110可決定基板115的局部區域處的厚度及/或平坦度超出規格，亦即，於預先界定的容忍度窗外部，如厚度太大或太薄。例如，計量站110可決定每一晶片位置處的基板厚度。適於量測厚度的計量站110可自Nanometrics and Nova Measuring Instruments公司購得。
可傳送由計量站110所收集之關於基板115的資訊(亦即，資料)遍及研磨系統100，且使用以執行基板115上的處理或其他操作。例如，計量站110所量測的基板115上的位置被決定為太厚而可藉由研磨系統200研磨以使基板符合規格。在一些情境中，計量站110可記錄基板115上所有晶片340的厚度作為規格，且在基板115被機械手122移動至製造製程中的下一位置而遠離研磨系統100時該資訊與基板115相關聯。
選擇地或結合計量站110，計量裝置(未圖示)亦可耦合至研磨站200。可使用計量裝置以在研磨期間藉由在基板(未圖示)上量測金屬或介電薄膜厚度來提供研磨進展的原位度量(in-situ metric)。計量裝置可為渦流感測器、光學感測器、或其他可用以決定金屬或介電薄膜厚度的感測裝置。
第2圖為研磨站200的一個實施例之示意截面視圖。研磨站200包含支撐夾具210的基底206，夾具210可旋轉地支撐其上的基板115。夾具210可為真空夾具，或其他合適的裝置以維持其上的基板115。夾具210耦合至驅動裝置221(可為馬達或致動器)，為繞著Z方向中定向的軸的夾具210提供至少旋轉移動。可在習用整體研磨製程之前或習用整體研磨製程之後使用研磨站200，以研磨基板115的局部區域及/或執行基板115上的厚度改正。在一些實施例中，可使用研磨站200以研磨及/或移除基板115上個別晶片340上方的一區域中的材料。
基板115以「面朝上」之定向設置於夾具210上，使得基板115的特徵側面對一或更多個研磨墊組件265。使用一或更多個研磨墊組件265之每一者以研磨或自基板115移除材料。可使用研磨墊組件265以在習用整體化學機械研磨(CMP)系統中研磨基板115之前或之後自基板115的局部區域342移除材料及/或沿著基板115的外直徑304研磨周邊邊緣。研磨墊組件265可為圓形、卵形、或任何多角形，例如正方形或矩形。研磨墊組件265包含接觸部分266。接觸部分266可為聚合物研磨墊材料，如聚胺酯、聚碳酸酯、含氟聚合物、聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯硫醚(PPS)、或其組合，等等。接觸部分266可進一步包括開啟或關閉細胞發泡聚合物、彈性體、氈、浸漬氈、塑膠、及與處理化學性質相容的相似材料。
在一個實施例中，可在處理期間將來自流體來源240的研磨流體應用至研磨墊組件265及/或基板115。流體來源240亦可提供去離子化水(DIW)至研磨墊組件265及/或基板115以便於清理。流體來源240亦可提供氣體(如，清潔乾燥空氣(CDA))至研磨墊組件265以便調整應用至研磨墊組件265的壓力。基底206可經配置以包含水槽以收集流出基板115邊緣的研磨流體及/或DIW。
一或更多個研磨墊組件265之每一者耦合至支撐臂230，支撐臂230相對於基板115移動研磨墊組件265。支撐臂230可移動地藉由致動器組件220裝設於基底206上。致動器組件220包含第一致動器225A及第二致動器225B。可使用第一致動器225A以垂直(Z方向)移動每一支撐臂230(具有各自之研磨頭222)，且可使用第二致動器225B以側向(X方向、Y方向、或其組合)移動每一支撐臂230(具有各自之研磨頭222)。亦可使用第一致動器225A以提供可控制向下力以促使研磨墊組件265朝向基板接收表面205且抵靠基板115。儘管在第2圖中僅圖示兩個支撐臂230及研磨頭222(其上具有研磨墊組件265)，研磨站200不限於此配置。只要夾具210的圓周(例如，周邊)以及用於支撐臂230(具有研磨頭222及研磨墊組件265裝設於上)的掃掠移動之空間允許，研磨站200可包含任何數量的支撐臂230及研磨頭222。
致動器組件220可包括線性移動機構227，可為耦合至第二致動器225B的滑動機構或滾珠螺釘。相似地，每一第一致動器組件225A可包括線性滑動機構、滾珠螺釘、或柱面滑動機構以垂直移動支撐臂230。致動器組件220亦包含在第一致動器225A及線性移動機構227之間耦合的支撐臂235A、235B。可藉由第二致動器225B同時或個別致動支撐臂235A、235B之每一者。因此，支撐臂230(及裝設於支撐臂230上的研磨墊組件265)的側向移動可以同步或非同步方式在基板(未圖示)上徑向掃掠。
支撐軸件242可為第一致動器225A的一部分。支撐軸件242設置於在基底206中形成的開口244中，以基於致動器組件220所提供的移動而允許支撐臂230的側向移動。調整開口244的大小以允許支撐軸件242的充分側向移動，使得支撐臂230(及裝設至支撐臂230的研磨頭222)可自基板接收表面205的周邊246的移動朝向其中央至約基板接收表面205的半徑的一半。在一個實施例中，基板接收表面205具有與基板直徑實質相同的直徑，該基板在處理期間裝設於基板接收表面205上。例如，如若基板接收表面205的半徑為150 mm，支撐臂230(特定地，研磨墊組件265裝設於支撐臂230上)可自約150 mm(例如，自周邊246起)徑向移動至約75 mm向內朝向基板接收表面205的中央，且返回周邊246。調整開口244的大小以允許支撐軸件242足夠的側向移動，使得支撐臂230的末端248可從夾具210的周邊250向外移動，使得基板115可藉由機械手122被傳送至基板接收表面205上或離開基板接收表面205。
根據研磨常規來移動支撐臂230(特定地，研磨墊組件265裝設於支撐臂230上)，使用該研磨常規以研磨基板115的局部區域。在一些實施例中，基板115的局部區域可為被單一晶片340佔據的表面區域。可依據需要研磨的位置(如使用者規格所界定)來使用研磨墊組件265以研磨基板115的任何區域。揭示案的益處包含針對基板上研磨個別區域的設定中改良的時間及減低的錯誤。如此處所描述的研磨模組的實施例可移除基板上約20Å至約200Å的材料厚度，且在一些實施例中，可移除約10Å至約200Å的材料厚度。在一些實施例中，可以約+/-5Å的精確度移除材料。可使用於此描述的實施例以執行基板局部區域上的任何薄膜或矽層上的厚度改正，且亦可使用於邊緣斜角研磨。
控制器290可接合至研磨站200或為研磨站200的一部分。控制器290包含中央處理單元(CPU) 292及系統記憶體294。系統記憶體294儲存軟體應用程式及資料以供CPU 292使用。CPU 292運行軟體應用程式且可控制研磨站200。控制器可額外具有埠293。埠293可支撐裝置，例如I/O裝置(鍵盤、視訊顯示器)、網路配接器、及/或其他用於提供輸入、儲存、輸出等的裝置。
控制器290儲存及執行程式以決定移除量及研磨參數，如壓力、振盪速度及每一研磨區域所需研磨時間。研磨參數(如，研磨壓力、時間、及振盪速度)為針對每一研磨區域的每一配方步驟中的一些變數，且可計算及/或設定每一配方步驟中的其他參數。收集針對每一晶片340、局部區域342、或整體基板115的其他部分之配方步驟而成為使用於基板115的處理之研磨配方。
控制器290可自計量站110、工廠介面、FAB主控制器、或其他裝置獲得量測資料或其他關於基板115的資訊。控制器290可儲存複數個資料以決定自基板115所研磨的材料移除率。可儲存移除率資料為公式，亦即，圖形、表格、斷點、或藉由其他合適的計量方法。可針對每一晶片340、基板115上較大區域、或基板115整體而分派圖形至特定位置。可使用位置資訊來識別針對基板115上特定位置的移除率資訊，例如座標值、索引值、或其他合適的識別符。
簡短轉至第4及5圖，提供描繪「移除量對研磨時間」的移除率圖形。該等移除率圖形可維持用於研磨站200的研磨壓力及振盪速度為恆常。應理解：在決定材料的移除率時，移除率圖形可特定於研磨站200的壓力與振盪速度的一個特定組合，同時其他移除率圖形具有壓力及振盪速度的第二組合。為了簡化進一步論述，在移除率圖形中壓力及振盪速度維持為恆常。第4圖為描繪由第1圖中所圖示研磨模組所計算的材料自基板的移除率的圖形400。圖形400圖示沿著y軸416的材料移除量412為沿著x軸420的時間430之函數。應理解圖形400選擇地繪製沿著x軸420的材料移除量412及沿著y軸416的時間430。然而，亦應理解研磨區域不需依時間(或研磨站200的壓力及振盪速度)繪製。
在研磨站200處研磨基板115之前，針對每一研磨操作，可選地於校正晶圓上的每一晶片位置產生「移除量對研磨時間」的曲線450。在實例中第一基板(實質相似於基板115)具有79個晶片340，可有79個圖形400對應至每一晶片340。每一圖形400提供時間430以佔用使用於研磨第一基板的配方中的步驟。然而，如上方簡單論述，亦可決定步驟中的振盪速度及壓力。因此，79個晶片可具有79個相關聯圖形400以用於產生使用於第一基板的一個研磨配方中的79個步驟(每一晶片340位置一個步驟)。第二基板(實質相似於基板115)可接著具有79個不同步驟，因為第二基板中針對每一晶片340的研磨時間、或其他研磨參數可在多個晶片位置處具有相較於第一基板不同的厚度。亦應述及：研磨配方中的步驟數量對應至基板上所執行研磨操作的數量而無關於晶片數量，因為一些晶片位置不可研磨。
或者，可自預測(如藉由模型化)或預先決定值(如藉由經驗資料)來計算曲線450。而在其他備案中，可經由過去的研磨操作資料或經由其他合適技術來決定曲線450。在第一實施例中，自預先決定值決定曲線450。在完成校正之後，在計量站110上預先量測產品基板115以決定厚度改正，亦即，在對應基板115上每一晶片340的位置處移除多餘的材料。曲線450提供了材料移除量412為時間430的函數，允許研磨站200的控制器快速且自動地決定或計算每一晶片位置處處理基板欲研磨材料移除量412(亦即，厚度改正)所需的時間430的總量，且將晶片340置於規格內，亦即，於預先決定的厚度及/或平坦度容忍度內。亦即，研磨站200使用研磨時間430自動地佔用對應每一晶片位置的每一步驟，以移除材料且自動建立針對手邊特定基板的研磨配方。因此，每一配方具有高度可能性為唯一的，導因於變化時間430以在不同晶片位置處移除材料的可能性(導因於計量站110所決定的不同材料厚度、或平坦度)。
在純圖示的實例中，計量站110可指示第一晶片位置(X1 ,Y1 )過厚了約0.02Å。參考圖形400，可發現移除0.02Å(314)的材料與曲線450在點452交叉，接著指示研磨時間424為低於約1秒。因此，可自動取得研磨時間424且接著佔用針對第一晶片位置(X1 ,Y1 )的研磨配方中的步驟。在計量站110處研磨之後量測基板115以決定真實材料移除量允許在後續基板115上使用對曲線450的改正。
或者，可自使用以設定或限定研磨站200的校正晶圓來決定曲線。第5圖為描繪由第1及2圖中所圖示研磨站200所量測的材料自基板的移除率的圖形500。可藉由繪製使用以自校正晶圓研磨離開材料移除量412的時間430來決定初始曲線530。初始曲線530可對基板115上每一晶片位置為相同的。可在由校正晶圓所量測的值之間外插、趨勢化、或平均曲線530上的值以便建立初始曲線530。
在一個實例中，可在第一晶片位置501處對校正晶圓研磨約1秒的第一時間561。校正晶圓上的第一晶片位置501接著由計量站110來量測以決定大約的第一材料移除量514。第一材料移除量514與第一時間561的交叉532提供用於產生曲線530的資料點。在實作中，思量在移動至計量站110以用於量測之前，在後續可能的每一晶片位置處研磨校正晶圓以及後續基板115。可使用不同基板上相同第一晶片位置501處的複數個量測以形成特定對第一晶片位置501的圖形500。例如，可在不同研磨時間430之後皆在相同第一晶片位置501處進行量測。或者，對基板上複數個晶片位置所進行之量測及量測可併入初始曲線530以用於基板上所有晶片位置。在一個實施例中，所有晶片位置使用相同圖形500以決定移除率。在另一實施例中，每一晶片位置具有單獨(唯一)的圖形500以決定移除率。圖形500對基板115上的晶片位置或區域可為不同的，導因於薄膜品質及厚度自中央至邊緣之變化等理由。
使用於每一晶片位置的圖形500可開始實質相同，而隨著研磨後續基板115且在計量站110量測而偏離，其中計量站110提供返回研磨站200的量測以修改(改良)相關聯於圖形500的晶片位置處的圖形500。或者，對所有基板上晶片位置使用單一圖形500且由計量站110處所決定的研磨結果修改。在此方式中，當耗材被研磨站200磨損時可調整移除率。此外，可使用來自後處理基板的量測資料以指示何時需要替換耗材。當曲線530的斜率(亦即，移除率)接近預先決定的下限時，指示進行材料移除更久且耗材上可能有更多磨損，可翻新或替換研磨站200上的耗材，例如研磨墊或漿。
在研磨基板115之後，在計量站110或原地上後量測基板115以決定基板115(或更特定而言，基板115上的晶片位置)是否符合規格。如上述，可使用針對晶片340的厚度的量測以修改圖形500或發送基板以在被發現仍太厚的晶片位置中再次研磨。返回由研磨站200研磨第一晶片位置501一週期的第一時間561的上方實例，可在第一晶片位置501處研磨後量測基板115。所量測厚度可指示真實材料移除量580小於曲線530所預測，因而真實移除率582可需要曲線530的調整528至新曲線540的位置。新曲線540現在圖示針對對應第一時間561的真實移除率582之時間430。進一步地，現在可決定針對達成改正的第一材料移除量514的新時間562，且後續研磨操作可在其步驟中使用新時間562，以在未來基板上第一晶片位置501中及附近研磨。趨勢線592圖示一示例性函數，可使用以預測第一晶片位置501處的研磨率。研磨站200亦可以相似方式針對每一晶片位置調整圖形500，或可基於針對第一晶片位置501的曲線移動僅調整鄰近晶片的圖形。
總結以上，基板的每一量測點提供量測座標(x,y)位置及厚度資訊至研磨站200上的控制器190，且基於使用者所界定標的厚度，研磨站200決定材料移除量412及針對每一研磨區域(亦即，晶片位置)所需研磨時間430。在針對每一研磨區域的每一配方步驟中自動插入研磨參數，例如研磨壓力、時間、及操作速度。配方步驟的收集成為使用於特定基板115的研磨配方。在研磨站200上研磨基板115之後，在計量站110或其他合適位置處再次量測基板115，且厚度資料發送回到研磨站200以產生及調整使用於發展後續基板上研磨配方的移除率資訊(圖形)。
第6圖為根據本發明的實施例圖示用於基板的研磨操作之示意流程圖。方法600始於步驟610，其中在計量站處預先量測基板。計量站在對應未來晶片的每一座標位置處量測厚度。在步驟620處，計量站提供基板上每一座標位置處的厚度給研磨系統。
在步驟630處，針對基板上每一晶片位置的厚度決定晶片改正(厚度改正)。可藉由在地座標系統所建立的計畫晶片之界線及邊界在基板上界定晶片位置。例如，(X,Y)座標值可指示已知大小及定向之晶片的左下起始位置。在此方式中，可映射出每一晶片位置於基板的表面上。可藉由比較針對該晶片位置的界定標的厚度與所量測厚度來形成晶片改正。晶片改正對應至自標的規格的偏離及在每一位置處欲執行的研磨量以移除材料且使晶片位置符合規格。在晶片改正小於或約為零的實例中，可設定晶片改正為零，因為材料的移除或特定晶片位置的薄化可為非所欲的。
在步驟640處，自晶片改正形成研磨配方。將所需的一數量的研磨步驟插入配方。在研磨配方中，針對對應配方中的步驟之每一晶片位置提供多種輸入，例如晶片改正的數值及研磨處理參數。使用界定晶片位置的基板上的x及y偏移以及晶片的寬度及高度以界定基板的每一研磨區域。因此，可有實質相等數量的晶片與研磨區域，且兩者可為一致的。
在步驟650處，針對基板上每一研磨區域計算研磨時間。此外，可針對基板上每一研磨區域計算研磨壓力及振盪速度以及其他研磨參數。研磨時間係由繪製於一圖形(此後稱為移除率圖形)上的移除量(y軸)對時間(x軸)曲線來取得。移除率圖形可相似地在y軸上繪製時間對上在x軸上繪製欲移除的材料量。單一移除率圖形可對應基板的整體表面，使得每一晶片位置使用相同移除率圖形以止步於研磨配方中針對每一晶片位置的研磨時間。或者，複數個移除率圖形之每一者可對應至基板上分離的晶片位置。在此方式中，每一晶片位置處的移除量具有對應曲線繪圖以決定針對每一晶片位置處的晶片改正的研磨時間。而在另一選擇的變體中，移除率圖形可對應至一群組的晶片或基板區域。而在其他實施例中，每一移除率圖形可額外對應至一組唯一的研磨壓力及振盪速度。
可自啟動程序或校正晶圓產生初始的移除率圖形。或者，可自理論或預測結果計算初始的移除率圖形。該預測結果可使用耗材中剩餘的使用壽命之長度。仍為或者，可自研磨系統中最近處理的基板取得初始的移除率圖形。可在處理期間藉由自量測基板後研磨且比較結果與自移除率圖形所取得之配方而決定真實移除率來調整移除率圖形。例如，移除率圖形可指示約3秒的移除時間將自基板上特定晶片位置移除約3Å的材料。在研磨後量測特定晶片位置之後，可反饋移除材料中之差異且使用以調整移除率圖形以用於後續基板上，以更精確地取得研磨時間來移除材料。移除率圖形的調整可對應至移動至相關聯於真實材料移除量的移除率圖形上的時間值的交叉處的值的繪圖。在一些實例中，可在量測或變更移除率值中及附近局部平緩化移除率圖形上的分離值。
在步驟660處，針對基板自動產生配方步驟。配方步驟包含針對每一晶片位置的資訊，例如針對每一晶片的研磨時間、操作模式、研磨位置、及晶片大小。此外，配方步驟包含複數個研磨參數，例如針對研磨每一晶片位置的研磨壓力及振盪速度。配方步驟應用研磨時間至特定晶片位置以自晶片位置移除所需的改正材料量，以將基板及晶片位置置於規格內。研磨系統合適地經適用以使用研磨配方中的每一步驟來研磨單一晶片位置。在單一基板上可具有超過100個晶片位置，因而研磨配方中可具有等量的研磨步驟。優勢地，每一研磨配方中的研磨步驟之自動產生顯著地減低操作員產生個別配方的時間，且減低針對每一晶片的研磨錯誤，使研磨系統更適於生產且減低針對每一晶片的總體成本。
控制器可選擇配方步驟且組織配方步驟以引導基板上的研磨操作。因此，研磨模組可依特定順序組織欲執行的配方步驟。研磨模組可將步驟排序以獲得高效的材料移除，如研磨處理時間所量測。例如，研磨模組可由欲移除材料量來組織配方步驟，且優先研磨或可能一起研磨個別晶片(如若空間上便利)。或者，研磨模組可由位置組織配方步驟，且以依序方式自基板的一側移動至另一側來研磨晶片位置。而在其他選擇中，研磨模組可由研磨參數(例如，壓力及振盪速度)組織配方步驟，以依序執行相似配置的步驟。因此，內部組織針對研磨基板的研磨配方以決定一序列或順序以有效研磨基板上每一晶片。
在步驟670處，在計量站處量測基板。在使用自動產生的研磨配方步驟藉由研磨每一晶片位置的厚度來改正所有晶片位置之後，在計量站處量測基板，且計量工具將資料反饋至研磨系統以調整繪圖曲線，使用該繪圖曲線以計算欲研磨的下一基板的移除率。提供變更移除率圖形的即時反饋確保晶片在研磨操作完成後符合規格，即便研磨站圖示磨損耗材的標誌。
研磨模組所使用以發展針對研磨基板局部區域的研磨配方的方法之益處包含改良的時間及針對研磨基板上個別區域的設定中減低的錯誤。如此處描述的研磨模組之實施例可以約+/-5Å的精確度移除位於基板上局部區域(亦即，晶片)上約20Å至約200Å的材料厚度。優勢地，亦可在生產環境中使用基板局部區域上的的任何薄膜或矽上的厚度改正，而以顯著減低的成本改正超出規格的晶片位置。
自動實行配方產生節省了顯著的時間量(否則耗時於針對基板上每一晶片產生研磨配方)而使研磨適於生產環境。本發明減低經由人為錯誤所導入配方差錯之潛在性。進一步地，可在影響研磨操作之前否定及監視耗材磨損。該等優點改良總體操作效率。依序使晶片層級研磨對使用於研發及製造層級皆為實用的，而延伸操作至處理環境。
前述係本揭示案的實施例，可修改本揭示案的其他及進一步的實施例而不遠離其基本範疇，且該範疇由隨後的申請專利範圍所決定。
100‧‧‧研磨系統
110‧‧‧計量站
115‧‧‧基板
120‧‧‧工廠介面
122‧‧‧機械手
190‧‧‧控制器
200‧‧‧研磨站
205‧‧‧基板接收表面
206‧‧‧基底
210‧‧‧夾具
220‧‧‧致動器組件
221‧‧‧驅動裝置
222‧‧‧研磨頭
225A‧‧‧第一致動器
225B‧‧‧第二致動器
227‧‧‧線性移動機構
230‧‧‧支撐臂
235A‧‧‧支撐臂
235B‧‧‧支撐臂
240‧‧‧流體來源
242‧‧‧支撐軸件
244‧‧‧開口
246‧‧‧周邊
248‧‧‧末端
250‧‧‧周邊
265‧‧‧研磨墊組件
266‧‧‧接觸部分
290‧‧‧控制器
292‧‧‧CPU
293‧‧‧埠
294‧‧‧系統記憶體
301‧‧‧凹槽
304‧‧‧外直徑
320‧‧‧座標系統
322‧‧‧中央
330‧‧‧第一晶片
332‧‧‧第一偏移
333‧‧‧位置
334‧‧‧第二偏移
340‧‧‧晶片
342‧‧‧局部區域
360‧‧‧y軸
380‧‧‧x軸
390‧‧‧區域
400‧‧‧圖形
412‧‧‧材料移除量
416‧‧‧y軸
420‧‧‧x軸
424‧‧‧研磨時間
430‧‧‧研磨時間
450‧‧‧曲線
452‧‧‧點
500‧‧‧圖形
501‧‧‧第一晶片位置
528‧‧‧調整
530‧‧‧曲線
532‧‧‧交叉
540‧‧‧新曲線
561‧‧‧第一時間
562‧‧‧新時間
580‧‧‧真實材料移除量
582‧‧‧真實移除率
592‧‧‧趨勢線
600‧‧‧方法
610‧‧‧步驟
620‧‧‧步驟
630‧‧‧步驟
640‧‧‧步驟
650‧‧‧步驟
660‧‧‧步驟
670‧‧‧步驟
於是可以詳細理解本揭示案上述特徵中的方式，可藉由參考實施例而具有本揭示案的更特定描述(簡短總結如上)，其中一些圖示於所附圖式中。然而，注意所附圖式僅圖示本揭示案典型的實施例，因此不考慮限制其範疇，因為本揭示案可允許其他等效實施例。
第1圖為針對具有計量站及研磨模組的研磨系統的示意圖。
第2圖為第1圖中所描繪研磨模組的一個實施例之示意截面視圖。
第3圖為適於在第1圖中所圖示研磨模組中研磨的基板之平面視圖。
第4圖為描繪由第1圖中所圖示研磨模組所計算的材料自基板移除率的圖形。
第5圖為描繪由第1圖中所圖示研磨模組所量測的材料自基板移除率的圖形。
第6圖為圖示根據本發明的實施例用於基板的研磨操作之示意流程圖。
為了便於理解，儘可能使用相同元件符號，以標示圖式中常見的相同元件。設想揭露於一個實施例中的元件可有利地使用於其他實施例，而無須特定敘述。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
600‧‧‧方法
610‧‧‧步驟
620‧‧‧步驟
630‧‧‧步驟
640‧‧‧步驟
650‧‧‧步驟
660‧‧‧步驟
670‧‧‧步驟

Claims (12)

  1. 一種用於研磨一基板的電腦實施方法，該方法包括以下步驟： 在一計量站預先量測該基板上選擇的位置處之厚度，每一位置對應至一單一晶片(die)的一位置；將使用該計量站針對該基板的該等所選擇的位置所獲得的該等厚度提供給一研磨模組的一控制器；針對該基板上每一選擇的位置決定厚度改正；針對每一選擇的位置由該等厚度改正形成一研磨配方(recipe)中的一步驟；及針對每一選擇的位置計算一研磨參數。
  2. 如請求項1所述之方法，進一步包括以下步驟： 在該研磨配方中以一個別步驟研磨每一晶片位置，該研磨配方與該晶片位置相關聯。
  3. 如請求項2所述之方法，進一步包括以下步驟： 以一第二步驟研磨該基板上的一第二晶片位置。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該計算該研磨時間的步驟包括以下步驟： 比較該等晶片改正與一移除率曲線，以決定該研磨參數，該研磨參數包含研磨時間、研磨壓力、及振盪速度之其中一者或更多者。
  5. 如請求項4所述之方法，進一步包括以下步驟： 在一計量站後研磨量測該基板；及調整該移除率曲線以反映該後研磨量測及使用以研磨該晶片位置的該研磨時間。
  6. 如請求項4所述之方法，進一步包括以下步驟： 決定用於該基板上每一晶片的研磨步驟之該序列以最小化研磨時間。
  7. 一種系統，包括： 一處理器；及一記憶體，其中該記憶體包含一應用程式，經配置以執行用於產生研磨配方的一操作，包括以下步驟：在一計量站預先量測基板上選擇的位置處之厚度，每一位置對應至一單一晶片的一位置；將使用該計量站針對該基板的該等所選擇的位置所獲得的該等厚度提供給一研磨模組的一控制器；針對該基板上每一選擇的位置決定厚度改正；針對每一選擇的位置由該等厚度改正形成一研磨配方中的一步驟；及針對每一選擇的位置計算一研磨參數。
  8. 如請求項7所述之系統，進一步包括以下步驟： 在該研磨配方中以一個別步驟研磨每一晶片位置，該研磨配方與該晶片位置相關聯。
  9. 如請求項8所述之系統，進一步包括以下步驟： 以一第二步驟研磨該基板上的一第二晶片位置。
  10. 如請求項7所述之系統，其中該計算該研磨時間的步驟包括以下步驟： 比較該等晶片改正與一移除率曲線，以決定該研磨參數，該研磨參數包含研磨時間、研磨壓力、及振盪速度之其中一者或更多者。
  11. 如請求項10所述之系統，進一步包括以下步驟： 在一計量站後研磨量測該基板；及調整該移除率曲線以反映該後研磨量測及使用以研磨該晶片位置的該研磨時間。
  12. 如請求項10所述之系統，進一步包括以下步驟： 決定用於該基板上每一晶片的研磨步驟之該序列以最小化研磨時間。
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