TW202216360A - 在化學機械拋光期間偵測不合格基片處理事件的方法 - Google Patents

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Abstract

本揭示案的實施例一般相關於在電子裝置的製造中使用的化學機械拋光系統(CMP)系統和處理。特定地，本文的實施例相關於在拋光處理期間偵測不合格基片處理事件的方法。在一個實施例中，一種在拋光系統上處理基片的方法包括以下步驟：在存在拋光流體的情況下促使碳化矽基片的表面抵靠拋光墊，使用位於平台上方的溫度感測器來決定拋光墊的溫度，監測拋光墊的溫度，且如果拋光墊溫度上的改變達到臨界值，則使用拋光系統的控制器來啟動響應。

Description

在化學機械拋光期間偵測不合格基片處理事件的方法
本文描述的實施例一般相關於在電子裝置的製造中使用的化學機械拋光(CMP)系統和處理。特定地，本文的實施例相關於在拋光處理期間偵測不合格基片處理事件的方法。
化學機械拋光(CMP)通常用於半導體裝置的製造以平坦化或拋光沉積在晶體矽(Si)基片表面上的材料層。在典型的CMP處理中，基片被保持在基片載體中，該載體在拋光流體的存在下將基片的背側壓向旋轉的拋光墊。通常，拋光流體包含一個或更多個化學成分的水溶液和懸浮在水溶液中的奈米級磨料顆粒。經由由拋光流體和基片與拋光墊的相對運動提供的化學和機械活動的組合，跨與拋光墊接觸的基片的材料層表面移除材料。
CMP也可用於製備碳化矽(SiC)基片，由於其獨特的電和熱性質，在先進的高功率和高頻半導體裝置應用中提供優於Si基片的效能。例如，CMP可用於平坦化和移除由在SiC基片的生產中使用的先前研磨及/或精磨操作引起的子表面損傷，並準備用於隨後在其上外延SiC生長的SiC基片。典型的研磨及/或精磨操作使用磨料顆粒，例如金剛石、氮化硼或碳化硼，它們比SiC表面更硬，以便從中達到合理的SiC材料移除率。然而，SiC的CMP通常施用具有與SiC約相同或更低硬度的磨料顆粒，以便不對SiC基片表面造成進一步損壞。典型的SiC CMP處理中使用的磨料顆粒硬度相對較低，以及SiC材料通常具有化學惰性，其結果之一是SiC基片的CMP與在典型的半導體裝置製造處理中材料層(例如，介電或金屬層)的CMP相比是非常緩慢的處理，需要非常長的循環時間。
一旦拋光完成，可從拋光系統移除SiC基片以用於CMP後清潔，然後用於CMP後測量操作，例如，藉由使用獨立運作的非接觸干涉測量系統，可用於監測CMP處理的效能。不幸的是，與SiC基片CMP處理相關聯的相對長的循環時間，與缺乏對CMP系統效能的即時監測組合，通常會導致使用CMP後測量偵測不合格處理事件中的延遲。偵測不合格處理事件中的長延遲可導致不期望的返工或隨後處理的基片的損失及與其相關聯的基片處理成本上的對應增加。
據此，本領域中需要的是偵測和同時響應於CMP處理中的不合格基片處理事件的方法。
本揭示案的實施例一般相關於在電子裝置的製造中使用的化學機械拋光系統(CMP)系統和處理。特定地，本文的實施例相關於在拋光處理期間偵測不合格基片處理事件的方法。
在一個實施例中，提供一種處理基片的方法。該方法包括以下步驟：促使一基片的一表面抵靠一拋光墊。此處，拋光墊設置於旋轉平台上且該基片設置於基片載體中。促使該基片的該表面抵靠該拋光墊之步驟包括以下步驟：旋轉該基片載體，同時在該基片上施加一向下的力。該方法進一步包括以下步驟：從溫度感測器接收拋光墊溫度資訊。放置該溫度感測器以測量接近該基片載體的一尾隨邊緣的一位置處的一拋光墊溫度。該方法進一步包括以下步驟：使用拋光墊溫度資訊來決定隨著時間的該拋光墊溫度上的一改變率；比較該拋光墊溫度的該改變率與一預定控制限制；及將一失控事件通訊至一使用者。此處，該失控事件包括等於或在該預定控制限制外的該拋光墊溫度的一改變率。
在另一實施例中，提供一種拋光基片的方法。該方法包括以下步驟：促使設置於一基片載體中的一基片的一表面抵靠設置於旋轉平台上的一拋光墊。促使該基片的該表面抵靠該拋光墊之步驟包括以下步驟：旋轉該基片載體，同時在該基片上施加一向下的力。該方法進一步包括以下步驟：從一個或更多個馬達扭矩感測器接收馬達扭矩資訊。放置該一個或更多個馬達扭矩感測器以測量平台馬達及/或基片載體馬達扭矩。該方法進一步包括以下步驟：使用來自該一個或更多個馬達扭矩感測器的該馬達扭矩資訊來決定隨著時間的該馬達扭矩資訊上的一改變率；比較該馬達扭矩資訊的該改變率與一預定控制限制；及將一失控事件通訊至一使用者。此處，該失控事件包括等於或在該預定控制限制外的該馬達扭矩資訊的一改變率。
在另一實施例中，提供一種拋光系統。該拋光系統包括：一可旋轉平台；一基片載體，該基片載體設置於該可旋轉平台上且面向該可旋轉平台；及一溫度感測器，該溫度感測器設置於該可旋轉平台上。此處，放置該溫度感測器以測量接近該基片載體的一尾隨邊緣的一位置處的一拋光墊溫度。該拋光系統進一步包括一電腦可讀取媒體，具有儲存於該電腦可讀取媒體上的指令以用於一基片處理方法。該方法包括以下步驟：促使一基片的一表面抵靠一拋光墊，從該溫度感測器接收拋光墊溫度資訊；使用拋光墊溫度資訊來決定隨著時間的該拋光墊溫度上的一改變率；比較該拋光墊溫度的該改變率與一預定控制限制；及將一失控事件通訊至一使用者。此處，該失控事件包括等於或在該預定控制限制外的該拋光墊溫度的一改變率。通常，該拋光墊設置於該可旋轉平台上，該基片設置於一基片載體中，且促使該基片的該表面抵靠該拋光墊之步驟包括以下步驟：旋轉該平台及該基片載體，同時在該基片上施加一向下的力。
本揭示案的實施例一般相關於在電子裝置的製造中使用的化學機械拋光系統(CMP)系統和處理。特定地，本文的實施例相關於在晶體碳化矽(SiC)基片的CMP處理期間偵測不合格基片處理事件的方法。
圖1A是根據一個實施例的拋光站100的示意性側視圖，可用於實現本文闡述的方法。圖1B是包括複數個拋光站100的多站拋光系統101的示意性平面視圖，其中每一拋光站100a至100c實質類似於圖1A中描述的拋光站100。在圖1B中，未在複數個拋光站100上展示相關於圖1A中描述的拋光站100的至少一些部件，以便減少視覺混亂。
如圖1A中所展示，拋光站100包括平台102、耦合到平台102的第一致動器104、設置在平台102上並固定到平台102的拋光墊106、設置在拋光墊106上的流體輸送臂108、基片載體110(以橫截面展示)、和墊調節器組件112。此處，基片載體110從基片處理托架115(圖1B)的托架臂113懸掛，使得基片載體110設置在拋光墊106上且面向拋光墊106。基片處理托架115用於在基片裝載台103之間及/或多站拋光系統101的拋光站100之間移動基片載體110因及夾在其中的基片122。在本文的實施例中，拋光站100的個別拋光站進一步包括一個或更多個感測器(例如，114、116和118)，可用於監測各種對應的處理參數並促進本文闡述的方法。
在基片拋光期間，第一致動器104用於繞著平台軸A旋轉平台102，且基片載體110設置在平台102上方且面向平台102。基片載體110用以促使設置於其中的基片122的待拋光表面抵靠拋光墊106的拋光表面，同時繞著載體軸B旋轉。在由流體輸送臂108提供的拋光流體存在的情況下促使基片122抵靠拋光墊106。通常，旋轉基片載體110在平台102的內半徑和外半徑之間振盪，以部分地減少拋光墊106的表面的非均勻磨損。此處，使用第二致動器124旋轉基片載體110且使用第三致動器126振盪基片載體110。
此處，基片載體110具有以下特徵：載體頭128、耦合到載體頭128的載體環130、和設置在載體環130的徑向向內以提供用於基片122的裝設表面的柔性膜132。柔性膜132耦合到載體頭128以與載體頭128共同界定體積134。在基片拋光期間，載體環130環繞基片122以防止基片122從基片載體110滑落。體積134被加壓以使柔性膜132在基片122上施加向下的力，同時基片載體110旋轉從而促使基片122抵靠拋光墊106。在拋光之前和之後，對體積134施加真空，使得柔性膜132向上偏轉以在柔性膜132和基片122之間產生低壓袋，從而將基片122真空夾至基片載體110。
此處，墊調節器組件112包括固定磨料調節碟120，例如，金剛石浸漬碟，可促使抵靠拋光墊106以恢復其表面及/或從其移除拋光副產物或其他碎屑。在其他實施例中，墊調節器組件112可包括刷子(未展示)。
在本文的實施例中，一個或更多個感測器包括拋光墊溫度感測器114(例如紅外光(IR)溫度感測器、平台扭矩感測器116、和載體扭矩感測器118)中的一個或組合。通常，墊溫度感測器114設置在平台102上方且面向平台102。放置墊溫度感測器114以在平台102旋轉方向上直接在基片載體110後面(亦即，接近基片載體110的尾隨邊緣)測量拋光墊溫度。在一些實施例中，墊溫度感測器114耦合到托架臂113。
此處，平台扭矩感測器116耦合到第一致動器104且載體扭矩感測器118耦合到第二致動器124。在一些實施例中，平台扭矩感測器116和載體扭矩感測器118用於監測用於繞著旋轉平台102和基片載體110個別的軸A、B旋轉平台102和基片載體110的馬達電流。
此處，藉由系統控制器136(圖1A)來促進多站拋光系統101及/或個別拋光站100的操作。系統控制器136包括可編程中央處理單元(CPU 140)，可與記憶體142(例如，非揮發性記憶體)和支援電路144一起操作。支援電路144常規上耦合到CPU 140且包括耦合到多站拋光系統101的各個部件的快取、時脈電路、輸入/輸出子系統、電源等，及上述之組合，以便於控制基片拋光處理。例如，在一些實施例中，CPU 140是在工業環境中使用的任何形式的通用電腦處理器之其中一者，例如可編程邏輯控制器(PLC)，以用於控制各種拋光系統部件和子處理器。耦合到CPU 140的記憶體142是非暫態的且通常是以下容易獲得的記憶體之其中一者或更多者：例如隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、軟碟驅動器、硬碟或任何其他數位儲存形式，本端或遠端。
此處，記憶體142是包含指令的電腦可讀取儲存媒體的形式(例如，非揮發性記憶體)，當由CPU 140執行時，促進多站拋光系統101的操作。記憶體142中的指令是程式產品的形式，例如實作本揭示案的方法的程式(例如，中間件應用、設備軟體應用等)。程式碼可符合多種不同編程語言中的任何一種。在一個範例中，可將本揭示案實作為儲存在電腦可讀取儲存媒體上以與電腦系統使用的程式產品。程式產品的程式界定了實施例的功能(包括本文描述的方法)。
說明性的電腦可讀取儲存媒體包括但不限於：(i)不可寫入的儲存媒體(例如，電腦內的唯讀記憶體裝置，例如可由CD-ROM驅動器讀取的CD-ROM光碟、快閃記憶體、ROM晶片、或任何類型的固態非揮發性半導體記憶體)，其上儲存永久資訊；(ii)可寫入儲存媒體(例如，軟碟驅動器或硬碟驅動器內的軟碟或任何類型的固態隨機存取半導體記憶體)，其上儲存可更改資訊。該電腦可讀取儲存媒體在載送引導本文所述方法的功能的電腦可讀取指令時是本揭示案的實施例。
圖1C是圖示使用從墊溫度感測器114接收的拋光墊溫度資訊來偵測不合格處理事件的方法150的圖。圖2A至2B在本文中用於圖示方法150的各個態樣。
圖2A示意性圖示了來自用於碳化矽基片的拋光處理200a的溫度分佈，其中拋光處理在時間t 0開始並在時間t 3結束。通常，從時間t 0到時間t 1，藉由增加平台102和基片載體110的旋轉速度及用於將基片122抵靠拋光墊106的向下的力來加速拋光處理。在時間t 1基片載體110振盪開始，引起拋光墊溫度資訊202a的對應振盪。從時間t 1到時間t 2，拋光墊溫度資訊202a從初始溫度T i相當快地增加到處理溫度T p，在該處理溫度T p在拋光處理的剩餘期間溫度可穩定或逐漸增加。從T i到T p的溫度上的增加通常是由SiC表面與拋光流體的化學活性成分的放熱反應及由拋光墊106和基片122之間的摩擦所產生的熱的組合引起的。
通常，對於給定的一組拋光參數，處理溫度T p將根據任何數量的因素而變化，例如拋光耗材(例如，拋光墊106及/或磨料調節碟120)的使用年份、進入碳化矽基片的表面粗糙度、多平台拋光處理中的階段、及/或平台之間或在單個平台上拋光的基片之間的拋光流體流率上的變化。在多站拋光系統101中的平台102之間及/或在單個平台102上拋光的基片與基片之間發生的處理溫度T p上的變化可使處理溫度T p成為用於決定拋光處理是否正常操作的不可靠指標。因此，在本文的實施例中，方法150通常在拋光處理期間監測拋光墊溫度資訊202a的改變率206a以用於指示拋光處理未正常運行，例如，針對不合格的拋光事件，例如基片破損。
在活動152處，方法150包括促使基片122的表面抵靠拋光墊106。此處，拋光墊106設置在旋轉平台102上且基片122設置在基片載體110中。通常，促使基片122的表面抵靠拋光墊106包括旋轉基片載體110，同時在基片122上施加向下的力。在一些實施例中，促使基片122抵靠拋光墊106包括使基片載體110在拋光墊106的內半徑和外半徑之間振盪。通常，使用方法150拋光的SiC基片的特徵在於具有Si面(0001)的第一表面和與第一表面相對的第二表面，第二表面具有C面(0001)。方法150可用於第一表面和第二表面之其中一者或兩者的拋光處理及/或可用於多階段拋光處理的每一拋光階段。例如，在一些實施例中，拋光SiC基片的表面包括複數個拋光階段，使用複數個拋光站100之其中對應的個別拋光站來進行每一階段。在一些實施例中，拋光處理在每一拋光站100處實質類似，例如，具有相同類型的拋光墊106，使用相同類型的拋光流體，及/或使用實質類似的拋光參數，例如拋光向下的力及平台和載體旋轉速度。在其他實施例中，可不同地配置一個或更多個拋光站(例如第三拋光站)，例如具有與其他拋光站100不同類型的拋光墊106及/或使用不同類型的拋光流體。通常，當第三拋光站與其他拋光站100的配置不同時，它將提供更精細或更不激進的拋光處理以減少成品SiC基片中的子表面損傷。在其他實施例中，第一表面可包括a面(1120)且第二表面因而包括m面(1100)。
在活動154處，方法150包括從墊溫度感測器114接收拋光墊溫度資訊202a至202b。此處，放置墊溫度感測器114以在平台102旋轉方向上測量接近基片載體110的尾隨邊緣的位置處的拋光墊溫度，亦即，在基片載體110後面。墊溫度從墊溫度感測器114通訊到系統控制器136以作為拋光墊溫度資訊202a至202b。
在圖2A至2B中，拋光墊溫度資訊202a至202b之每一者具有大致正弦圖案，其中測量位置處的拋光墊溫度中的振盪對應於基片載體110在拋光墊106的內半徑和外半徑之間的振盪。在一些實施例中，基片載體110的振盪週期t c(例如，從內半徑到外半徑並回到內半徑)在從約3秒至約20秒的範圍中，例如在從約3秒至約15秒的範圍中，例如從約3秒至約10秒。
在一些實施例中，方法150進一步包括處理拋光墊溫度資訊202a至202b以平滑由此產生的局部振盪，否則可能會模糊隨著時間的拋光墊溫度上的改變率206a至206b。例如，在一些實施例中，方法150包括使用軟體實作的演算法來近似隨著時間的拋光墊溫度，包含於其中的個別振盪(具有週期t c)的振幅實質減小，亦即，提供平滑的溫度資料204a至204b，分別展示於圖2A至2B中。
在一些實施例中，用於產生平滑溫度資料204a至204b的演算法使用移動平均以處理拋光墊溫度資訊202a至202b。移動平均是在移動時間窗的同時對來自預定時間窗(移動平均時間窗)的時間序列資料(例如，拋光墊溫度資訊202a至202b)進行平均的處理。通常，移動平均時間窗為約20秒或更短，例如約15秒或更短、約10秒或更短、或約5秒或更短。在其他實施例中，可使用用於減小拋光墊溫度資訊202a至202b的表觀振盪或其振幅的任何合適的信號方法來產生平滑溫度資料204a至204b。
在活動156處，方法150包括使用拋光墊溫度資訊202a至202b來決定隨著時間的拋光墊溫度上的對應改變率206a至206b。此處，使用給定時間處的平滑溫度資料204a至204b的導數來決定拋光墊溫度的改變率206a至206b，其中該導數對應於當時平滑溫度資料204a至204b的切線。在其他實施例中，可以圖形方式決定改變率206a至206b，例如，藉由決定在第一時間處穿過由平滑溫度資料204a至204b形成的曲線上的第一點且穿過第二點設置的割線的斜率，該第二點接近該第一點，例如在第一點的0.5秒內。
在活動158處，方法150包括比較拋光墊溫度資訊202a至202b的改變率206a至206b與預定控制限制。預定控制限制可為下限，例如圖2B中所展示的下限X 1，或上限(未展示)。在一些實施例中，改變率206a至206b可與下及上控制限制兩者進行比較。本文小於下限的改變率206a至206b是「在下限外」，而大於上限的改變率206a至206b是「在上限外」。
在活動160處，方法150包括將失控事件通訊至使用者，其中失控事件包括等於或在預定控制限制外的拋光墊溫度資訊202a至202b的改變率206a至206b。通常，將失控事件通訊至使用者包括使用任何形式的警報，該警報經設計以向期望使用者指示失控事件已發生。例如，將失控事件通訊至使用者可包括使用視覺和音頻警報及/或電子訊息，例如自動產生的電子郵件或自動產生的文本訊息。在一些實施例中，系統控制器136經配置以基於失控事件結束及/或暫停基片處理操作。在一些實施例中，系統控制器136經配置以基於失控事件，例如藉由改變一個或更多個拋光參數來啟動拋光處理上的改變。在一些實施例中，系統控制器136經配置以將失控事件通訊到與系統控制器136通訊耦合的製造廠級控制系統(未展示)。失控事件的範例如圖2B中所圖示。
圖2B示意性圖示了在約時間t 5處具有失控事件的拋光處理200b的溫度分佈。此處，溫度分佈的開始類似於圖2A中的拋光處理200a所展示。例如，從時間t 1到時間t 2，拋光墊溫度資訊202b從初始溫度T i相當快地增加到處理溫度T p，在該處理溫度T p在拋光處理的剩餘期間溫度可穩定或逐漸增加。在約時間t 5處，基片斷裂(破裂)引起由基片表面和拋光墊106之間的摩擦產生的熱相對快速地減少且拋光墊溫度資訊202b對應地下降。拋光墊溫度資訊202b的相對快速下降反映在低於預定控制限制X 1的改變率206b中。
在圖2B中，方法150用於將失控事件通訊至使用者並在時間t 6結束拋光處理，時間t 6在圖2A中所展示的預期基片處理結束時間t 3之前。藉由將失控事件通訊至使用者及/或結束拋光處理，方法150有利地減少了不合格基片處理事件可能對多站拋光系統101造成的損壞量，及/或不期望的返工或隨後處理的基片的損失。因此，方法150有利地避免了相關聯於不合格基片處理事件的基片處理成本中的對應增加。可使用方法150偵測的不合格基片處理事件的範例包括：基片破損、中斷或拋光流體流率的不期望的改變，例如，堵塞的拋光流體輸送噴嘴，處理部件故障，例如，基片載體110的柔性膜132的損壞或破裂，及/或人為錯誤，例如拋光已經拋光的SiC基片表面及/或期望拋光相對表面時拋光基片的Si面或C面表面。
圖3A是圖示使用從平台扭矩感測器116和載體扭矩感測器118之其中一者或兩者接收的馬達扭矩資訊來偵測不合格處理事件的方法350的圖。圖3B至3C在本文中用於圖示方法350的各個態樣。
圖3B至3C分別示意性圖示了來自碳化矽基片的典型拋光處理(300b)的平台扭矩分佈，其中拋光處理在時間t 0開始並在時間t 3結束，且用於具有不合格基片處理事件的非典型拋光處理(300c)。此處，平台扭矩分佈包括從平台扭矩感測器116接收的平台馬達扭矩資訊302b至302c和各個平台馬達扭矩資訊302b至302c上的改變率306b至306c。
在活動352處，方法350包括促使基片122的表面抵靠拋光墊106。方法350的活動352可與圖1C中描述的方法150的活動152相同或實質類似。
在活動354處，方法350包括從平台扭矩感測器116或載體扭矩感測器118之其中一者或兩者接收馬達扭矩資訊302b至302c。
在活動356處，方法350包括使用馬達扭矩資訊302b至302c來決定隨著時間的馬達扭矩資訊302b至302c上的對應改變率306b至306c。可使用任何合適的方法來決定馬達扭矩資訊302b至302c上的改變率306b至306c，例如用於決定拋光墊溫度資訊202a至202b上的改變率206a至206b的方法之其中一者或組合(在方法150的活動156中描述)。
在活動358處，方法350包括比較馬達扭矩資訊302b至302c的改變率306b至306c與預定控制限制。預定控制限制可為下限，例如圖3C中所展示的下限X 2，或上限(未展示)。在一些實施例中，改變率306b至306c可與下及上控制限制兩者進行比較。本文小於下限的改變率306b至306c是「在下限外」，而大於上限的改變率306b至306c是「在上限外」
在活動360處，方法350包括將失控事件通訊至使用者，其中失控事件包括等於或在預定控制限制外的馬達扭矩資訊302b至302c的改變率306b至306c。通訊方法可與方法150的活動160中描述的通訊方法之其中一者或組合相同。在一些實施例中，方法350包括基於失控事件來結束、暫停、或啟動基片處理操作的改變。
圖3C示意性地圖示了在約時間t 5處具有失控事件的非典型拋光處理300c的平台馬達扭矩。此處，馬達扭矩分佈的開始類似於圖3B中拋光處理300b所展示。例如，從時間t 1到時間t 2，馬達扭矩資訊302c隨著基片處理參數(例如，平台102的旋轉和施加抵靠基片122的向下的力)上升而相當快地增加。一旦達到平台102的期望旋轉速度，在典型拋光處理的剩餘期間(例如，到圖3B中所展示的時間t 3)，維持所期望旋轉速度所需的馬達扭矩通常穩定、逐漸增加​或逐漸減小。在圖3C中所展示的非典型拋光處理300c中，基片在約時間t 5處斷裂(破裂)，引起基片122的表面與拋光墊106之間的摩擦力相對快地減少，從而導致維持平台102的設定旋轉速度所需的馬達扭矩中的對應下降。馬達扭矩資訊302c上的相對快的下降反映在改變率306c中，此處，改變率低於預定控制限制X 2。
在一些實施例中，方法350與圖1C中描述的方法150組合使用。例如，在這樣的實施例中，決定隨著時間的馬達扭矩資訊的改變率和隨著時間的拋光墊溫度上的改變率，並與對應的預定控制限制進行比較。如果決定任一超出對應的控制限制，則將失控事件通訊至使用者。
雖然上文針對本揭示案的實施例，在不脫離其基本範圍的情況下可設計本揭示案的其他和進一步的實施例，且其範圍由以下請求項來決定。
100:拋光站 100a~100c:拋光站 101:多站拋光系統 102:平台 103:基片裝載台 104:第一致動器 106:拋光墊 108:流體輸送臂 110:基片載體 112:墊調節組件 113:托架臂 114:墊溫度感測器 115:基片處理托架 116:平台扭矩感測器 118:載體扭矩感測器 120:磨料調節碟 122:基片 124:第二致動器 126:第三致動器 128:載體頭 130:載體環 132:柔性膜 134:體積 136:系統控制器 140:CPU 142:記憶體 144:支援電路 150:方法 152~160:活動 200a,200b:拋光處理 202a,202b:拋光墊溫度資訊 204a,204b:溫度資料 206a,206b:改變率 300b,300c:拋光處理 302b,302c:平台馬達扭矩資訊 306b,306c:改變率 350:方法 352~360:活動
為了能夠詳細地理解本揭示案的上述特徵的方式，可藉由參考實施例對本揭示案進行更特定的描述(簡要概述如上)，其中一些圖示於附圖中。然而，注意附圖僅圖示了本揭示案的典型實施例，因此不應被視為是對其範圍的限制，因為本揭示案可允許其他等效的實施例。
圖1A是根據一個實施例的示例性拋光站的示意性側視圖，該拋光站可用於實現本文闡述的方法。
圖1B是根據一個實施例的多站拋光系統的示意性平面視圖，該多站拋光系統可用於實現本文闡述的方法。
圖1C是根據一個實施例描述監測用於不合格基片處理事件的拋光處理並對其做出回應的方法的圖。
圖2A至2B是隨著時間的拋光墊溫度上的改變的示意代表圖，可用於說明圖1C中描述的方法的態樣。
圖3A是根據另一實施例描述監測用於不合格基片處理事件的拋光處理並對其做出回應的方法的圖。
圖3B至3C是隨著時間的平台馬達扭矩資訊上的改變的示意代表圖，可用於說明圖3A中描述的方法的態樣。
為了便於理解，儘可能地使用相同的參考數字來表示圖式共有的相同元件。可預期一個實施例的元件和特徵可有益地併入其他實施例中，而無需進一步敘述。
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
100:拋光站
102:平台
104:第一致動器
106:拋光墊
108:流體輸送臂
110:基片載體
112:墊調節組件
113:托架臂
114:墊溫度感測器
115:基片處理托架
116:平台扭矩感測器
118:載體扭矩感測器
120:磨料調節碟
122:基片
124:第二致動器
126:第三致動器
128:載體頭
130:載體環
132:柔性膜
134:體積
136:系統控制器
140:CPU
142:記憶體
144:支援電路

Claims (20)

  1. 一種處理一拋光系統上的一基片的方法，包括以下步驟： (a)促使一基片的一表面抵靠一拋光墊，其中該基片設置於一基片載體中，且其中促使該基片的該表面抵靠該拋光墊之步驟包括以下步驟：將該基片載體相對於該拋光墊平移，同時在該基片上施加一向下的力； (b)從一墊溫度感測器接收拋光墊溫度資訊，其中放置該墊溫度感測器以測量接近該基片載體的一尾隨邊緣的一位置處的一拋光墊溫度； (c)使用拋光墊溫度資訊來決定隨著時間的該拋光墊溫度上的一改變率； (d)比較該拋光墊溫度的該改變率與一預定控制限制；及 (e)將一失控事件通訊至一使用者，其中該失控事件包括等於或在該預定控制限制外的該拋光墊溫度的一改變率。
  2. 如請求項1所述之方法，其中促使該基片的該表面抵靠該拋光墊之步驟進一步包括以下步驟：在耦合至一旋轉平台的該拋光墊的一內直徑及一外直徑之間振盪該基片載體。
  3. 如請求項2所述之方法，其中該基片載體的一振盪相關聯於該拋光墊溫度資訊中的對應振盪，其中該方法進一步包括以下步驟：從該拋光墊溫度資訊產生平滑溫度資料，且其中從該拋光墊溫度資訊中的該振盪的一對應振幅減小該平滑溫度資料中的一振盪的一振幅。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該失控事件是由該基片中的一斷裂引起的。
  5. 如請求項1所述之方法，進一步包括以下步驟：基於該失控事件來暫停基片處理操作。
  6. 如請求項1所述之方法，其中使用平滑溫度資料來決定該拋光墊溫度資訊中的該改變率。
  7. 如請求項6所述之方法，其中藉由使用在由平滑溫度資料形成的一曲線上在一第一時間穿過一第一點且在一第二時間穿過接近該第一點的第二點設置的一割線的一斜率，來進一步決定該改變率。
  8. 如請求項1所述之方法，其中放置該墊溫度感測器以在耦合至一旋轉平台的該拋光墊的一旋轉方向上測量接近該基片載體的一尾隨邊緣的一位置處的該拋光墊溫度。
  9. 一種拋光系統，包括： 一可旋轉平台； 一基片載體，該基片載體設置於該可旋轉平台上且面向該可旋轉平台； 一溫度感測器，該溫度感測器設置於該可旋轉平台上，其中放置該溫度感測器以測量接近該基片載體的一尾隨邊緣的一位置處的一拋光墊溫度；及 一電腦可讀取媒體，具有儲存於該電腦可讀取媒體上的指令以用於一基片處理方法，該方法包括以下步驟： (a)促使一基片的一表面抵靠一拋光墊，其中該拋光墊設置於該可旋轉平台上，其中該基片設置於一基片載體中，且其中促使該基片的該表面抵靠該拋光墊之步驟包括以下步驟：旋轉該可旋轉平台及該基片載體，同時在該基片上施加一向下的力； (b)從該溫度感測器接收拋光墊溫度資訊； (c)使用拋光墊溫度資訊來決定隨著時間的該拋光墊溫度上的一改變率； (d)比較該拋光墊溫度的該改變率與一預定控制限制；及 (e)將一失控事件通訊至一使用者，其中該失控事件包括等於或在該預定控制限制外的該拋光墊溫度的一改變率。
  10. 如請求項9所述之拋光系統，進一步包括一系統控制器，該系統控制器經配置以基於該失控事件來結束或暫停基片處理操作。
  11. 如請求項9所述之拋光系統，進一步包括在該可旋轉平台的一內直徑及一外直徑之間振盪該基片載體。
  12. 如請求項11所述之拋光系統，其中該基片載體的該振盪相關聯於該拋光墊溫度資訊中的對應振盪，其中該方法進一步包括以下步驟：從該拋光墊溫度資訊產生平滑溫度資料，且其中從該拋光墊溫度資訊中的該振盪的一對應振幅減小該平滑溫度資料中的一振盪的一振幅。
  13. 如請求項9所述之拋光系統，其中藉由使用在由平滑溫度資料形成的一曲線上在一第一時間穿過一第一點且在一第二時間穿過接近該第一點的第二點設置的一割線的一斜率，來決定該拋光墊溫度資訊中的該改變率。
  14. 一種拋光一基片的方法，包括以下步驟： (a)促使一基片的一表面抵靠一拋光墊，其中該基片設置於一基片載體中，且其中促使該基片的該表面抵靠該拋光墊之步驟包括以下步驟：將該基片載體相對於該拋光墊平移，同時在該基片上施加一向下的力； (b)從一個或更多個馬達扭矩感測器接收馬達扭矩資訊； (c)使用來自該一個或更多個馬達扭矩感測器的該馬達扭矩資訊來決定隨著時間的該馬達扭矩資訊上的一改變率； (d)比較該馬達扭矩資訊的該改變率與一預定控制限制；及 (e)將一失控事件通訊至一期望使用者，其中該失控事件包括等於或在該預定控制限制外的該馬達扭矩資訊的一改變率。
  15. 如請求項14所述之方法，進一步包括以下步驟：基於該失控事件來暫停基片處理操作。
  16. 如請求項14所述之方法，其中使用平滑馬達扭矩資料來決定馬達扭矩上的該改變率。
  17. 如請求項14所述之方法，其中該拋光墊耦合至一平台，由一平台馬達來驅動該平台，且其中該一個或更多個馬達扭矩感測器包括一平台馬達扭矩感測器，該平台馬達扭矩感測器經配置以測量平台馬達扭矩。
  18. 如請求項14所述之方法，其中該一個或更多個馬達扭矩感測器包括一基片載體馬達扭矩感測器，該基片載體馬達扭矩感測器經配置以測量基片載體馬達扭矩。
  19. 如請求項14所述之方法，進一步包括以下步驟： (f)從一墊溫度感測器接收拋光墊溫度資訊，其中放置該墊溫度感測器以測量接近該基片載體的一尾隨邊緣的一位置處的一拋光墊溫度； (g)使用拋光墊溫度資訊來決定隨著時間的該拋光墊溫度上的一改變率； (h)比較該拋光墊溫度的該改變率與一預定控制限制；及 (i)將一失控事件通訊至一使用者，其中該失控事件包括等於或在該預定控制限制外的該拋光墊溫度的一改變率。
  20. 如請求項19所述之方法，進一步包括以下步驟：基於該失控事件來暫停基片處理操作。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118024133A (zh) * 2022-11-03 2024-05-14 杭州众硅电子科技有限公司 一种用于cmp设备的电化学机械抛光及平坦化系统

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3633062B2 (ja) * 1994-12-22 2005-03-30 株式会社デンソー 研磨方法および研磨装置
US5904609A (en) * 1995-04-26 1999-05-18 Fujitsu Limited Polishing apparatus and polishing method
US5812403A (en) * 1996-11-13 1998-09-22 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for cleaning surfaces in a substrate processing system
US6241847B1 (en) * 1998-06-30 2001-06-05 Lsi Logic Corporation Method and apparatus for detecting a polishing endpoint based upon infrared signals
US6046111A (en) * 1998-09-02 2000-04-04 Micron Technology, Inc. Method and apparatus for endpointing mechanical and chemical-mechanical planarization of microelectronic substrates
US6191037B1 (en) * 1998-09-03 2001-02-20 Micron Technology, Inc. Methods, apparatuses and substrate assembly structures for fabricating microelectronic components using mechanical and chemical-mechanical planarization processes
KR20000025003A (ko) 1998-10-07 2000-05-06 윤종용 반도체 기판의 화학 기계적 연마에 사용되는 연마 패드
US6464824B1 (en) 1999-08-31 2002-10-15 Micron Technology, Inc. Methods and apparatuses for monitoring and controlling mechanical or chemical-mechanical planarization of microelectronic substrate assemblies
US6494765B2 (en) * 2000-09-25 2002-12-17 Center For Tribology, Inc. Method and apparatus for controlled polishing
JP2003318140A (ja) * 2002-04-26 2003-11-07 Applied Materials Inc 研磨方法及び装置
WO2004065664A1 (ja) * 2003-01-23 2004-08-05 Ebara Corporation めっき装置及びめっき方法
US7246424B2 (en) * 2004-04-13 2007-07-24 Seagate Technology Llc Magnetic devices having magnetic features with CMP stop layers
JP4664617B2 (ja) 2004-04-27 2011-04-06 富士通セミコンダクター株式会社 研磨装置及び方法
US20060019417A1 (en) * 2004-07-26 2006-01-26 Atsushi Shigeta Substrate processing method and substrate processing apparatus
JP2006093180A (ja) 2004-09-21 2006-04-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法
WO2008032753A1 (en) * 2006-09-12 2008-03-20 Ebara Corporation Polishing apparatus and polishing method
JP2008068338A (ja) * 2006-09-12 2008-03-27 Fujitsu Ltd 研磨装置、研磨方法、および半導体装置の製造方法
US9862070B2 (en) 2011-11-16 2018-01-09 Applied Materials, Inc. Systems and methods for substrate polishing end point detection using improved friction measurement
JP2013219248A (ja) * 2012-04-10 2013-10-24 Ebara Corp 研磨装置および研磨方法
US9429247B2 (en) 2013-03-13 2016-08-30 Applied Materials, Inc. Acoustically-monitored semiconductor substrate processing systems and methods
JP6376085B2 (ja) * 2015-09-03 2018-08-22 信越半導体株式会社 研磨方法及び研磨装置
JP6406238B2 (ja) * 2015-12-18 2018-10-17 株式会社Sumco ウェーハ研磨方法および研磨装置
JP6357260B2 (ja) 2016-09-30 2018-07-11 株式会社荏原製作所 研磨装置、及び研磨方法
JP6989317B2 (ja) * 2017-08-04 2022-01-05 キオクシア株式会社 研磨装置、研磨方法、およびプログラム
DE102017130885B4 (de) 2017-12-21 2020-01-23 Fette Compacting Gmbh Verfahren zum Regeln der Rotordrehzahl eines Rotors einer Rundläufertablettenpresse sowie Rundläufertablettenpresse
KR102415299B1 (ko) * 2018-01-30 2022-06-30 주식회사 케이씨텍 기판 처리 시스템
KR102670962B1 (ko) 2018-03-12 2024-05-31 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 연마의 인-시튜 모니터링 동안의 필터링
CN111512425A (zh) * 2018-06-27 2020-08-07 应用材料公司 化学机械抛光的温度控制
JP7374710B2 (ja) * 2019-10-25 2023-11-07 株式会社荏原製作所 研磨方法および研磨装置
JP7361637B2 (ja) * 2020-03-09 2023-10-16 株式会社荏原製作所 研磨方法、研磨装置、およびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体

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