TW411521B - Semiconductor wafer surface flattening apparatus - Google Patents

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TW411521B TW087111856A TW87111856A TW411521B TW 411521 B TW411521 B TW 411521B TW 087111856 A TW087111856 A TW 087111856A TW 87111856 A TW87111856 A TW 87111856A TW 411521 B TW411521 B TW 411521B
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Shigeto Izumi
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Description

1修正郎^
五、發明說明()〇 ) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 圖1 1 ( a )爲藉由本實施形態之CMP裝置來並行 處理半導體晶圓1次硏磨及2次硏磨之動作模式的時序圖 。圖1 1 ( b )爲藉由習知之CMP裝置來並行處理半導 體晶圓1次硏磨及2次硏磨之動作模式的時序圖。 圖1 2係爲習知C Μ P裝置的構造斜視圖。 圖13係爲藉由習知CMP裝置來進行半導體晶圓1 次硏磨之分開硏磨動作模式的處理流程的平面圖。 圖14係爲藉由習知CMΡ裝置來同時進行半導體晶 圓1次硏磨之動作模式的第1處理流程的平面圖。 圖15係爲藉由習知CMP裝置來同時進行半導體晶 圓1次硏磨之動作模式的第2處理流程的平面圖。 〔符號說明〕 2 1 :基台 2 2 :索引台 2 3 ' 2 4、2 5 :定盤 2 Θ、2 7 :圓杯 2 8 ^晶盒 2 9 :機械手臂 3 0、3 1、3 2 :整修器 4 1、4 2、4 3 :載置部件支持機構 4 4 :下框 4 5 :上框 4 6、4 7、4 8 :載置部件 51:圓筒軸 33 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) — Ilf-------- I--I ---訂---------β <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印掣 411521 ΙΓ 五、發明説明(/ ) 〔發明之詳細說明〕 〔發明所屬之技術領域〕 本發明係有關於一種使用硏磨墊及硏磨液、並以化學 及機械的方式來硏磨一半導體晶圓的表面,而使其平坦化 的半導體晶圓的表面平坦化裝置。 〔習知技術〕 習知的一種半導體晶圓的表面平坦化裝置,例如,公 開於1 9 9 7年5月2 1日之歐洲專利中的一種裝置(公 告號碼:EP0774323A,發明名稱:apparatus and method for polishing substrates) ° 該裝置一般稱之爲 CMP (Chemical Mechanical Polish)裝置,其構造的斜視 圖係如圖1 2所示。 基台1上係分別設有3個可旋轉的定盤(platen) 2、 3、4及一裝卸台5 ^每一定盤(platen) 2、3、4上係 分別貼有一硏磨墊,且各定盤2、3、4旁係分別設有一 用以硏修該硏磨墊的整修器6、7、8。於該基台1上方 係設有一組可自由轉動的的承載單元9,該承載單元9上 係設有4個用以抓住半導體晶圓的載置部件1 〇、1 1、 1 2、1 3。藉由該承載單元9轉動一定角度,即可推算 出保持於該載置部件1 〇〜1 3中之半導體晶圓的位置。 一種CM P裝置之動作模式,例如,稱爲時序模式的 動作模式,其係以下述方式,其中一次的硏磨係分別於3 個定盤2、3、4中進行,據以硏磨一半導體晶圓的表面 〇 _ 4 ----- n - η------ n - n T -------- - 良 爿-*φ·ν {請先閱讀背面之注意事碩再填鸡本頁} 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)/Vi規格(210X297公浼) 411521 A7 B7 說明(V) 5 2 馬達 5 3 框架 5 4 氣缸 5 5 負載單元 6 1 圓柱螺絲 6 2 皮帶 6 3 馬達 6 4 直動軌條 6 5 :槽孔 7 1〜7 6 :半導體晶圓 8 1〜8 5 :半導體晶圓 喜名· 2¾ (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) — I ί I 丨—訂-------- -線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 34 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 4ί352ΐ Λ" ______1Γ 五、發明説明(>) 首先’係利用一未示於圖中的機器手臂自一晶盒中取 出第一枚的半導體晶圓W,並將其放置於該裝卸台5上, 之後’如圖1 3 ( a )所示,再由該載置部件1 〇將該半 導體晶圓W抓住。其次,該承載單元9係於反時針方向轉 動9 0度’如圖1 3 (b )所示,該第一枚的半導體晶圓 W係被搬至該定盤2上。接著,藉由該載置部件1 〇以一 定的壓力,而將該半導體晶圓W壓著於該定盤2的硏磨墊 上,在壓著的同時,係邊供給硏磨液,且該定盤2與該載 置部件1 0係分別轉動,而使該第一枚的半導體晶圓w進 行一分鐘的化學機械硏磨。其間,再將第二枚的半導體晶 圓W放置於該裝卸台5上’該半導體晶圓W係由該載置部 件11所挾持。 當該定盤2上的最初硏磨結束時,則該承載單元9係 再次地於反時針方向轉動9 0度,如圖1 3 ( c )所示, 該載置部件10及載置部件11係分別移至定盤3及定盤 2處。接著,第一枚的半導體晶圓W係在定盤3上,再次 地進行一分鐘的第二次化學機械硏磨,而第二枚的半導體 晶圓W係在定盤2上,進行一分鐘的初次化學機械硏磨。 其間,再將第三枚的半導體晶圓W放置於該裝卸台5±, 該半導體晶圓W係由該載置部件12所挾持。 其次,該承載單元9係再次地於反時針方向轉動9 〇 度,如圖1 3 ( d)所示,該載置部件1 0、載匱部件χ 1、載置部件1 2係分別移至定盤4、定槃3、定盤2處 。接著,該第一枚的半導體晶圓W係在定盤4上,進行最 5_ 本紙張尺度適用中國國冢標準(CNS)A4規格(210 X 297公t ) — -----------^1------訂-------康 (請尤閱讀背面之注意事項再填窍本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明(、) / 後一次的化學機械硏磨,而第二枚的半導體晶圓W係在定 盤3上,進行第二次的化學機械硏磨,同時,第三枚的半 導體晶圓W係在定盤2上,進行初次的化學機械硏磨,於 此,各次的化學機械硏磨時間係均爲一分鐘。其間,再將 第四枚的半導體晶圓W放置於該裝卸台5上,該半導體晶 圓W係由該載置部件1 3所狹持。 接著,該承載單元9係於時針方向轉動2 7 0度,如 圖1 3 ( e )所示,而使該載置部件1 〇返回該裝卸台5 處,並該載置部件1 0所抓住的第一枚的半導體晶圓W卸 置於該裝卸台5上。該被卸置的半導體晶圓W係藉由一機 械手臂而收納於一晶盒之中。在此同時,該第二枚的半導 體晶圓W係在定盤4上,進行最後一次的化學機械硏磨, 而第三枚的半導體晶圓W係在定盤3上,進行第二次的化 學機械硏磨,同時,第四枚的半導體晶圓W係在定盤2上 ,進行初次的化學機械硏磨,於此,各次的化學機械硏磨 時間係均爲一分鐘。其間,如圖1 3 ( f )所示,再將第 五枚的半導體晶圓W放置於該裝卸台5上,該半導體晶圓 W係由該載置部件1 0所挾持。 之後,反覆地進行上述動作,以將各半導體晶圓W順 次硏磨。 另一種CMP裝置之動作模式,例如,稱爲批次模式 的動作模式,其係以下述方式,其中一次的硏磨係同時於 3個定盤2、3、4中進行,據以同時硏磨一半導體晶圓 的表面。於批次模式中,各半導體晶圖係分別於一定盤上 ----------裝-Γ- — (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Λ4規格(2】〇Χ297公趂) 411521
經濟部中央榡率局員X消費合作.社印製 五、發明説明(j) 硏磨,而非如上述時序模式般地,於複數的定盤上分開硏 磨。 亦即,首先,如圖1 4 ( a )所示,利用一機器手臂 將一半導體晶圓W放置於該裝卸台5上,並以該載置部件 1 0將該半導體晶圓W抓住》之後,該承載單元9係於皮 時針方向轉動9 0度。其次,如圖1 4 ( b )所示,新供 給至該裝卸台5上的半導體晶圓W係由該載置部件11抓 住。之後,該承載單元9係再次地於反時針方向轉動9 0 度,如圖1 4 ( c )所示,新供給至該裝卸台5上的半導 體晶圓W係由該載置部件1 2抓住。之後,該承載單元9 係再次地於反時針方向轉動9 0度。 結果,如圖1 4 ( d)所示,持有第一枚半導體晶圓 W的載置部件10係移動到定盤4上;持有第二枚半導體 晶圓W的載置部件11係移動到定盤3上;而持有第三枚 半導體晶圓W的載置部件1 2係移動到定盤2上。接著, 降下該載置部件1 0、1 1 ' 1 2,使各半導體晶圓w分 別於該定盤4、3、2上以化學機械方式進行三分鐘的硏 磨。其間,再將第四枚的半導體晶圓W放置於該裝卸台5 上,該半導體晶圓W係由該載置部件1 3所挾持。 接著,該承載單元9係於順時針方向轉動9 〇度,如 圖14 (e)所示,由載置部件12所抓住的第三枚的半 導體晶圓W係被移置於該裝卸台5上,且其係藉由一機械 手臂而重置於一晶盒中。其次,該承載單元9係再次順時 針方向轉動90度,如圖14(f)所示,由載置部件1 7 --------,——裝 ^------ΐτ------.,1 *m (請先閱讀背面之注意事項再填W本頁) 本紙張尺度適用中國阁家標準(CNS ) 格(210X 297公浼) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 411521 五、發明説明(f ) 1所抓住的第二枚的半導體晶圓W係被移置於該裝卸台5 上’且以同樣方式重置。之後,該承載單元9係再次順時 .針方向轉動g 〇度,如圖丨5 (g)所示,由載置部件工 0所抓住的第二枚的半導體晶圓w係被移置於該裝卸台5 上,且以同樣方式重置。 再者’如圖1 5 (h)所示,再將第五枚半導體晶圓 W重新供應至該裝卸台5上,該枚半導體晶圓巩係由該載 置部件1 0所抓住。接著,該承載單元9係再次地於反時 針方向轉動9 〇度’如圖1 5 ( i )所示,並將第六枚半 導體晶圓W重新供應至該裝卸台5上,該枚半導體晶圓W 係由該載置部件1 1所抓住。之後,再將該承載單元9於 反時針方向轉動9 0度,而將該載置部件1 3所抓住的第 四枚半導體晶圓W、該載置部件1 〇所抓住的第五枚半導 體晶圓W、及該載置部件11所抓住的第六枚半導體晶圓 W分別於該定盤4、3、2上以化學機械方式進行三分鐘 的硏磨。 之後,再反覆地進行上述處理。 〔發明欲解決之課題〕 用以評價一CMP裝置的指標係除有硏磨特性之外, 尙有足區(footprint)、及產能等。當然一 C Μ Ρ裝置須具 有良好的硏磨特性係無庸置疑,其足區、及產能等亦爲其 重要的指標,因爲該等指標均會對一半導體晶圓的生產成 本,甚至對ϋ S I的製品成本造成相當大的影響。所謂的 足區係指裝置面積,於一潔淨室中,CM Ρ裝置的所占的 _8______ 尺度適用¥國國家標準(CNS〉/\4现格( 210X 297公兑) "" .—裝^------訂------ (請先閱讀背而之注"事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明(乙) 面積越小越好。此外,所謂的產能係指一CMP裝置於每 一單位時間所能處理的半導體晶圓枚數’其產能越高越佳 •3 於上述時序模式中,3枚的半導體晶圓在3個定盤2 〜4上硏磨時,下一枚半導體晶圓係準備於所殘留的一個 載匱部件中。因此,於硏磨中同時進行硏磨墊的整修時, 除該承載單元9所進行的旋轉位置推算動作所需時間以外 ,3個載置部件係一直在反覆進行硏磨動作。由此可知, 載置部件未進行硏磨的時間係相當少,亦即其工作率很高 ,因此,裝置的效率係相當良好。若硏磨時間設爲3分鐘 ,即於每一定盤2〜4中各進行一分(6 0秒)的硏磨時 ,依據 1996 年 VMIC (VLSI Multilevel interconnection )協會的資料(文獻號碼:Library of Congress No.89-644090)顯示,上述習知CMP裝置的產 能係如下武(1 )所示,爲4 5枚/小時。式中,2 0 (秒 )係爲該承載單元9所進行的半導體晶圓旋轉位置推算動作 所需時間。 3600/(60 + 20)=45- · · (1) 然而’上述以時序模式來作動的CMP裝置雖具有高 產能’但其硏磨的安定性、以及其所請再現性的硏磨特性 卻不甚安定。 即’在CMP處理中,裝置的產能以及所謂的處理程 序的硏磨性能的良好及安定極爲重要。例如,在進行一批 1 0 〇枚半導體晶圓的化學機械硏磨時,吾人希望第1 〇 ---9 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS〉六料兄格(210X 297公梦) ---------------1T------平‘ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局|工消費合作社印製 ^11521 λ Η 五、發明说明(y ) 枚半導體晶圓的硏磨特性與第1 0 0枚半導體晶圓的硏磨 特性能夠相同。而該硏磨特性係特別與其硏磨墊的性能有 極大的依存關係β然而’其硏磨墊即使在相同的製造條件 之下,其寧度或彈里里S孕等的物性係有微妙的差異性。 此外,對於複數的定盤而言’其縱使在完全同等的條件之 下施予墊整修動作,其硏磨墊的特性亦會有依序不同的現 象。 因此,在硏磨大批數的半導體晶圓時,維持同等的硏 磨特性的作業係必須的,例如,在每2 0枚中取一枚,並 以一測定器來測定其硏磨後的半導體晶圓的膜厚,並且再 重設處理參數。然而,對於上述以時序模式來作動的C Μ Ρ裝置而言,由於半導體晶圓係須以複數個硏磨墊來進行 硏磨.,故任何一個定盤上的硏磨墊的不良影響均會連帶的 使處理參數惡化,因此,其在重設處理參數時,事實上有 其一定的困難。所以,以時序模式來作動上述習知C Μ Ρ 裝置,並分開地進行1次硏磨事實上是有其困難。 另一方面,對上述批次模式而言,其化學機械硏磨係 同時在3個定盤上進行,每一半導體晶圓係分別在一定盤 上至始至終處理到完成。因此,該種以批次模式作動的C Μ Ρ裝置未具有上述分開硏磨的問題,其硏磨特性係相當 安定。然而,其在第1枚、第2枚、第3枚的半導體晶圓 並行硏磨完成後,必須重新將第5枚、第6枚的半導體晶 圓重新設定。其第4枚的半導體晶圓係已於3枚的半導體 晶圖並行硏磨時,設定於一載置部件中。 ____10 __ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ),\4彡見格(210X297公尨) : 裝訂 旅 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ΙΓ ΙΓ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明(p ) 因此’其在導入2枚半導體晶圓的過程中,各定盤2 〜4上係均未進行硏磨動作。依據1 996年VMIC ( V L S I Multilevel Interconnection)協會的資料第 2 〇 3 頁(文獻號碼:Library of Congress No.89-644090) 顯示, 其時間係爲1 · 25分( = 75秒)〜1.75分(=1 0 5秒)。因此’若如上述般地將硏磨時間設爲3分鐘( = 18 0秒),則該CMP裝置的產能由下式(2)、( 3 )可知,即爲3 7 . 9枚/小時〜4 2 . 4枚/小時^ (3600/(180 + 75) }χ3 = 42. 4. .,(2) {360 0/(180+105) }χ3 = 37.9. . (3) 因此,以批次模式作動的C Μ P裝置係無法達到以時 序模式作動時之4 5枚/小時的高產能。 本發明係爲解決上述課題,其主要目的係提供一種可 維持小足區、高產能、且具有安定硏磨特性的半導體晶圓 表面平坦化裝置。 〔解決課題之手段〕 本發明係提供一種半導體晶圓的表面平坦化裝置,其 係包含有一表面設有硏磨墊的定盤、一用以抓住一半導體 晶圓而將其搬送,且以一一定的壓力將其所抓住的半導體 晶圓之被硏磨面壓著於該硏磨墊上的載置部件、以及一用 以控制該載置部件之動作的控制裝置,其中該半導體晶圓 的表面係藉由該硏磨墊來進行機械式硏磨,同時,供給硏 磨液以進行化學式硏磨,其特徵在於+&表面平坦化裝置 係包含有—索引台,該索引台係可載置複數個半導體晶圓 ____ ___π___ 本紙乐尺度適用中國國家標隼(CNS ) Α4規格(2丨公势 —) ---;-----------ΪΤ------β (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 411521 Λ __ \\ 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 五、發明説明() ’且其利用轉動之動作來推算該等半導體晶圓的位置;上 述定盤係複數配置於該索引台的周圍:上述載置部件係分 別對應該等定盤而設,其係於該等定盤與該索引台之間用 以搬送半導體晶圓;上述控制裝置係用以控制該等載置部 件的動作以及該索引台之轉動位置的推算。 藉由此一構成,供給至該索引台上之硏磨前的半導體 晶圖即可依該控制裝置的控制而推算出索引台的轉動位置 ’而使其向定盤附近位置移動。該半導體晶圓係由一相對 於該定盤而設的載置部件所抓住,且被搬送至該定盤上, 並進行硏磨。於硏磨期間,新的一枚硏磨前的半導體晶圓 係再被供給至該索引台上,此一半導體晶圖亦藉由該控制 裝置的控制而推算出索引台的轉動位置,而使其向另一定 盤附近位置移動。之後,該半導體晶圓亦由一相對於該定 盤而設的載置部件所抓住,且被搬送至該定盤上,並進行 硏磨/ 於習知的裝置中,由於各載置部件係全部爲該承載單 元所支撐,且經由轉動承載單元來進行位置推算,因此, 當一半導體晶圓由一載置部件壓著於一定盤之硏磨墊上而 進行硏磨時,則必須等到其硏磨結束,否則無法利用轉動 承載單元將一新的半導體晶圓移到另一定盤上。 相較於習知裝置,就本構成而言,$於其每一半導體 晶圓係可藉由索引台之作用而被移動到各載置部件的作業 範圍’且各載置部件係可相互獨立動作,因此,當以一載 置部件將一半導體晶圓壓合於一定盤的硏磨墊上,而進行 _ _ 12 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) t 丁
I 本紙伕尺度適用中國國家標準(CNS ) Λ4規格(210X297公烚) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明(/0) 硏磨期間,另一新的半導體晶圓亦可藉由索引台及另一載 置部件而將其移動到另一定盤上,進而可使半導體晶圓的 硏磨依序地進行。 〔發明之實施形態〕 以下,係有關本發明之半導體晶圓表面平坦化裝置之 一適用於CM P裝置之實施形態的具體說明。 圖1係爲本實施形態之C Μ P裝置之構造的斜視圖。 於本實施形態之CM Ρ裝置中,基台2 1上係設有一 索引台22,該索引台22的周圍係配設有3個定盤23 、2 4、2 5。呈圓盤狀的索引台2 2中係設有2個圓杯 2 6、2 7,每一圓杯2 6、2 7係分別用以載置半導體 晶圓。半導體晶圓係存放於一晶盒2 8中,其係利用一機 械手臂2 9而自該晶盒2 8中一片一片取出,並且被搬送 到圓杯2 6、2 7中。該索引台2 2係藉由一納設於該基 台2 1中的馬達(未示於圖中)來驅動旋轉,俾使載置於 圖杯2 6、2 7中的半導體晶圓移動。 在同樣呈圓盤狀的定盤2 3〜2 5之表面上係分別貼 付有一硏磨墊。於本實施形態中,於1次硏磨中所使用的 硏磨墊係爲硬質硏磨墊(產品名稱:I C 1 0 〇 0),於 2次硏磨中所使用的硏磨墊係爲軟質硏磨墊(產品名稱: SUPREME)。該等定盤23〜25亦分別藉由一納 設於該基台2 1中的馬達(未示於圖中)來驅動旋轉。此 外’每一定盤2 3、2 4、2 5旁係分別設有一用以硏修 該等定盤2 3 ' 2 4、2 5上硏磨墊的整修器3 0、3 1 _________Π____ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Λ4規格(210Χ 297公發) --------------,1Τ------泉 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 五、發明说明(/ () 、3 2。 於該基台21上方係設有3個載置部件支持機構41 ' 4 2、4 3,各載置部件支持機構4 1、4 2、4 3的 構造係均相同,其係分別構成於一下框4 4及一上框4 5 之中。下框4 4之下方係分別臨設有3個動作相互獨立的 載置部件46、47、48。圖2係爲表示各載置部件支 持機構4 1、4 2、4 3安裝於該基台2 1上的狀態圖。 圖中與圖1之相同部份係付與相同符號,其說明則予以省 略。 圖3所示係爲將一載置部件支持機構4 3的上框4 5 除去時所見的狀態圖。該載置部件4 8係安裝於該中空圓 筒軸5 1的端部上,且自槽孔6 5向下方突設。當該圓筒 軸5 .1藉由馬達5 2而作動旋轉時.,該載置部件4 8則隨 該圓筒軸5 1之轉動而轉動。此外,該圓筒軸5 1係藉由 設於框架5 3上的氣缸5 4來上下移動,而該載置部件4 8亦隨該圓筒軸5 1之上下移動而作動。此外,該中空圓 筒軸5 1的內部係形成有—空氣通路,該空氣通路中的空 氣係藉由一幫浦(未示於圖中)來吸引,而使一半導體晶 圓可吸附於該載置部件4 8的保持面上。由該載置部件4 8所抓住的半導體晶圓於硏磨時係以—定的壓力而被壓箸 於該硏磨墊上,其壓力係由一負載單元5 5來測定。 該框架5 3的下部係與一圓柱螺絲6丨螺合,該圓柱 螺絲6 1係介由一皮帶6 2而由一馬達6 3的轉動驅動力 來傳動,當藉由該馬達6 3的轉動而使該圓柱螺絲6 1轉 - 裝訂------滅--- (請先閱讀背面之注意事項再樓寫本頁) 本紙張尺度適用中而家標準(CNS ) ' 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 411521 Λ 了 _____ΙΓ _________ 五、發明説明(f >) 動時,設置於直動軌條6 4上的框架5 3則會延圓柱螺絲 6 1的縱方向滑動,而使該載置部件4 8於該定盤2 5與 索引台2 2之間反覆移動。 圖4係爲各載置部件支持機構4 1、4 2 ' 4 3組合 狀態的平面圖。圖中與圖3之相同部份係付與相同符號, 其說明則予以省略。該載置部件支持機構4 1、4 2之構 造係與圖3所示之載置部件支持機構4 3的構造相同β藉 由上述各載置部件支持機構4 1、4 2、4 3的組合,即 可使保持於載置部件4 6、4 7、4 8中的半導體晶圓分 別獨立地於定盤2 3、2 4、2 5與索引台2 2之間移動 〇 各載置部件4 6〜4 8及各整修器3 0〜3 2的動作 、索引台2 2之旋轉位置的推算'以及各定盤2 3〜2 5 的轉動係由一配置於該基台2 1中的控制裝置(未示於圖 中)來控制,該控制裝置係由一使用微電腦的電子電路所 構成。 以下,將進一步說明由上述所構成之本實施形態之C Μ Ρ裝置的動作。首先係說明有關1次硏磨同時於各定盤 2 3〜2 5中進行的動作模式。此時’於各定盤2 3〜2 5的表面上係分別貼附相同的硬質硏磨墊(I C 1 〇 〇 〇 )" 首先以一機械手臂2 9自該晶盒2 8中取出一片硏磨 前的半導體晶圖,如圖5 ( a )所示*被取出的半導體晶 圓7 1係載置於該索引台2 2的圓杯2 6中。在以下說明 _J5______ 本紙张尺度適用中國國家標準(CNS ) Λ4規格(210X 297公赴) I -------裝-·------1T------.^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作杜印裝 411521 五、發明説明(f 4 ) 的各圖中,硏磨前的半導體晶圓係畫右上斜線。其次,藉 由控制裝置將該索引台2 2向反時針方向旋轉9 〇度,如 圖5 ( b +)所示,該半導體晶圓7 1係朝該定盤2 3附近 移動β接著,降下載置部件4 6,使該半導體晶圓7 1之 背面(基板側)爲該戟置部件4 6所吸附保持。 此時,該整修器3 〇係移動到該定盤2 3上,並轉動 定盤2 3,俾藉由該整修器3 〇來調整該定盤2 3上的硏 磨墊。其次,如圖5 ( c )所示,該整修器3 0再返回原 位,接著,以載置部件4 6將該半導體晶圓7 1由該索引 台2 2搬送至該定盤2 3上,並使該半導體晶圓7 1的表 面(元件形成面)與該定盤2 3的表面相對β 之後,該載置部仵4 6—邊旋轉—邊下降’而使該半 導體晶圖71的元件形成面以一定的壓力押合於轉動中之 定盤2 3的硏磨墊上,俾使進行機械式硏磨β進行機械式 硏磨的同時,係由一漿液供給噴管(未示於圖中)將獎液 供給至該半導體晶圓7 1的被硏磨面’而使該被硏磨面增 加化學的硏磨作用。該漿液一般俤將硏磨粒子分散於一鹼 性(或酸性)液體中而形成β有關定盤2 3的旋轉數、載 置部件4 6的旋轉數、該載置部件4 6加至該半導體晶圖 7 1底面的壓力、以及漿液的流鴦等’係在進行處理之前 事先設定於控制裝置中。 在第1枚半導體晶圓7 1的化學機械硏磨以上述方式 於該定盤2 3上進行期間’該索引台2 2向反時針方向旋 轉9 0度,如圖5 (d)所示,苒以機械手臂2 9自該晶 _________ 本紙张尺度適用中國國家標準(CNS )六4说格(210X297公戏) I---------装-------1T------旅 (诗先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印家 411521 、 __ΙΓ 五、發明説明u^) 盒2 8中將第2枚的半導體晶圓7 2載置於圓杯2 7中。 之後,該索引台2 2再向反時針方向旋轉1 8 0度,如圖 5 ( e )所示,使該半導體晶圓7 2朝該定盤2 4附近移 此時,該整修器3 1係移動到該定盤2 4上,並轉動 定盤2 4,俾藉由該整修器3 1來調整該定盤2 4上的硏 磨墊。其次,如圖5 ( f )所示,該整修器3 1再返回原 位,接著,以載置部件4 7將該半導體晶圓7 2由該索引 台2 2搬至該定盤2 4上,並使該半導體晶圓7 2的元件 形成面與該定盤2 4的表面相對。之後,該載置部件4 7 一邊旋轉一邊下降,而使第2枚半導體晶圓7 2的元件形 成面以一定的壓力壓著於轉動中之定盤2 4的硏磨墊上, 且供給漿液,俾使進行化學、機械式硏磨。 在第1枚及第2枚半導體晶圓7 1、7 2的化學機械 硏磨於該定盤2 3、2 4上進行期間,如圖5 (g)所示 ,再以一機械手臂2 9自該晶盒2 8中將第3枚的半導體 晶圓7 3載置於圓杯2 6中β之後,該索引台2 2再向反 時針方向旋轉270度,如圖5 (h)所示,使該半導體 晶圓7 3朝該定盤2 5附近移動。 此時,該整修器3 2係移動到該定盤2 5上,並轉動 定盤2 5,俾藉由該整修器3 2來調整該定盤2 5上的硏 磨墊。其次,如圖5 ( i )所示,該整修器3 2再返回原 位,接著,以載置部件4 8將該半導體晶圓7 3由該索引 台2 2搬至該定盤2 5上,並使該半導體晶圓7 3的元件 17 I--------t^------,玎------a (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) P浪尺度f用中國國家標^- ( CNS ) Λ4規格(210X297公益)~^ ~ 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 ¢11521 五、發明説明Uf) 形成面與該定盤2 5的表面相對。之後,該載置部件4 8 一邊旋轉一邊下降,而使第3枚半導體晶圓7 3的元件形 成靣以一定的壓力押合於轉動中之定盤2 5的硏磨墊上, 且供給漿液,俾使進行化學、機械式硏磨。 其次,在第1枚、第2枚、及第3枚半導體晶圓7 1 、7 2、7 3的化學機械硏磨於該定盤2 3、2 4、2 5 上進行期間,該索引台2 2向反時針方向旋轉9 0度,如 圖6 ( j )所示,再以一機械手臂2 9自該晶盒2 8中將 第4枚的半導體晶圓7 4載置於圓杯2 6中。之後,該索 引台2 2再向反時針方向旋轉2 7 0度,使空的圓杯2 7 朝該定盤2 3附近移動,如圖6 (k )所示。 於定盤2 3上完成3分鐘之1次硏磨的第1枚半導體 晶圓.7 1係藉由載置部件4 6而被搬送至該空的圖杯2 7 中。以下說明的各圖中,完成1次硏磨的半導體晶圓係以 袼子狀的交差斜紋來表示。其後,該索引台2 2於反時針 方向旋轉1 8 0度,使該硏磨前的第4枚半導體晶圓7 4 向該空的定盤2 3附近移動,如圖6 ( 1 )所示。其間, 該整修器3 0係移動到該定盤2 3上,並轉動定盤2 3, 俾藉由該整修器3 0來調整該定盤2 3上的硏磨墊。 其次,如圖6 (m)所示,該整修器3 0再返回原位 ,接著,以載置部件4 6將該半導體晶圓7 4由該索引台 2 2搬至該定盤2 3上,並使該半導體晶圓7 1的元件形 成面與該定盤2 3的表面相對。之後,該載置部件4 6 — 邊旋轉一邊下降,而使該第4枚半導體晶圓7 4的元件形 _18_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Λ4規格(210X297公处) I--.------------ΪΤ------S. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消费合作社印製 五、發明説明(丨心) 成面以一定的壓力押合於轉動中之定盤2 3的硏磨墊上, 且供給漿液,俾使進行化學、機械式硏磨。 之後,使該索引台2 2於反時針方向旋轉9 0度,並 以機械手臂2 9將完成第1次硏磨的第1枚半導體晶圓7 1自該索引台22的圓杯27中取出。 其次,如圖6 (η)所示,再以一機械手臂2 9自該 晶盒2 8中將第5枚的半導體晶圓7 5載置於圓杯2 7中 。於定盤2 4上完成3分鐘之1次硏磨的第2枚半導體晶 圓7 2係藉由載置部件4 7而被搬送至該圓杯2 6中,如 圖6 ( 〇 )所示。其次,該整修器3 1係移動到該定盤2 4上,並轉動定盤2 4,俾藉由該整修器3 1來調整該定 盤2 4上的硏磨墊。之後,該索引台2 2再向反時針方向 旋轉.1 8 0度,如圖6 ( ρ )所示,而使該第5枚半導體 晶圓7 5朝該空的定盤2 4附近移動。 其次,如圖6 (Q)所示,該整修器3 1再返回原位 ,接著,以載置部件4 7將該半導體晶圓7 5由該索引台 2 2搬至該定盤2 4上,並使該半導體晶圓7 5的元件形 成面與該定盤2 4的表面相對,同時該載置部件4 7係一 邊旋轉一邊下降,而使第5枚半導體晶圓7 5的元件形成 面以一定的壓力押合於轉動中之定盤2 4的硏磨墊上,且 供給漿液,俾使進行化學、機械式硏磨。 之後,以機械手臂2 9將完成第1次硏磨的第2枚半 導體晶圓7 2自該索引台2 2的圓杯2 6中取出。 其次,再以一機械手臂2 9自該晶盒2 8中將第6枚 _19_ 本紙乐尺度適用中國國家標準(CNS )以规格(210X297公处) 1--.------求-------玎------ (請先閲讀背面之注意事項再填离本頁) 經濟部中央樣筚局I工消费合作社印裝 ^U52i 五、發明説明(,·. q ) 的半導體晶圓7 6載置於圖杯2 6中,如圖6 ( r )所示 β之後,該索引台2 2再向反時針方向旋轉9 0度,而使 空的圓杯2 7朝該空的定盤2 5附近移動。於定盤2 5上 完成3分鐘之1次硏磨的第3枚半導體晶圓7 3係藉由載 置部件4 8而被搬送至該圓杯2 7中,如圖6 ( s )所示 。其次,將該整修器3 2移動到該定盤2 5上,並轉動定 盤2 5,俾藉由該整修器3 2來調整該定盤2 5上的硏磨 墊。之後,該索引台2 2再向反時針方向旋轉1 8 0度, 而使硏磨前的第6枚半導體晶圓7 6朝該空的定盤2 5附 近移動,如圖6 ( t )所示》 其次’如圖6(u)所示,該整修器32再返回原位 ’接著,以載置部件4 8將該半導體晶圓7 6由該索引台 2 2搬至該定盤2 5上,Μ使該半導體晶圓7 6的元件形 成面與該定盤2 5的表面相對,同時該載置部件4 8係一 邊旋轉一邊下降,而使第6枚半導體晶圓7 6的元件形成 面以一定的壓力押合於轉動中之定盤2 5的硏磨墊上,且 供給漿液,俾使進行化學、機械式硏磨。 之後,如圖6(ν)所示,使該索引台22於反時針 方向旋轉2 7 0度,並以機械手臂2 9將完成第1次硏磨 的第3枚半導體晶圓7 3自該索引台2 2上的圓杯2 7中 取出。 於本實施形態之CM Ρ裝置中,分別於3個定盤2 3 〜2 5上的1次硏磨係如圖7 ( a )所示般地同時地順序 進行β __— 20 f紙浪尺度適用中®"國家辟Tons ) λ4規格ui〇x297公楚) " ~ I---------裝-------訂------為 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 «1521 Λ" ___ _ ΪΓ 五 '發明説明(/ f ) 也就是說,定盤2 3上的第1枚半導體晶圓7 1之1 次硏磨係開始於時間t 1。接著,定盤2 4、2 5上的第 2枚'及第3枚半導體晶圓7 2、7 3之1次硏磨係分別 開始於時間t 2、t 3。又,當第1枚半導體晶圓7 1之 1次硏磨進行3分鐘後,於時間t 4停止時,則於定盤2 3上完成硏磨的第χ枚半導體晶圓7 1係在時間t 5之前 完成與第4枚半導體晶圓7 4的交換動作。時間t 4〜時 間t 5間的交換時間係有1 〇秒,交換完成後,第4枚半 導體晶圓7 4之1次硏磨則再度地於定盤2 3上開始進行 〇 到了時間t 6,則表示第2枚半導體晶圓7 2之3分 鐘的1次硏磨已完成。此時於定盤2 4上完成硏磨的第2 枚半導體晶圓7 2係在時間t 7之前完成與第5枚半導體 晶圓7 5的交換動作,接著第5枚半導體晶圓7 5之1次 硏磨則再度地於定盤2 4上開始進行。之後,到了時間t 8,則表示第3枚半導體晶圓7 3之3分鐘的1次硏磨已 完成。此時於定盤2 5上完成硏磨的第3枚半導體晶圓7 3係在時間t 9之前的1 0秒鐘內完成與第6枚半導體晶 圓7 6的交換動作,接著該第6枚半導體晶圓7 6之1次 硏磨則再度地於定盤2 5上開始進行。 之後則反覆地進行上述動作。如上所述之該種C Μ P 裝置的產能係爲56 · 8枚/小時’其係可由下式(4) 求得,由該値可知’其係可穫致甚高的產能値^ {360 0/(180 + 10) }χ3 = 56·8. .· (4) __21^_________ —_ ^^尺度適用中國國家標準(CNS ) Λ4规格(2i〇x2m>t ) ----------------I、11------^ • · {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部中央標準局員工消费合作社印聚 4U52l 五'發明説明(q) 圖7 ( b )係爲前述習知之C Μ P裝置進行批次模式 動作時(請參考圖1 4、1 5)之硏磨處理行進示意圖。 於該種習知C Μ P裝置中’每一載置部件1 0〜1 3 係全部爲該承載單元9所支撐’且其係藉由轉動該承載單 元9來進行位置的推算。因此’當該載置部件1 〇、1 1 、1 2將第1、第2、第3枚半導體晶圓壓著於該定盤2 、3、4上而進行硏磨時,一直到硏磨完成後’方能再使 該承載單元9轉動而將該裝卸台5上之新的一枚半導體晶 圓移到另一定盤上。 承上所述,在將第1〜第3枚半導體晶圓分別移到定 盤2〜4上之前,係無法開始進行任何硏磨的動作,每一 半導體晶圓的硏磨係均於時間t 1開始,且同時於3分鐘 後的時間t 2結束。如上所述,新的第4枚半導體晶圓係 於此硏磨期間自裝卸台5移出,且由殘留的載置部件1 3 抓住。又,在第1〜第3枚半導體晶圓的硏磨完成後的時 間t 2〜時間t 3之間(7 5〜10 5秒),第5及第6 枚半導體晶圓係分別自裝卸台5移出,且依序地分別由載 置部件1 0、1 1抓住(保持),同時,第4枚〜第6枚 半導體晶圓係分別被設定於定盤2〜4上。 其次,該等3枚半導體晶圓的硏磨係均於時間t 3〜 時間t 4間進行’其後係反覆進行此一處理。據此一結果 可知’習知CMP裝置的產能係如前述般地,爲較低的3 7 * 9枚/小時〜4 2 . 4枚/小時。 ^ 此外’若習知C Μ P裝置係以時序模式來作動時(請 ____22 本紙张尺度適用中國國家標準(CNS } Λ4規格(210X297公舞) ---------裝^-------訂------·" (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印繁 411521 五、發明説明(〆:) 參照圖1 3 ),如上所述,其硏磨特性的安定性與再現性 相當不佳。而由上述可知,本實施形態之C Μ P裝置之產 能可謂甚高’且1次硏磨係在一定盤上從頭到尾一次完成 ’並未分開硏磨,因此其硏磨特性極爲安定。 其次’係說明有關於本實施形態之C Μ Ρ裝置中,在 定盤2 3、2 4上進行1次硏磨,且於定盤2 5上進行2 次硏磨的動作模式。此時,貼付於該定盤2 3、2 4表面 上的係爲硬質的硏磨墊(I C 1 0 0 0 );而貼付於該定 盤2 5表面上的係爲軟質的硏磨墊(S U P R Ε Μ Ε)。 首先以一機械手臂2 9自該晶盒2 8中取出一片硏磨 前的半導體晶圓’如圖8 ( a )所示,被取出的半導體晶 圓8 1係載置於該索引台2 2的圓杯26中。其次,藉由 控制裝置將該索引台2 2向反時針方向旋轉9 0度,如圖 8 (b )所示’使該半導體晶圓8 1朝該定盤2 3附近移 動。接著,降下載置部件4 6,使該半導體晶圓8 1之基 板側爲該載置部件4 6所吸附保持。 此時,該整修器3 0係移動到該定盤2 3上,並轉動 定盤2 3,俾藉由該整修器3 0來調整該定盤2 3上的硏 磨墊。其次,如圖8 ( c )所示,該整修器3 0再返回原 位,接著,以載置部件4 6將該半導體晶圓8 1由該索弓丨 台2 2搬至該定盤2 3上,並使該半導體晶圓8 1的元件 形成面與該定盤2 3的表面相對。 之後,該載置部件4 6—邊旋轉一邊下降,而使該半 導體晶圓81的元件形成面以一定的壓力押合於轉動中之 ________________ 23 本紙張尺度適用中國國家標率icNS ) Λ4規格(2彳0X297公發) —'
批衣1^-- . - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁J 訂 五、發明説明丨) 定盤2 3的硏磨墊上,同時供給漿液,俾使進行化學機械 式硏磨。 在第1枚半導體晶圓81的化學機械硏磨以上述方式 於該定盤2 3上進行期間,該索引台2 2係再向反時針方 向旋轉9 0度,如圖8 ( d )所示,此時再以一機械手臂 2 9自該晶盒2 8中將第2枚的半導體晶圓8 2載置於圓 杯2 7中。之後,該索引台2 2再向反時針方向旋轉1 8 0度,如圖8 ( e )所示,使該半導體晶圓8 2朝該定盤 2 4附近移動。 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 I.— ---1--裝— — (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 此時,將該整修器3 1移動到該定盤2 4上,並轉動 定盤2 4,俾藉由該整修器3 1來調整該定盤2 4上的硏 磨墊。其次,如圖8 ( f )所示,該整修器3 1再返回原 位,接著,以載置部件4 7將該半導體晶圓8 2由該索引 台2 2搬至該定盤2 4上,並使該半導體晶圓8 2的元件 形成面與該定盤2 4的表面相對。之後,該載置部件4 7 一邊旋轉一邊下降,而使第2枚半導體晶圓8 2的元件形 成面以一定的壓力押合於轉動中之定盤2 4的硏磨墊上, 同時供給漿液,俾使進行化學、機械式硏磨。 在第1枚及第2枚半導體晶圓8 1、8 2的化學機械 硏磨於該定盤2 3、2 4上進行期間,如圖8 ( g )所示 ,再以一機械手臂2 9自該晶盒2 8中將第3枚的半導體 晶圓8 3載置於圓杯2 6中。之後,該索引台2 2係再向 反時針方向旋轉2 7 0度,如圖9 (h )所示,使空的圓 杯2 7朝該定盤2 3附近移動。 _24_ 本紙張尺政適用中國國家標準{ CNS ) Λ4规格(210>< 297公浼) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A" ______1Γ ___ 五、發明説明“v) 於該定盤2 3上完成3分鐘之1次硏磨的第1枚半導 體晶圓8 1係藉由該載置部件4 6搬送到空的圓杯2 7中 ,其狀態如圖9 ( i )所示。之後,該索引台2 2係再向 反時針方向旋轉1 8 0度,如圖9 ( j )所示,硏磨後的 第1枚半導體晶圓8 1係被移動到空的定盤2 5附近。此 時,該整修器3 0係移動到該定盤2 3上,並轉動定盤2 3,俾藉由該整修器3 0來調整該定盤2 3上的硏磨墊。 其次,如圖9 (k )所示,該整修器3 0再返回原位 ,接著,以載置部件4 6將第3枚的半導體晶圓8 3由該 索引台2 2搬至該定盤2 3上,並使該半導體晶圓8 3的 元件形成面與該定盤2 3的表面相對,如圖9 ( 1 )所示 ’ ^之後,該載置部件46—邊旋轉一邊下降,而使第3 枚半導體晶圓8 3的元件形成面以一定的壓力押合於轉動 中之定盤2 3的硏磨墊上,同時供給漿液,俾使進行化學 、機械式硏磨。 其次’如圖9 (m)所示,將該整修器3 2移動到該 定盤2 5上’並轉動定盤2 5,俾藉由該整修器3 2來調 整該定盤2 5上的硏磨墊。接著,如圖9 ( η)所示,該 整修器3 2再返回原位,接著,以載置部件4 8將於該定 盤2 2上完成3分鐘之1次硏磨的第1枚半導體晶圓8 1 搬至該定盤2 5上。之後’再使該索引台2 2於反時針方 向旋轉9 0度,其結果如圖9 ( 〇)所示。 在此一狀態下,使該載置部件4 8降下,而以一定的 壓力將已完成1次硏磨的第1枚半導體晶圓81的硏磨面 ______25 本紙垠尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4現格(210X29?公沒) --- I--.------裝------訂------义 (請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Λ 7 __\Γ 五、發明説明G 7 ) 壓合於該定盤2 5的2次硏磨墊上,同時供給漿液,俾使 進行第1枚半導體晶圓8 1的2次硏磨。 該2次硏磨處理的目的並非是要進一步提升晶圓的平 坦度’而是要使得該晶圓的硏磨面的粗糙度進一步提升, 同時將1次硏磨時’於硏磨面上所產生的細微刮傷去除。 因此’ 2次硏磨的時間一般係較丨次硏磨的時間短。於本 實施形態中,相較於1次硏磨的3分鐘,該2次硏磨的時 間係爲4 0秒。 其次’如圖9(p)所示,新的第4枚半導體晶圓8 4係以機械手臂2 9而被載置於索引台2 2上的圓杯2 7 中◊此外,於該定盤2 4上完成3分鐘之1次硏磨的第2 枚半導體晶圓8 2係由載置部件4 7而搬送該圖杯2 6上 ’其狀態如圖9 (Q)所示。其次,將該整修器3 1移動 .到該定盤2 4上,並轉動定盤2 4,俾藉由該整修器3 1 來調整該定盤2 4上的硏磨墊。之後,該索引台2 2係再 向反時針方向旋轉1 8 0度,如圖9 ( r )所示,硏磨前 的第4枚半導體晶圓8 4係被移動到空的定盤2 4附近β 其次’該整修器3 1再返回原位,如圖9 ( s )所示 ’接著’以載置部件4 7將該半導體晶圓8 4由該索引台 2 2搬至該定盤2 4上。接著,如圖1 〇 ( t )所示,使 該第4枚的半導體晶圓8 4的元件形成面與該定盤2 4的 表面相對。之後’該載置部件4 7—邊旋轉一邊下降,而 使第4枚半導體晶圓8 4的元件形成面以一定的壓力押合 於轉動中之定盤2 4的硏磨墊上,同時供給漿液,俾使進 ___26_____ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Λ4規格(2i〇X 297公犮) I--------^1.------1T------A. (請先閱讀背面之注意事項再填窍本頁) 經濟部中央標孳局員工消f合作社印製 411521 五、發明説明(τφ
I 行化學、機械式硏磨。 接著,該索引台2 2再向反時針方向旋轉9 0度,使 空的圓杯2 7移動到定盤2 5附近。之後,於該定盤2 5 上完成2次硏磨的第1枚半導體晶圓81係藉由該載置部 件4 8而載置於該索引台2 2上的圓杯2 7中,其狀態如 圖1 0 ( u )所示。其次,將該整修器3 2移動到該定盤 2 5上,並轉動定盤2 5,俾藉由該整修器3 2來調整該 定盤2 5上的硏磨墊。 之後,該索引台2 2再向反時針方向旋轉1 8 0度, 而使完成1次硏磨的第2枚半導體晶圓8 2朝該定盤2 5 附近移動,如圖1 0 (ν )所示。其次,如圖1 0 ( w) 所示,該整修器3 2再返回原位,接著,再以載置部件4 8將半導體晶圓8 2由索引台2 2移到該定盤2 5上,如 圖10(X)所示。 在此一狀態下,使該載置部件4 8降下,而以一定的 壓力將已完成1次硏磨的半導體晶圓8 2的硏磨面壓合於 該定盤2 5的2次硏磨墊上,同時供給漿液,俾使進行第 2枚半導體晶圖8 2的2次硏磨。之後,使該索引台2 2 再向反時針方向旋轉2 7 0度,並以機械手臂2 9將已完 成1次硏磨及2次硏磨的半導體晶圓8 1回收到晶盒2 8 中,此時,索引台2 2上的每一圓杯2 6、2 7係均爲空 的狀態,如圖1 0 (y)所示。 其次,如圖1 0 ( z )所示,新的第5枚半導體晶圓 8 5係以機械手臂2 9而被供給至圓杯2 7中。之後則反 __27_ 本紙&尺度適用中國國家榡準(CNS ) Λ4規格(210X297公;ίί: ) ~~"" I---------------'U------S. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 411521 ____ ΙΓ 五、發明説明( 覆地進行上述處理。 於本實施形態之CMΡ裝置中,定盤2 3、2 4上的 兩枚半導體晶圓的1次硏磨以及定盤2 5上的2次硏磨係 如圖1 1 ( a )所示般地同時進行》 即,定盤2 3上的第1枚半導體晶圓8 1之1次硏磨 係開始於時間t 1。接著,定盤2 4上的第2枚半導體晶 圓8 2之1次硏磨係開始於時間t 2。又,當第1枚半導 體晶圓8 1之1次硏磨進行3分鐘後,於時間t 3停止時 ,則於定盤2 3上完成硏磨的第1枚半導體晶圓8 1係在 時間t 4之前的1 0秒間完成與第3枚半導體晶圓8 3的 交換動作。交換完成後,第3枚半導體晶圓8 3之1次硏 磨則再度地於定盤2 3上開始進行。 接著到了時間t 5,完成1次硏磨的第1枚半導體晶 圓8 1係被移到定盤2 5上,且開始進行該第1枚半導體 晶圓8 1的2次硏磨。之後,到了時間t 6,則表示於定 盤2 4上的第2枚半導體晶圓8 2已完成3分鐘的1次硏 磨。半導體晶圖8 2係在時間t 7之前的1 0秒間完成與 新的第4枚半導體晶圓8 4的交換動作。之後,於時間t 8時,該第1枚半導體晶圓8 1係完成4 0秒的2次硏磨 。於定盤2 5上的第1枚半導體晶圓8 1係在時間t 9之 前的1 0秒間與完成1次硏磨的第2枚半導體晶圓8 2交 換,接著,該第2枚半導體晶圓8 2的2次硏磨係於時間 t 1 0的4 0秒間進行。 ,
之後則反覆地進行上述動作。如上所述之該種C Μ P _28_ 本紙ί良尺度適;^中國國家標準(ϋ) Α47見格(210X 297公婼) I--,------^1------17------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
五、發明説明(> b) 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 裝置的產通係爲3 7 . 9枚/"小時’其係可由下式(5 ) 求得。 (360 0/(180 + 10) }χ2 = 37·9. . (5) 圖1 1 ( b )係爲前述習知之CM Ρ裝置同時進行1 次硏磨及2次硏磨時之處理行進的示意圖。 於該種習知CM P裝置中,如前述般地,由於其每一 載置部件1 0〜1 3係全部爲該承載單元9所支撐,且其 係藉由轉動該承載單元9來進行位置的推算,因此,當該 任一定盤2、3、4正進行硏磨時,該承載單元9係無法 進行位置推算,所以,習知的該種CMP裝置雖然與本實 施形態之CMP裝置同具有3個定盤,但卻無法同時於2 個定盤進行1次硏磨。 即’與本實施形態一樣地,於定盤2及定盤3上分別 貼上1次研磨用之硬質墊,且於定盤4上貼上2次硏磨用 之軟質墊,並且首先使保持於載置部件1 〇、1 1上的第 1及第2枚半導體晶圓同時於該定盤2及定盤3上並行1 次硏磨。然而,就此一實施而言,其若於下一步驟中轉動 承載單元9時,則保持於載置部件1 〇上的第1枚半導體 晶圓雖可被移至貼有2次硏磨用之軟質墊的定盤4上,但 保持於載置部件11上的第2枚半導體晶圓卻會被移至貼 有1次硏磨用之硬質墊的定盤3上。結果,第2枚半導體 晶圓又再度地進行1次硏磨。 因此,對於習知CMP裝置而言,其若欲混合進行工 次硏磨及2次硏磨時’則必須如圖1 1 ( b )所示,只使 _____29_ I紙張尺度適用中國國家標準(CNSMW見格(210x^Sl - I--.------^-1,------1T------i (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局βιίχ.消費合作社印製 411521 五、發明説明卜1) '* —-- =2=^2’_盤—予使用難之閒置。在 此—構成中’首先,保雜載®部件1 (3域第i枚半導 體晶圓係藉由承_元9而移到定盤2上,該第丄枚半導 體晶圓係於貼有硬質馳定盤2上進行時間t卜七2之 3分鐘的!次硏磨,此期間,再由裝卸台5將第2枚半 導體晶圓配置於該載匱部件11上。 一其次’在關t 2〜t 3間的2 (3糊,轉動承載單 兀9以紐腺雜,顏岐成丨魏_第i枚半導 體晶’到貼有2次_用之軟質_定盤3上,並使該 第2枚半導體晶圓移到定盤2上。之後降下載置部件工〇 、1 1,且在時間t 3時,於定盤3上開始進行第丨枚半 導體晶圖的2次硏磨,μ肢盤2上開始進行第2枚半導 體晶圓的1次硏磨。第]_枚半導體晶圓的2次硏磨係進行 到時間t 4爲止的4 0秒間,而第2枚半導體晶圓的丄次 硏磨係進行到時間t 5爲止的3分鐘間。 之後則反覆地進行上述動作。如上所述之習知c M p 裝置的產能係爲1 8枚/小時,其係可由下式(6 )求得 〇 {3600/(180+20))=18-..(6) 亦即’不管是本實施形態之CMP裝置或是習知cm P裝置,其1次硏磨及2次硏磨均同時進行,而由於其1 次硏磨及2次硏磨並未分開進行,故不會有分開硏磨上硏 磨特性不安定的問題。然而由式(5 )及式(6 )可知, 本實施形態之CM P裝置的產能係比習知CM P裝置之產 _ 30 (請先閱讀背面之注意事項再填ft?本頁) -裝- 本紙張尺度適用中國國家橾準(CNS ) Λ4規格(210X 297公焓} 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 411521 五、發明説明pf) 能高出2倍以上。也就是說,本實施形態之CMP裝置的 產能極高,且硏磨特性又安定。 再者,於上述本實施形態之CM P裝置中,已針對在 定盤2 3〜2 5上貼付相同種類之硏磨墊,而使複數的半 導體晶圓同時進行1次硏磨的處理模式、以及在定盤2 3 〜2 5上貼付2種類之硏磨墊,而使其同時進行1次硏磨 及2次硏磨的處理模式作過說明。但本實施形態之CM P 裝置並不只限於該等處理模式,例如,在各定盤上貼付相 同種類之硏磨墊,但每一定盤上係供給不同的漿液,據此 亦可同時進行1次硏磨及2次硏磨。此一動作模式亦具有 與上述實施形態一樣的效果β 〔發明的效果〕 由以上說明可知,藉由本發明,由於其每一半導體晶 圓係可藉由索引台之作用而被移動到各載置部件的作業範 圍,且各載置部件係可相互獨立動作,因此,當以一載置 部件將一半導體晶圓壓合於一定盤的硏磨墊上,而進行硏 磨期間,另一新的半導體晶圓亦可藉由索引台及另一載置 部件而將其移動到另一定盤上’進而可使半導體晶圓的硏 磨依序地進行。 由此結果,本發明係可提供一種可以小足區維持高產 能,且具有安定的硏磨特性的半導體晶圓表面平坦化裝置 〇 〔圖示簡單說明〕 、 圖1係爲本發明之一實施形態之半導體晶圓c Μ ρ裝 31 ______ 本紙伕尺度適用中國國家標草iCNS ) Λ4^格(210X 297公及) "~^ I--------裝一ϊ-----訂------A (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明() 置的構造斜視圖。 圖2係爲圖1所示之CM P裝置的基台上被載載置部 件支持機構的狀態斜視圖。 圖3係爲構成本實施形態C Μ P裝置之載置部件支持 機構的構造斜視圖。 圖4係爲3個圖3所示之載置部件支持機構所組合而 成的平面圖。 圖5係爲藉由本實施形態之CM Ρ裝置來同時進行半 導體晶圓1次硏磨之動作模式的第1處理流程的平面圖。 圖6係爲藉由本實施形態之C Μ P裝置來同時進行半 導體晶圓1次硏磨之動作模式的第2處理流程的平面圖。 圖7 ( a )爲藉由本實施形態之CMP裝置來同時進 行半導體晶圓1次硏磨之動作模式的時序圖°圖7 (b) 爲藉由習知之CM P裝置來同時進行半導體晶圓1次硏磨 之動作模式的時序圖。 圖8係爲藉由本實施彤態之CM P裝置來並行處理半 導體晶圓1次硏磨及2次硏磨之動作模式的第1處理流程 的平面圖。 圖9係爲藉由本實施形態之C Μ P裝置來並行處理半 導體晶圓1次硏磨及2次硏磨之動作模式的第2處理流程 的平靣圖。 圖10係爲藉由本實施形態之CMP裝置來並行處理 半導體晶圓1次硏磨及2次硏磨之動作模忒的第3處理流 程的平面圖。 _32_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Λ4坭格(210X 297公兑) I--_------裝 J-----訂—-----,4 {請先閱讀背而之注意事項再填鸾本頁) 1修正郎^
五、發明說明()〇 ) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 圖1 1 ( a )爲藉由本實施形態之CMP裝置來並行 處理半導體晶圓1次硏磨及2次硏磨之動作模式的時序圖 。圖1 1 ( b )爲藉由習知之CMP裝置來並行處理半導 體晶圓1次硏磨及2次硏磨之動作模式的時序圖。 圖1 2係爲習知C Μ P裝置的構造斜視圖。 圖13係爲藉由習知CMP裝置來進行半導體晶圓1 次硏磨之分開硏磨動作模式的處理流程的平面圖。 圖14係爲藉由習知CMΡ裝置來同時進行半導體晶 圓1次硏磨之動作模式的第1處理流程的平面圖。 圖15係爲藉由習知CMP裝置來同時進行半導體晶 圓1次硏磨之動作模式的第2處理流程的平面圖。 〔符號說明〕 2 1 :基台 2 2 :索引台 2 3 ' 2 4、2 5 :定盤 2 Θ、2 7 :圓杯 2 8 ^晶盒 2 9 :機械手臂 3 0、3 1、3 2 :整修器 4 1、4 2、4 3 :載置部件支持機構 4 4 :下框 4 5 :上框 4 6、4 7、4 8 :載置部件 51:圓筒軸 33 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) — Ilf-------- I--I ---訂---------β <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 411521 A7 B7 說明(V) 5 2 馬達 5 3 框架 5 4 氣缸 5 5 負載單元 6 1 圓柱螺絲 6 2 皮帶 6 3 馬達 6 4 直動軌條 6 5 :槽孔 7 1〜7 6 :半導體晶圓 8 1〜8 5 :半導體晶圓 喜名· 2¾ (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) — I ί I 丨—訂-------- -線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 34 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

  1. 8 〇0 8 8 ABCD 六 、申請專利範圍 丄‘〜種半導體晶圓的表面平坦化裝置,包含:一表 面設有硏磨墊的定盤、一用以抓住一半導體晶圓而將其搬 送’且以〜定的壓力將其所抓住的半導體晶圓之被硏磨面 壓著於該硏磨墊上的載置部件、以及一甩以控制該載置部 件之動作的控制裝置,其中該半導體晶圓的表面係藉由該 硏磨楚來進行機械式硏磨,同時,供給硏磨液以進行化學 式研磨,其特徵在於: 該表面平坦化裝置係包含有一索引台,該索引台係可 載置複數個半導體晶圓,且其利用轉動之動作來推算該等 半導體晶圓的位置;前述定盤係複數配置於該索引台的周 圍;前述載置部件係分別對應該等定盤而設,其係於該等 疋盤與該索引台之間用以搬送半導體晶圓;前述控制裝置 係用以控制該等載置部件的動作以及該索引台之轉動位置 的推算。 2·如申請專利範圍第1項所述之半導體晶圓的表面 平坦化裝置’其中’該控制裝置係用以控制前述索引台的 轉動’以推算出第1定盤附近位置,而使供給至該索引台 上之硏磨前的半導體晶圓向其位置移動,並藉由與該第1 定盤相對應的第1載置部件將該半導體晶圓自該索引台而 搬送到該第1定盤上’進而開始硏磨;且 當該半導體晶圓自該索引台而搬送到該第1定盤上後 ,則再度控制前述索引台的轉動,以推算出第2定盤附近 位置,而使新供給至該索引台上之硏磨前的半導體晶圓向 其位置移動,並藉由與該第2定盤相對應的第2載置部件 本紙}MJt適用中國a家揉牟{ CNS ) A4規格(210X297公着) ---------装------1T------^ C请先閲讀背面之注意事項真;馬^..頁) 經濟部中央標率局員工消費合作社印裝 經濟部中央樣準局貝工消费合作社印裝 A8 !? D8 六、申請專利範圍 將該半導體晶圓自該索引台而搬送到該第2定盤上,進而 開始硏磨;據以同時進行複數片半導體晶圓的硏磨。 3 -如申請專利範圍第2項所述之半導體晶圓的表面 平坦化裝置,其中’前述控制裝置係當前述第1定盤上的 半導體晶圓硏磨完成後’藉由前述第1載置部件將該硏磨 後的半導體晶圓自該第1定盤搬送到該索引台上,並再度 控制前述索引台的轉動,以推算出第1定盤附近位置,而 使新供給至該索引台上之硏磨前的半導體晶圓向其位置移 動,並藉由該第1載置部件將該半導體晶圓自該索引台而 搬送到該第1定盤上’進而開始硏磨;且 當上述第2定盤上的半導體晶圓硏磨完成後,藉由前 述第2載置部件將該硏磨後的半導體晶圓自該第2定盤搬 送到該索引台上*並再度控制前述索引台的轉動,以推算 出第2定盤附近位置,而使新供給至該索引台上之硏磨前 的半導體晶圓向其位置移動,並藉由該第2載置部件將該 半導體晶圓自該索引台而搬送到該第2定盤上,進而n始 硏磨;據以同時進行複數片半導體晶圓的硏磨》 4·如申請專利範圍第2項或第3項所述之半導體晶 圓的表面平坦化裝置,其中,配設於該等定盤上的硏磨塾 係均爲1次硏磨用墊,且半導體晶圓的1次硏磨係於各定 盤上同時進行。 5 *如申請專利範圍第2項或第3項所述之半導體晶 圓的表面平坦化裝置,其中,配設於該等定盤上的硏磨塾 係包含有1次硏磨用墊及2次硏磨用墊兩種類,且半導體 2 _ 我張尺度適元中國國家揉率(CNS ) Α4规格(210X297公^~~~ ---------痒------1Τ------^ (请先閲讀背面之注意Ϋ項真>7本頁) A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 晶圓的1次硏磨及2次硏磨係於各定盤上同時進行。 6·如申請專利範圍第2項或第3項所述之半導體晶 圓的表面平坦化裝置,其中,前述每一定盤附近係分別設 有一用以磨修上述硏磨墊的整修器,該等整修器係於前述 載置部件將半導體晶圓搬送到定盤上之前,用來磨修其所 對應之定盤上的硏磨墊。 ---------¾------ΐτ------.41 (診先閱瘦背面之注意事項再一,,χ本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 3_ 本紙張尺度適用中國國家梯率(CNS ) Α4说格(210X297公釐)
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