TWI548487B - Grinding equipment, grinding pad and grinding information management system - Google Patents

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TWI548487B TW100108059A TW100108059A TWI548487B TW I548487 B TWI548487 B TW I548487B TW 100108059 A TW100108059 A TW 100108059A TW 100108059 A TW100108059 A TW 100108059A TW I548487 B TWI548487 B TW I548487B
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Description

研磨裝置、研磨墊及研磨資訊管理系統
本發明主要係關於一種研磨矽晶圓等半導體晶圓之研磨裝置、使用於該研磨裝置之研磨墊及研磨資訊管理系統。
近年來，在半導體之製造領域，隨著半導體裝置之高積體化，半導體晶圓之平坦化技術成為不可欠缺之技術。該平坦化技術之代表例係CMP(Chemical Mechanical Polishing：化學機械研磨)之技術。
CMP方式之研磨裝置中，將保持晶圓之上定盤設置於安裝研磨墊之下定盤上，在將晶圓與研磨墊加壓之狀態下，一邊在其間供應研磨漿，一邊使晶圓與研磨墊相對滑動，藉此進行研磨(例如參照專利文獻1)。
專利文獻1：日本特開2008-49448號公報
然而，上述研磨裝置中之CMP之研磨步驟，由於裝置之各構成要件之相互作用，因此研磨中之狀態(具體而言，被研磨物之溫度、壓力、旋轉次數等狀態)變化不穩定之步驟。
例如，晶圓之研磨中，由於研磨墊與研磨漿中之研磨粒與被研磨物即晶圓之摩擦熱、及研磨漿之化學反應所引起之發熱等，晶圓整體溫度上升，或晶圓之溫度分布成為不均勻。
研磨步驟中，監控如上述之狀況，藉此預測研磨後之被研磨物之狀態，調整研磨裝置之動作條件，使符合其研磨目的，藉此，必須確保研磨之再現性。
然而，為在研磨動作中監控被研磨物之溫度等狀況，必須附設與研磨裝置相對應之檢測器，不僅裝置構成複雜化，而且成本提高。
其中，為檢測被研磨物之溫度，嘗試在研磨裝置埋設溫度感測器(例如上述專利文獻1)，若使用此研磨墊，雖可更直接檢測被研磨物之溫度，但為取出溫度感測器之檢測訊號，必須設置如滑環(slip ring)之機構，裝置之構成仍複雜化。
根據以上習知之情況，本發明之課題係不必在研磨裝置重新附加複雜之構成，就可取出表示研磨中狀況之資訊。
其次，當調整研磨裝置之動作條件時，實際上，除了要有(a)表示上述之研磨動作中狀況之資訊外，必須要有(b)研磨墊之原料樹脂、加工溫度、物性等之製造履歷(材料履歷)、與(c)研磨裝置中，研磨動作時所設定之旋轉次數或加壓力等之動作條件之資訊。
其中，上述(b)之製造履歷，例如藉由存取於製造物之資料庫可進行取入，又，上述(c)之動作條件之資訊可從研磨裝置取入，但由於為調整研磨裝置動作條件所需之上述(a)、(b)、(c)之資訊可從各種資訊源取入，因此作業費時，調整研磨裝置之動作條件，要確保再現性不易。
因此，本發明之另一課題係可一次管理調整研磨裝置之動作所需之資訊，容易調整動作條件及容易確保研磨之再現性。
本發明之第1係著眼於研磨墊，用以達成上述課題者，其特徵在於，設置有：感測器；記憶體，用以儲存藉由該感測器所獲得之檢測資訊；電源部；以及通訊器，與外部以非接觸進行通訊。
將上述構成之研磨墊安裝於研磨裝置之所要部位，進行研磨，藉此研磨動作中之溫度等狀況藉由感測器進行檢測，該檢測資訊被儲存於記憶體，藉由通訊器往外部傳送。若在外部配置與上述通訊器對應之通訊部，則可透過該通訊部，即時獲得表示研磨中狀況之資訊。
該通訊器亦可係以電波方式、電磁感應方式等非接觸方式進行通訊者。
上述構成之研磨墊中，較佳係具備埋設於該研磨墊之資訊記憶模組，在該資訊記憶模組中設置有該記憶體、該電源部，及該通訊器。
如上所述，記憶體或通訊器、電源部被模組化，藉此被埋設之感測器之構成要件集中於一部位，增加感測器配置之自由度。
又，上述構成之研磨墊中，至少具備一種類之該感測器，將溫度、壓力、及旋轉次數中至少任一者作為檢測對象。另外，感測器之檢測對象並非限定於上述者，亦可係檢測摩擦或磨損量之感測器。
又，在上述研磨墊中，較佳係該記憶體，除儲存有該研磨墊安裝於研磨裝置並在該研磨動作中藉由感測器所獲得之檢測資訊外，另儲存有該研磨墊之製造履歷與該研磨裝置之動作條件。
上述之資料中，製造履歷可在例如研磨墊之製造出貨階段事先儲存於記憶體。又，研磨裝置之動作條件係在研磨墊設置於研磨裝置時，可從外部傳送，透過通訊器儲存於記憶體。
如上所述，在資訊被儲存後，調整研磨裝置動作條件所需之資訊全部被匯總儲存於研磨墊之記憶體，藉由確認記憶體之儲存內容，不僅容易調整動作條件，並且容易進行發生研磨不良時之解析。
另外，本發明之研磨裝置進一步具備：壽命顯示器；較佳係該資訊記憶模組依據儲存於該記憶體之該檢測資訊，進行該研磨墊之壽命判定，將其壽命判定結果顯示於該壽命顯示器。因此，可將研磨墊之壽命高精度地通知使用者。
本發明之第2係有關研磨資訊管理系統，包含：申請專利範圍第1項之研磨墊；以及通訊部，用以構成研磨資訊管理系統。
上述構成之研磨資訊管理系統中，可從研磨動作中之研磨墊直接取出表示研磨狀況之資訊，從外部之收發訊部對研磨墊之通訊器傳送訊號，藉此可將調整研磨裝置之動作條件所需之資料全部匯總儲存於研磨墊之記憶體，可容易進行動作條件之調整等。
本發明之第3係關於研磨裝置者，將保持於上定盤下面之被研磨物、及安裝於下定盤上之研磨墊接觸加壓之狀態下，使該被研磨物與該研磨墊相對滑動，以進行研磨，其特徵在於：該研磨墊係申請專利範圍第1項之研磨墊，具有通訊部，可與設於該研磨墊之通訊器以非接觸進行通訊。
依據上述構成，在研磨裝置側，僅設置與設於研磨墊之通訊器相對應之通訊部，就可即時取出表示研磨動作中狀況之資訊，又，在設於研磨墊之記憶體中，可將調整研磨裝置動作條件所需之資訊全部匯總儲存。
依據本發明，不必在研磨裝置重新附加複雜之構成，就可即時取得表示研磨中狀況之資訊，因此，容易調整研磨裝置之動作條件及確保研磨之再現性。
又，在研磨墊之記憶體中，將調整研磨裝置動作條件所需之資訊全部匯總儲存，藉此資訊可進行一元化管理，且容易進行動作條件之調整、及發生研磨不良時之解析等之作業。
依據圖1至圖5，說明本發明一實施形態之研磨裝置。本實施形態之研磨裝置係如圖1所示，具備：上面安裝有研磨墊1之下定盤2、使被研磨物即晶圓W保持於下面之上定盤3、研磨漿之供應嘴4、及控制部5。
下定盤2及上定盤3係藉由連動連結於各軸部之馬達(皆未圖示)之驅動，在縱軸周圍進行旋轉。又，上定盤3以可上下位移方式往下方進行位移，使保持於下面之晶圓W以加壓狀態接觸於下定盤2上之研磨墊1。供應嘴4係位於下定盤2上，將研磨漿供應於安裝於下定盤2之研磨墊1上。控制部5係控制上述之下定盤2、上定盤3、及供應嘴4等裝置之各構成要件之動作。
本實施形態中，對應於後述之研磨墊1之構成，具備可藉由電波通訊之通訊部6，該通訊部6係連接於控制部5。通訊部6，具體而言，係由例如，與研磨墊1側之RF-ID(無線認證)晶片對應之RF-ID讀寫器構成。
又，本實施形態中，在研磨墊1有特徵，研磨墊1係把圖面上之上面當作研磨面，在其厚度內埋設有感測器7、用以輸入感測器7之檢測輸出之資訊記憶模組8。
感測器7係檢測研磨中之狀況，例如係溫度感測器，係壓力感測器，係用以檢測旋轉之加速度感測器，尤其是不論檢測對象之種類。又，亦可係僅一種之感測器，亦可係檢測對象不同之複數種類之感測器。感測器7之檢測輸出係通過引線輸入資訊記憶模組8。
資訊記憶模組8係如圖2所示，係內裝有記憶體9、控制IC10、作為電源部之電池11、及感測器7a者，具體而言，係由RF-ID(無線認證)晶片構成。
記憶體9可進行寫入讀出，用以儲存資訊記憶模組8內部之感測器7a或資訊記憶模組8外部之感測器7之檢測資訊。又，在設置有資訊記憶模組8之研磨墊1之製造或出貨階段，較佳係記憶體9預先寫入該研磨墊1之製造履歷(製造物名、批量號碼、製造日期等)。又，記憶體9可儲存來自通訊部6之傳送資訊，若從通訊部6傳送來研磨裝置之動作條件之資料，則儲存該資料。上述之儲存資料中，每次研磨動作之檢測資料與動作條件資料，具體而言，如以下所示之表1所示，係被儲存於記憶體9。
另外，資訊記憶模組8內之感測器7a亦可係與資訊記憶模組8外之感測器7相同者。又，資訊記憶模組8中，亦可省略內部之感測器7a，僅於外部設置感測器7。
控制IC10，由於除對記憶體9進行資訊之寫入及讀出外，係藉由研磨裝置之通訊部6與天線12，以電波進行收發訊號者，因此可進行作為非接觸通訊之通訊器之功能。因此，該控制IC10係讀出儲存於記憶體9之感測器7之檢測資訊，傳送給通訊部6，又，接收來自通訊部6之發送訊號，藉此，例如將研磨裝置之動作條件之資料儲存於記憶體9。
圖3及圖4係表示研磨墊1中之感測器7與資訊記憶模組8之配置形態，圖3之例中，將資訊記憶模組8配置於圓形中心，在來自其中心之等角之複數條(4條)輻射線及與從中心擴展之螺旋之交叉位置配置有複數個(4個)感測器7。在該配置形態中，以較少數之感測器7，不會使研磨墊1整體之旋轉平衡錯亂，可涵蓋研磨墊1表面之研磨區域。
圖4之例中，相對於配置於圓形中心之資訊記憶模組8，在等角之複數條(4條)之輻射線上，在分別直徑方向每一定間隔配置有複數個感測器7。在該配置形態中，以多數個感測器7，不會使研磨墊1整體之旋轉平衡錯亂，可涵蓋研磨墊1表面之研磨區域。
另外，圖4中，存在於圓形中心之感測器，亦可係設置於資訊記憶模組8之內部之感測器7a，除設置於資訊記憶模組8之內部外，亦可係另行設置於與資訊記憶模組8重疊位置之感測器7。
雖較佳係資訊記憶模組8配置於研磨墊1之中心，但若是中心部位以外，就要考量以不使旋轉平衡受影響為條件，配置於研磨墊1之周邊部等，與研磨無直接相關之部位。
上述構成中，設置於研磨墊1之資訊記憶模組8之控制IC10與通訊部6，雖藉由電波進行收發訊號，但兩者亦可以電磁感應方式進行收發訊號者，簡言之，只要資訊記憶模組8之通訊器與通訊部6可以非接觸進行通訊即可。
上述構成中，研磨時，將研磨墊1安裝於下定盤2，將被研磨物即半導體晶圓W安裝於上定盤3。研磨動作中，埋設於研磨墊1之感測器7係檢測溫度等研磨中之狀態，其資訊一旦被儲存於記憶體9，藉由來自通訊部6之要求或控制IC10之自發動作，表示儲存於記憶體9之研磨中狀況之資訊便傳送至通訊部6。藉此，研磨裝置之控制部5可即時監控研磨中之狀況。
另外，在研磨墊1之資訊記憶模組8之記憶體9中，預先儲存研磨墊1之製造履歷，又，當開始研磨時，若從收發訊部6，將在控制部5進行設定之下定盤2或上定盤3之旋轉次數、施加於晶圓W-研磨墊1間之壓力等動作條件之資料傳送給研磨墊1之資訊記憶模組8側，在研磨墊1之記憶體9中，除儲存表示研磨中狀況之資訊外，亦儲存調整研磨裝置動作條件所需之所有資訊。因此，藉由讀出記憶體9之儲存內容，可容易進行動作條件之調整作業。
如上所述，由於研磨墊1能藉由該資訊記憶模組8一次管理調整研磨裝置動作條件所需之資訊，因此例如當將研磨裝置導入新規時或變更研磨物之種類時，只要使用上述之研磨墊1進行研磨裝置之動作條件之調整即可。因此，可進行實際之研磨設定，其後，將上述研磨墊1交換成不具感測器7或資訊記憶模組8且本體部分與研磨墊1同質之研磨墊，進行研磨。
上述實施形態中，雖設置通訊部6以作為研磨裝置之一部分，但通訊部6未必附設於研磨裝置，亦可附設於與研磨裝置獨立之電腦或其他資料處理裝置，通訊部6與具備感測器7及資訊記憶模組8之研磨墊1係進行一次管理研磨資訊之系統。
另外，在資訊記憶模組8中，控制IC10係依據記憶體9所儲存之資訊，算出研磨墊1之壽命，將其算出結果(有無達到壽命)透過壽命顯示器(LED燈等)13通知使用者等。控制IC10係依據感測器7、7a之種類，以下列方式，實施研磨墊1之壽命算出/通知。又，壽命顯示器13係如圖1所示，亦可配置於研磨墊1之側面等，亦可設置於研磨墊1以外(例如控制部5)。
(由加速感測器構成感測器7、7a之情形)
此構成係依據在研磨墊1之使用期間，在研磨墊1產生加速度之見解，判斷研磨墊1之壽命。亦即，控制IC10係計算加速度感測器7、7a偵測既定值以上之加速度之時間長之總量，藉此測量研磨墊1之總使用時間並儲存於記憶體9後，判斷所儲存之總使用時間是否達到預先設定之時間長(相當於研磨墊1之壽命)，若判斷已達預設時間，則判定研磨墊1已達到壽命。
(由壓力感測器構成感測器7、7a之情形)
此構成係依據在研磨墊1之使用期間，在研磨墊1產生壓力之見解，判斷研磨墊1之壽命。亦即，控制IC10係計算壓力感測器7、7a偵測既定值以上之壓力之時間長之總量，藉此測量研磨墊1之總使用時間並儲存於記憶體9。依據儲存於記憶體9之總使用時間之壽命判斷係與加速度感測器相同。
(由溫度感測器構成感測器7、7a之情形)
此構成係依據在研磨墊1之使用期間，在研磨墊1產生溫度上升之見解，判斷研磨墊1之壽命。亦即，控制IC10係計算溫度感測器7、7a偵測既定值以上之溫度上升之時間長之總量，藉此測量研磨墊1之總使用時間並儲存於記憶體9。依據儲存於記憶體9之總使用時間之壽命判斷係與加速度感測器相同。
其他，係依據在研磨墊1之使用期間，在下定盤2或上定盤旋轉之見解，亦可判斷研磨墊1之壽命。此時，在下定盤2之旋轉控制部(省略圖示)或上定盤3之旋轉控制部(省略圖示)設置無線發射部，在控制IC10設置無線接收部(省略圖示)。而且，控制IC10依據從下定盤2或上定盤3之旋轉驅動資訊號，偵測研磨墊1之研磨動作，進一步計算偵測研磨動作之時間長，藉此測量研磨墊1之總使用時間，儲存於記憶體9。依據儲存於記憶體9之總使用時間之壽命判定係與加速度感測器相同。
在上述之實施形態中，感測器7、7a檢測研磨墊1之一部分之狀況(溫度、壓力、加速度等)，其他，作為感測器7a或感測器7，亦可係檢測研磨墊1之全面狀況之構成。作為此種感測器，可舉壓力感測板為例。壓力感測板可由例如具備壓電特性之聚合物單元構成。將具備覆蓋研磨墊1全面之大小之壓力感測板設置於研磨墊1，藉此可即時檢測研磨墊1全面之壓力分布之變化。
又，在設置複數個感測器7、7a之構成中，除了由同一種感測器構成各感測器外，亦可組合不同種感測器(例如加速度感測器與壓力感測器)以構成各感測器。因此，依據異種資訊中之相互關係，可更高精度監控研磨狀況。
又，設置複數個感測器7、7a之構成中之各感測器之配置不僅可係圖3、圖4所示之構成，當然亦可如圖5所示，配置呈直線狀(圖5中，沿研磨墊1之切線方向之直線狀)。
本發明，對作為研磨矽晶圓等半導體晶圓之研磨裝置、使用於研磨裝置之研磨墊、研磨資訊管理系統特別有用。
1．．．研磨墊
2．．．下定盤
3．．．上定盤
5．．．控制部
6．．．通訊部
7．．．感測器
8．．．資訊記憶模組
9．．．記憶體
10．．．控制IC(通訊器)
11．．．電池
W．．．晶圓
圖1係本發明一實施形態之研磨裝置之構成圖。
圖2係在該研磨裝置中，設置於研磨墊之資訊記憶模組之構成圖。
圖3係表示該研磨墊之零件配置之配置圖。
圖4係表示該研磨墊之另一零件配置之配置圖。
圖5係表示該研磨墊之另一零件配置之配置圖。
1．．．研磨墊
2．．．下定盤
3．．．上定盤
4．．．供應嘴
5．．．控制部
6．．．通訊部
7．．．感測器
8．．．資訊記憶模組
13．．．壽命顯示器
W．．．晶圓

Claims (5)

  1. 一種研磨墊，其特徵在於，具備：感測器；記憶體，用以儲存藉由該感測器所獲得之檢測資訊；電源部；通訊器，與外部以非接觸進行通訊；以及資訊記憶模組，埋入於該研磨墊；該資訊記憶模組於其內部具備：該記憶體、該電源部及該通訊器；該感測器包含至少於該資訊記憶模組之外側埋入於該研磨墊之感測器；其進一步具備壽命顯示器；該資訊記憶模組係依據儲存於該記憶體之該檢測資訊，進行該研磨墊之壽命判定，將其壽命判定結果顯示於該壽命顯示器。
  2. 如申請專利範圍第1項之研磨墊，其中，作為該感測器，包括加速度感測器、壓力感測器及溫度感測器中的至少任一個種類的感測器；該資訊記憶模組，對該感測器對既定值以上的加速度、既定值以上的壓力及既定值以上的溫度上升中的至少任一個進行偵測的時間進行累計，藉此測量該研磨墊的總使用時間，根據測量出的總使用時間是否達到預先設定的時間來執行該壽命判定。
  3. 如申請專利範圍第1項之研磨墊，其中，該記憶體， 除儲存有該研磨墊安裝於研磨裝置並在其研磨動作中藉由該感測器所獲得之檢測資訊外，另儲存有該研磨墊之製造履歷與該研磨裝置之動作條件。
  4. 一種研磨資訊管理系統，其特徵在於，包含：申請專利範圍第1項之研磨墊；以及通訊部，可與設於該研磨墊之通訊器以非接觸進行通訊。
  5. 一種研磨裝置，將保持於上定盤下面之被研磨物與安裝於下定盤上之研磨墊接觸加壓之狀態下，使該被研磨物與該研磨墊相對滑動，以進行研磨，其特徵在於：該研磨墊係申請專利範圍第1項之研磨墊；具有通訊部，可與設於該研磨墊之通訊器以非接觸進行通訊。
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