TWI551394B - 拋光裝置 - Google Patents

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TWI551394B
TWI551394B TW099109527A TW99109527A TWI551394B TW I551394 B TWI551394 B TW I551394B TW 099109527 A TW099109527 A TW 099109527A TW 99109527 A TW99109527 A TW 99109527A TW I551394 B TWI551394 B TW I551394B
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松尾尚典
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Description

拋光裝置
本發明係關於拋光裝置及拋光方法，尤其使用拋光液(slurry)來拋光半導體晶圓等之拋光對象物以使之平坦化之拋光裝置及拋光方法。
近年來，隨著半導體裝置的高度積體化發展，電路的配線日益微細化，配線間距離也變得更加狹窄。在特別是線寬0.5 μm以下的光刻製程(photolithography)之情況，焦點深度會變淺，所以步進機(stepper)的結像面必須要有很高的平坦度。作為因如上的原因而要使半導體晶圓的表面平坦化的一個手段，已知有使用拋光液而進行化學機械拋光(CMP)之拋光裝置。[註：半導體基板或晶圓之磨平加工作業有稱為「研磨」或「拋光」之情形，本文採「拋光」polishing]。
此種化學機械拋光(CMP)裝置係具備有：上表面具有拋光墊之拋光台、以及頂環(top ring)。而且，係使半導體晶圓介置於拋光台與頂環之間，並一邊將拋光液(slurry)供給至拋光墊表面的拋光面，一邊將由頂環所保持著的半導體晶圓按壓至拋光台的拋光面，而將半導體晶圓的表面拋光成平坦且呈鏡面狀(參照日本特開2002-113653號公報、特開平10-58309號公報、特開平10-286758號公報、特開2003-133277號公報及特開2001-237208號公報)。
本案申請人曾提出：具備有將拋光液供給至拋光面之拋光液供給口、以及以會讓拋光液藉由拋光對象物與拋光面的相對移動而均勻地流遍拋光對象物的整個面之方式使拋光液供給口移動之移動機構，以改善拋光速率，且使拋光速率的面內均等性提高之拋光裝置及拋光方法(參照日本特開2006-147773號公報)。
另外，本案申請人還曾提出：使用具備有複數個壓力室以針對拋光對象物的複數個區域分別獨立供給按壓力之頂環，來獨立控制對於拋光對象物上的複數個區域的按壓力之拋光裝置(參照日本特表2008-503356號公報)。另外，也有一種藉由使用氣囊(air bag)來獨立控制對於拋光對象物上的複數個區域的按壓力之拋光裝置為人所知。
近年來，隨著半導體裝置的高性能化的要求，必須要有更精密的拋光輪廓控制(profile control)。然而，想要藉由使用具備有複數個用來獨立地對於拋光對象物上的複數個區域提供按壓力之複數個壓力室或氣囊等之頂環，而一邊獨立地控制對於拋光對象物上的複數個區域的按壓力一邊進行拋光，來獲得所希望的拋光輪廓時，就無法控制比壓力室或氣囊等小的區域之壓力，而無法做到狹小區域的輪廓控制，使得更精密的輪廓控制變得困難。
另一方面，一邊從拋光液供給口供給拋光液至拋光面一邊使拋光液供給口(拋光液供給位置)移動而進行拋光之作法，比前述之使用具備有壓力室或氣囊等之頂環來進行拋光之作法，更能實現更精密的拋光輪廓之控制。不過，此一作法，不僅控制變數很多，且到獲得所希望的拋光輪廓為止需要進行多次拋光試驗，而且半導體晶圓等耗材的成本會增加。
在拋光裝置中，就加工成本及環境的層面來說，對於削減拋光時使用的耗材的使用量之要求很高。特別是，化學機械拋光(CMP)中使用的拋光液(slurry)，一般而言不僅成本很高，而且在拋光液的廢棄(排液)處理上有很大的負擔。因此，強烈地要求不浪費拋光液，儘可能地削減拋光液的使用量。
本發明係鑑於上述情況而研創者，其第一個目的在提供一種不用事前進行多次拋光試驗等，就可進行更精密的拋光輪廓控制之拋光裝置及拋光方法。
另外，本發明的第二個目的在提供一種可在維持比較高的拋光速率的情況下更加削減拋光液的消耗量之拋光方法。
為了達成上述目的，本發明之拋光裝置具備有：具有拋光面之拋光台；保持拋光對象物並將該拋光對象物按壓至前述拋光面之頂環(top ring)；將拋光液供給至前述拋光面之拋光液供給噴嘴；使前述拋光液供給噴嘴的拋光液供給位置沿著前述拋光面的大致半徑方向移動之移動機構；控制前述移動機構之控制器(controller)；以及預測前述拋光液供給噴嘴的拋光液供給位置與拋光輪廓(profile)的關係且進行模擬並輸出至前述控制器之模擬器(simulator)。
如此，由於具備有預測拋光液供給噴嘴的拋光液供給位置與拋光輪廓的關係且進行模擬並輸出至控制器之模擬器，因此不用事前進行多次拋光試驗，就可效率良好地決定拋光液供給位置的移動模式(pattern)等之拋光方式(recipt)，而且，可進行比以往之氣囊方式等還要更精密的拋光輪廓控制。
前述模擬器最好係根據所希望的拋光輪廓之輸入，來參照預先求出之表示複數個點的拋光液供給位置與拋光輪廓的關係之資料庫(database)，而輸出經預測為可得到前述拋光輪廓之拋光液供給位置的移動模式。
前述模擬器亦可根據拋光液供給位置的移動模式之輸入，來參照預先求出之表示複數個點的拋光液供給位置與拋光輪廓的關係之資料庫，而輸出經預測為可在依照前述移動模式使前述拋光液供給位置移動而進行拋光時得到之拋光輪廓。
前述模擬器亦可參照預先求出之表示複數個點的拋光液供給位置與拋光輪廓的關係之資料庫，並藉由N次回歸(regression)、傅立葉轉換、樣條回歸(spline regression)及小波轉換(wavelet transform)之至少一方法，來預測任意的拋光液供給位置與拋光輪廓的關係。
前述模擬器亦可藉由依據在任意的微小區間中之拋光液供給位置的移動速度或停留時間而加權過之拋光輪廓的疊加，來預測可在使前述拋光液供給位置移動而進行拋光時得到之拋光輪廓。
本發明之較佳態樣係具備有膜厚監測器(monitor)，且前述模擬器係從膜厚監測器之拋光中的測量結果來預測拋光液供給位置之最適合的移動模式，並回授至前述控制器。
前述監測器係由例如渦電流感測器所構成。藉由渦電流感測器就可計測金屬薄膜的膜厚。
前述監測器亦可為光學式感測器。藉由光學式感測器就可計測氧化膜薄膜等之光學性透明薄膜的膜厚。
本發明之較佳態樣係具備有拋光輪廓監測器，且將拋光輪廓監測器之拋光後的測量結果當作實際拋光輪廓而輸入至前述模擬器。
本發明之拋光方法係在一邊從拋光液供給噴嘴將拋光液供給至拋光台的拋光面一邊將拋光對象物按壓至拋光台的拋光面，且至少使前述拋光面旋轉而對前述拋光對象物進行拋光之拋光方法中，使前述拋光液供給噴嘴之對前述拋光面供給拋光液之拋光液供給位置，沿著前述拋光面的大致半徑方向移動，且在移動範圍內在分割為複數個區間的每一個以個別地訂定之預定的移動模式移動。
如此，使拋光液供給噴嘴之對拋光面供給拋光液之拋光液供給位置，沿著拋光面的大致半徑方向移動，且在移動範圍內在分割為複數個區間的每一個以個別地訂定之預定的移動模式移動，就可進行比以往的氣囊方式等還要更精密的拋光輪廓控制。
前述拋光液供給位置的移動模式，最好包含在移動範圍內分割為複數個的區間內之拋光液供給位置的移動速度、移動範圍的分割位置以及移動範圍之任一者。
前述拋光液供給位置的移動模式亦可為以所希望的拋光輪廓為基礎而由模擬器所得到之移動模式。
如此，不用事前進行多次拋光試驗，就可效率良好地決定拋光液供給位置的移動模式等之拋光方式(recipt)。
本發明之較佳態樣係計算拋光中由膜厚監測器所測得的拋光輪廓與所希望的拋光輪廓之差，再根據此差以模擬器進行模擬，而後更新前述拋光液供給位置的移動模式，以使拋光輪廓接近預先設定的拋光輪廓。
本發明之較佳態樣係對於形成於拋光對象物之拋光輪廓不同的至少兩種類的膜，根據所希望的拋光輪廓，以模擬器個別地決定拋光液供給位置的移動模式。
如此，就可改善包含例如SiO2膜及金屬膜等之拋光輪廓不同的兩種類的膜之拋光對象物的拋光輪廓。
根據本發明之拋光裝置及拋光方法，由於使用模擬器，因此不用事前進行多次拋光試驗，就可效率良好地決定拋光液供給位置的移動模式等之拋光方式(recipt)，而且，可進行比以往的氣囊方式還要更精密的拋光輪廓控制。
本發明之另一拋光方法，係在一邊從拋光液供給噴嘴將拋光液供給至拋光台的拋光面一邊將拋光對象物按壓至拋光台的拋光面，且至少使前述拋光面旋轉而對前述拋光對象物進行拋光之拋光方法中，在從該拋光液供給噴嘴將拋光液供給至前述拋光面的情況下，使前述拋光液供給噴嘴之對前述拋光面供給拋光液之拋光液供給位置，在與位於前述拋光面的中心側之拋光對象物的邊緣部在拋光面上的軌跡對應之第一供給位置以及與前述拋光對象物的中心部在拋光面上的軌跡對應之第二供給位置之間的區域內移動。
如此，限制拋光液供給噴嘴之拋光液供給位置的移動範圍，將拋光中從拋光液供給噴嘴供給拋光液的範圍限定在拋光對象物之從中心到邊緣部之與拋光對象物的大致半徑對應的區域，就可在維持著高拋光速率的情況下，削減拋光液的使用量。
最好，使前述拋光液供給噴嘴之拋光液供給位置沿著前述拋光台的大致半徑方向在該拋光台上移動。
亦可使前述拋光液供給噴嘴之拋光液供給位置沿著前述拋光台的大致圓周方向在該拋光台上移動。
本發明之較佳態樣，係伴隨著前述拋光液供給噴嘴之拋光液供給位置的移動而使該拋光液供給位置的移動速度變化。
例如，從第一供給位置往第二供給位置，一邊使拋光液供給位置的移動速度漸漸地或階段性地增加，一邊使拋光液供給噴嘴之拋光液供給位置移動，從第二供給位置往第一供給位置，一邊使拋光液供給位置的移動速度漸漸地或階段性地減小，一邊使拋光液供給噴嘴之拋光液供給位置移動，就可使供給至低速旋轉區域之拋光液的量比供給至高速旋轉區域之拋光液的量多。
本發明之較佳態樣，係將前述第一供給位置與前述第二供給位置之間的區域分割為複數個擺動區域，並針對各個擺動區域逐一設定前述拋光液供給噴嘴之拋光液供給位置的移動速度。
已確認：例如，將前述第一供給位置與前述第二供給位置之間的區域分割為11個擺動區域，並針對各個擺動區域逐一設定最適合的拋光液供給噴嘴之拋光液供給位置的移動速度，就可在維持比較高的拋光速率的情況下大幅地削減拋光液的使用量。
根據本發明之拋光方法，就可在維持比較高的拋光速率的情況下更加削減拋光液的消耗量。
以下，參照圖式說明本發明之實施形態。在以下的例中，係顯示對於形成於作為拋光對象物之半導體晶圓的表面之銅膜等的金屬薄膜進行拋光的例子。圖中，對於相同或相當的構成元件都標註相同的符號並省略重複的說明。
第1圖係顯示具備有本發明實施形態的拋光裝置之拋光處理系統之平面圖。如第1圖所示，在該拋光處理系統中可裝設三個晶圓匣(wafer cassette)10。沿著此等晶圓匣10，設有移行機構12，在此移行機構12之上配置有具有兩個手部(hand)之第一搬送機器人14。第一搬送機器人14的手部係可接近到(access)晶圓匣10以進行晶圓的取放。
另外，拋光處理系統具備有四個本發明實施形態的拋光裝置20，此等拋光裝置20係沿著系統的長邊方向而排列。各個拋光裝置20都配備有：具有拋光面之拋光台22；用來保持作為拋光對象物之半導體晶圓且將半導體晶圓朝向拋光墊52(參照第2圖)按壓以進行拋光之頂環24；用來將拋光液(slurry)供給至拋光墊52之拋光液供給噴嘴26；用來進行拋光台22的修整(dressing)之修整器(dresser)28；以及使液體(例如純水)與氣體(例如氮)的混合流體呈霧狀而從一個或複數個噴嘴噴射到拋光面之噴霧器(atomizer)30。
在拋光裝置20的附近，設置有沿著長邊方向搬送半導體晶圓之第一線性輸送機(linear transporter)32及第二線性輸送機34，在該第一線性輸送機32之晶圓匣10側，配置有使從第一搬送機器人14接收到的半導體晶圓翻轉之翻轉機36。
再者，該拋光處理系統具備有：第二搬送機器人38；使從第二搬送機器人38接收到的半導體晶圓翻轉之翻轉機40；將拋光後的半導體晶圓予以洗淨之四個洗淨機42；以及在翻轉機40及洗淨機42之間搬送半導體晶圓之搬送單元44。此第二搬送機器人38、翻轉機40及洗淨機42係沿著長邊方向串聯配置。
在如上所述的拋光處理系統中，晶圓匣10內的半導體晶圓係經由翻轉機36、第一線性輸送機32、第二線性輸送機34而導入各拋光裝置20。半導體晶圓在各拋光裝置20接受拋光。拋光後的半導體晶圓係經由第二搬送機器人38及翻轉機40而導入洗淨機42，在該處接受洗淨。洗淨後的半導體晶圓係藉由第一搬送機器人14被送回到晶圓匣10。
第2圖係顯示拋光裝置20的一部份之縱斷面圖，第3圖係拋光裝置20的系統構成圖。如第2圖所示，拋光單元20的拋光台22係連結至配置於其下方之馬達50，而可如箭號所示繞著其軸心旋轉。另外，拋光台22的上表面貼設有具有拋光面52a之拋光墊(拋光布)52。頂環24係連結至頂環軸54，且在頂環24的下部外周部設有用來保持半導體晶圓W的外周緣之固持環(retainer ring)56。
頂環24係連結至馬達(未圖示)且連結至升降氣缸(未圖示)。藉此，頂環24係可如箭號所示升降以及可繞著其軸心旋轉，而構成為能夠以任意的壓力將半導體晶圓W朝向拋光墊52的拋光面52a按壓。
在拋光台22的內部，埋設有渦電流感測器58，其係作為測量形成於半導體晶圓W的表面之銅膜等金屬薄膜的膜厚之膜厚監測器。從渦電流感測器(膜厚監測器)58延伸出來的配線60係通過拋光台22及支持軸62內，且經由設於支持軸62的軸端之旋轉連接器(或集流環(slip ring))64而連接至控制器66。如此，在渦電流感測器58通過半導體晶圓W之下方的期間，就可在通過軌跡上連續地測量形成於半導體晶圓W的表面之銅膜等導電膜的膜厚。
在此例中，雖然使用渦電流感測器來測量形成於半導體晶圓表面之銅膜等金屬薄膜的膜厚，但亦可使用光學式感測器來代替渦電流感測器，以在拋光中測量設於半導體晶圓的表面之氧化膜薄膜等之光學性透明薄膜的膜厚。
雖未圖示，但拋光裝置20亦可具備有測量半導體晶圓的表面的拋光後輪廓之拋光輪廓監測器，且將此拋光輪廓監測器的測量結果當作實際拋光輪廓而輸入至模擬器72(參照第3圖)。
拋光液供給噴嘴26係如第3圖所示，伴隨著作為移動機構之步進馬達70的旋轉而沿著水平面在拋光面52a的上方擺動，伴隨著此拋光液供給噴嘴26的擺動，前端之朝向下方的拋光液供給口26a、亦即拋光液供給位置，就沿著拋光面52a的大致半徑方向移動。步進馬達(驅動機構)70係連接至控制器66。
在控制器66連接有模擬器72，此模擬器72係預測拋光液供給噴嘴26的拋光液供給口(拋光液供給位置)26a、與一邊在該拋光液供給位置將拋光液供給至拋光面52a一邊進行拋光時的拋光輪廓之間的關係，然後根據例如所希望的拋光輪廓而進行模擬者。
表1顯示由模擬器72所求出並記憶於模擬器72之資料庫的一例。
記憶於模擬器72之資料庫係如表1所示，由：屬於拋光液供給噴嘴26的拋光液供給口26a之沿著第3圖所示的X方向的位置之複數個拋光液供給位置：X(mm)、與一邊在該拋光液供給位置供給拋光液一邊進行半導體晶圓W的拋光時之該半導體晶圓W之沿著第3圖所示的半徑r之晶圓位置：r(mm)的各交點處之拋光速率：RR(X,r)(nm/min)所構成。從此資料庫之各拋光液供給位置：X(mm)之拋光速率：RR(X,r)，例如對應於拋光液供給位置X=10(mm)而在行方向排列的拋光速率RR(10,r)，可知從各拋光液供給位置：X供給拋光液而進行一定時間的拋光時之拋光輪廓。換言之，在該資料庫中，拋光速率也表示持續進行經過一定時間的拋光時之拋光輪廓。
在如上所述構成之拋光裝置20中，係使半導體晶圓W保持在頂環24的下表面，且藉由升降氣缸將半導體晶圓W按壓至旋轉中的拋光台22的上表面之拋光墊52。然後，使拋光液供給噴嘴26擺動以從拋光液供給口26a將拋光液Q供給至拋光墊52上，藉此在半導體晶圓W的被拋光面(下表面)與拋光墊52之間存在有拋光液Q的狀態下進行半導體晶圓W的表面之拋光。在此拋光時，由控制器66控制步進馬達70而使拋光液供給噴嘴26擺動，以使從拋光液供給口26a供給之拋光液Q的供給位置(拋光液供給位置)依循預定的移動模式(pattern)移動。此拋光液供給位置的移動模式係利用模擬器72加以預測，並輸入至控制器66而決定者。
接著，參照第4圖、第5A圖及第5B圖來說明模擬器72所進行之拋光液供給位置，亦即拋光液供給噴嘴26的拋光液供給口26a的移動模式之預測。
首先，模擬器72係將拋光液供給噴嘴26的可擺動範圍，亦即第5B圖所示之拋光液供給口(拋光液供給位置)26a的可動範圍A、最小及最多速度變化點數、以及速度變化時的加減速度等之計算參數讀入(步驟1)。
接著，模擬器72係從過去資料及前一資料等將拋光液供給噴嘴26的拋光液供給位置與實際拋光輪廓之相關性當作實驗資料而讀入(步驟2)。參照利用該實驗資料而求出之表示拋光液供給噴嘴26之複數點的拋光液供給位置與拋光速率(拋光輪廓)的關係之例如表1所示的資料庫，視需要而以N次回歸、傅立葉轉換、樣條回歸及小波轉換之至少一方法，來預測任意的拋光液供給位置與拋光速率(拋光輪廓)的關係並予以記憶(步驟3)。
另一方面，直接或從拋光裝置(CMP)將拋光後的所希望拋光輪廓輸入至模擬器72(步驟4)。
接著，設置例如第5B圖所示之拋光液供給開始位置S、拋光液供給折返位置R、速度變化位置P1至P4、以及在各速度變化位置之間S至P1,P1至P2,P2至P3,P3至P4,P4至R之拋光液供給口的移動速度V1至V5等之拋光液供給位置的移動模式的計算初始值(步驟5)。並且，設定最大重複次數、容許輪廓誤差(所希望的輪廓與預測的輪廓之誤差)等之計算中的限制(步驟6)。
經過以上各步驟，模擬器72就參照表1所示之資料庫，而求出以暫時的拋光液供給位置移動模式一邊使拋光液供給位置移動一邊進行拋光時之拋光輪廓(拋光速率)(步驟7)。
然後，計算所希望的拋光輪廓與步驟7中計算求出的拋光輪廓之差(步驟8)，然後判斷此差是否在步驟6中設定的容許輪廓誤差的範圍內，或者判斷是否還未到達最大重複次數(步驟9)。
然後，在所希望的拋光輪廓與計算求出的拋光輪廓之差不在容許輪廓誤差的範圍內之情況時，返回到步驟7以再計算暫時的拋光液供給位置移動模式(步驟10)。然後，重複以上步驟，直到所希望的拋光輪廓與計算求出的拋光輪廓之差在容許輪廓誤差的範圍內時，或者雖然所希望的拋光輪廓與計算求出的拋光輪廓之差不在容許輪廓誤差的範圍內，但已到達步驟6中設定的最大重複次數時，使會造成步驟7中計算出的拋光輪廓之拋光液供給位置的移動模式顯示出來並加以保存，然後輸入到控制器66(步驟11)。
控制器66係接受來自模擬器72之輸入，而以使拋光液供給噴嘴26的拋光液供給口26a在拋光中沿著拋光液供給位置的移動模式移動之方式，控制作為移動機構之步進馬達70，使拋光液供給噴嘴26擺動。
本例係在半導體晶圓的拋光中，利用渦電流感測器58來取得形成於半導體晶圓的表面之銅膜等金屬薄膜的膜厚分布(拋光輪廓)，並將之輸入到模擬器72。由模擬器72瞬間地比較在第4圖的步驟4中輸入的所希望的拋光輪廓與渦電流感測器58所取得的膜厚分布(拋光輪廓)而求出兩者的差，以進行為了得到所希望的拋光輪廓所需的拋光條件的模擬。再根據由模擬所得到的拋光條件，更新拋光液供給噴嘴26的擺動模式，亦即拋光液供給口(拋光液供給位置)26a的移動模式，俾使拋光出來的輪廓成為所希望的輪廓。
如上述之方式控制拋光液供給噴嘴26的擺動模式，而以拋光後之形成於半導體晶圓的表面之銅膜等金屬薄膜的膜厚分布(拋光輪廓)會成為所希望的輪廓之方式進行所希望的拋光後，使拋光結束。
第6圖係與參考輪廓一併顯示模擬輪廓與實際拋光輪廓之曲線圖。換言之，第6圖係將一邊從如第5A圖所示之在X方向與拋光面52a的中心相距45 mm之位置供給拋光液一邊對300 mm的半導體晶圓進行拋光時之半導體晶圓之半徑方向的位置R(mm)與拋光速率(Removal Rate)的關係當作參考輪廓1，並將一邊從如第5A圖所示之在X方向與拋光面52a的中心相距124 mm及195 mm之位置供給拋光液一邊對300 mm的半導體晶圓進行拋光時之半導體晶圓之半徑方向的位置R(mm)與拋光速率(Removal Rate)的關係當作參考輪廓2及3而顯示。並且，將參照該等參考輪廓1至3而進行拋光時之拋光輪廓當作模擬輪廓、將根據該模擬輪廓而實際進行拋光時之拋光輪廓當作實際拋光輪廓而顯示。
從此第6圖可知：根據模擬輪廓而實際進行拋光，可得到近似於模擬輪廓之實際拋光輪廓。
除此之外，對於形成於拋光對象物之拋光輪廓不同之兩種類的膜，則可根據所希望的拋光輪廓，藉由模擬器來個別地決定拋光液供給位置的移動模式，如此，就可改善包含例如SiO2膜及金屬膜等之拋光輪廓不同的兩種類的膜之拋光對象物的拋光輪廓。
第7圖係顯示拋光裝置20的另一例之縱斷面圖。在此例的拋光裝置20中，拋光液供給噴嘴26係配置在拋光台22的移動方向(旋轉方向)的上游側，且在頂環24的拋光液供給噴嘴26側之側邊，配置有液面高度感測器160來作為在拋光中監視拋光面52a上的拋光液Q的液量之拋光液量監視手段。此液面高度感測器160具有從電源162的陽極延伸出來且前端部露出之陽極導線164、以及從電源162的陰極延伸出來且前端部露出之陰極導線166，且陽極導線164及陰極導線166係相對向配置在相同的高度。在陰極導線166內裝設有電流計168。
藉由此配置，在拋光中從拋光液供給噴嘴26的拋光液供給口(拋光液供給位置)26a供給拋光液Q至拋光面52a，且在頂環24的拋光液供給噴嘴26側之側邊蓄積之拋光液Q的高度達到預定的高度以上，使得陽極導線164及陰極導線166的下端部浸漬在拋光液Q時，電流會通過該拋光液Q而在陽極導線164與陰極導線166之間流通，此電流流通之情形就由電流計168所檢測到，這樣就知道蓄積在頂環24的拋光液供給噴嘴26側之側邊之拋光液Q的高度已經達到預定的高度。電流計168輸出的訊號係輸入到控制器170。
拋光液供給噴嘴26係連接至拋光液供給管線172，在此拋光液供給管線172上裝設有流量控制單元174，來作為調整沿著該管線172流動然後從拋光液供給噴嘴26的拋光液供給口26a供給至拋光面52a之拋光液Q的流量之流量調整部。此流量控制單元(流量控制部)174係連接至控制器170，接收來自控制器170的輸出而接受控制器170的控制。
在此例中，係先使拋光台22旋轉，然後將流量控制單元174所具備的開關閥打開，而開始從拋光液供給口26a到拋光面52a之拋光液Q的供給。然後，使保持著半導體晶圓W之頂環24一邊旋轉一邊下降，以預定的按壓力將半導體晶圓W按壓至拋光墊52的拋光面52a，以此方式，開始在拋光液Q存在下之半導體晶圓W的拋光。接著，當液面高度感測器(拋光液監視手段)160檢測到在頂環24的拋光液供給噴嘴26側之側邊蓄積之拋光液Q的高度已經達到預定的高度時，將流量控制單元174所具備的開關閥予以關閉，而停止從拋光液供給噴嘴26到拋光面52a之拋光液Q的供給。然後，在液面高度感測器160檢測到在頂環24的拋光液供給噴嘴26側之側邊蓄積之拋光液Q的高度降到預定的高度以下時，將流量控制單元174所具備的開關閥打開，再開始從拋光液供給噴嘴26到拋光面52a之拋光液Q的供給。重複此操作而對半導體晶圓W進行預定的拋光。
在此例中，雖進行利用流量控制單元174所具備的開關閥之ON-OFF控制來謀求構造的簡單化，但亦可藉由流量控制單元174所具備的流量控制器，在蓄積於頂環24的拋光液供給噴嘴26側的側邊之拋光液Q的高度到達預定的高度之前後調整沿著拋光液供給管線172流動之拋光液的流量。
如此，以在頂環24的拋光液供給噴嘴26側之側邊蓄積之拋光液Q的高度不會高到預定的高度以上之方式，調整供給至拋光面52a之拋光液的液量，就可將拋光液的使用量抑制在所需要的最低限度，而可符合儘可能地削減拋光液的使用量之要求。
亦可利用液面高度感測器160來檢測拋光面52a上的預定位置，例如在頂環24的拋光液供給噴嘴26側的側邊之拋光液Q的液面高度，如此，就可在拋光中監視拋光面52a上的拋光液量。
在此例中，係使用在與拋光面52a接觸的接觸面56a具備有在周方向連續的一條環狀溝槽56b之物來作為固持環56。雖未圖示，但亦可設成在周方向連續的複數個環狀溝槽的同心狀。
如此，在固持環56之與拋光面52a接觸的接觸面56a形成至少一條環狀溝槽56b，以在拋光中讓拋光液Q流入該環狀溝槽56b的內部，就可更加提高拋光液Q的使用量之減少效果。
在此例中，係使用朝向拋光面52a而設成從大致與該拋光面52a正交之方向供給拋光液Q之拋光液供給噴嘴26，但亦可使用如第8圖所示之前端部具有以預定的傾斜角α相對於拋光面52a而傾斜的傾斜部158a之拋光液供給噴嘴158，來代替拋光液供給噴嘴26。這在以下的各例中亦同。該傾斜部158a最好朝向頂環24與拋光面52a之間傾斜，該傾斜角α一般而言在30°以下。
如此，使拋光液供給噴嘴158的至少前端部的傾斜部158a以預定的傾斜角α相對於拋光面52a而傾斜，就可效率良好地將拋光液Q供給至拋光面52a、尤其是由拋光面52a與頂環24所保持的半導體晶圓W之間。尤其，使拋光液供給噴嘴158的至少前端部的傾斜部158a朝向頂環24與拋光面52a之間而以預定的傾斜角α傾斜，可更有效率地將拋光液Q供給至由拋光面52a與頂環24所保持的半導體晶圓W之間。
在此例中，係使用液面高度感測器160來作為拋光液監視手段，但亦可使用如第9圖所示之CCD攝影機等之進行影像處理之視頻攝影機(video camera)176來作為拋光液監視手段，以利用視頻攝影機(拋光液監視手段)176來拍攝在頂環24的拋光液供給噴嘴26側之側邊蓄積之拋光液Q的影像並進行影像處理，來檢測在頂環24的拋光液供給噴嘴26側之側邊蓄積之拋光液Q的高度是否到達預定的高度以上。
如此，藉由使用視頻攝影機176之影像辨識，亦可在拋光中監視拋光面52a上的拋光液量。
雖未圖示，但亦可在頂環24的拋光液供給噴嘴26側之側邊，配置分別用來檢測不同的液面高度之兩個液面高度檢測器，來以例如高度h1及比該高度h1高之h2(h1<h2)之兩階段檢測在頂環24的拋光液供給噴嘴26側之側邊蓄積的拋光液Q的高度，以將在頂環24的拋光液供給噴嘴26側之側邊蓄積的拋光液Q的高度調整在該兩階段的高度的範圍(h1至h2)內。
在此情況，流量控制部係例如：如第10圖所示，在設於拋光液供給管線172的中途之兩個分歧管線180a,180b分別裝設流量控制單元182a,182b而構成。並且，使兩個液面高度感測器的電流計所輸出的訊號輸入至控制器170，使該控制器170的輸出分別輸入到流量控制單元182a,182b。
然後，當以一方的液面高度感測器檢測到在頂環24的拋光液供給噴嘴26側之側邊蓄積的拋光液Q的高度達到高度h2(>h1)時，將例如裝設在一方的分歧管線180a之流量控制單元182a的開關閥予以關閉，使液面高度不會變高的量之拋光液Q通過另一方的分歧管線180b而供給至拋光面52a使得液面慢慢降低。然後，當以另一方的液面高度感測器檢測到在頂環24的拋光液供給噴嘴26側之側邊蓄積的拋光液Q的高度達到高度h1(<h2)時，將例如裝設在另一方的分歧管線180b之流量控制單元182b的開關閥予以關閉，使液面高度層變高的量之拋光液Q通過一方的分歧管線180a而供給至拋光面52a，使得液面慢慢上升。藉由重複此操作，就可將在頂環24的拋光液供給噴嘴26側之側邊蓄積的拋光液Q的高度調整在該兩階段的高度的範圍(h1至h2)內。
如此，將在頂環24的拋光液供給噴嘴26側之側邊蓄積的拋光液Q的高度調整在預定的範圍(h1至h2)內，就可在確實防止拋光液的供給不足之同時，更加削減拋光液的消耗量。
尤其，在兩個分歧管線180a,180b上分別裝設流量控制單元182a,182b而調整供給至拋光面52a之拋光液的流量，可使響應性變好，使時間的延遲(time lag)變得更短。
亦可如第11及第12圖所示，在拋光液供給管線172的中途裝設具有在厚度方向貫通且在圓周方向延伸的複數個狹縫(slit)184a之厚壁圓板狀的旋轉體184，且將此旋轉體184用作為流量調整部的至少一部份。該旋轉體184係由馬達185加以驅動而以各狹縫184a會依序與拋光液供給管線172連通之方式旋轉，以此方式，使拋光液Q保持在各狹縫184a內。在此情況，調整旋轉體184的旋轉速度或旋轉角，或者調整各狹縫184a的長度或寬度的至少一方，就可調整供給至拋光台22的表面的拋光面52a之拋光液Q的供給量。
雖未圖示，但亦可在拋光液供給噴嘴的拋光液供給口附近設置具有內部可保持拋光液的複數個狹縫之可旋轉自如的旋轉體。
亦可如第13圖所示，在拋光液供給噴嘴26的拋光液供給口26a附近配置具有上下移動自如的筒狀體186之拋光液保持機構188，且將此拋光液保持機構188用作為流量調整部的至少一部份。該拋光液保持機構188的筒狀體186的中空部，係與拋光液供給噴嘴26的拋光液供給口26a連通，且當拋光液保持機構188下降而筒狀體186的下端面與拋光面52a接觸時，將拋光液Q保持在筒狀體186的中空部內，當拋光液保持機構188上升而筒狀體186的下端面脫離拋光面52a，就讓保持在筒狀體186的中空部內之拋光液Q從中空部排出而供給至拋光面52a。
如此，將保持在筒狀體186的中空部內之拋光液Q供給至拋光面52a，則即使在供給的是更少流量的拋光液Q之情況，也可將拋光液Q保持在筒狀體186的中空部內，然後有效地將保持在筒狀體186的中空部內之拋光液Q供給至拋光面52a。
雖未圖示，但亦可在拋光液供給管線的中途設置反覆進行拋光液的保持及排出之拋光液保持機構。
亦可如第14圖所示，在拋光液供給噴嘴26的拋光液供給口26a的附近配置具有在偏離重心的位置受到支持而可自由轉動預定角度之有底筒狀的容器部190之拋光液蓄留機構192，且將此拋光液蓄留機構192用作為流量調整部的至少一部份。該拋光液蓄留機構192的容器部190的中空部，係與拋光液供給噴嘴26的拋光液供給口26a連通。在容器部190內蓄積到一定量的拋光液之前，容器部190的開口部會朝向上方，等到容器部190內蓄積到一定量的拋光液時，容器部190就會因為其本身及拋光液的重量而以使其開口部朝向下方之方式轉動，因此，容器部190內的拋光液會自動排出而供給至拋光面52a。容器部190係在內部的拋光液排出後就會因本身的重量而回復到原來的狀態。
如此，將保持在容器部190的內部之拋光液Q供給至拋光面52a，則即使在供給的是更少流量的拋光液Q之情況，也可將拋光液Q蓄積在容器部190的內部，然後以無須使用動力的方式有效地將蓄積在容器部190的內部之拋光液Q供給至拋光面52a。
雖未圖示，但亦可在拋光液供給管線的中途設置反覆進行拋光液的暫時蓄留及自動排出之拋光液蓄留機構。
第15圖顯示另一拋光裝置的主要部份。此例之拋光裝置之與第7圖所示的拋光裝置之不同點在於：具有旋轉圈數測量手段104來替換第7圖所示的液面高度感測器(拋光液監視手段)160，該旋轉圈數測量手段104具備有設於頂環24的外周部之感測標的(dog)(本例中為一受測凸塊)100、以及配置於頂環24的外側之用來檢測出感測標的100的通過之檢測感測器102，且將檢測感測器102的輸出訊號輸入至控制器170。而且，利用該控制器170的輸出，來控制拋光液供給管線172所具備之作為流量調整部之流量控制單元174。
在此例中，係使拋光台22旋轉後，將流量控制單元174所具備的開關閥打開，而從拋光液供給噴嘴26將拋光液Q供給到拋光面52a。然後，使保持著半導體晶圓W之頂環24一邊旋轉一邊下降，以預定的按壓力將半導體晶圓W按壓至拋光墊52的拋光面52a，以此方式，開始進行在拋光液Q存在下之半導體晶圓的拋光。在此拋光中，利用檢測感測器102檢測出設於頂環24的外周部之感測標的100的通過，以測量頂環24的(總)旋轉圈數。然後，在該頂環24的(總)旋轉圈數達到預定的值時控制流量控制單元174所具備的流量控制器，來調整從拋光液供給噴嘴26供給到拋光面52a之拋光液的供給量。此拋光液之供給量的調整亦可每次頂環24的(總)旋轉圈數達到預定的值時都進行。
如此，在頂環24的(總)旋轉圈數超過一定的值之前後，利用流量控制單元(流量調節部)174來調整從拋光液供給噴嘴26供給到拋光面52a之拋光液Q的液量，就可在維持著比較高的拋光速率的情況下，更加削減拋光液的使用量。
在此例中，係測量頂環24的(總)旋轉圈數，而調整從拋光液供給噴嘴26供給到拋光面52a之拋光液Q的液量，但亦可測量拋光台22的(總)旋轉圈數，而調整從拋光液供給噴嘴26供給到拋光面52a之拋光液Q的液量。就旋轉圈數測量手段而言，毋庸說，亦可使用具有感測標的100及檢測感測器102以外之任意的手段。
第16圖顯示又另一拋光裝置的主要部份。此例之拋光裝置之與第7圖所示的拋光裝置之不同點在於：使用伴隨著作為移動機構之步進馬達106的旋轉而沿著水平面擺動之拋光液供給噴嘴108來代替第7圖所示的拋光液供給噴嘴26，而使拋光液供給口(拋光液供給位置)108a沿著水平面移動，並利用控制器110控制步進馬達(移動機構)106，而控制拋光液供給口(拋光液供給位置)108a的移動速度。在此例中，並不具備第7圖所示的液面高度感測器(拋光液監視手段)160。
在此例中，拋光時，係以讓拋光液供給口(拋光液供給位置)108a從位於拋光面52a的周緣部的起始位置(home position)H上之位置，移動到位於在拋光面52a的中心側之與由頂環24所保持的半導體晶圓W的邊緣部之在拋光面52a上的軌跡對應之第一供給位置F上的位置之方式，使拋光液供給噴嘴108擺動。並且，以讓拋光液供給口108a位於第一供給位置F上的位置與位於與由頂環24所保持的半導體晶圓W的中心部之在拋光面52a上的軌跡對應之第二供給位置S上的位置之間往復移動之方式，使拋光液供給噴嘴108往復擺動，然後在拋光結束後，以讓拋光液供給口108a移動到位於拋光面52a的周緣部的起始位置H上的位置之方式，使拋光液供給噴嘴108擺動。在此拋光時，係利用控制器110控制步進馬達106，而控制拋光液供給噴嘴108的擺動速度，進而控制拋光液供給口(拋光液供給位置)108a的移動速度。
進行維護(maintenance)時，係以讓拋光液供給口108a從位於拋光面52a的周緣部的起始位置H上之位置，移動到位於拋光面52a的側邊的維護位置M上之位置之方式，使拋光液供給噴嘴108擺動，然後在維護結束後，以讓拋光液供給口108a移動到位於拋光面52a的周緣部的起始位置H上的位置之方式，使拋光液供給噴嘴108擺動。
在此例中，係使拋光台22旋轉後，將第7圖所示之流量控制單元174所具備的開關閥打開，而開始從拋光液供給噴嘴108到拋光面52a之拋光液Q的供給。同時，以讓拋光液供給口108a從位於起始位置H上之位置移動到位於第一供給位置F上之位置之方式，使拋光液供給噴嘴108擺動。然後，使保持著半導體晶圓W之頂環24一邊旋轉一邊下降，以預定的按壓力將半導體晶圓W按壓至拋光墊52的拋光面52a，以此方式，開始在拋光液Q存在下之半導體晶圓的拋光。
在此半導體晶圓W的拋光時，以讓拋光液供給口(拋光液供給位置)108a在位於第一供給位置F上的位置與位於第二供給位置S上的位置之間往復移動之方式，使拋光液供給噴嘴108往復擺動。此時，藉由控制器110，在例如拋光液供給口108a從第一供給位置F移動到第二供給位置S時，控制拋光液供給口108a的移動速度，使拋光液供給口108a的移動速度慢慢地或是階段性地變快。反之，在拋光液供給口108a從第二供給位置S移動到第一供給位置F時，控制拋光液供給口108a的移動速度，使拋光液供給口108a的移動速度慢慢地或是階段性地變慢。例如，將第一供給位置F與第二供給位置S之間分割為11個擺動區域，並針對各分割步驟區域逐一設定最適合的拋光液供給口108a的移動速度。
亦可在此拋光時，調整從拋光液供給口108a供給至拋光面52a之拋光液的流量。
然後，在對於半導體晶圓之預定的拋光結束後，以讓拋光液供給口108a移動到位於起始位置H上的位置之方式，使拋光液供給噴嘴108擺動。
在以複數個拋光步驟對半導體晶圓等的被拋光物進行拋光之情況，例如以第一拋光步驟對阻障膜(barrier film)上的銅膜等導電膜的大部份進行拋光，以第二拋光步驟進行將銅膜等導電膜去除以使阻障膜露出之拋光的情況，最好依據各拋光步驟，來針對前述擺動區域的每一個設定拋光液供給口108a的移動速度。如此，就可在使各拋光步驟的每一個都維持高拋光速率的情況下，大幅削減拋光液的使用量。
在拋光之前，就將拋光液供給至拋光面52a為廣泛採行的作法。因此，最好在對半導體晶圓等之拋光對象物進行拋光之前即供給拋光液至拋光面52a時，就將拋光液供給口108a的移動速度設定給前述擺動區域的每一個。如此，就可在對拋光對象物進行拋光之前使供給至拋光面52a之拋光液在拋光面52a上的分佈為最適當的分佈，而大幅削減拋光液的使用量。
另外，也可供給拋光液至拋光面52a，而對拋光後的拋光對象物進行沖洗(rinse)或洗淨，或者進行拋光面52a的修整(dressing)。如上述方式供給拋光液至拋光面52a而對拋光後的拋光對象物進行沖洗或洗淨時，或者進行拋光面52a的修整時，最好依前述擺動區域的每一個設定拋光液供給口108a的移動速度。如此，就可在對拋光後的拋光對象物進行沖洗或洗淨時，或者進行拋光面52a的修整時削減供給至拋光面52a之拋光液的使用量。
第17圖係顯示使用第16圖所示之拋光裝置，且使拋光液供給口(拋光液供給位置)108a固定在第一供給位置F，而對直徑300 mm的半導體晶圓進行拋光時(移動距離0 mm)；使拋光液供給口108a在第一供給位置F與第二供給位置S之間移動，而對直徑300 mm的半導體晶圓進行拋光時(移動距離150 mm)；以及使拋光液供給口108a在第一供給位置F與起始位置H之間移動，而對直徑300 mm的半導體晶圓進行拋光時(移動距離300 mm)之各移動距離(Oscillation Distance)與拋光速率(Removal Rate)的關係。第17圖中，係將移動距離150 mm時之拋光速率表示為1。
第18圖係顯示使用第16圖所示之拋光裝置，且使拋光液供給口108a的移動速度變化而對直徑300 mm的半導體晶圓進行拋光時之移動速度(Nozzle Speed)與拋光速率(Removal Rate)的關係。在拋光速率中，係將使拋光液供給口108a固定在第一供給位置F而對直徑300 mm的半導體晶圓進行拋光時的拋光速率表示為1，將拋光液供給口108a的移動速度之初始值表示為1。
從第17及第18圖可知：限制拋光處理中之拋光液供給口(拋光液供給位置)108a的移動範圍，且在拋光中將從拋光液供給口108a供給拋光液的範圍限定在與半導體晶圓之從中心到邊緣部之半導體晶圓的大致半徑對應之區域，可使拋光速率提高，此外藉由提高拋光液供給口108a的移動速度也可使拋光速率提高。
亦可使用其前端部具有如第8圖所示的傾斜部158a之噴嘴，來作為第16圖所示之拋光液供給噴嘴108。第19圖顯示使用其前端部在鉛直方向呈直線狀延伸之噴嘴來作為拋光液供給噴嘴108而進行拋光之情況(Normal)、以及使用前端部具有傾斜角α為30°且朝向頂環與拋光面之間而傾斜的傾斜部158a之噴嘴來作為拋光液供給噴嘴108而進行拋光之情況(Angled)的拋光速率(Removal Rate)。在第19圖中，將使用其前端部在鉛直方向呈直線狀延伸之噴嘴來作為拋光液供給噴嘴108而進行拋光之情況的拋光速率設為1。
從第19圖可知：使用前端部具有傾斜部之拋光液供給噴嘴，與使用前端部在鉛直方向延伸之拋光液供給噴嘴時相比，可使拋光速率提高約8%。
亦可如第20圖所示，在拋光面52a的上方配置在拋光面52a的半徑方向延伸且前端到達該拋光面52a的中心之擺動臂托架(arm bracket)112，並將擺動臂114的基端連結至此擺動臂托架112的前端，然後將在鉛直方向延伸且下端具有拋光液供給口(拋光液供給位置)之拋光液供給噴嘴116以可自由移動的方式安裝至該擺動臂114，以此方式，亦可使拋光液供給噴嘴116伴隨著擺動臂114的擺動而沿著拋光面52a的圓周方向移動。
(實施例1)
在第16圖所示的拋光裝置中，如表2所示，將第一供給位置F與第二供給位置S之間分割為11個擺動區域(Oscillation Zone-1至11)，並依各擺動區域逐一設定拋光液供給噴嘴108之拋光液供給口(拋光液供給位置)108a的移動速度(Osci. Speed)，而對直徑300 mm的半導體晶圓進行拋光。
表2中，各擺動領域的開始位置(Start Position)及結束位置(End Position)，係以第16圖所示之第二供給位置S作為起點(0 mm)，以第一供給位置F作為終點(195.5 mm)。距離(Osci. Dist.)係為將第二供給位置S到第一供給位置F分割為11個區域時之各區域之圓弧狀的擺動軌跡之距離。擺動時間(Oscillation Time)，在去路及回路皆為5.5秒。在此拋光時，係從拋光液供給噴嘴108的拋光液供給口108a以200 ml/min之流量將拋光液供給至拋光面52a，且一邊以2 psi(13.79 kpa)之壓力將由頂環24所保持著的半導體晶圓按壓至拋光面52a，一邊使頂環24以140 min-1之旋轉速度旋轉。
將此時之拋光速率(Removal Rate)顯示於第21圖，將拋光速率(Removal Rate)與晶圓位置(Wafer Position)的關係顯示於第22圖。第21圖中還顯示作為比較例1之將拋光液供給噴嘴108的拋光液供給口108a固定在第一供給位置F，且使頂環旋轉速度(TT Rotation)變化，其他的條件則採用與實施例1相同地對半導體晶圓進行拋光時之拋光速率與頂環旋轉速度的關係。第22圖中還顯示作為比較例2之將拋光液供給噴嘴108的拋光液供給口108a固定在第一供給位置F，且將頂環24的旋轉速度設定為90 min-1，其他的條件則採用與實施例1相同地對半導體晶圓進行拋光時之拋光速率與晶圓位置的關係，以及作為比較例3之將頂環24的旋轉速度設定為140 min-1，其他的條件則採用與比較例2相同地對半導體晶圓進行拋光時之拋光速率與晶圓位置的關係。
從第21及第22圖可知：將拋光液供給噴嘴108的拋光液供給口108a固定在第一供給位置F而進行拋光之情況，雖可藉由提高頂環24的旋轉速度而使拋光速率提高，但此拋光速率之提高，在使頂環24的旋轉速度為140 min-1時就幾乎到達極限，而且，如上方式提高頂環的旋轉速度時，拋光後的晶圓表面的平坦性會變差，相對地，實施例1與將拋光液供給口108a固定在第一供給位置F且使頂環24以140 min-1的旋轉速度旋轉而進行拋光之情況相比，可使拋光速率提高約20%，而且，可提高拋光後的晶圓表面的平坦性。
(實施例2)
從拋光液供給噴嘴108的拋光液供給口(拋光液供給位置)108a以100 ml/min之流量將拋光液供給至拋光面52a，其他的條件則與實施例1相同而對直徑300 mm的半導體晶圓進行拋光。
將此時之拋光速率(Removal Rate)顯示於第23圖，將拋光速率(Removal Rate)與晶圓位置(Wafer Position)的關係顯示於第24圖。第23圖中還顯示作為比較例4之將拋光液供給噴嘴108的拋光液供給口108a固定在第一供給位置F，從拋光液供給噴嘴108的拋光液供給口108a以200 ml/min之流量將拋光液供給至拋光面52a，且將頂環24的旋轉速度設定為90 min-1，其他的條件則與實施例1相同而對直徑300 mm的半導體晶圓進行拋光時之拋光速率，第24圖中也顯示比較例4之拋光速率(Removal Rate)與晶圓位置(Wafer Position)的關係。第24圖中還顯示作為比較例5之從拋光液供給噴嘴108的拋光液供給口108a以100 ml/min之流量將拋光液供給至拋光面52a，其他的條件則與比較例4相同地對直徑300 mm的半導體晶圓進行拋光時之拋光速率與晶圓位置的關係，以及作為比較例6之將頂環24的旋轉速度設定為140 min-1，其他的條件則與比較例5相同而對直徑300 mm的半導體晶圓進行拋光時之拋光速率與晶圓位置的關係。
從第23及第24圖可知：將拋光液供給噴嘴108的拋光液供給口108a固定在第一供給位置F之情況時，係藉由使拋光液的供給量增大而可提高拋光速率，相對地，實施例2與使拋光液的供給量增大而提高拋光速率之比較例4相比，雖然需要使頂環的旋轉速度從90 min-1提高到140 min-1，但即便使拋光液的使用量從200 ml/min減半到100 ml/min，也可確保優於比較例4之拋光速率。
至此為止雖然都針對本發明之實施形態進行說明，惟毋庸說，本發明不只限定於上述的實施形態，本發明還可在其申請專利範圍所定義的技術思想的範圍內以各種不同的形態來加以實施。
10．．．晶圓匣
12．．．移行機構
14．．．第一搬送機器人
20．．．拋光裝置
22．．．拋光台
24．．．頂環
26．．．拋光液供給噴嘴
26a．．．拋光液供給口
28．．．修整器
30．．．噴霧器
32．．．第一線性輸送機
34．．．第二線性輸送機
36,40．．．翻轉機
38．．．第二搬送機器人
42．．．洗淨機
44．．．搬送單元
50．．．馬達
52．．．拋光墊
52a．．．拋光面
54．．．頂環軸
56．．．固持環
56a．．．接觸面
56b．．．環狀溝槽
58．．．渦電流感測器
60．．．配線
62．．．支持軸
64．．．旋轉連接器
66．．．控制器
70．．．步進馬達
72．．．模擬器
100．．．感測標的
102．．．檢測感測器
104．．．旋轉圈數測量手段
106．．．步進馬達
108．．．拋光液供給噴嘴
108a．．．拋光液供給口
110．．．控制器
112．．．擺動臂托架
114．．．擺動臂
116．．．拋光液供給噴嘴
158．．．拋光液供給噴嘴
158a．．．傾斜部
160．．．液面高度感測器
162．．．電源
164．．．陽極導線
166．．．陰極導線
168．．．電流計
170．．．控制器
172．．．拋光液供給管線
174．．．流量控制單元
176．．．視頻攝影機
180a,180b．．．分歧管線
182a,182b．．．流量控制單元
184．．．旋轉體
184a．．．狹縫
185．．．馬達
186．．．筒狀體
188．．．拋光液保持機構
190．．．容器部
192．．．拋光液蓄留機構
F．．．第一供給位置
H．．．起始位置
M．．．維護位置
Q．．．拋光液
S．．．第二供給位置
W．．．半導體晶圓
X．．．拋光液供給位置
第1圖係顯示具備有本發明實施形態的拋光裝置之拋光處理系統之平面圖。
第2圖係顯示第1圖所示的拋光處理系統所具備之本發明實施形態之拋光裝置的概要之縱斷面圖。
第3圖係第2圖所示之拋光裝置的系統構成圖。
第4圖係由模擬器所進行的模擬的預測流程圖。
第5A圖係顯示模擬器所進行的模擬中之拋光面、拋光液供給噴嘴及拋光液供給口(拋光液供給位置)的關係之平面圖，第5B圖係第5A圖之正面圖。
第6圖係與參考輪廓也一併顯示模擬輪廓與實際拋光輪廓之曲線圖。
第7圖係顯示另一拋光裝置的概要之縱斷面圖。
第8圖係顯示又另一拋光裝置的概要之縱斷面圖。
第9圖係顯示又另一拋光裝置的概要之縱斷面圖。
第10圖係顯示流量控制部的另一例之方塊圖。
第11圖係顯示拋光液供給管線與介設於該管線之旋轉體的關係之概要圖。
第12圖係放大顯示第11圖的一部份之放大斜視圖。
第13圖係顯示在拋光面的上方配置有拋光液保持機構的狀態之概要圖。
第14圖係顯示在拋光面的上方配置有拋光液貯留機構的狀態之概要圖。
第15圖係顯示又另一拋光裝置的重要部分之概要圖。
第16圖係顯示又另一拋光裝置的重要部分之概要圖。
第17圖係顯示使用第16圖所示之拋光裝置，且使拋光液供給口(拋光液供給位置)固定或移動而進行拋光時之各移動距離(Oscillation Distance)與拋光速率(Removal Rate)的關係之曲線圖。
第18圖係顯示使用第16圖所示之拋光裝置，且使拋光液供給口(拋光液供給位置)的移動速度變化而進行拋光時之拋光液供給口的移動速度(Nozzle Speed)與拋光速率(Removal Rate)的關係之曲線圖。
第19圖係顯示在第16圖所示之拋光裝置中，使用其前端部在鉛直方向呈直線狀延伸之噴嘴作為拋光液供給噴嘴而進行拋光之情況(Normal)、與使用前端部具有傾斜部之噴嘴作為拋光液供給噴嘴而進行拋光之情況(Angled)的拋光速率(Removal Rate)之柱狀圖。
第20圖係顯示又另一拋光裝置的主要部分之概要圖。
第21圖係與比較例1中的拋光速率與頂環旋轉速度(TT Rotation)的關係一併顯示實施例1中的拋光速率(Removal Rate)之曲線圖。
第22圖係顯示實施例1以及比較例2,3中的拋光速率(Removal Rate)與晶圓位置(Wafer Position)的關係之曲線圖。
第23圖係顯示實施例2以及比較例4中的拋光速率(Removal Rate)之柱狀圖。
第24圖係顯示實施例2以及比較例4至6中的拋光速率(Removal Rate)與晶圓位置(Wafer Position)的關係之曲線圖。
22．．．拋光台
24．．．頂環
26．．．拋光液供給噴嘴
26a．．．拋光液供給口
52a．．．拋光面
58．．．渦電流感測器
66．．．控制器
70．．．步進馬達
72．．．模擬器
W．．．半導體晶圓
X．．．拋光液供給位置

Claims (8)

  1. 一種拋光裝置，具備有：具有拋光面之拋光台；保持拋光對象物並將該拋光對象物按壓至前述拋光面之頂環；將拋光液供給至前述拋光面之拋光液供給噴嘴；使前述拋光液供給噴嘴的拋光液供給位置沿著前述拋光面的大致半徑方向移動之移動機構；控制前述移動機構之控制器；以及預先求出前述拋光液供給噴嘴的拋光液供給位置與拋光輪廓的關係，且根據該預先求出之拋光液供給噴嘴的拋光液供給位置與拋光輪廓的關係，來預測拋光液供給位置之移動模式或拋光輪廓並輸出至前述控制器之模擬器；其中前述拋光液供給位置的移動模式係包含：拋光液供給開始位置、拋光液供給折返位置、速度變化位置、以及在各速度變化位置之間之拋光液供給口的移動速度。
  2. 如申請專利範圍第1項之拋光裝置，其中，前述模擬器係根據所希望的拋光輪廓之輸入，來參照預先求出之表示複數個點的拋光液供給位置與拋光輪廓的關係之資料庫，而輸出經預測為可得到前述所希望的拋光輪廓之拋光液供給位置的移動模式。
  3. 如申請專利範圍第1項之拋光裝置，其中，前述模擬器係根據拋光液供給位置的移動模式之輸入，來參照預先 求出之表示複數個點的拋光液供給位置與拋光輪廓的關係之資料庫，而輸出經預測為可在依照前述移動模式使前述拋光液供給位置移動而進行拋光時得到之拋光輪廓。
  4. 如申請專利範圍第1項之拋光裝置，其中，前述模擬器係參照預先求出之表示複數個點的拋光液供給位置與拋光輪廓的關係之資料庫，並藉由N次回歸、傅立葉轉換、樣條回歸及小波轉換之至少一方法，來預測任意的拋光液供給位置與拋光輪廓的關係。
  5. 如申請專利範圍第1項之拋光裝置，其中，前述模擬器係藉由依據在任意的微小區間中之拋光液供給位置的移動速度或停留時間而加權過之拋光輪廓的疊加，來預測可在使拋光液供給位置移動而進行拋光時得到之拋光輪廓。
  6. 如申請專利範圍第1項之拋光裝置，其中，具備有膜厚監測器，且前述模擬器係從膜厚監測器之拋光中的測量結果來預測拋光液供給位置之最適合的移動模式，並回授至前述控制器。
  7. 如申請專利範圍第6項之拋光裝置，其中，前述膜厚監測器係為渦電流感測器或光學式感測器。
  8. 如申請專利範圍第1項之拋光裝置，其中，具備有拋光輪廓監測器，且將拋光輪廓監測器之拋光後的測量結果當作實際拋光輪廓而輸入至前述模擬器。
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