[发明专利]用于化学机械研磨装置的操作参数自动反馈方法及其控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及半导体晶片研磨技术的化学机械研磨(CMP)装置的自动反馈方法，特别是该CMP装置中的操作参数(recipe)自动反馈的方法。

背景技术

图1所示为现有技术的CMP装置的基本架构，其操作过程是将晶片12以研磨头(head)20利用加压装置24压在研磨垫(pad)10上，再以研磨液18由研磨液提供装置16提供至品片12与研磨垫10之间，当晶片12进行研磨加工时，同时以研磨液18中所包括的超微磨粒(直径在100奈米以下)抛光材料，利用研磨头20和研磨平台26的旋转的方式对晶片12的凸部进行选择性的研磨动作。

为了保持研磨垫10的平整性，必需使用研磨垫修整器14来修整研磨垫10，修整器多半是以钻石制作，因为进行晶片研磨同时也会磨损研磨垫10和研磨头20的缓冲垫22，造成研磨垫10和研磨头20的表面产生不平整的情况，降低晶片12边缘的研磨效率，所以必需利用硬度较高(如钻石)的研磨垫修整器14将研磨垫10表面的不平整修整，以利晶片12和研磨垫10的接触面能维持良好的状态，让研磨液18可以均匀分布在晶片和研磨垫之间，维持研磨的良好效率。

在研磨的过程中，无论研磨头20、研磨垫10和研磨垫修整器14都会磨损，因此这些零件都属消耗性零件，也都有其生命周期，使用的时间越长时，会造成晶片表面某些部分的研磨速率明显的下降，如图3所示，在不同的生命周期下在晶片12的内外部分所产生的研磨速率效果也会产生明显的不同，如图形中所显示，当消耗性零件生命周期尚属年轻的曲线1和2中，曲线的落差还不算太大，但到生命周期较老化的曲线4(PAD 18小时/Condition 18小时/Head 18小时)时，晶片12边缘的研磨速率呈现大幅的下降趋势，此问题会造成整个晶片的研磨效果会随消耗性零件生命周期的增加而越来越差。

因为这样的变化，在CMP装置的操作参数上，可以适当调整施加在晶片12区域上的压力，让晶片12的各部分的研磨速率值产生变化，依此可以调整晶片12边缘的研磨速率，因此需要一个机制来判断不同消耗性零件生命周期时，要如何调整操作参数来保持研磨速率，以维持良好的研磨品质。

因此在使用CMP装置研磨过程中，自动依据不同的消耗性零件生命周期来产生最佳的操作参数设定，以维持良好的研磨品质是必需的。

发明内容

本段摘述本发明的某些特征，其它特征将叙述于后续的段落。本发明通过附加的权利要求定义，其合并于此段落作为参考。

为了改善上述的缺点，本发明揭示一种用于化学机械研磨(CMP)装置的操作参数(recipe)自动反馈方法，其步骤包括：(1)将该CMP装置中相关消耗性零件生命周期(consumable parts lifetime)下载(download)至数据库中，该数据库包括第一参照表和第二参照表；(2)利用该数据库中的第一参照表，查出在该CMP装置中相关消耗性零件生命周期所对应的晶片厚度轮廓(thicknessprofile)值；(3)利用该晶片厚度轮廓值和该数据库中的第二参照表，查出最佳的CMP装置的操作参数；并且(4)将该最佳操作参数上传(upload)至CMP装置中。

根据本发明的方法，该消耗性零件为研磨垫(pad)。

根据本发明的方法，该消耗性零件为研磨垫平整器(pad conditioner)。

根据本发明的方法，该消耗性零件为研磨头(head)。

根据本发明的方法，其中第一参照表为不同的消耗性零件生命周期时，研磨速率(polish rate)对应晶片研磨位置的晶片厚度轮廓值变化关系表。

根据本发明的方法，其中第二参照表为不同操作参数下，研磨速率对应晶片研磨位置的晶片厚度轮廓值变化关系表。

根据本发明的方法，其中操作参数包括：研磨率(RR，removal rate)、操作压力(pressure)、研磨头和研磨垫转速、操作温度。

根据本发明的方法，还包括步骤(5)，将晶片厚度轮廓值结果回存到数据库的第一与第二参照表内，作为以后对比用。

本发明另揭示一种化学机械研磨(CMP)操作参数自动反馈控制系统，包括：化学机械研磨(CMP)装置；数据库，其中储存第一参照表和第二参照表；和自动反馈机制，当晶片进入该CMP装置时，自动下载该装置内的相关消耗性零件生命周期，和该数据库内的该两个参照表对比，并将对比出的最佳操作参数上传回该CMP装置。

根据本发明的系统，该消耗性零件为研磨垫。