使用来自翘曲数据的反馈的纳米形貌控制和优化的制作方法

专利名称：使用来自翘曲数据的反馈的纳米形貌控制和优化的制作方法
技术领域：
本发明的各方面一般地涉及处理半导体晶片，更具体地，涉及在处理过程中控制 和优化晶片纳米形貌。
背景技术：
半导体晶片在集成电路(IC)芯片生产中常用作衬底。芯片制造商需要表面极度 平坦和平行的晶片，以确保能从每个晶片制作出最大数目的芯片。在从晶锭切成薄片之后， 晶片通常经历研磨和抛光处理，该处理被设计为改善特定的表面特征，例如平坦度和平行度。同步双面研磨同时对晶片的两侧进行操作，并产生具有高度平面化表面的晶片。 执行双面研磨的研磨机包括例如由Koyo Machine IndustriesCo.，Ltd制造的研磨机。这 些研磨机使用晶片夹具来在研磨期间保持半导体晶片。夹具通常包括一对液压静力垫 (hydrostatic pad)和一对研磨轮。所述垫和轮以相对关系取向，从而将晶片以竖直取向 保持在其间。在研磨期间，液压静力垫有益地在各自的垫和晶片表面之间产生流体屏障 (fluidbarrier)以保持晶片，而不使刚性垫物理地接触晶片。这减少了由物理夹持所导 致的对晶片的损伤，并允许晶片相对于垫表面以更小的摩擦切向移动(转动)。尽管该研 磨过程可以改善被研磨的晶片表面的平坦度和/或平行度，但是它会导致晶片表面的拓扑 (topology)的劣化。具体地，已知液压静力垫和研磨轮夹持平面的未对准会导致这样的劣 化。研磨后的抛光在被研磨的晶片上产生高度反射的、镜面样的晶片表面，但是并不能解决 拓扑劣化。为了鉴定并解决拓扑劣化问题，器件和半导体材料制造商考虑到晶片表面 的纳米形貌(nanotopography)。 例如，Semiconductor Equipment andMaterials International (SEMI)，一个半导体产业的全球贸易组织(SEMI文件3089)，将纳米形貌定 义为晶片表面在约0. 2mm到约20mm的空间波长内的偏差。该空间波长非常接近地对应于 被处理的半导体晶片的纳米尺度上的表面特征。纳米形貌测量晶片的一个表面的高程偏差 (elevationaldeviation)，而不考虑晶片的厚度变化，如同常规的平坦度测量。通常使用两 项技术，光散射和干涉测量法，来测量纳米形貌。这些技术使用从经抛光的晶片表面反射的 光来探测非常小的表面变化。尽管直到在最终抛光之后才测量纳米形貌(NT)，但是双面研磨是影响最终晶片的 NT的一个工序。特别是，在研磨处理期间，由于液压静力垫和研磨轮夹持平面之间的未对准 而使NT缺陷(如C标志(C-mark)和B环)成形，这些缺陷会导致显著的产率损失。被设 计用于减少由液压静力垫和研磨轮夹持平面之间的未对准而导致的NT缺陷的当前技术包 括手动地重新对准夹持平面。不幸的是，研磨操作的动力学和研磨轮的差异磨损的效应使 得在相对少的操作之后平面就从对准状态偏离。必须频繁重复对准步骤(当由操作员执行 时非常耗时)，从而使其成为一种在商业上非常不实用的控制研磨机操作的方式。此外，当 前的技术并不通知操作员应该对夹持平面进行的特定调整。而是只为操作员提供描述晶片表面的数据，操作员于是利用试错法(trial and error)来寻找使纳米形貌劣化减轻的对 准。相应地，在操作员之间，手动对准并不一致，并且经常不能改善晶片纳米形貌。此外，在不期望的纳米形貌特征通过双面研磨机而被引入晶片中的时刻和这些特 征被发现的时刻之间通常存在一些滞后。在双面研磨之后，晶片经历各种下游处理，如在通 过纳米测绘仪等检查NT之前进行的边缘抛光、双面抛光、最终抛光、以及对平坦度和边缘 缺陷的测量。因此，在接近将晶片从研磨机移除的时刻时，晶片的纳米形貌是未知的。相反 地，仅在使经研磨的晶片在抛光设备中被抛光之后，才通过常规过程确定纳米形貌。因此， 直到抛光之后，才能鉴定通过双面研磨机而引入到晶片中的不期望的纳米形貌特征。此外， 直到晶片盒被加工，才对晶片进行测量。如果研磨机的次优设定导致了 NT缺陷，那么很可 能晶片盒中的所有晶片都将具有这样的缺陷，导致更大的产率损失。除了常规晶片处理中 的这种不可避免的延迟之外，操作员在从测量获得反馈之前必须等待将被处理的每个晶片 盒。这导致相当长的停机时间。如果下一晶片盒在接收到反馈之前已经被研磨，那么在该 下一晶片盒中存在由不合适的研磨机设定而导致的甚至更大的产率损失的风险。

发明内容
本发明的各方面允许在较短时间内进行纳米形貌反馈，使得可以以较少的滞后时 间识别并执行可用于改善纳米形貌而进行的调整，用以改善质量控制和/或晶片产率。根 据本发明的一个方面，使用这样的数据来预测被研磨的晶片的纳米形貌，该数据指示出用 双面研磨机研磨的晶片的轮廓(profile)。基于预测的纳米形貌确定用于改善随后研磨的 晶片的纳米形貌的研磨参数。根据所确定的研磨参数调整双面研磨机的操作。由此，本发 明的各方面为随后通过双面研磨机研磨的晶片提供了改善的纳米形貌。在另一方面，本发 明利用翘曲数据来提供纳米形貌反馈。例如，本发明可使用从通常用于晶片处理的翘曲测 量设备获得的翘曲数据。由此，本发明有利地提供了用于改善纳米形貌的成本高效且便利 的方法。体现了本发明方面的一种处理晶片的方法使用双面研磨机，所述双面研磨机至少 具有研磨轮的对。该方法包括接收通过翘曲测量设备获得的数据，该设备用于测量通过所 述双面研磨机研磨的晶片的翘曲。所接收的翘曲数据指示出所测量的翘曲。该方法还包括 基于所接收的翘曲数据预测所述晶片的纳米形貌并基于所述晶片的所预测的纳米形貌确 定研磨参数。根据该方法，基于所确定的研磨参数调整所述双面研磨机的操作。在另一方面，一种计算机执行的方法改善了通过双面研磨机研磨的晶片的纳米形 貌。该方法包括接收指示出通过所述双面研磨机研磨的晶片的轮廓的数据，且执行模糊逻 辑算法以根据所接收的数据确定研磨参数。该方法还包括向所述双面研磨机提供反馈。所 述反馈包括所确定的研磨参数以调整所述研磨机的操作。一种用于处理半导体晶片的系统也体现了本发明的方面。该系统包括具有轮的 对的双面研磨机，其用于研磨晶片；测量设备，其用于测量指示出被研磨的晶片的轮廓的数 据；以及处理器，其被配置为根据所测量的数据和模糊逻辑算法确定研磨参数。在所述系统 中，基于所确定的研磨参数调整所述双面研磨机的所述轮中的至少一个。其他目的和特征将在下文中部分地显而易见并被部分地指出。


图1是示出根据本发明的一个实施例的用于处理半导体晶片的系统的框图；图2是根据本发明的一个实施例具有晶片夹具和液压静力垫的研磨机的示意性 侧面立视图；图3是根据本发明的一个实施例可使用的液压静力垫的晶片侧立视图；图4是与图2相似的示意性侧面立视图，但是示出了研磨轮的示例性横向移位和 竖直倾斜；图5是其示意性正面立视图，示例出研磨轮的水平倾斜和竖直倾斜；图6是示例出根据本发明的一个实施例通过测量设备执行的示例性线扫描过程 的图；图7A和7B是进一步示例出根据本发明的一个实施例通过测量设备执行的示例性 线扫描过程的图；图8A是晶片的侧视图，示例出晶片的翘曲参数和弓度(bow)参数；图8B是晶片的侧视图，示例出晶片的厚度参数；图9A和9B是示例出根据本发明的一个实施例的用于处理晶片的方法的示例性流 程图；图10是晶片的顶侧视图，示例出根据本发明的一个实施例针对晶片获得的扫描 线.
一入 ，图11是根据本发明的一个实施例的示例性图表，其将从翘曲数据获得的平均预 测的研磨后径向纳米形貌轮廓与通过纳米形貌测量设备获得的纳米形貌的抛光后轮廓进 行比较；图12是一个示例性图表，示例出根据本发明的一个实施例基于预测的纳米相貌 轮廓的B环区域确定移位参数的算法；图13是根据本发明的一个实施例的示例性图表，其将平均预测的纳米形貌轮廓 与针对晶片的B环实际测量的纳米形貌轮廓相比较；图14是根据本发明的一个实施例的示例性图表，其将平均预测的纳米形貌轮廓 与针对晶片的C标志区域实际测量的纳米形貌轮廓相比较；以及图15是晶片表面的示例性形貌图，示例出B环和C标志区域。在附图的所有若干视图中，对应的参考字符表示对应的部分。
具体实施例方式现在参照附图，本发明的各方面允许在较短时间内进行纳米形貌反馈，使得可以 以较少的滞后时间识别并执行可用于改善纳米形貌而进行的调整，用以改善质量控制和/ 或晶片产率。在图1中，框图示例出根据本发明的一个实施例的用于处理半导体晶片的系 统。为了示例而非限制的目的，该系统包括研磨机101、测量设备103和处理器105，处理器 105具有与其关联的贮存存储器107。研磨机101对晶片进行研磨，测量设备103测量指示 出被研磨的晶片的轮廓的数据。这时，被研磨的晶片未被蚀刻且未被抛光。处理器105被 配置为基于所测量的数据提供用于调整研磨参数的反馈。例如，可以移动研磨机101的研 磨轮中的一个或多个，以改善随后通过研磨机研磨的晶片的纳米形貌。
在一个替代实施例中，该系统包括多个研磨机101，每一个研磨机对晶片进行研 磨，用于根据图1的系统的进一步处理。测量设备103测量数据，该数据指示出由所述多个 研磨机101中的每一个所研磨的晶片的轮廓。处理器105被配置为基于分别与所述多个研 磨机101中的每一个对应的所测量的数据，为所述多个研磨机101中的每一个提供反馈。在图1所示例的实施例中，该系统还包括以下研磨后设备中的一个或多个用于 蚀刻被研磨的晶片的蚀刻设备109 ；用于测量被蚀刻的晶片的表面的表面测量设备111 (例 如，表面平坦度测量工具)；用于抛光被蚀刻的晶片的抛光设备113 ；以及用于测量被抛 光的晶片的纳米形貌的纳米形貌测量设备115。例如，合适的蚀刻设备109是可从Atlas Corporation购买的XS300-0100rev C。合适的表面测量设备111是可从Lapmaster SFTCorporation购买的Wafercom 300。合适的抛光设备是可从德国的PeterWolters GmbH 购买的MICROLINE AC 2000-P2。合适的纳米形貌测量设备115是可从ADE Phase Shift购买的NANOMAPPER 。还可以基于被抛光的晶片的所测量纳米形貌进一步 调整研磨机101。在一个实施例中，研磨机101是双面研磨机。图2示例出这样的双面研磨机的晶 片夹具201。夹具201包括液压静力垫211的对和研磨轮209的对。两个研磨轮209是基 本上相同的，每个轮209总体上(generally)平坦。研磨轮209和液压静力垫211彼此独 立地保持半导体晶片W(宽泛地说，“工件”)，分别限定夹持平面271和273。研磨轮209在 晶片W上的夹持压力集中在轮的旋转轴267处，而液压静力垫211在晶片上的夹持压力集 中在晶片的中心WC附近。液压静力垫211在操作期间保持固定，而总体上由参考标号241表示的驱动环使 旋转中的晶片W相对于垫和研磨轮209移动。图3示出示例性的液压静力垫211。液压静 力垫 211 包括液压静力腔(hydrostatic pocket) 221、223、225、227、229 和 231，它们中的 每一个具有流体注入口 261以将流体引入到腔中。垫体217内的通道263(由虚线示出) 使流体注入口 261a互连，并将流体从外部流体源(未示出)供应到腔中。在操作期间，在 相对恒定的压力下将流体压入腔221、223、225、227、229和231中，以便使流体，而不是垫面 229，在研磨期间接触晶片W。以这样的方式，腔221、223、225、227、229和231处的流体将 晶片W竖直地保持在垫夹持平面273内，但仍提供润滑的支承区域，或滑动屏障，其允许晶 片W在研磨期间以很低的摩擦阻力相对于垫211旋转。垫211的夹持力主要在腔221、223、 225、227、229 和 231 处提供。再次参照图2，如本领域中所公知的，驱动环214的卡销(detent)或切片 (coupon) 215通常在形成于晶片外围中的凹口 N处(图2中通过虚线示出)与晶片W啮合， 以移动绕其中心轴WC旋转的晶片。同时，研磨轮209与晶片W啮合，并沿彼此相反的方向 旋转。轮209中的一个与晶片W沿相同方向旋转，而另一个沿与晶片相反的方向旋转。只 要夹持平面271和273在研磨期间保持吻合，晶片就保持在平面内(也就是，不会弯曲)，并 被轮209均勻地研磨。在双面研磨操作期间，可能发生夹持平面271和273的未对准，这通常由研磨轮 209相对于液压静力垫211的移动所引起。参照图4和图5，三种模式的未对准或其组合被 用来表征夹持平面271和273的未对准。在第一模式中，存在研磨轮209的在沿研磨轮的旋 转轴267的平移中相对于液压静力垫211的侧向移位S(图4)。第二模式的特征是轮209
7的关于通过各个研磨轮中心的水平轴X的竖直倾斜VT (图4和图5)。图4示例出第一模式 和第二模式的组合。在第三模式中，存在轮209的关于通过各个研磨轮209的中心的竖直 轴Y的水平倾斜HT (图5)。这些模式在附图中被夸大，以示例其概念，但是应理解，实际的 未对准可能相对很小。此外，每个轮209能够彼此独立地移动，使得左轮的水平倾斜HT可 以与右轮不同，对于两个轮209的竖直倾斜VT同样如此。如前所述，夹持平面271和273的未对准会导致由形貌测量设备115所测量的不 期望的纳米形貌特征。该不期望的纳米形貌特征可能由于晶片的不平整研磨和/或晶片的 弯曲而扩大。此外，夹持平面271和273的未对准可导致研磨轮209不均勻地磨损，这可进 一步促成在晶片W的研磨期间引起的不期望的纳米形貌的扩大。在一些情况下，晶片可形 成无法通过后续处理(例如，抛光)移除的不期望特征。有利地，本发明使得夹持平面的未 对准最小化。特别地，基于通过测量设备103从被研磨的晶片获得的数据，通过处理器105 调整研磨轮209，而不是一直等到通过纳米形貌测量设备115检测到不期望的纳米形貌特 征。在一个实施例中，测量设备103是翘曲测量设备103，其被配置为与处理器105连 系(interface) 0如半导体晶片制造商所使用的，翘曲测量设备103获得(例如，检测)用 于晶片的翘曲数据，并基于翘曲数据测量晶片的翘曲。在一个实施例中，翘曲测量设备103 包括一个或多个用于获得翘曲数据的电容传感器。所获得的翘曲数据指示出被支撑的晶片 的轮廓(例如，晶片形状)。例如，翘曲测量设备103可执行如图6所示的线扫描过程。根据该线扫描过程，通 过与晶片的第一表面605接触的一个或多个支撑销(SUpportpin)603来支撑晶片W。如由 在无重力状态下的晶片形状(标号607所指示)与被支撑状态下的晶片形状(标号609所 指示)之间的比较所示例的，被支撑的晶片的形状609作为重力和晶片W的质量的函数而 挠曲(deflect)。翘曲测量设备103包括第一静电电容传感器621A，其用于沿被支撑的晶 片609的直径测量在第一传感器621A与第一表面605(例如，前表面)之间的多个距离(例 如，“距离-B”)。相似地，翘曲测量设备103包括第二静电电容传感器621B，其用于沿被支 撑的晶片609的直径测量在第二传感器621B与第二表面605B (例如，背表面)之间的多个 距离(例如，“距离-F”)。所获得的翘曲数据包括对应于直径的线扫描数据组。该线扫描 数据组包括由第一传感器621A沿被支撑的晶片609的直径测量的多个距离以及由第二传 感器621B沿被支撑的晶片609的直径测量的多个距离。线扫描数据组指示出晶片的沿该 直径的轮廓。图7A和7B示例出通过翘曲测量设备103执行的线扫描过程，用以获得多个线扫 描数据组，每一个线扫描数据组指示出沿特定直径的晶片轮廓。如图7A所示，沿晶片的第 一直径执行第一线扫描(由箭头701指示)。特别地，第一传感器621A在沿着晶片的该第 一直径的第一方向上在第一表面605A上方的平面中移动。第一传感器621A以预定的间隔 (也就是，间距R，测量频率)测量在第一传感器621A与晶片的第一表面605A之间的距离。 预定的间隔在图7A中被示出为在晶片W的表面上具有记号。例如，第一传感器621A可以 沿着晶片的第一直径以1或2mm的间隔测量距离。类似地，第二传感器621B在第一方向上 在第二表面605B下方的平面中移动，以沿着晶片的第一直径测量在第二传感器621B与第 二表面605B之间的距离。晶片的第一直径可以定义为参考点的函数。例如，在所示例的过程中，第一直径通过位于晶片周界上的凹口 N。如图7B所示，在完成第一线扫描701之后，转动晶片W(如箭头709指示)。特别 地，位于支撑销603下面的旋转台705升起，以将晶片W抬高到支撑销603之上的位置(标 号707所指示)。在将晶片支撑在被抬高的位置707的同时，旋转台进行旋转。结果，晶片 被转动一定角度(θ )。降低旋转台705，并将旋转后的晶片重新定位在支撑销603上。支撑 销603的相对于晶片的第二表面的位置在图7Α和7Β中用虚线指示出。相应地(inturn)， 执行沿晶片的第二直径的线扫描(箭头715所指示)。根据图示的过程，第一和第二传感器 621A和621B在沿晶片第二直径的第二方向(例如，与第一方向相反)上在分别对应于第 一和第二表面605A和605B的平面中移动。如以上结合第一线扫描701所解释的，第一和 第二传感器621A和621B沿晶片的第二直径以预定的间隔分别测量在传感器621A和621B 与晶片的第一和第二表面605A和605B之间的距离。重复旋转709以及线扫描操作701和 705,以获得多个线扫描数据组中的每一个。在一个实施例中，翘曲测量设备103使用自身质量补偿算法来确定无重力状态的 晶片形状607。自身质量补偿根据线扫描数据组、晶片密度、弹性常数、晶片直径、以及支撑 销603的位置来确定晶片形状。在一个实施例中，翘曲测量设备103基于该晶片形状测量 一个或多个晶片参数。晶片参数可包括以下参数中的一个或多个翘曲、弓度、TTV(总厚度 变化)、和/或GBIR(全局背表面理想范围)。参照图8A，翘曲和弓度通常相对于参考平面 而确定。参考平面被定义为在支撑销603与晶片表面605A之间的接触点的函数。具体地， 翘曲被定义为在中间区域距离参考平面的最大偏移与最小偏移之间的差异的绝对值。该中 间区域是距离晶片的前表面605B和晶片的背表面605A等距的点的轨迹。弓度被定义为在 晶片中心处从参考平面偏移的量。参照图8B，GBIR和TTV反映出晶片的线性厚度变化，并 可以基于从晶片背表面到参考平面的最大和最小距离之间的差值来计算。再次参照图1所示例的系统，通过翘曲测量设备103 (其用于测量被研磨机101研 磨后的晶片的翘曲)获得的数据被传输到处理器105。例如，线扫描数据组和/或所确定的 晶片形状可被传输到处理器105。处理器105接收翘曲数据，并执行计算机可执行的指令， 以进行用于处理所接收的翘曲数据的多个操作。特别地，处理器105基于所接收的翘曲数 据预测晶片的纳米形貌，并基于所预测的晶片的纳米形貌确定研磨参数。相应地调整研磨 机101的操作。在一个实例中，处理器105可以执行计算机可执行的指令，所述指令被具体 化在一个或多个软件应用(application)、应用或软件内的部件、可执行的库文件、可执行 的小应用程序(applet)等等中。与处理器105相关联的贮存存储器107存储供处理器105 存取的信息和数据。例如，贮存存储器107可存储由处理器105使用或存取的数据，例如软 件、应用、数据等等。在一个实施例中，贮存存储器107可以是易失性或非易失性介质，可移除的或不 可移除的介质，和/或可通过计算机或计算机集合(未示出)存取的任何可用介质。通过 示例而非限制的方式，计算机可读介质包括计算机存储介质。在任何方法和技术中的计算 机存储介质用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据之类的信息。例 如，计算机存储介质包括RAM、ROM、EEPR0M、闪速存储器或其他存储器技术、CD-ROM、数字多 用盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储设备，或可以用于存储期 望的信息并可以通过计算机存取的任何其他介质。
在一个实施例中，处理器105和贮存存储器107可以被并入到一个或多个计算设 备中。如本领域技术人员所公知的，计算设备包括以下的组合处理器105，一个或多个计 算机可读介质，耦合到计算设备中各种部件的内部总线系统，输入/输出设备，网络设备， 以及其他设备。示例性的计算设备包括以下中的一个或其组合个人计算机(PC)，工作站， 数字媒体播放器，以及任何其他数字设备。在另一个实施例中，处理器105通过网络存取由 贮存存储器107所存储的数据。在一个实施例中，处理器105存取反馈程序以处理接收到的翘曲数据。所接收到 的翘曲数据可包括线扫描数据组和/或针对被研磨的晶片所确定的晶片形状。特别地，处 理器105基于所接收的翘曲数据而预测晶片的纳米形貌。晶片的纳米形貌是预测的，而不 是实际测量的，这是因为当测量设备103测量晶片时，晶片尚未经历抛光。如前所述，当前 的纳米形貌测量设备所利用的技术依靠的是正被测量的晶片处于已抛光状态。处理器105 基于预测的晶片的纳米形貌而确定一个或多个研磨参数。在一个实施例中，处理器105确 定移位参数(shift parameter) 0移位参数指示出用语使研磨轮209的对移动的大小和方 向，用以减轻由研磨轮209的未对准所导致的纳米形貌劣化。在另一实施例中，处理器105 附加地或替代地确定倾斜参数。倾斜参数指示出使研磨轮的对相对于晶片定位的角度，用 以以减轻由研磨轮209的未对准所导致的纳米形貌劣化。基于所确定的研磨参数而调整研磨机101的操作。例如，可以如由所确定的移位 和/或倾斜参数所规定地调整研磨轮。在一个实施例中，根据所确定的移位和/或倾斜参 数且根据先前限定的补偿量而调整研磨轮209。在一个实施例中，研磨机101被配置为接收 所确定的研磨参数并根据所确定的研磨参数而调整研磨机101的一个或多个部件。在另一 个实施例中，所确定的研磨参数被提供给操作员，由操作员配置研磨机101以根据所确定 的研磨参数来调整研磨机101的一个或多个部件。图9A和9B示例出根据本发明实施例的处理晶片的示例性方法。在903，研磨机 101研磨晶片。在905，确定被研磨的晶片是否为第一晶片。如果确定被研磨的晶片是第一 晶片，则在907，测量设备103获得用于测量第一晶片的翘曲和/或厚度的数据。例如，测量 设备103可以获得四个线扫描数据组，如图10所示。每个线扫描数据组指示出晶片的直径 轮廓(diametric profile)。参照图9A所示的909-915，处理器105进行操作，以计算第一晶片的预测的纳米形 貌轮廓。特别地，在909，处理器105调平(level)由测量设备103所测量的翘曲数据(例 如，线扫描数据组)。在一个实施例中，在定义的移动窗口中使用最小二乘拟合调平所测量 的翘曲数据。在911，处理器105被配置用于根据调平的数据计算第一轮廓。具体地，使用具 有定义的窗口大小的第一过滤器(例如，低通过滤器)对调平的数据进行平滑化。在913， 根据调平的数据计算第二轮廓。具体地，使用具有定义的窗口大小的第二过滤器对调平的 数据进行过滤。第二过滤器操作用以基本移除非纳米形貌波长。在915，根据计算出的第一 和第二轮廓计算晶片的预测的纳米形貌轮廓。在一个实施例中，通过从第一轮廓减去第二 轮廓，计算预测的NT轮廓。根据本发明的方面，处理器105重复909-915处的操作，以针对由测量设备103获 得的每个线扫描数据组计算预测的直径纳米形貌轮廓。根据图10所示例的实例，计算了 四个预测的直径NT轮廓。这四个预测的直径NT轮廓的每一个都是从四个线扫描数据组
10中的一个计算出的。从四个预测的直径NT轮廓确定八个预测的半径NT轮廓(radial NT profile)。这八个预测的半径轮廓中的每一个代表沿晶片半径(例如，0-150mm范围内)的 多个位置处的预测的NT高度数据。通过对作为半径的函数的八个预测的半径轮廓中的每 一个的预测的NT高度数据求平均，计算平均预测的半径NT轮廓。图11的图表将从翘曲数 据获得的平均预测的研磨后的半径NT轮廓与通过纳米形貌测量设备获得的NT抛光后的轮 廓进行比较。图9B示例出由处理器105执行的用于基于预测的NT轮廓(例如，平均预测的半径 NT轮廓)而确定研磨参数的操作。具体地，示出的操作代表对预测的NT轮廓应用的模糊逻 辑算法，以确定移位参数。移位参数具有方向分量和量值分量，以指示出用于研磨轮209的 移位。根据以下更详细讨论的操作，基于预测的NT轮廓的B环区域而确定研磨参数。B环 区域是指半径在IOOmm与150mm之间的晶片区域。B环值指的是，对于平均预测的半径NT 轮廓，在B环区域中的最大的峰-谷值。一般地，较低的B环值(例如，小于5nm)对应于较 理想的纳米形貌。图12示例出用于基于平均预测的NT轮廓的B环区域而确定移位参数的 示例性算法。图13的图表将平均预测的NT轮廓与对晶片的B环实际测量的NT轮廓进行 比较。在另一个实施例中，执行相似的方法(未示出)以优化E标志(E-Mark)。与B环区 域相似，E标志区域是指半径在IOOmm与150mm之间的晶片区域。E标志值指的是，从每个 预测的NT轮廓(而不是平均预测的半径NT轮廓)确定的最大的峰-谷值。在又一实施例 中，执行相似的方法(未示出)以优化C标志。C标志区域是指半径在Omm与50mm之间的 晶片区域。C标志值指的是，对于平均预测的半径NT轮廓，在C标志区域中的最大的峰-谷 值。图14的图表将平均预测的NT轮廓与对C标志区域实际测量的NT轮廓进行比较。图 15是晶片表面的示例性形貌图，其示例出B环和C标志区域。再次参照图9B，在921，处理器105对于预测的NT轮廓确定B环值。在923，处理 器105确定B环值是否小于被定义为低值(例如，5nm)的B环值。如果B环值为低值，处 理器105在925处确定不需要进行调整(也就是，研磨参数的值为零)。替代地，如果B环 值不是低值(也就是，大于或等于5nm)，那么启动优化循环，且当前晶片是优化循环中的第 一晶片。优化循环对当前晶片执行所示方法中的以下讨论的剩余操作，并对后续晶片重复 以上讨论的操作。优化循环一直重复，直到研磨机根据研磨参数所研磨的后续晶片具有的 B环值被确定为小于所定义的低值(即，5nm)。根据优化循环，处理器105基于B环区域中的预测的NT轮廓而确定初步移位方 向。参照931，处理器105确定B环区域中的预测的NT轮廓是否具有先谷后峰的轮廓(称 为“VP轮廓”)。如果预测的NT轮廓被确定为在B环区域中具有先谷后峰轮廓，那么研磨轮 209的初步移位方向是向右。参照933，处理器105类似地确定B环区域中的预测的NT轮 廓是否具有先峰后谷的轮廓(称为“PV轮廓”)。如果预测的NT轮廓被确定为在B环区域 中具有先峰后谷轮廓，那么研磨轮209的初步移位方向是向左。在确定初步移位方向之后，处理器105基于B环值确定移位量值。在941，处理器 105确定晶片是否为优化循环中的第一晶片。如果晶片被确定为优化循环中的第一晶片，处 理器105基于预定的准则而确定用于研磨通过研磨机研磨的下一晶片(即，第二晶片)的 移位量值。在一个实施例中，预定的准则包括多个B环值范围，每一个B环值范围与特定的 移位量值相关联。选择特定的移位量值，以改善通过研磨机101随后研磨的晶片的纳米形貌。根据所示例的方法，在943，处理器105确定B环值是否大于18nm。如果B环值被确定 为大于18nm，那么移位量值为15 μ m,并且移位方向为所确定的初步移位方向。在944，处理 器105确定B环值是否大于8nm但小于或等于18nm。如果B环值被确定为大于8nm但小于 或等于18nm，那么移位量值为10 μ m，并且移位方向为所确定的初步移位方向。在944，处理 器105确定B环值是否大于8nm但小于或等于18nm。如果B环值被确定为大于或等于5nm 但小于或等于8nm，那么移位量值为1 μ m，并且移位方向为所确定的初步移位方向。如果处理器105在941处确定晶片不是优化循环中的第一晶片，那么在951，处理 器105执行优化程序，以确定用于研磨下一晶片的移位参数。特别地，识别出该晶片在优化 循环中的号码(η)，并且根据B环值和用于η个晶片的对应的移位参数值来确定用于下一晶 片(η+1)的移位参数。在一个实施例中，使用次数(η-1)的多项式拟合，拟合用于η个晶片 的B环值和对应的移位参数。使用第η个晶片而确定的移位参数对应于当B环值等于零时 的多项式的值。如所示例的，在943、945、947或951确定移位参数之后，根据体现本发明的方面的 示例性方法的处理返回到903。类似地，如果处理器105在925处确定不需要对研磨机101 进行调整，则优化循环结束，该方法返回到903。在903，研磨机101根据所确定的研磨参数 (例如，所确定的移位参数)研磨下一晶片。在905，处理器105确定该下一晶片是否为第 一晶片。由于该下一晶片不是第一晶片，处理器105在961确定以下条件中的一个或多个 是否为真前一晶片的B环大于预定值(例如，8nm)，晶片盒号(cassette number)比通过 测量设备103最后测量的晶片所针对的晶片盒大二。如果这些条件的一个或多个为真，测 量设备103在907获得针对晶片的翘曲数据，方法如上所述继续进行。如果上述条件无一 为真，不对晶片执行所示例的方法的晶片后续步骤，方法返回到步骤903，以研磨后续晶片。当介绍本发明的要素或其优选实施例时，冠词“一”、“一个”、“该”、“所述”旨在表 示存在一个或多个这样的要素。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在包容性的，意味着可能 存在除了所列出的要素之外的其他要素。由于可以在上面做出各种改变而不偏离本发明的范围，因此旨在将上述说明书中 包含的和附图中示出的所有内容解释为示例性的而非限制性的。
权利要求
一种使用双面研磨机处理晶片的方法，所述双面研磨机至少具有研磨轮的对，所述方法包括接收通过翘曲测量设备获得的数据，所述翘曲测量设备用于测量通过所述双面研磨机研磨的晶片的翘曲，所接收的翘曲数据指示出所测量的翘曲；基于所接收的翘曲数据预测所述晶片的纳米形貌；基于所预测的所述晶片的纳米形貌确定研磨参数；基于所确定的研磨参数调整所述双面研磨机的操作。
2.根据权利要求1的计算机方法，其中调整所述双面研磨机的操作包括向所述双面研 磨机提供反馈，所述反馈包括所确定的研磨参数。
3.根据权利要求1的方法，其中所述确定包括基于所预测的所述晶片的纳米形貌确定 移位参数，所述移位参数指示出为了改善通过所述双面研磨机随后研磨的晶片的纳米形貌 而使所述研磨轮的对移动的量值。
4.根据权利要求1的方法，其中所述确定包括基于所预测的所述晶片的纳米形貌确定 移位参数，所述移位参数指示出为了改善通过所述双面研磨机随后研磨的晶片的纳米形貌 而使所述研磨轮的对移动的方向。
5.根据权利要求1的方法，还包括过滤所接收的翘曲数据，并且其中所述预测包括基 于过滤的翘曲数据而预测所述晶片的纳米形貌。
6.根据权利要求1的方法，其中所述确定包括对所预测的所述晶片的纳米形貌应用模 糊逻辑算法。
7.根据权利要求1的方法，其中所述预测包括计算所述晶片的表面的轮廓，并且其中 所述确定包括基于计算出的轮廓的B环区域而确定研磨参数。
8.根据权利要求1的方法，其中通过所述双面研磨机研磨的所述晶片是未被蚀刻和未 被抛光的。
9.根据权利要求1的方法，还包括抛光所述晶片并测量被抛光的晶片的纳米形貌。
10.根据权利要求9的方法，还包括基于被抛光的晶片的所测量的纳米形貌而进一步 调整所述双面研磨机的操作。
11.一种改善通过双面研磨机研磨的晶片的纳米形貌的计算机执行的方法，所述双面 研磨机至少具有研磨轮的对，所述方法包括接收数据，所述数据指示出通过所述双面研磨机研磨的晶片的轮廓；执行模糊逻辑算法，以根据所接收的数据确定研磨参数；以及向所述双面研磨机提供包括所确定的研磨参数的反馈，以调整其操作。
12.根据权利要求11的计算机执行的方法，其中所述确定包括基于所预测的所述晶片 的纳米形貌而确定移位参数，所述移位参数指示出为了改善通过所述双面研磨机随后研磨 的晶片的纳米形貌而使所述研磨轮的对移动的量值。
13.根据权利要求11的计算机执行的方法，其中所述确定包括基于所预测的所述晶片 的纳米形貌而确定移位参数，所述移位参数指示出为了改善通过所述双面研磨机随后研磨 的晶片的纳米形貌而使所述研磨轮的对移动的方向。
14.根据权利要求11的计算机执行的方法，其中所述接收包括接收通过翘曲测量设备 获得的数据，所述翘曲测量设备用于测量通过所述双面研磨机研磨的晶片的翘曲，所述晶片是未被蚀刻和未被抛光的。
15.根据权利要求11的计算机执行的方法，其中所述接收包括接收通过测量设备获得 的数据，所述测量设备用于测量通过所述双面研磨机研磨的晶片的厚度，所述晶片是未被 蚀刻和未被抛光的。
16.
17.根据权利要求11的方法，其中通过所述双面研磨机研磨的所述晶片是未被蚀刻和 未被抛光的。
18.一种用于处理半导体晶片的系统，所述系统包括具有轮的对的双面研磨机，其用于研磨晶片；测量设备，其用于测量指示出被研磨的晶片的轮廓的数据；以及处理器，其被配置为根据所测量的数据和模糊逻辑算法确定研磨参数；其中基于所确定的研磨参数调整所述双面研磨机的所述轮中的至少一个。
19.根据权利要求18的系统，其中所述测量设备是翘曲测量设备，其用于从被研磨的 晶片获得翘曲数据，所述被研磨的晶片是未被蚀刻和未被抛光的，并且其中所述处理器是 这样的处理器，其被配置为根据所测量的翘曲数据和模糊逻辑算法而确定研磨参数。
20.根据权利要求18的系统，其中所述测量设备包括电容传感器，所述电容传感器用 于测量指示出被研磨的晶片的轮廓的数据，所述被研磨的晶片是未被蚀刻和未被抛光的。
21.根据权利要求18的系统，其中所述双面研磨机基于所确定的研磨参数调整所述至 少一个轮，研磨另一晶片。
22.根据权利要求18的系统，还包括蚀刻设备，其用于蚀刻被研磨的晶片；抛光设备，其用于抛光被蚀刻的晶片；以及纳米形貌测量设备，其用于测量被抛光的晶片的纳米形貌。
23.根据权利要求18的系统，其中所述处理器是这样的处理器，其被配置为根据所测 量的数据和模糊逻辑算法确定移位参数，所述移位参数指示出为了改善通过所述双面研磨 机随后研磨的晶片的纳米形貌而使所述研磨轮的对移动的量值。
24.根据权利要求18的系统，其中所述处理器是这样的处理器，其被配置为根据所测 量的数据和模糊逻辑算法确定移位参数，所述移位参数指示出为了改善通过所述双面研磨 机随后研磨的晶片的纳米形貌而使所述研磨轮的对移动的方向。
25.根据权利要求18的系统，还包括具有轮的对的第二双面研磨机，所述第二双面研 磨机用于研磨另一晶片，并且其中所述测量设备是单个测量设备，其用于测量指示出被研 磨的晶片的第一轮廓的数据且用于测量指示出另一被研磨的晶片的另一轮廓的数据，并且 其中所述处理器被配置为根据所测量的指示出所述第一轮廓的数据和模糊逻辑算法而确 定研磨参数且根据所测量的指示出所述另一轮廓的数据和所述模糊逻辑算法而确定所述 研磨参数。
全文摘要
使用具有研磨轮(209)的对的双面研磨机(101)处理晶片。通过翘曲测量设备(103)获得翘曲数据，该设备用于测量通过所述双面研磨机(101)研磨的晶片的翘曲。接收所述翘曲数据，并基于所接收的翘曲数据预测所述晶片的纳米形貌。基于所预测的所述晶片的纳米形貌确定研磨参数。基于所确定的研磨参数调整所述双面研磨机(101)的操作。
文档编号B24B51/00GK101909817SQ200880123507
公开日2010年12月8日 申请日期2008年12月29日 优先权日2007年12月31日
发明者R·R·旺达姆, S·S·巴加瓦特, T·科穆拉, 金子智彦, 风间卓友 申请人:Memc电子材料有限公司