專(zhuān)利名稱(chēng)：雙面晶片磨具以及工件納米形貌的估計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 一般地說(shuō)涉及到半導(dǎo)體晶片的雙面同時(shí)研磨，具體地說(shuō)涉及到 雙面研磨設(shè)備和提高晶片納米形貌的方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體晶片通常用于制造印有電路的集成電路芯片。在晶片的表面上 首先印上縮小的電路，然后，將該晶片切割成電路芯片。然而所述較小的 電M求晶片的表面非常平坦且平行，以確?？梢詫㈦娐非‘?dāng)?shù)赜≡诰?的整個(gè)表面上。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，當(dāng)晶片從錠子上切割下來(lái)之后，通常利 用研磨過(guò)程來(lái)改善這些晶片的某些特性(例如，平坦性和平行性)。
雙面同時(shí)研磨是指在晶片的兩個(gè)面上同時(shí)進(jìn)行研磨，從而使晶片的表 面變得非常平坦。所以，這是一種令人滿(mǎn)意的研磨過(guò)程。用來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)
程的雙面磨具(double side grinders )包括由Koyo Machine Industries Co., Ltd.制造的那些磨具。在研磨期間，這些磨具使用晶片夾具將半導(dǎo)體晶片 夾住。所述夾具通常包括一對(duì)靜水壓力墊(hydrostatic pads )和一對(duì)研磨 輪(grinding wheels )。所述一對(duì)靜7jC壓力墊以及一對(duì)研磨輪都彼此相對(duì)， 將其間的晶片夾住，使其垂直取向。所述一對(duì)靜水壓力墊在各個(gè)墊和晶片 表面之間形成流體屏障，以便夾住晶片卻不使剛性的墊在研磨期間與晶片 有物理接觸，這4艮有利。于是就減少了由物理夾持所導(dǎo)致的晶片損傷，并 能使晶片在靜水壓力墊表面的切向上移動(dòng)(轉(zhuǎn)動(dòng))，而摩擦力很小。盡管 這個(gè)研磨過(guò)程顯著地提高了所研磨的晶片表面的平坦性和平行性，但它也 能導(dǎo)致晶片表面形貌(topology)的退化。
為了鑒定和處理所述形貌退化問(wèn)題，設(shè)備及半導(dǎo)體材料制造商考慮晶片表面的納米形貌(nanotopology, NT )。納米形貌被定義為在約0.2 mm 到約20 mm的空間波長(zhǎng)范圍內(nèi)晶片表面的起伏。這個(gè)空間波長(zhǎng)非常緊密地 對(duì)應(yīng)著處理后的半導(dǎo)體晶片在納米尺度上的表面特征。上述定義由 Semiconductor Equipment and Materials International ( SEMI， 這是半導(dǎo) 體工業(yè)的全球貿(mào)易協(xié)會(huì))提出(SEMI文檔3089)。納米形貌測(cè)量的是晶 片的一個(gè)表面的正面起伏(elevational deviations)，并不像傳統(tǒng)平坦性測(cè) 量那樣考慮晶片的厚度變化。已經(jīng)開(kāi)發(fā)出幾種測(cè)量方法來(lái)測(cè)量和記錄這些 表面起伏。例如，測(cè)量反射光對(duì)入射光的偏離可以測(cè)量非常小的表面起伏。 這些方法用來(lái)測(cè)量空間波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰谷(peakto valley, PV )起伏。
雙面研磨過(guò)程決定著研磨后的晶片的納米形貌(NT)。在研磨過(guò)程期 間會(huì)形成NT缺陷，諸如C痕(C-Marks )和B環(huán)(B-Rings )，這些缺 陷會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)率的實(shí)質(zhì)性損失。在雙面研磨之后，晶片要經(jīng)歷各種后繼處理， 諸如邊緣拋光、雙面拋光、最后拋光，以及在用nanomapper檢查NT之 前對(duì)平坦性和邊緣缺陷進(jìn)行的測(cè)量。在目前的實(shí)踐中，在雙面拋光之后馬 上對(duì)晶片表面進(jìn)行測(cè)量。因此，在確定NT時(shí)有一個(gè)延遲。此外，在對(duì)一 盒子晶片進(jìn)行加工之前不對(duì)晶片進(jìn)行測(cè)量。如果不理想的磨具設(shè)置導(dǎo)致了 NT缺陷，那么，很可能盒中所有的晶片都會(huì)有這種NT缺陷，導(dǎo)致較大的 產(chǎn)率損失。此外，操作人員必須等待從每盒晶片的測(cè)量中獲得反饋，這導(dǎo) 致中斷的時(shí)間很長(zhǎng)。如果在沒(méi)有反饋的情況下進(jìn)行下一盒晶片的研磨，那 么，由于不恰當(dāng)?shù)哪ゾ咴O(shè)置會(huì)使所述下一盒晶片有可能產(chǎn)生更大的產(chǎn)率損 失。另外，在當(dāng)前的系統(tǒng)中，每批晶片中只測(cè)量一個(gè)晶片。所以，需要在 研磨期間可靠地預(yù)測(cè)后拋光(post-polishing ) NT缺陷。
圖l和圖2示意地顯示了現(xiàn)有雙面磨具中的典型的晶片夾具1，。研磨 輪9'和靜水壓力墊ll，彼此獨(dú)立地夾著晶片W。它們分別確定了夾持面 (clamping planes) 71，和73，。研磨輪9，對(duì)晶片W產(chǎn)生的夾持壓力的中心 在研磨輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸67，處，而靜水壓力墊ll，對(duì)該晶片產(chǎn)生的夾持壓力的中 心在晶片中心WC的附近。只要夾持面71，和73，在研磨期間保持一致(圖 1)，晶片就處于一個(gè)平面內(nèi)(即，不會(huì)彎曲)，并由研磨輪9，進(jìn)行均勻的研磨。有關(guān)夾持面對(duì)齊的一般討論可以參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利No. 6,652,358。然而， 如果兩個(gè)面71，和73，變得不對(duì)齊了，那么，研磨輪9，和靜水壓力墊ll，的 夾持壓力就會(huì)在晶片W中產(chǎn)生彎曲力矩，或者說(shuō)是靜水夾持力矩，該力矩 會(huì)使晶片在研磨,口 39，的周邊41，附近產(chǎn)生劇烈的彎曲(圖2)。這樣 就在晶片W中產(chǎn)生局部應(yīng)力很高的區(qū)域。
夾持面71，和73，的失齊在雙面研磨操作中是很普遍的， 一般是由研磨 輪9，相對(duì)于靜7jc壓力墊ll，的移動(dòng)引起的(圖2)。圖2和圖3示意地顯示 了失齊的可能模式。這其中包括三種不同模式的組合。在第一種模式中， 研磨輪9'沿著研磨輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸67，相對(duì)于靜水壓力墊ll，產(chǎn)生橫向移動(dòng)S (圖2)。第二種模式的特征是，研磨輪9'繞著通過(guò)各研磨輪中心的水平 軸X發(fā)生垂直傾斜(vertical tilt, VT)(圖2和圖3)。圖2顯示了第一 種模式和第二種模式的組合。在第三種模式中，研磨輪9，繞著通過(guò)各研磨 輪中心的垂直軸Y發(fā)生水平傾斜(horizontal tilt， HT )(圖3)。在附圖 中，這些模式被大大地夸大，以顯示出概念；實(shí)際的失齊相對(duì)較小。此夕卜， 每個(gè)研磨輪9'都能夠獨(dú)立于另一個(gè)研磨輪而移動(dòng)，使得左輪的水平軸HT 可以與右輪的水平軸不同，對(duì)于兩個(gè)研磨輪的垂直軸VT也是如此。
由夾持面71，和73，的失齊所產(chǎn)生的靜水夾持力矩的幅值與靜水壓力墊 ll，的設(shè)計(jì)有關(guān)。例如，夾住晶片W較大面積的靜水壓力墊11，(例如， 工作表面積較大的靜水壓力墊)、墊子夾持中心距研磨輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸67，有較大 距離的靜水壓力墊、對(duì)晶片施加很大夾持力的靜水壓力墊(即，將晶片夾 得很緊)、或具有這些特性組合的靜水壓力墊一般能引起較大的力矩。
在采用現(xiàn)有靜水壓力墊ll，的夾具l，中(圖4顯示了現(xiàn)有靜水壓力墊 的一個(gè)例子)，當(dāng)夾持面71，和73，失齊時(shí)，晶片W中的彎曲力矩相當(dāng)大， 因?yàn)殪o水壓力墊11，(包括研磨M口 39，的周邊41，附近)將晶片夾得很 緊。晶片不能隨研磨輪9，的移動(dòng)而調(diào)整，晶片在缺口邊緣41，附近劇烈彎 曲(圖2)。晶片W不能被均勻研磨，這些晶片會(huì)產(chǎn)生不希望出現(xiàn)的納米 形貌特征，這些特征不能通過(guò)隨后的處理(例如，拋光)而被去掉。夾持 面71，和73，的失齊也會(huì)使研磨輪9，的磨損不均勻，這樣就進(jìn)一步使研磨后的晶片w上出現(xiàn)不希望出現(xiàn)的納米形貌特征。
圖5A和5B顯示了當(dāng)夾持面71，和73，失齊并且在研磨操作期間晶片發(fā) 生彎曲時(shí)在研磨后的晶片W的表面上形成的不希望出現(xiàn)的納米形貌特征。 這些特征包括中心痕跡(C痕)77，和B環(huán)79，(圖5A)。中心痕跡(C痕) 77，通常是由研磨輪9'的橫向移動(dòng)S和垂直傾斜VT的組合引起的，而B(niǎo)環(huán) 79，通常是由研磨輪9'的橫向移動(dòng)S和水平傾斜HT的組合引起的。如圖 5B所示，這兩種特征77，和79，都有與其相關(guān)的較大的峰谷起伏。所以這些 特征表明晶片的納米形貌較差，它們可以顯著地影響將縮小的電路印在晶 片表面上的能力。
能夠引起納米形貌退化的靜水壓力墊和研磨輪夾持面71，和73，的失齊 可以通過(guò)對(duì)夾持面進(jìn)行有規(guī)律的對(duì)齊來(lái)校正。但是，研磨過(guò)程的動(dòng)力學(xué)以 及研磨輪9，的不均勻磨損效應(yīng)使得夾持面在較少幾次操作之后就失齊。對(duì) 齊步驟是非常費(fèi)時(shí)的，但會(huì)經(jīng)常需要進(jìn)行對(duì)齊，這使其成為一種在商業(yè)上 不現(xiàn)實(shí)的控制磨具操作的方法。
此外，由雙面磨具引入不希望出現(xiàn)的納米形貌特征到晶片中的時(shí)間與 發(fā)現(xiàn)這些特征的時(shí)間之間通常有一些延遲。這是因?yàn)?，通常并不是晶片?磨具上取下時(shí)進(jìn)行晶片納米形貌測(cè)量，而是研磨后的晶片在拋光裝置中進(jìn) 行了拋光之后進(jìn)行晶片納米形貌測(cè)量。在拋光后的納米形貌測(cè)量中可以辨 認(rèn)由雙面磨具引入晶片中的不希望出現(xiàn)的納米形貌特征。然而，在問(wèn)題出 現(xiàn)后的一段時(shí)間內(nèi)，還不能獲得由雙面磨具問(wèn)題(例如，研磨輪和靜水壓 力墊之間的輕微失齊)所產(chǎn)生的負(fù)面反饋。這就會(huì)使產(chǎn)率損失增加，因?yàn)?在發(fā)現(xiàn)所述問(wèn)題并對(duì)其進(jìn)行校正之前磨具處理了若干其它晶片，在每個(gè)晶 片中都引入了納米形貌缺陷。類(lèi)似地，也不能獲得正面反饋，即表明雙面 磨具進(jìn)行了所希望操作(例如，研磨輪和靜水壓力墊之間進(jìn)行了成功的重 新對(duì)齊)的正面反饋。
因此，需要使雙面磨具中的晶片夾具所使用的靜水壓力墊既能有效地 夾住半導(dǎo)體晶片以進(jìn)行處理又能允許研磨輪發(fā)生移動(dòng)，使得在磨具操作反 復(fù)進(jìn)行時(shí)晶片表面納米形貌的退化降到最低。也需要這樣一種雙面研磨系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在很短的時(shí)間內(nèi)提供納米形貌反饋，以便在很短的延遲時(shí) 間內(nèi)進(jìn)行調(diào)整來(lái)改善納米形貌，從而改善質(zhì)量控制并提高晶片產(chǎn)率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所述裝置的一個(gè)實(shí)施例是具有一對(duì)研磨輪和一對(duì)靜水壓力墊的
雙面磨具。所述研磨輪和靜水壓力墊可以將總體上平坦的工件夾持在某個(gè)
平面中，使得所述工件的第一部分位于所述研磨輪之間而所述工件的第二
部分位于所述靜水壓力墊之間。所述磨具包括多個(gè)傳感器，能夠測(cè)量所述 工件和各個(gè)傳感器之間的距離。
在才艮據(jù)本發(fā)明所述的半導(dǎo)體晶片的處理方法的一個(gè)實(shí)施例中，使用能 夠用 一對(duì)研磨輪和一對(duì)靜水壓力墊將晶片夾持在某個(gè)平面中的雙面磨具來(lái) 研磨所述晶片。測(cè)量所述晶片和至少一個(gè)傳感器之間的距離并用其估計(jì)晶 片的納米形貌。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是用來(lái)對(duì)雙面磨具中的工件的納米形貌進(jìn)行估計(jì) 的系統(tǒng)，其中所述雙面磨具是一種用 一對(duì)研磨輪和一對(duì)靜水壓力墊將所述 工件夾在一個(gè)平面中的磨具類(lèi)型。所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)傳感器，該傳感 器可以在工件還在所述雙面磨具中的時(shí)候測(cè)量從所述傳感器到所述工件的
距離。所述系統(tǒng)也包括處理器，該處理器能夠從所述至少一個(gè)傳感器接收 數(shù)據(jù)。所述處理器能夠使用所測(cè)量的距離來(lái)估計(jì)所述工件的納米形貌。


圖1是現(xiàn)有4支術(shù)中的晶片夾具的側(cè)面示意圖，包括靜水壓力墊和研磨
輪，其中半導(dǎo)體晶片位于其間，所述靜水壓力墊以截面示出；
圖2是類(lèi)似于圖1的側(cè)面示意圖，但其中研磨輪發(fā)生了橫向移動(dòng)和垂 直傾斜；
圖3是其正面示意圖，顯示了研磨輪的水平傾斜和垂直傾斜； 圖4是圖1所示的現(xiàn)有靜水壓力墊之一的晶片一側(cè)的示意圖； 圖5A是使用圖1所示晶片夾具進(jìn)行了研磨并且隨后進(jìn)行了拋光的半導(dǎo)體晶片的納米形lt^面特征的圖示表示；
圖5B是圖5A所示的晶片表面的徑向輪廓的圖形表示；
圖6是裝有本發(fā)明所述的晶片夾具的磨具的側(cè)面示意圖，其中靜水壓
力墊以截面示出；
圖7是所述磨具中的晶片夾具的放大了的側(cè)面示意圖，包括靜水壓力 墊和研磨輪，其中半導(dǎo)體晶片位于其間；
圖8是本發(fā)明所述的左靜水壓力墊的透視圖，顯示了在研磨操作期間 與晶片相對(duì)的墊面上的靜水壓力凹坑的配置；
圖9A是圖8所示的左靜水壓力墊的晶片一側(cè)的4!iL圖，用虛線(xiàn)顯示了 研磨輪和晶片用以說(shuō)明它們與所述墊的位置關(guān)系；
圖9B是圖9A所示的靜水壓力墊的底視圖，其中的晶片再次用虛線(xiàn)畫(huà)
出；
圖IO是類(lèi)似于圖9A的晶片一側(cè)的視圖，顯示了連接靜水壓力墊上的 靜水壓力凹坑中的流體注入孔的溝道；
圖11是圖9A中的靜水壓力墊的放大了的碎片視圖，顯示了靜7jc壓力 凹坑相對(duì)于墊上的研磨輪開(kāi)口的位置；
圖12是右靜水壓力墊的類(lèi)似于圖8的透視圖，該墊在研磨操作期間與 左靜水壓力墊相對(duì)，使得晶片可以置于兩個(gè)墊之間；
圖13A是右靜水壓力墊的類(lèi)似于圖9A的視圖13B是右靜水壓力墊的底視圖14是類(lèi)似于圖5A的圖示表示，但顯示了使用圖6中的晶片夾具進(jìn) 行研磨然后進(jìn)行拋光的半導(dǎo)體晶片；
圖15A是根據(jù)本發(fā)明所述的在研磨期間當(dāng)晶片由靜水壓力墊夾住時(shí)作 用在半導(dǎo)體晶片表面上的夾持應(yīng)力的圖示表示；
圖15B是由現(xiàn)有技術(shù)中的靜水壓力墊所夾持的晶片上的夾持應(yīng)力的類(lèi) 似于圖15A的圖示表示；
圖16顯示了在研磨期間當(dāng)研磨輪發(fā)生橫向移動(dòng)時(shí)靠近研磨輪周邊的 半導(dǎo)體晶片中的應(yīng)力，并對(duì)由本發(fā)明所述的靜水壓力墊所夾持的晶片和由現(xiàn)有技術(shù)中的靜水壓力墊所夾持的晶片進(jìn)行了比較；圖17是類(lèi)似于圖16的一個(gè)圖，比較了由研磨輪的^f黃向移動(dòng)和垂直傾 斜所產(chǎn)生的晶片中的應(yīng)力；圖18是類(lèi)似于圖16的一個(gè)圖，比較了由研磨輪的橫向移動(dòng)連同水平 傾斜所產(chǎn)生的晶片中的應(yīng)力；圖19是類(lèi)似于圖16的一個(gè)圖，比較了由研磨輪的橫向移動(dòng)、垂直傾 斜和水平傾斜的綜合效應(yīng)所產(chǎn)生的晶片中的應(yīng)力；圖20比較了使用現(xiàn)有技術(shù)中的晶片夾具和使用本發(fā)明中的晶片夾具 所研磨的晶片的上0.05百分位納米形貌值(upper 0.05 percentile nanotopology );圖21是根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例所述的靜水壓力墊的示意圖，顯示 了在研磨操作期間與半導(dǎo)體晶片相對(duì)的墊面上的靜水壓力凹坑的配置；圖22是本發(fā)明所述的納米形貌估計(jì)系統(tǒng)的正面示意圖，部分是方框圖 的形式；圖23是納米形貌估計(jì)系統(tǒng)的側(cè)面示意圖； 圖24顯示了納米形貌估計(jì)系統(tǒng)中的多個(gè)傳感器的輸出； 圖25A示意地顯示了可以從晶片的夾持狀態(tài)信息中導(dǎo)出有限元分析所 使用的邊界狀態(tài)的那些位置的一個(gè)例子；圖25B顯示了適合于進(jìn)行晶片的有限元結(jié)構(gòu)分析的網(wǎng)格；圖26A和圖26B是利用納米形貌估計(jì)系統(tǒng)所獲得的晶片的納米形貌輪廓；圖27顯示了4艮據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所述的晶片的預(yù)測(cè)輪廓，并顯示 了由nanomapper所獲得的該晶片在拋光之后的平均徑向輪廓；以及圖28顯示了圖27中的晶片的B環(huán)預(yù)測(cè)值和圖27中的晶片的B環(huán)實(shí) 際值之間的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為R二0.9。在這些圖中，相應(yīng)的參考字符表示相應(yīng)的部分。
具體實(shí)施方式
再來(lái)看附圖，圖6和圖7示意地顯示了根據(jù)本發(fā)明所述的晶片夾具， 該夾具總體上用參考數(shù)字1來(lái)指定。所述夾具能夠用于雙面磨具中，在圖 6中雙面磨具總體上用參考數(shù)字3來(lái)表示。使用晶片夾具1的雙面磨具的 例子有，Koyo Machine Industries Co., Ltd.所制造的型號(hào)DXSG320和型 號(hào)DXSG300A。在磨具3中，晶片夾具1將單個(gè)半導(dǎo)體晶片(更廣義地說(shuō) 是"工件"，在附圖中一般用W指定)夾住，使之處于垂直的位置，使得 晶片的兩個(gè)表面可以同時(shí)被均勻研磨。這樣就可以在進(jìn)行拋光和電路印刷 步驟之前提高晶片表面的平坦性和平行性。應(yīng)該明白，磨具中的夾具所夾 著的可以是工件而不是半導(dǎo)體晶片，這樣并不偏離本發(fā)明的范圍。如圖6和7所示，晶片夾具1包括左右研磨輪(總體上分別用參考數(shù) 字9a和9b指定)和左右靜水壓力墊(總體上分別用參考數(shù)字lla和lib 指定)。指定左和右只是為了描述方便，并不限制研磨輪9a和9b以及靜 水壓力墊lla和llb的任何具體取向。字母"a"和"b"用來(lái)使左研磨輪 9a和左靜水壓力墊lla上的各部分與右研磨輪9b和右靜水壓力墊lib上 的各部分區(qū)分開(kāi)。研磨輪9a和9b以及靜水壓力墊lla和lib采用本領(lǐng)域 技術(shù)人員所已知的方法安裝在磨具3中。在本領(lǐng)域中也已知，兩個(gè)研磨輪9a和9b實(shí)質(zhì)上是相同的，并且每個(gè) 研磨輪總體上是平坦的。如圖6和7所示，研磨輪9a和9b的大致定位使 其在晶片W的下方中心處與該晶片研磨接合。每個(gè)研磨輪9a和9b的周邊 向下延伸超過(guò)晶片W的底部邊緣，向上延伸超過(guò)晶片的中心軸WC。這樣 就確保每個(gè)晶片W的整個(gè)表面在研磨期間都得到研磨。此外，至少一個(gè)研 磨輪9a或9b可以相對(duì)于與其配對(duì)的研磨輪進(jìn)行移動(dòng)。這樣便于將半導(dǎo)體 晶片W裝在磨具3中的夾具l的研磨輪9a和9b之間。此外，在所示的夾 具l中，左靜水壓力墊lla可以相對(duì)于相應(yīng)的左研磨輪9a移動(dòng)，并且也可 以相對(duì)于固定的右靜水壓力墊llb進(jìn)行移動(dòng)，以便進(jìn)一步便于將半導(dǎo)體晶 片W裝入夾具1中。兩個(gè)靜水壓力墊相對(duì)于相應(yīng)的研磨輪可以移動(dòng)的晶片 夾具、或者兩個(gè)靜水壓力墊在裝載晶片時(shí)是固定的晶片夾具、或者一個(gè)靜 水壓力墊和相應(yīng)的研磨輪在裝載晶片時(shí)可以一起移動(dòng)的晶片夾具都不超出本發(fā)明的范圍。還來(lái)看圖6和圖7所示的晶片夾具1，在研磨期間，晶片夾具中的兩 個(gè)研磨輪9a和9b以及兩個(gè)靜水壓力墊lla和lib被設(shè)置成彼此相對(duì)的關(guān) 系，用來(lái)將半導(dǎo)體晶片W夾在其間。研磨輪9a和9b以及靜水壓力墊lla 和llb分別確定了垂直夾持面71和73,并在晶片W上產(chǎn)生夾持力，將晶 片夾住，使其處于垂直位置中。下文將更詳細(xì)地描述這一點(diǎn)。具體參考圖6，在操作期間，靜水壓力墊lla和llb保持靜止，而驅(qū) 動(dòng)環(huán)(drive ring,總體上用參考數(shù)字14指定)使晶片W相對(duì)于靜水壓力 墊和研磨輪9a和9b轉(zhuǎn)動(dòng)。如在本領(lǐng)域中所已知的，驅(qū)動(dòng)環(huán)14上的鎖銷(xiāo)(或 撥片)15—般在晶片邊緣上所形成的缺口 N (圖6中用虛線(xiàn)顯示)處與晶 片W接合，從而使晶片繞著其中心軸WC轉(zhuǎn)動(dòng)(中心軸WC—般對(duì)應(yīng)著 靜水壓力墊lla和llb的水平軸44a和44b(參見(jiàn)圖8和圖12))。同時(shí)， 研磨輪9a和9b與晶片W接合，并在彼此相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。研磨輪9a和 9b中的一個(gè)與晶片W的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，而另一個(gè)與晶片的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。下面參考圖8-13B更詳細(xì)地顯示本發(fā)明所述的靜水壓力墊lla和llb。 圖8-11顯示了左靜水壓力墊lla，圖12-13B顯示了相對(duì)的右靜水壓力墊 llb。從圖中可以看到，兩個(gè)靜水壓力墊lla和lib實(shí)質(zhì)上是相同的，并 一般為彼此的鏡4象。所以，只描述左墊lla，但應(yīng)該明白，對(duì)右墊lib的 描述是相同的。如圖8-9B所示，左靜水壓力墊lla—般較薄，并為圓形，其大小與要 處理的晶片W差不多。在圖9A和9B中用虛線(xiàn)畫(huà)出了晶片W，以顯示這 個(gè)關(guān)系。所顯示的靜水壓力墊lla的直徑約為36.5cm (14.4in),在操作 期間與晶片W相面對(duì)的工作面面積約為900 cm2 (139.5 in2)。所以，可 以用它來(lái)研磨直徑例如約為300 mm的標(biāo)準(zhǔn)晶片。然而，應(yīng)該明白，靜水 壓力墊可以具有不同的直徑和表面面積卻不超出本發(fā)明的范圍。例如，靜 水壓力墊的大小可以減小以便用來(lái)研磨200 mm晶片。從圖8和9A中能夠很好地看到，靜水壓力墊lla的主體17a包括在 研磨操作期間直接與晶片W相對(duì)的晶片 一側(cè)表面19a。在晶片 一側(cè)表面19a上形成的六個(gè)靜7JC壓力凹》亢(pockets) 21a、 23a、 25a、 27a、 29a和31a 一般每個(gè)都環(huán)繞靜水壓力墊lla的研磨輪開(kāi)口 ( 一般用參考數(shù)字39a指示) 在徑向分布。墊主體17a的背面35a,即晶片 一側(cè)表面19a的反面， 一般 是平坦的并且沒(méi)有靜7jC壓力凹坑，但也可以有凹坑而不偏離本發(fā)明的范圍。 此外，具有多于或少于6個(gè)靜水壓力凹坑(例如，4個(gè)凹坑)的靜水壓力 墊也不偏離本發(fā)明的范圍。六個(gè)靜水壓力凹坑21a、 23a、 25a、 27a、 29a和31a中的每個(gè)都是弓 形形狀，并在靜水壓力墊lla的大致圓周方向上是拉長(zhǎng)的。每個(gè)凹坑21a、 23a、 25a、 27a、 29a和31a都是在晶片一側(cè)表面19a中的凸起面32a上凹 進(jìn)的，并且每個(gè)凹坑都包括相對(duì)平坦的垂直側(cè)壁37a和圓形的彎角。這些 凹坑通過(guò)在靜水壓力墊lla的表面19a上切割或鑄造淺坑而形成。用不同 的工藝來(lái)形成靜水壓力凹坑不偏離本發(fā)明的范圍。仍然參看圖8和9A,可以看到，每對(duì)凹坑21a和23a、 25a和27a、 以及29a和31a實(shí)質(zhì)上具有同樣的大小和形狀。此外，在所示的墊lla中， 凹坑21a和23a每個(gè)的面積約為14.38 cm2 ( 2.23 in2 );凹坑25a和27a 每個(gè)的面積約為27.22 cm2 (4.22 in2);凹坑29a和31a每個(gè)的面積約為 36.18 cm2 ( 5.61 in2 )。塾lla上總的凹坑面積約為155.56 cm2 ( 24.11 in2 )， 總的凹坑面積與墊的工作面積之比約為0.17。這個(gè)比例可以是0.17之外的 其它值，但仍不偏離本發(fā)明的范圍。例如，這個(gè)比值可以是約0.26或更小。 作為對(duì)比，在現(xiàn)有技術(shù)中的墊ll，(圖4)中，凹坑21，和23，每個(gè)的面積約 為31.82 cm2( 4.93 in2);凹坑25，和27，每個(gè)的面積約為36.47 cm2( 5.65 in2 ); 凹坑29，和31，每個(gè)的面積約為47.89 cm2 (7.42 in2)。現(xiàn)有技術(shù)中的墊ll， 上總的凹坑面積約為232.36 cm2 ( 36.02 in2)，總的凹坑面積與墊的工作面 積之比約為0.26 (墊ll，的工作面積約為900 cm2 (139.5 in2 ))。而且，凹坑21a和23a、 25a和27a、以及29a和31a分別對(duì)稱(chēng)地位于 晶片一側(cè)表面19a的相對(duì)的兩半(由墊lla的垂直軸43a隔開(kāi))。凹坑21a 和23a—般在墊不與研磨輪開(kāi)口 39a相鄰，凹坑29a和31a與研磨輪開(kāi)口 39a被凹坑25a 和27a隔開(kāi)。在這個(gè)凹坑取向中，總的凹坑面積中約15%位于水平軸44a 之下。這個(gè)百分比可以是23%或更小而不偏離本發(fā)明的范圍。作為比較， 在現(xiàn)有技術(shù)中的墊ll，中，總的凹坑面積中至少約24%位于墊的水平軸44， 之下。應(yīng)該明白，軸44，之下的凹坑面積的增加會(huì)使墊11，施加在晶片上的 夾持力朝著研磨輪開(kāi)口 39，的一側(cè)增加，從而使得容易導(dǎo)致B環(huán)的形成。圖8和9A顯示了在靜水壓力墊lla的主體17a的下半部分所形成的 圓形研磨輪開(kāi)口 39a，其大小和形狀適合于接納研磨輪9a，使之穿過(guò)壓力 墊并與晶片W的下部中心接合(在圖9A中研磨輪和晶片用虛線(xiàn)顯示)。 開(kāi)口 39a的中心一般對(duì)應(yīng)著研磨輪9a (和9b)處于該開(kāi)口中時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸 67。在所顯示的墊lla中，研磨輪開(kāi)口 39a的半徑Rl約為87 mm( 3.43 in )， 研磨輪9a的周邊和徑向相對(duì)的研磨輪開(kāi)口的邊緣41a之間的距離相對(duì)比較 均勻，并且一般在約5mm (0.20in)的量級(jí)。這些距離值可以是其它不同 的值，不偏離本發(fā)明的范圍。另外如圖所示，墊lla的凸起面32a包括繞著每個(gè)凹坑21a、 23a、 25a、 27a、 29a和31a的周?chē)煺沟耐悠脚_(tái)34a。在凹坑21a、 23a、 25a、 27a、 29a和31a的每個(gè)平臺(tái)34a之間的凸起面32a上形成漏渠(drain channels), 這些漏渠用參考數(shù)字36a指定。在研磨輪開(kāi)口的周邊41a與凹坑21a、23a、 25a和27a的平臺(tái)34a的內(nèi)圏邊緣38a之間的凸起面中凹進(jìn)一個(gè)大致為月 牙形的自由區(qū)(free region ) 60a。在自由區(qū)60a處，對(duì)晶片W的夾持力 實(shí)際為零。在下文中將進(jìn)一步說(shuō)明這些特征。參看圖10，靜水壓力凹坑21a、 23a、 25a、 27a、 29a、和31a每個(gè)都 包括流體注入口 61a，用來(lái)將流體引入這些凹坑中。塾主體17a中的渠道 63a (用虛線(xiàn)畫(huà)出)卩吏流體注入口 61a互聯(lián)，并從外部流體源(未顯示)向 這些凹坑提供流體。操作期間，流體在大致恒定的壓力下被迫入凹坑21a、 23a、 25a、 27a、 29a、和31a中，使流體而不是墊的表面19a在研磨期間 與晶片W接觸。這樣，凹坑21a、 23a、 25a、 27a、 29a、和31a中的流體 就在墊的夾持面73 (參見(jiàn)圖6和7)內(nèi)垂直地夾住晶片W，但仍然提供了潤(rùn)滑的支撐面(或者說(shuō)滑動(dòng)層(sliding barrier))，從而允許晶片W在 研磨期間相對(duì)于墊11a (和lib )以非常低的摩擦阻力轉(zhuǎn)動(dòng)。墊11a的夾持 力主要提供在凹坑21a、 23a、 25a、 27a、 29a、和31a處。
圖11通過(guò)參考?jí)|11a的晶片 一側(cè)表面19a的左半部分更詳細(xì)地顯示了 凹坑21a、 25a、和29a的取向。徑向距離RD1、 RD2和RD3分別指示從 研磨輪開(kāi)口的中心(理想上說(shuō)對(duì)應(yīng)著研磨輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸67 )算起凹坑21a、 25a 和29a的最近的垂直側(cè)壁37a(最近的垂直側(cè)壁37a是指離研磨輪開(kāi)口 39a 的邊緣41a最近的垂直側(cè)壁)的周邊所在的位置。如圖所示，沿著凹坑21a 的最近的垂直側(cè)壁37a，距離RD1不是恒定的，使得凹坑21a的底部比頂 部距離開(kāi)口 39a更遠(yuǎn)。具體說(shuō)，從該凹坑的底部到頂部，距離RD1在從約 104 mm (4.1 in)到約112 mm (4.4 in)的范圍內(nèi)變化(這些值對(duì)于凹坑 23a也是相同的)。分別到凹坑25a和29a的最近垂直側(cè)壁37a的徑向3巨 離RD2和RD3大致是恒定的，其中RD2的值約為113 mm ( 4.4 in ) ， RD3 的值約為165 mm( 6.5 in )(這些值對(duì)于凹坑27a和31a分別也是相同的)。 徑向距離RD1可以是恒定的，而徑向距離RD2和RD3可以不是恒定的， 這都不偏離本發(fā)明的范圍。
圖11也顯示了在徑向上從研磨輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸67到凹坑21a和25a的平臺(tái) 34a的最內(nèi)側(cè)邊緣38a測(cè)量的徑向距離RD11 。所述邊緣38a確定了零壓力 (自由)區(qū)60a的端部，或者說(shuō)邊界。從圖中可以看到，到邊^(qū)彖38a的徑 向距離RD11不是恒定的，在所示的墊lla中，其范圍為在垂直軸43a附 近約為108 mm ( 4.25 in ),在凹坑21a的底部附近約為87 mm ( 3.43 in )， 其中在凹坑21a的底部附近邊緣38a與研磨輪開(kāi)口的邊緣41a匯合。從研 磨輪9a (裝在開(kāi)口 39a中時(shí))的周邊到與其徑向相對(duì)的邊緣38a的最內(nèi)側(cè) 部分的同樣的測(cè)量值的變化范圍為，從在垂直軸43a附近的約26 mm( 1.02 in )到在凹坑21a的底部附近的約5 mm (0.20 in)，其與研磨輪開(kāi)口39a 的半徑Rl的比值在約0.30到0.057的范圍內(nèi)。作為對(duì)照，現(xiàn)有技術(shù)中的 靜水壓力墊11，(圖4)上的相應(yīng)距離是恒定的，因?yàn)橥蛊鹈?2，的最內(nèi)側(cè) 邊緣38，與研磨輪開(kāi)口的邊緣41，重合(即，在現(xiàn)有技術(shù)中的墊ll，中，沒(méi)有零壓力(自由)區(qū))。在這種墊ll，中，徑向距離RD11，約為87mm(3.43 in),從研磨輪9，的周邊到邊緣38，的該測(cè)量值約為5 mm ( 0.20 in )。
與現(xiàn)有的靜水壓力墊ll，相比，本發(fā)明所述的靜水壓力墊11a和lib 具有至少下列優(yōu)點(diǎn)。靜水壓力凹坑的總的面積減小了。這就有效地減小了 靜水壓力墊作用在晶片W上的總的夾持力，因?yàn)椴僮髌陂g靜水壓力凹坑 21a、 23a、 25a、 27a、 29a、 31a、 21b、 23b、 25b、 27b、 29b和31b中容 納的流體量減小了。此外，水平軸44a以下的凹坑面積減小了。這特別地 降低了研磨輪開(kāi)口 39a和39b的左側(cè)和右側(cè)的夾持力。此外，靠?jī)?nèi)的凹坑 21a、 23a、 25a、 27a、 21b、 23b、 25b和27b被移動(dòng)遠(yuǎn)離研磨輪開(kāi)口邊緣 41a和41b，兩者之間具有壓力為零的自由區(qū)60a和60b。這特別地降低了 研磨輪開(kāi)口 39a和39b的邊緣41a和41b附近的夾持力。
在研磨操作期間，靜水壓力墊1 la和1 lb將晶片W夾持得不是那么緊， 使得晶片更容易適應(yīng)研磨輪9a和9b的移動(dòng)和/或傾斜。這就減小了研磨輪 9a和9b移動(dòng)時(shí)所形成的靜水壓力夾持力矩的幅值(即，在晶片的彎曲區(qū) 域產(chǎn)生較小的應(yīng)力)。此外，在研磨輪開(kāi)口邊緣41a的附近，晶片W夾得 不緊。當(dāng)研磨輪移動(dòng)時(shí)，在研磨輪開(kāi)口的邊緣41a的附近，晶片W仍然會(huì) 彎曲，但不像現(xiàn)有的研磨設(shè)備中那樣彎曲得厲害。所以，靜水壓力墊11a 和llb使晶片W表面上的研磨更加均勻，并可以減小或杜絕被研磨晶片的 納米形貌的退化，諸如減小或杜絕B環(huán)和中心痕跡(C痕)的形成。通過(guò) 比較圖5A和圖14可以看到這一點(diǎn)。圖5A顯示了使用現(xiàn)有技術(shù)的靜水壓 力墊ll，進(jìn)行研磨的晶片W，而圖14顯示了使用本發(fā)明所述的墊lla和llb 進(jìn)行研磨的晶片W。圖14所示的晶片基本上沒(méi)有B環(huán)和中心痕跡(C痕)。
圖15A-19顯示了由本發(fā)明所述的墊lla和lib以及由現(xiàn)有技術(shù)的墊 ll，所夾持的晶片W上的應(yīng)力。圖15A和15B可視地顯示了當(dāng)研磨輪和靜 水壓力墊的夾持面對(duì)齊時(shí)的這些應(yīng)力。在兩種情況的晶片W中，在研磨輪 開(kāi)口 39和39，內(nèi)應(yīng)力可以忽略(在這些區(qū)域中晶片不受靜水壓力墊夾持)。 圖15A顯示了在由墊lla和lib夾持時(shí)晶片W中所形成的較小的應(yīng)力。 該圖特別顯示出在研磨輪開(kāi)口邊緣41a和41b的附近晶片W的整個(gè)表面上應(yīng)力較小(98和99所指出的淺色區(qū)域)。該圖也顯示了在整個(gè)晶片上應(yīng) 力的分布更均勻。相反，如圖15B所示，由墊ll，所夾持的晶片W中，在 開(kāi)口 39，的周邊附近(即，不存在零壓力(自由)區(qū))應(yīng)力97最大。
通過(guò)比較圖15A和15B也可以看到，在使用墊lla和lib進(jìn)行研磨期 間，最大應(yīng)力97的集中區(qū)不像使用墊11，時(shí)(圖15B)那樣廣。優(yōu)點(diǎn)是， 彎曲區(qū)(例如，研磨輪開(kāi)口邊緣41a的附近)中的晶片W的變形不那么集 中，并且研磨輪9a和9b的損耗更均勻。均勻的研磨輪損耗確保了研磨輪 在研磨期間不會(huì)突變地改變形狀(即，研磨輪損耗不會(huì)不均勻)。這也可 以確保磨具將更低的納米形貌設(shè)置維持更長(zhǎng)的時(shí)間。另外，如果研磨輪確 有移動(dòng)或傾斜，那么，移動(dòng)所引起的應(yīng)力可以被有效地分布在晶片W上， 中心痕跡(C痕)和B環(huán)的形成不明顯。這就如愿地使研磨的納米形貌對(duì) 研磨輪的移動(dòng)和傾斜不太敏感。
圖16-19圖示了當(dāng)研磨輪9a和9b移動(dòng)和/或傾斜時(shí)在使用靜水壓力墊 lla和llb進(jìn)行研磨操作期間晶片W中的較小的應(yīng)力。所示應(yīng)力^生在 研磨輪開(kāi)口邊緣41a和41b附近的晶片W中的應(yīng)力，該應(yīng)力是在邊緣41a 和41b上從約7點(diǎn)鐘的位置開(kāi)始(弧長(zhǎng)為0 mm )沿著周邊按順時(shí)針移動(dòng) (到約400 mm的弧長(zhǎng)處)的位置上測(cè)量的。由現(xiàn)有技術(shù)的靜水壓力墊11， 夾著的晶片W中的應(yīng)力整體上由參考數(shù)字91指定，而由靜水壓力墊lla 和lib夾著的晶片中的應(yīng)力整體上由參考數(shù)字93指定。
圖16顯示了當(dāng)研磨輪發(fā)生移動(dòng)時(shí)的應(yīng)力91和93?？梢钥吹剑瑧?yīng)力93 明顯小于應(yīng)力91，在研磨輪開(kāi)口 39a和39b的整個(gè)周邊，包括在晶片W 的中心WC處(對(duì)應(yīng)著約200 mm的弧長(zhǎng))，應(yīng)力93比應(yīng)力91更接近恒 定。因此，在本發(fā)明中，當(dāng)研磨輪9a和9b發(fā)生移動(dòng)時(shí)，與采用現(xiàn)有設(shè)備 進(jìn)行研磨的晶片相比，晶片W在其中心附近不會(huì)彎曲得很厲害。
圖17顯示了當(dāng)研磨輪發(fā)生移動(dòng)和垂直傾斜時(shí)晶片W內(nèi)的應(yīng)力91和 93。再次看到，與墊lla和lib相關(guān)聯(lián)的應(yīng)力93在研磨輪開(kāi)口邊緣39a 和39b的整個(gè)周邊上基本是恒定的。此外，在對(duì)應(yīng)著晶片中心WC的位置 處，由墊lla和llb所夾著的晶片W中的應(yīng)力93的增加明顯很小。因此，當(dāng)研磨輪9a和9b發(fā)生移動(dòng)和垂直傾斜時(shí)，在研磨輪開(kāi)口 39a和39b的周 邊附近，晶片W不會(huì)彎曲得4艮厲害，并且中心痕跡(C痕)的形成減少了。
圖18顯示了當(dāng)研磨輪發(fā)生移動(dòng)和水平傾斜時(shí)晶片W內(nèi)的應(yīng)力91和 93?？梢钥吹?，晶片W的左側(cè)的應(yīng)力93不〗象應(yīng)力91增加得那樣劇烈。因 此，當(dāng)研磨輪9a和9b發(fā)生移動(dòng)和水平傾斜時(shí)，由墊lla和llb所夾著的 晶片W在其周邊處不會(huì)彎曲得纟艮厲害，并且B環(huán)和/或C痕的形成減少了 。 當(dāng)晶片W中的應(yīng)力91和93由研磨輪的移動(dòng)、垂直傾斜和水平傾斜的組合 效果引起時(shí)，結(jié)果是類(lèi)似的，如圖19所示。
圖20畫(huà)出了使用現(xiàn)有技術(shù)中的靜水壓力墊ll，和使用本發(fā)明所述的靜 水壓力墊lla和lib所研磨的晶片的上0.05百分位納米形貌值(upper 0.05 percentile nanotopology values ) 。 l吏用靜水壓力墊ll，所研磨的晶片的納 米形貌值整體上用參考數(shù)字72指示，使用靜水壓力墊lla和lib所研磨的 晶片的納米形貌值整體上用參考數(shù)字74來(lái)指示。使用本發(fā)明所述的靜水壓 力墊1 la和11 b所研磨的晶片的納米形貌值74恒定地比現(xiàn)有技術(shù)中的所述 值更小。
本發(fā)明所述的靜水壓力墊lla和lib可以用來(lái)在單個(gè)操作安排(single operational set-up )中研磨一組多個(gè)晶片W。 一組晶片可以包括例如至少 400個(gè)晶片。 一組晶片所包含的晶片數(shù)也可以多于400個(gè)而不偏離本發(fā)明 的范圍。單個(gè)操作安排一般是指在研磨輪9a和9b的手動(dòng)調(diào)整之間進(jìn)行的 連續(xù)操作。晶片組中每個(gè)被研磨的晶片W —般都具有獲得改善的納米形貌 (例如，減少或消除了中心痕跡(C痕)和B環(huán)的形成)。具體說(shuō)，每個(gè) 晶片的平均峰^^起伏約為小于12 nm。例如，晶片的平均峰谷起伏約為8 nm。平均峰谷起伏表示每個(gè)晶片W的平均的半徑跨度上的變化。峰谷起 伏是在晶片的多個(gè)半徑處繞著晶片W的圓周來(lái)確定的，取這些值的平均值 來(lái)確定平均變化。
圖21示意地顯示了根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例所述的左靜水壓力墊。 該墊總體上地由參考數(shù)字111a來(lái)指定，與所述第一實(shí)施例中的墊lla的各 部分相對(duì)應(yīng)的該墊的各部分由同樣的參考數(shù)字加上"100"來(lái)指定。該靜水壓力墊llla實(shí)質(zhì)上與上述靜水壓力墊lla相同，《旦靜水壓力凹坑121a、 123a、 125a、 127a、 129a和131a的形狀和取向與墊11a中相應(yīng)的凹坑21a、 23a、 25a、 27a、 29a和31a不同。類(lèi)似于墊lla，凹坑121a、 123a、 125a、 127a、 129a和131a在墊llla的研磨輪開(kāi)口 139a的周?chē)貜较虬仓?，?中凹坑121a和123a、凹坑125a和127a、凹坑129a和131a類(lèi)似，并對(duì)稱(chēng) 地位于晶片一側(cè)表面119a的相對(duì)的兩半上。另外，凹坑121a和123a在墊 llla的圓周方向上拉長(zhǎng)。然而，在該墊llla中，凹坑125a、 127a、 129a 和131a從研磨輪開(kāi)口 139a起沿徑向拉長(zhǎng)。墊llla和111b在所有其它方 面與墊lla和llb相同。
另外可以預(yù)期，通過(guò)控制施加到靜水壓力墊中的凹坑中的水的壓力， 能夠影響靜水壓力墊的夾持中心。這會(huì)降低夾持中心，使其移動(dòng)得更靠近 晶片夾具中的研磨輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸。具體說(shuō)，在研磨期間，每個(gè)凹坑(或一些 凹坑)中的液壓都可以改變，并且/或者可以獨(dú)立于其它凹坑進(jìn)行控制。使 幾個(gè)凹坑之間的壓強(qiáng)不同的一種方法是，使通入各凹坑的小孔開(kāi)口的大小 不同。此外，通過(guò)使各凹坑的深度不同，可以使各凹坑之間與每個(gè)凹坑相 關(guān)聯(lián)的區(qū)域的硬度不同。較深的凹坑在其區(qū)域中對(duì)晶片W的夾持比較淺的 凹坑更柔順，而較淺的凹坑在其區(qū)域中對(duì)晶片的夾持比較僵硬。
這里所顯示和描述的靜水壓力墊lla、 llb、 llla和lllb用于直徑約 300 mm的晶片W。如前面所述，靜水壓力墊的大小可以縮小，從而用于 研磨200 mm的晶片，這不偏離本發(fā)明的范圍。這一點(diǎn)適用于這里所描述 的靜水壓力墊的每一種尺寸。
本發(fā)明所述的靜水壓力墊lla和lib由合適的剛性材料(諸如金屬) 制成，能夠在研磨操作期間支撐住晶片W，并能經(jīng)受住重復(fù)的研磨使用。 由其它類(lèi)似的剛性材料所制成的靜水壓力墊也在本發(fā)明的范圍中。
才艮據(jù)本發(fā)明的另 一個(gè)方面，用于估計(jì)納米形貌的系統(tǒng)在晶片尚在雙面 磨具中時(shí)就開(kāi)始提供對(duì)晶片納米形貌的反饋。所述納米形貌估計(jì)系統(tǒng)包含 至少一個(gè)傳感器，該傳感器配置為用于在工件被置于雙面磨具中時(shí)收集有 關(guān)工件的位置和/或變形的信息。所述傳感器能夠進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)測(cè)量，以用來(lái)確定用于晶片的有限元結(jié)構(gòu)分析中的一個(gè)或多個(gè)邊界條件。應(yīng)該明白， 該系統(tǒng)可以只有單個(gè)傳感器以進(jìn)行單個(gè)測(cè)量，用來(lái)確定單個(gè)邊界條件，這 并不偏離本發(fā)明的范圍(只要有足夠的邊界條件來(lái)進(jìn)行有限元分析，包括
不需要使用傳感器來(lái)確定或假定的任何邊界條件)。然而，在一些實(shí)施例 中，所述一個(gè)或多個(gè)傳感器進(jìn)行多個(gè)測(cè)量，用來(lái)確定多個(gè)邊界條件，這是 意識(shí)到，經(jīng)常希望(或者需要)確定額外的邊界條件用于晶片的有限元結(jié) 構(gòu)分析。
例如，在圖22和23中示意顯示了本發(fā)明所述的納米形貌估計(jì)系統(tǒng)的 一個(gè)實(shí)施例，該納米形貌估計(jì)系統(tǒng)整體上用301指定。盡管這個(gè)實(shí)施例的 描述結(jié)合了具有特殊靜水壓力墊配置的雙面磨具(如在下面所說(shuō)明的圖 25A和25B中清晰可見(jiàn))，但應(yīng)該明白，所述納米形貌估計(jì)系統(tǒng)適合于與 其它雙面磨具(具有不同的工件夾具)一起使用而不偏離本發(fā)明的范圍。 另外，本發(fā)明不限于所述納米形貌系統(tǒng)自身，而是也包括配備了本發(fā)明所 述的納米形貌估計(jì)系統(tǒng)的雙面研磨設(shè)備。
將一個(gè)或一個(gè)以上傳感器303 (例如，多個(gè)傳感器)置于靜水壓力墊 305的內(nèi)表面上。例如，在附圖所示的具體實(shí)施例中，將多個(gè)(例如四個(gè)) 傳感器303沿每個(gè)靜水壓力墊305的內(nèi)工作面定位(圖23)?？梢允褂萌?何類(lèi)型的傳感器，只要其能夠收集信息從而用于為晶片的有限元結(jié)構(gòu)分析 確定邊界條件即可。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器303由動(dòng)態(tài)氣壓傳感 器構(gòu)成，所述傳感器通過(guò)測(cè)量從噴嘴噴出的壓縮氣流撞擊在晶片(例如由 MARPOSS制造E4N型)上所遇到的阻力來(lái)測(cè)量靜水壓力墊與晶片W之 間的距離。所a縮空氣被排除到大氣中。這種噴嘴可以固定在靜水壓力 墊305上或者相對(duì)于靜水壓力墊而固定。正如本領(lǐng)技術(shù)人員所認(rèn)識(shí)到的， 從這種動(dòng)態(tài)壓力傳感器303所得到的測(cè)量結(jié)果指示了靜水壓力墊305和晶 片W表面之間的間距。因此，由動(dòng)態(tài)氣壓傳感器所得到的壓力測(cè)量對(duì)應(yīng)著 傳感器303和晶片W表面之間的距離。
與每個(gè)靜水壓力墊305相關(guān)的納米形貌估計(jì)系統(tǒng)的傳感器303在xyz 正交坐標(biāo)系(圖22和23)的x方向和y方向中的至少一個(gè)方向上與該靜水壓力墊所涉及的其它傳感器隔開(kāi)，其中所述xyz正交坐標(biāo)系定義為使得 晶片W被保持在xy平面內(nèi)。按這種方式將傳感器303分隔開(kāi)便于使用一 個(gè)傳感器來(lái)進(jìn)行與晶片W表面上的一個(gè)位置相對(duì)應(yīng)的測(cè)量，而使用另一個(gè) 傳感器進(jìn)行與該晶片表面上的另一個(gè)位置相對(duì)應(yīng)的測(cè)量。
此外，附圖所示的實(shí)施例中的每個(gè)靜水壓力墊305都有相同數(shù)目的傳 感器303，并且一個(gè)墊上的傳感器的分布實(shí)質(zhì)上是另一個(gè)墊上的傳感器的 分別的鏡像。因此，兩個(gè)靜水壓力墊305上都有傳感器303，這些傳感器 在xyz坐標(biāo)系的x方向和y方向中的至少一個(gè)方向上相互隔開(kāi)。此外，當(dāng) 靜水壓力墊305定位為如圖23所示那樣彼此相對(duì)時(shí)(例如，當(dāng)磨具在使用 中時(shí))，傳感器303組成對(duì)，其中一個(gè)靜水壓力墊上的每個(gè)傳感器與另一 個(gè)靜水壓力墊上的某個(gè)傳感器配對(duì)。傳感器對(duì)中的傳感器303通常在xyz 坐標(biāo)系中的x和y方向上彼此對(duì)齊，只在z方向上彼此是隔開(kāi)的。傳感器 對(duì)中的各傳感器303位于由靜水壓力墊305所夾持的晶片W的相對(duì)的兩 側(cè)，這樣便于在晶片的同一位置上的相對(duì)兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行測(cè)量。這樣就允許 同時(shí)確定在該處的晶片W兩側(cè)上的表面位置。
傳感器303的數(shù)量和排列可以變化。 一般地，本領(lǐng)技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到， 采用更多傳感器會(huì)是有利的，因?yàn)檫@些傳感器可以用來(lái)獲得更多的測(cè)量結(jié) 果并確定更多的邊界條件，從而減少了在各邊界條件之間的區(qū)域中對(duì)晶片 變形所進(jìn)行的有限元分析的結(jié)果的不確定性。然而，對(duì)傳感器303的數(shù)目 也有實(shí)際的限制。例如，希望傳感器303對(duì)靜水壓力墊305的夾持功能的 影響最小，反之亦然。例如，在附圖所示的納米形貌估計(jì)系統(tǒng)301中，傳 感器303被置于靜水壓力墊305的平臺(tái)部分311上，而不是在靜水壓力凹 坑313中。(與平臺(tái)部分311和靜水壓力凹坑313相對(duì)應(yīng)的位置示于圖25A 中，該圖是從晶片夾持狀態(tài)所推出的邊界條件圖。)這樣就使傳感器303 和由靜水壓力凹坑313所夾持的晶片W區(qū)域產(chǎn)生分離，從而可以從夾持狀 態(tài)信息中推導(dǎo)出這種情況下的邊界條件。傳感器303和凹坑313之間的分 離也能減小靜水壓力凹坑的局部變化對(duì)傳感器測(cè)量造成的影響。
如上所述，傳感器303凈皮定位以在晶片W的不同部分進(jìn)4亍測(cè)量。例如，一些傳感器303被定位以進(jìn)行與晶片W的中心部分相關(guān)的測(cè)量，而其它傳 感器被定位以在容易形成B環(huán)和/或C痕缺陷的晶片部分進(jìn)行測(cè)量。參看 圖22和圖23所示的具體傳感器配置，所放置的傳感器303可以在距晶片 W中心的多個(gè)不同距離處進(jìn)行測(cè)量。至少一個(gè)傳感器(例如由C指定的傳 感器對(duì)中的多個(gè)傳感器)在研磨期間被置于晶片W的中心附近，該傳感器 在該處可以進(jìn)行與晶片中心部分的變形相關(guān)的測(cè)量。至少一個(gè)其它傳感器
(例如，由R和L指定的傳感器對(duì)中的多個(gè)傳感器)在研磨期間被置于晶 片W的周邊部分附近(即，相對(duì)而言遠(yuǎn)離晶片中心)。還有另一個(gè)傳感器
(例如，由U指定的傳感器對(duì)中的多個(gè)傳感器)相對(duì)于位于晶片周邊附近 的所述至少一個(gè)傳感器和位于晶片中心附近的所述至少 一個(gè)傳感器來(lái)說(shuō)被 置于距離晶片W中心中等距離的位置上(例如，在容易形成B環(huán)和/或C 痕缺陷的晶片部分的附近)。
當(dāng)晶片W在磨具中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在受到彎曲力矩作用時(shí)它能夠彎曲。于是， 當(dāng)晶片在夾具中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在晶片上的給定位置處晶片W的變形可以改變。 傳感器303不僅被定位以在距晶片W中心的不同距離上進(jìn)行測(cè)量，其位置 也可以在從晶片中心延伸出來(lái)的不同徑向線(xiàn)323、 325、 327上。例如，傳 感器對(duì)R和L的位置在距晶片中心約同樣的距離上，但它們處于不同的徑 向線(xiàn)上。傳感器對(duì)R中的傳感器通常在一條徑向線(xiàn)323上，而傳感器對(duì)L 中的傳感器通常在另一條徑向線(xiàn)325上，這兩條徑向線(xiàn)從晶片W中心沿不 同方向延伸。此外，傳感器對(duì)C和U中的傳感器的位置通常在從晶片W 中心沿另一個(gè)方向延伸的第三條徑向線(xiàn)327上。在附圖所示的實(shí)施例中， 徑向線(xiàn)323、 325和327彼此基本上等間隔。因此，徑向線(xiàn)323、 325和327 ;波此構(gòu)成了約120°的夾角。然而，徑向線(xiàn)彼此間的間隔以及排列著傳感 器的不同徑向線(xiàn)的數(shù)目可以變化而不偏離本發(fā)明的范圍。
此外，傳感器303相對(duì)于研磨設(shè)備的各個(gè)部件來(lái)說(shuō)處于不同的位置。 例如，傳感器對(duì)L中的傳感器與傳感器對(duì)R中的傳感器處于研磨輪9的相 對(duì)的兩側(cè)。這4艮顯然，因?yàn)楹袀鞲衅鲗?duì)R中的一個(gè)傳感器和傳感器對(duì)L 中的一個(gè)傳感器并垂直于坐標(biāo)系的xy平面(上面所定義的)的虛平面331(圖22所示)與研磨輪9相交。由于傳感器對(duì)R和L中的傳感器被定位 為距離晶片W中心約相同的距離，所以，晶片的一部分由所述傳感器對(duì)中 的一對(duì)傳感器進(jìn)^f亍測(cè)量之后，通過(guò)晶片轉(zhuǎn)動(dòng)將這一部分轉(zhuǎn)動(dòng)到另 一個(gè)傳感 器對(duì)所在位置時(shí)，由所述另一個(gè)傳感器對(duì)進(jìn)行測(cè)量。然而，由傳感器對(duì)R 中的傳感器所進(jìn)^f亍的測(cè)量可能不同于由傳感器對(duì)L中的傳感器所進(jìn)行的相 應(yīng)的測(cè)量，因?yàn)?，晶片W在磨具中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可能發(fā)生了彎曲。
此外，至少一個(gè)傳感器(例如傳感器對(duì)R和L中的多個(gè)傳感器)實(shí)質(zhì) 上定位于晶片的水平中心線(xiàn)341 (圖22)的下方，而至少一個(gè)其它的傳感 器(例如傳感器對(duì)U中的多個(gè)傳感器)實(shí)質(zhì)上定位于晶片的水平中心線(xiàn)的 上方。另一個(gè)傳感器(例如傳感器對(duì)C中的多個(gè)傳感器)定位于相對(duì)更接 近晶片W的水平中心線(xiàn)341。例如，在附圖所示的實(shí)施例中，傳感器對(duì)C 中的傳感器位于晶片W的水平中心線(xiàn)341的稍稍靠上的地方。
此外，至少一個(gè)傳感器(例如，傳感器對(duì)R、 C和L中的多個(gè)傳感器) 位于容納研磨輪9的靜水壓力墊305中的開(kāi)口 345之一的附近，因此在操 作期間就位于研磨輪的附近。類(lèi)似地，至少一個(gè)傳感器(例如，傳感器對(duì) R、 C和L中的多個(gè)傳感器)的位置比任何一個(gè)靜水壓力凹坑313都更靠 近研磨輪9。如上所述，在一些磨具中，各磨具相互對(duì)不準(zhǔn)，這會(huì)使晶片 W在研磨輪9的夾持區(qū)和靜水壓力墊305的夾持區(qū)之間的過(guò)渡區(qū)中具有相 對(duì)較高的應(yīng)力，在該情形中，比任何一個(gè)靜水壓力凹坑313都更靠近研磨 輪和/或在操作期間鄰近研磨輪的任何傳感器303都可以考慮用來(lái)在磨具對(duì) 不齊發(fā)生時(shí)對(duì)具有相對(duì)較高應(yīng)力的晶片部分進(jìn)行測(cè)量。在這個(gè)意義上，使 用靜水壓力凹坑313遠(yuǎn)離研磨輪9從而使夾持力的中心遠(yuǎn)離研磨輪的靜水 壓力墊305 (如上所述)會(huì)有一些其它的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)椋o水壓力凹坑的這 種配置使得能夠留出更多空間使納米形貌估計(jì)系統(tǒng)301中的傳感器303被 置于靜水壓力凹坑和研磨輪之間(例如，在夾持力實(shí)質(zhì)上為零的自由區(qū)中)。
至少一個(gè)其它傳感器(例如，傳感器對(duì)U中的多個(gè)傳感器)的位置遠(yuǎn) 離靜水壓力墊305中的開(kāi)口 345，因此，在操作期間就遠(yuǎn)離研磨輪9。所述 至少一個(gè)傳感器(例如，傳感器對(duì)U中的多個(gè)傳感器)也比至少一些靜水壓力凹坑313更遠(yuǎn)離研磨輪9。此外，可以考慮將至少一個(gè)傳感器(例如， 傳感器對(duì)U中的多個(gè)傳感器)定位以在那些磨具中發(fā)生磨具對(duì)不齊時(shí)對(duì)具 有相對(duì)較低應(yīng)力的晶片W的部分進(jìn)行測(cè)量，其中，在這些磨具中，磨具的 對(duì)不齊使晶片W在研磨輪的夾持區(qū)和靜水壓力墊的夾持區(qū)之間的過(guò)渡區(qū) 中具有相對(duì)較高的應(yīng)力。
如上所述，傳感器303能夠探測(cè)關(guān)于傳感器到晶片W表面的距離的信 息。傳感器303與處理器351相連(圖22)以傳輸信號(hào)，處理器可以接收 從傳感器輸出的傳感器數(shù)據(jù)。處理器351可以遠(yuǎn)離該研磨設(shè)備，但這并不 是必須的。盡管圖22畫(huà)出了處理器351和傳感器之間的導(dǎo)線(xiàn)連接353，但 應(yīng)該明白，處理器和傳感器可以進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信而不偏離本發(fā)明的范圍。
計(jì)算機(jī)工作站中的CPU可以用作處理器351。此外，對(duì)傳感器303數(shù) 據(jù)和/或?qū)闹蝎@得的信息355的處理可以在多個(gè)處理單元之間進(jìn)行分配， 在這種情形中，術(shù)語(yǔ)"處理器"包括了所有這樣的處理單元。在本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例中，處理器351在研磨操作期間對(duì)傳感器303所輸出的傳感器 數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)?？梢詫鞲衅?03的輸出記錄下來(lái)，用來(lái)收集信息和/或研 究研磨設(shè)備的操作。如果需要的話(huà)，可以在研磨操作期間和/或之后用圖形 將傳感器303的輸出顯示出來(lái)，如圖24所示。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，處理器351能夠使用來(lái)自傳感器303的被 檢測(cè)的傳感器數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行晶片W的有限元結(jié)構(gòu)分析。在研磨操作期間處理 器351于時(shí)刻357收集傳感器數(shù)據(jù)，優(yōu)選在主研磨階段快結(jié)束的時(shí)候(例 如，在研磨過(guò)程的完成階段開(kāi)始之前)，如圖24所示。主研磨周期對(duì)應(yīng)著 圖24所示的第二個(gè)步驟。圖24所示的完整的研磨周期包括5個(gè)步驟步 驟361=快速橫向進(jìn)給(fastinfeed);步驟363^主研磨周期；步驟365=慢 速研磨周期；步驟367=無(wú)火花磨削(spark-out)周期；步驟369=研磨輪 縮回周期。處理器351能夠從傳感器數(shù)據(jù)中確定一個(gè)或多個(gè)邊界條件，并 使用從這些傳感器數(shù)據(jù)所得到的所述一個(gè)或多個(gè)邊界條件進(jìn)行晶片W的 有限元分析。從這些傳感器數(shù)據(jù)所得到的邊界條件佐以從靜水壓力墊產(chǎn)生 的夾持狀態(tài)的信息所得到的其它邊界條件。研磨周期以及處理器351對(duì)有限元結(jié)構(gòu)分析所用數(shù)據(jù)進(jìn)行收集的時(shí)刻可以變化而不偏離本發(fā)明的范圍。
圖25A顯示了一組位置的一個(gè)例子，從夾持狀態(tài)信息能夠得到關(guān)于所 述一組位置的邊界條件。在圖25A中，在靜水壓力墊305的周?chē)约霸陟o 水壓力凹坑313的周?chē)_定邊界條件。圖25B顯示了適合于進(jìn)行晶片W的 有限元結(jié)構(gòu)分析的網(wǎng)格。注意，圖25A和25B所示例子中所使用的靜水壓 力墊305與上述靜水壓力墊11a、llb相比具有略微不同的靜水壓力凹坑配 置。然而，本領(lǐng)4支術(shù)人員明白如何確定邊界條件并形成適合于任何研磨設(shè) 備中所使用的具體靜水壓力墊的網(wǎng)格。
使用從傳感器數(shù)據(jù)所得到的邊界條件連同從夾持狀態(tài)所得到的邊界條 件，以及晶片W的特性(例如，硅的材料特性)，處理器351進(jìn)行晶片的 有限元分析以預(yù)測(cè)晶片的形狀，包括晶片納米形貌的預(yù)測(cè)。在有限元分析 中由處理器351所預(yù)測(cè)的晶片W的形狀是晶片的粗輪廓。由于研磨過(guò)程通 常使納米形貌特征呈現(xiàn)徑向?qū)ΨQ(chēng)性，所以，晶片的粗輪廓可以表示為作為 到晶片中心的距離的函數(shù)的變形。使用傳感器數(shù)據(jù)通過(guò)有限元分析所預(yù)測(cè) 的晶片粗輪廓的一個(gè)例子示于圖26A中。
在一個(gè)實(shí)施例中，使用有限元分析對(duì)變形的晶片形狀的計(jì)算如下。為 了進(jìn)行分析，確定采用殼元(shell elements )的網(wǎng)格。圖25A顯示了一個(gè) 網(wǎng)格的細(xì)節(jié)。應(yīng)該記住，根據(jù)晶片夾持角、研磨輪的傾斜和移動(dòng)情況，晶 片變形^:可能在R或L "B環(huán)"傳感器處更大。變形越大，與納米形貌退 化的關(guān)聯(lián)就趨向于越強(qiáng)。所以，為了獲得這個(gè)效應(yīng)，將兩個(gè)讀數(shù)R和L中 較高的讀數(shù)應(yīng)用到這兩個(gè)位置處。利用基底剛度邊界條件(foundation stiffness boundary condition )來(lái)才莫擬靜水壓力墊對(duì)晶片的夾持。對(duì)后拋光 納米形貌進(jìn)行計(jì)算，通常用時(shí)少于10秒?？紤]晶片沿著研磨輪周邊(圖 25B中的弧ABC)的位移。對(duì)于從晶片中心延伸出來(lái)的每個(gè)半徑r，沿著 所述弧有兩個(gè)點(diǎn)?；谟邢拊治龅慕Y(jié)果可以確定在這兩個(gè)點(diǎn)處的位移， 并將其平均以產(chǎn)生該半徑處的平均位移。所述平均位移可以畫(huà)成粗輪廓曲
線(xiàn)(圖26A)。然后，使粗輪廓曲線(xiàn)的讀數(shù)通過(guò)空間濾波器，從而產(chǎn)生過(guò) 濾了的輪廓曲線(xiàn)(圖26B)。本領(lǐng)技術(shù)人員會(huì)意識(shí)到，在研磨之后通常會(huì)有其它的晶片處理步驟。 例如，在研磨之后通常對(duì)晶片進(jìn)行拋光。此外，不是在研磨之后，而是在 下游處理步驟(這些步驟通常改變晶片的納米形貌)完成之后由納米形貌來(lái)確定納米形貌產(chǎn)率(nanotopology yield )。因此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施 例中，處理器351可以利用有限元分析中所得到的晶片粗輪廓來(lái)預(yù)測(cè)在一 個(gè)或多個(gè)下游處理步驟之后晶片的納米形貌很可能是怎樣的。例如，可以將空間濾波器應(yīng)用到晶片粗輪廓上來(lái)預(yù)測(cè)一個(gè)或多個(gè)下游 處理步驟(例如，拋光)之后的晶片輪廓。本領(lǐng)技術(shù)人員會(huì)很熟悉各種可 以進(jìn)行這種空間濾波的晶片缺陷/產(chǎn)率管理軟件工具。 一些例子包括 SiGlaz( Santa Clara， CA )的智能缺陷分析軟件(Intelligent Defect Analysis Software ); Zenpire( Palo Alto， CA)的iFAB軟件；Galaxy Semiconductor Inc.-USA (Waltham, MA)的Examinator軟件；Knights Technology (Sunnyvale, CA )的Yieldmanager軟件。濾波了的晶片輪廓表示在進(jìn)一 步處理之后納米形貌^艮可能是怎樣的。圖26B顯示了濾波后的晶片輪廓的 一個(gè)例子。對(duì)若干晶片，將有限元分析所得到的晶片粗輪廓和下游處理(例 如拋光)之后的實(shí)際的納米形貌測(cè)量(例如使用Nanomapper )進(jìn)行比 較，可以細(xì)調(diào)有限元分析中所使用的參數(shù)(例如，與靜水壓力夾持相關(guān)的 邊界條件)，以獲得更好的關(guān)聯(lián)。此外，處理器351可以從傳感器接收傳感器數(shù)據(jù)并根據(jù)這些傳感器數(shù) 據(jù)估計(jì)工件的納米形貌。在一個(gè)實(shí)施例中，處理器可選擇提供信息355 (例 如，所預(yù)測(cè)的工件的納米形貌)，以^f更才艮據(jù)納米形貌的負(fù)面估計(jì)(例如， 當(dāng)一個(gè)或多個(gè)晶片輪廓不符合規(guī)格或其它預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)由處理器所確定的納 米形貌的負(fù)面估計(jì))采取補(bǔ)救措施。其最簡(jiǎn)單的形式是，涉及補(bǔ)救行動(dòng)的 信息355可以包括向一個(gè)或多個(gè)操作人員(例如工藝工程師)輸出信號(hào)， 表明需要進(jìn)行調(diào)整和/或研磨過(guò)程需要小心。根據(jù)處理器351所提供的信號(hào)， 操作人員可以調(diào)整磨具的對(duì)齊(例如，與研磨輪的水平傾斜相對(duì)應(yīng)的角度、 與研磨輪的垂直傾斜相對(duì)應(yīng)的角度以及研磨輪之間的移動(dòng)中的至少一個(gè) 量)和/或調(diào)整提供到靜水壓力墊上的凹坑中的流體壓強(qiáng)，以提高磨具性能。另夕卜，操作人員也可以通過(guò)調(diào)節(jié)磨具的初始設(shè)置(例如，設(shè)置的經(jīng)驗(yàn)法則)來(lái)調(diào)節(jié)對(duì)齊。處理器351也可以提供其它信息355來(lái)實(shí)現(xiàn)一些補(bǔ)救措施， 包括調(diào)節(jié)研磨工藝變量。例如，處理器351可以提儉f言息355，用來(lái)表明 根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)需要對(duì)至少一個(gè)研磨輪和/或靜水壓力墊的位置或運(yùn)用進(jìn) 行調(diào)整，和/或需要通過(guò)調(diào)整提供給凹坑313中的流體的壓強(qiáng)來(lái)調(diào)整作用在 晶片上的夾持力的中心。同樣，處理器351可以對(duì)操作人員的輸入進(jìn)行響 應(yīng)，從而控制一組執(zhí)行器(未顯示)，這些執(zhí)行器用來(lái)調(diào)整至少一個(gè)研磨 輪9和靜水壓力墊305的位置以便使磨具重新對(duì)齊。在#^居本發(fā)明所述的半導(dǎo)體晶片的處理方法的一個(gè)實(shí)施例中，將半導(dǎo) 體晶片W裝入具有上述納米形貌估計(jì)系統(tǒng)301的雙面磨具中。除了這里所 提到的之外，晶片W的實(shí)際研磨以常規(guī)方式進(jìn)行。在研磨過(guò)程期間，所述 一個(gè)或多個(gè)傳感器303收集數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)表明晶片W的變形并且可以用 來(lái)得出晶片的有限元結(jié)構(gòu)分析所使用的一個(gè)或多個(gè)邊界IH牛。例如，上述 納米形貌估計(jì)系統(tǒng)301中的傳感器303收集晶片W表面和傳感器之間的多 個(gè)距離測(cè)量數(shù)據(jù)。此外，納米形貌估計(jì)系統(tǒng)301中的傳感器303從晶片的 不同部分以及在相對(duì)于磨具組件的不同位置處同時(shí)收集數(shù)據(jù)，如上所述。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器在與B環(huán)缺陷相關(guān)的工件部分中按照距離測(cè) 量工件的兩個(gè)表面的偏離，處理器351可以從這些傳感器接收這種距離數(shù) 據(jù)并從所接收到的傳感器數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)工件納米形貌中的B環(huán)缺陷。在另一 個(gè)實(shí)施例中，傳感器在與C痕缺陷相關(guān)的工件部分中按照距離測(cè)量工件的 兩個(gè)表面的偏離，處理器351能夠從這些傳感器接收這種距離數(shù)據(jù)并從所 接收到的傳感器數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)工件納米形貌中的C痕缺陷。傳感器303將傳感器數(shù)據(jù)傳送給處理器351，處理器351接收并處理 這些傳感器數(shù)據(jù)?？梢杂羞x擇地記錄和/或圖示傳感器303的輸出，如圖24 所示(在研磨期間和/或在研磨之后)。傳感器數(shù)據(jù)用來(lái)估計(jì)晶片W的納 米形貌。在所述方法的一個(gè)實(shí)施例中，處理器351在研磨過(guò)程中從某個(gè)時(shí) 刻記錄傳感器數(shù)據(jù)，以估計(jì)晶片W的納米形貌。例如，圖24顯示了每個(gè) 傳感器的時(shí)變輸出，這些輸出與雙面研磨處理周期的步驟361、 363、 365、367、 369畫(huà)在一起。處理器351在所述處理周期中的某一點(diǎn)處(例如，圖 24中箭頭357所指示的時(shí)刻)記錄傳感器303的輸出，以便從每個(gè)傳感器 獲得一組同時(shí)發(fā)生的數(shù)據(jù)。處理器351使用這一組數(shù)據(jù)來(lái)為執(zhí)行晶片W的 有限元結(jié)構(gòu)分析推出邊界條件。處理器351使用從傳感器所獲得的邊界條件和任何其它邊界條件(例 如，從夾持狀態(tài)的信息中所獲得的邊界條件(圖25A))來(lái)進(jìn)行晶片的有 限元分析。有限元分析用來(lái)產(chǎn)生晶片納米形貌的粗輪廓(圖26B)?？梢?選擇將上述空間濾波器運(yùn)用到晶片粗輪廓上以預(yù)測(cè)在下游處理步驟之后 (例如，在拋光之后)晶片W的可能的納米形貌。處理器351復(fù)查晶片粗輪廓和/或?yàn)V波后的晶片輪廓以評(píng)估相對(duì)于納米 形貌需求而言的磨具的性能。這個(gè)估計(jì)可以考慮一批晶片中的其它晶片的 晶片粗輪廓和/或?yàn)V波后的晶片輪廓以判斷磨具的納米形貌性能是否滿(mǎn)足預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)。如果處理器351判斷出磨具不滿(mǎn)足納米形貌標(biāo)準(zhǔn)，那么處理器 就啟動(dòng)補(bǔ)救措施。在一個(gè)實(shí)施例中，補(bǔ)救措施包括通知一個(gè)或多個(gè)操作人 員需要注意磨具。然后，操作人員調(diào)整研磨設(shè)備的對(duì)齊和/或調(diào)整夾持中心， 如上所述。在另一個(gè)實(shí)施例中，處理器351根據(jù)納米形貌的負(fù)面估計(jì)和操 作人員的輸入來(lái)實(shí)施補(bǔ)救措施。例如，處理器351可以調(diào)整作用在晶片W 的一個(gè)或多個(gè)部分上的靜7K壓力的大小，從而調(diào)整夾持中心和/或根據(jù)操作 人員的輸入在處理器的控制下使用一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行器調(diào)整磨具的對(duì)齊。在另一個(gè)實(shí)施例中，補(bǔ)救措施包括調(diào)整隨后的工件的研磨。例如，磨 具可以先研磨第一個(gè)工件，然后在研磨了所述第一個(gè)工件之后研磨第二個(gè) 工件。處理器351從傳感器接收數(shù)據(jù)并從這些傳感器數(shù)據(jù)中估計(jì)第一個(gè)工 件的納米形貌。之后，處理器351可以提供信息355，該信息表明當(dāng)研磨 隨后的工件(諸如第二個(gè)工件)時(shí)根據(jù)所用的傳感器數(shù)據(jù)對(duì)至少一個(gè)研磨 輪和/或靜水壓力墊的位置進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)工件為一盒若干個(gè)晶片時(shí)，可以對(duì) 該盒中的每個(gè)晶片進(jìn)行有限元分析，不需要等到整個(gè)盒中的晶片都被研磨 過(guò)之后。如果設(shè)置不恰當(dāng)并且如果在一個(gè)或多個(gè)晶片中探測(cè)出納米形貌缺 陷，那么很可能盒中的其它晶片會(huì)有類(lèi)似或相同的缺陷，沒(méi)有某種形式的千涉的話(huà)會(huì)導(dǎo)致較大的產(chǎn)率損失。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，操作人員不 需要等著從盒中所有晶片獲得反饋，避免了相當(dāng)數(shù)量的產(chǎn)率損失。所以， 在研磨期間對(duì)后拋光納米形貌缺陷提供了可靠的預(yù)測(cè)。這種預(yù)測(cè)幫助操作 人員為隨后的晶片和成盒的晶片優(yōu)化磨具設(shè)置，使得在隨后晶片的拋光之 后納米形貌缺陷是最少的。圖27顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所述的對(duì)某個(gè)具體晶片的預(yù)測(cè) 輪廓，并顯示了由 nanomapper戶(hù)斤確定的該同一晶片在拋光之后的平均徑 向位移輪廓(average radial displacement profile )。實(shí)線(xiàn)顯示了根據(jù)本發(fā) 明的一個(gè)實(shí)施例所述的基于有限元分析所得到的晶片的預(yù)測(cè)輪廓的一個(gè)例 子。虛線(xiàn)顯示了基于來(lái)自對(duì)晶片進(jìn)行分析的nanomapper的數(shù)據(jù)而得到的 輪廓。圖28顯示了若干晶片的畫(huà)在水平軸上的B環(huán)預(yù)測(cè)值和畫(huà)在垂直軸 上的B環(huán)實(shí)際值之間的關(guān)聯(lián)，相關(guān)系數(shù)為R《.9。本發(fā)明所述的方法提供了磨具的納米形貌性能的快速反饋。例如，在 晶片研磨周期結(jié)束之前就可以開(kāi)始進(jìn)行晶片納米形貌的估計(jì)。此外，在拋 光之前就可以獲得納米形貌反饋。相反，許多常規(guī)的納米形貌反饋系統(tǒng)采 用激光檢測(cè)來(lái)測(cè)量晶片的納米形貌。這些系統(tǒng)通常與缺乏反射表面的未拋 光晶片不兼容。本領(lǐng)技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容可以認(rèn)識(shí)到通過(guò)本發(fā)明的方 法可以獲得的許多其它優(yōu)點(diǎn)。在上述方法中，傳感器303在研磨操作期間實(shí)際上是連續(xù)地收集數(shù)據(jù) 的。然而應(yīng)該明白，可以在研磨結(jié)束之后而晶片尚在磨具中時(shí)從傳感器收 集數(shù)據(jù)。此外，傳感器303可以間歇地或在單個(gè)時(shí)刻進(jìn)行測(cè)量，這不偏離 本發(fā)明的范圍。類(lèi)似地，在研磨操作結(jié)束之后和/或在將晶片從磨具上取出 之后可以開(kāi)始進(jìn)行或繼續(xù)進(jìn)行傳感器數(shù)據(jù)的處理，這不偏離本發(fā)明的范圍。另外，所顯示的上述納米形貌估計(jì)系統(tǒng)的實(shí)施例是在晶片垂直地夾在 雙面磨具中時(shí)估計(jì)其納米形貌的，但應(yīng)該明白，納米形貌估計(jì)系統(tǒng)也可以 對(duì)被保持再不同取向(例如水平取向)的晶片進(jìn)行納米形貌估計(jì)，這不偏 離本發(fā)明的范圍。盡管這里所述的納米形貌估計(jì)系統(tǒng)的實(shí)施例對(duì)每個(gè)晶片進(jìn)行有限元分析來(lái)估計(jì)其納米形貌，然而那些本領(lǐng)技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，可以使用從若干 這種有限元分析所獲得的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)形成標(biāo)準(zhǔn)，使得處理器可以不需要實(shí) 際進(jìn)行有限元結(jié)構(gòu)分析就可以估計(jì)納米形貌。例如，如果磨具中的晶片的 傳感器數(shù)據(jù)足夠類(lèi)似于進(jìn)行過(guò)有限元分析的另一個(gè)晶片的傳感器數(shù)據(jù)，那 么，以前得到的有限元分析的結(jié)果可以用來(lái)估計(jì)磨具中的晶片的納米形貌， 而不需要對(duì)磨具中的該晶片進(jìn)行實(shí)際的有限元分析。數(shù)據(jù)庫(kù)和學(xué)習(xí)程序可 以用來(lái)補(bǔ)充這個(gè)過(guò)程，因此就減少或消除了處理器進(jìn)行有限元分析的場(chǎng)合。 另外，有經(jīng)驗(yàn)的納米形貌估計(jì)系統(tǒng)操作人員也可以培養(yǎng)出一種能力，即， 通過(guò)察看傳感器輸出信號(hào)的圖形顯示或其它顯示來(lái)認(rèn)出納米形貌缺陷的識(shí) 別標(biāo)志，并手動(dòng)實(shí)施補(bǔ)救措施，這并不偏離本發(fā)明的范圍。此外，不需要對(duì)每個(gè)晶片進(jìn)行納米形貌估計(jì)。如果需要的話(huà)，可以對(duì) 在磨具中進(jìn)行研磨的晶片中的一部分(例如，用于質(zhì)量控制的樣品)按這 里所述來(lái)估計(jì)納米形貌，這并不偏離本發(fā)明的范圍。在引入本發(fā)明的元件或其優(yōu)選實(shí)施例時(shí)，"某個(gè)"、"該，'和"所述" 是指有一個(gè)或多個(gè)元件。詞匯"包括"、"包含"和"具有"是指包含性 的，意思是除了所列元件外還可以有其它元件。在上述描迷中可以進(jìn)行各種變化而不偏離本發(fā)明的范圍，上述描述所 包含的以及附圖所顯示的所有情況都是說(shuō)明性的，而不是限制性的。
權(quán)利要求
1.一種雙面磨具，包含一對(duì)研磨輪和一對(duì)靜水壓力墊，所述研磨輪和所述靜水壓力墊能夠?qū)⒁话愕钠教沟墓ぜ３衷谀硞€(gè)平面中，其中所述工件的第一部分位于所述研磨輪之間而所述工件的第二部分位于所述靜水壓力墊之間，所述磨具包含多個(gè)傳感器，這些傳感器能夠測(cè)量所述工件和各個(gè)所述傳感器之間的距離，其中所述傳感器中至少一些傳感器在xyz直角坐標(biāo)系中的x方向和y方向中的至少一個(gè)方向上是相互隔開(kāi)的，而所述xyz坐標(biāo)系定義為使得所述工件被保持在xy平面中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙面磨具，還包括處理器，用來(lái)從所述傳感 器接收與工件納米形貌相關(guān)的數(shù)據(jù)；并且其中，所述處理器能夠根據(jù)所述傳感器數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整至少一個(gè)所述研磨輪和所 述靜水壓力墊的位置；和/或所述處理器能夠根據(jù)所述傳感器數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整所述靜水壓力墊作用在所 述工件的至少一部分上的靜水壓力的大小。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l-2所述的雙面磨具，其中，所述傳感器包括多個(gè)傳感器對(duì)，所述傳感器對(duì)包含兩個(gè)相對(duì)的傳感器， 這兩個(gè)傳感器通常沿所述正交坐標(biāo)系的z方向?qū)R并被分置于所述工件的 相對(duì)的兩側(cè)，所述傳感器對(duì)在所述x方向和y方向中的至少一個(gè)方向上是 相互隔開(kāi)的；和/或所述多個(gè)傳感器包括通常位于從所述工件中心發(fā)出的第一徑向線(xiàn)上的 笫一傳感器和通常位于從所述工件中心發(fā)出的第二徑向線(xiàn)上的第二傳感 器，所述第一和第二徑向線(xiàn)沿不同方向延伸；和/或所述多個(gè)傳感器包括與所述工件中心相隔第 一距離的第 一傳感器以及 與所述工件中心相隔第二距離的第二傳感器，所述第一距離不同于所述笫 二3巨離。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的雙面磨具，其中，所述靜水壓力墊每個(gè)都 包括主體和主體中的開(kāi)口 ，其中所述主體具有用以?shī)A住所述工件的工作面，所述開(kāi)口用來(lái)容納一個(gè)研磨輪，由此使所述研磨輪與所述工件接觸，所述多個(gè)傳感器包括至少兩個(gè)傳感器，這兩個(gè)傳感器在所述x方向和y方向中 的至少一個(gè)方向上相互隔開(kāi)并位于至少一個(gè)所述開(kāi)口的周邊。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l-4所述的雙面磨具，其中，所述第一和第二距離中 至少一個(gè)距離對(duì)應(yīng)著從所述工件中心到與B環(huán)缺陷相關(guān)聯(lián)的所述工件部分 的距離；以及其中，所述多個(gè)傳感器還包括第三傳感器，該第三傳感器與 所述工件中心相隔第三距離，所述第三距離不同于所述第 一和第二距離。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l-5所述的雙面磨具，其中，所述工件被保持在實(shí)質(zhì) 上為垂直平面的平面中。
7. 4吏用雙面磨具處理半導(dǎo)體晶片的方法，所述雙面磨具是一種用一對(duì) 研磨輪和一對(duì)靜7jC壓力墊將所述晶片保持在一個(gè)平面中的磨具，所述方法 包括，測(cè)量所述晶片和至少一個(gè)傳感器之間的距離并使用所測(cè)量的距離確 定晶片的納米形貌。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中， 所述估計(jì)是在所述晶片處在所述磨具中時(shí)進(jìn)行的；和/或 所述晶片被保持在的所述平面實(shí)質(zhì)上是垂直平面；和/或 所述確定包括使用所述距離來(lái)進(jìn)行所述晶片的有限元結(jié)構(gòu)分析。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7-8所述的方法，其中，所述測(cè)量包括對(duì)所述晶片和 多個(gè)傳感器之間的多個(gè)距離進(jìn)行測(cè)量，以及其中，所述確定包括使用所述 多個(gè)距離來(lái)確定所述晶片的納米形貌，以及其中，所述晶片的所確定的納 米形貌指示的是下游處理步驟之后的所述晶片。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7-9所述的方法，還包括根據(jù)所述確定來(lái)調(diào)整所述 雙面磨具的對(duì)齊，以及其中所述確定包括使用處理器來(lái)估計(jì)所述晶片的納 米形貌并調(diào)整所述雙面磨具的對(duì)齊。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7-10所述的方法，還包括根據(jù)所述確定來(lái)調(diào)整所述靜水壓力墊作用在所述工件的至少一部分上 的靜水壓力的大??；和/或使用處理器來(lái)確定所述晶片的納米形貌并調(diào)整作用在所述工件的所述部分上的靜水壓力的大小。
12. 用來(lái)對(duì)雙面磨具中的工件的納米形貌進(jìn)行估計(jì)的系統(tǒng)，所述雙面 磨具是一種用 一對(duì)研磨輪和一對(duì)靜水壓力墊將所述工件保持在一個(gè)平面中 的磨具，所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)傳感器，該傳感器能夠在所述工件^皮保持在所述雙面磨具中 時(shí)測(cè)量從所述傳感器到所述工件的距離；和處理器，該處理器能夠從所述至少一個(gè)傳感器接收數(shù)據(jù)，所述處理器 能夠使用所測(cè)量的距離來(lái)確定所述工件的納米形貌。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器能夠調(diào)整以下各 項(xiàng)中的至少一項(xiàng)(i)所述雙面磨具的對(duì)齊；和(ii)由所述靜水壓力墊 作用在所述工件的至少一部分上的靜水壓力。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12-13所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)傳感器包括多個(gè)傳感器，這些傳感器在xyz正交坐標(biāo)系 中的x方向和y方向中的至少一個(gè)方向上是相互隔開(kāi)的，而所述xyz正交 坐標(biāo)系定義為使得所述工件被保持在xy平面中；和/或所述至少 一個(gè)傳感器包括通常位于從所述工件中心發(fā)出的第 一徑向線(xiàn) 上的第一傳感器和通常位于從所述工件中心延伸出的第二徑向線(xiàn)上的第二 傳感器，所述第一和第二徑向線(xiàn)沿不同方向延伸；和/或所述至少 一個(gè)傳感器包括定位在與所述工件中心相距第 一距離的第一 傳感器以及定位在與所述工件中心相距第二距離的第二傳感器，所述第一 距離不同于所述第二距離。
15. —種靜水壓力墊，用來(lái)在由研磨輪對(duì)工件進(jìn)行研磨期間保持住所 述工件，所述靜水壓力墊包括在研磨期間保持該工件進(jìn)行的主體，所述主體具有工作面和中心，所 述主體也具有通過(guò)所述中心的水平軸；在所述主體中所形成的開(kāi)口 ，用來(lái)容納第一研磨輪以使其與所述工件 接觸，所述開(kāi)口具有由所述主體所確定的邊緣并且還有一個(gè)中心；在所述主體中所形成的至少一個(gè)凹坑，所述凹坑用來(lái)接收經(jīng)過(guò)所述主體進(jìn)入所述凹坑的流體，以便在所述主體和所述工件之間提供流體層并在 研磨期間提供作用在所述工件上的壓力，所述至少 一個(gè)凹坑排列在徑向上 離所述開(kāi)口的中心一定距離處，在徑向上與所述開(kāi)口的一部分周邊呈相對(duì)的關(guān)系；在所述開(kāi)口的所述邊緣和徑向上相對(duì)著的所述一個(gè)凹坑之間在所述主 體中所形成的自由區(qū)，所述自由區(qū)構(gòu)造成使得在被使用時(shí)在所述自由區(qū)處 由所述靜水壓力墊作用在所述工件上的夾持力實(shí)際為零；以及在所述自由區(qū)處的至少一個(gè)傳感器，所述傳感器能夠測(cè)量所述傳感器 和所述工件之間的距離，供對(duì)所述工件的有限元結(jié)構(gòu)分析使用。
16. —種雙面磨具，包括 一對(duì)研磨輪；一對(duì)靜水壓力墊，所述研磨輪和所述靜水壓力墊能夠?qū)⒋笾缕教沟墓ぜ３衷谀硞€(gè)平面中，其中所述工件的第一部分位于所述研磨輪之間而所 述工件的第二部分位于所述靜水壓力墊之間，多個(gè)傳感器，這些傳感器能夠測(cè)量所述工件和各個(gè)所述傳感器之間的 距離，以及處理器，該處理器能夠從所述傳感器接收數(shù)據(jù)并根據(jù)所述傳感 器數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)工件的納米形貌。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的雙面磨具，其中所述處理器能夠使用所述 傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行所迷工件的有限元結(jié)構(gòu)分析；以及其中所述處理器能夠提 供信息來(lái)預(yù)測(cè)在后研磨處理步驟完成之后所述工件的納米形貌將會(huì)怎樣。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16-17所述的雙面磨具，其中，所述處理器能夠根據(jù)所述傳感器數(shù)據(jù)提供信息，以指明對(duì)研磨輪和靜 水壓力墊中的至少一個(gè)的位置進(jìn)行調(diào)整；和/或所述處理器根據(jù)所述傳感器數(shù)據(jù)提儉ft息，以指明對(duì)至少下列量中的 一個(gè)進(jìn)行位置調(diào)整(1)由所述靜水壓力墊作用在所述工件的至少一部分 上的靜水壓力的大??；(2)當(dāng)所述研磨輪由所述靜水壓力墊作用在所述工 件的至少一部分上時(shí)所述研磨輪相對(duì)于所述工件的角度；(3 )所述研磨輪 的水平傾斜；(4)所述研磨輪的垂直傾斜；(5)所述研磨輪在垂直于所述工件所在平面的方向上的移動(dòng)；以及(6)所述磨具的初始設(shè)置。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16-18所述的雙面磨具，其中，所述處理器能夠根 據(jù)所述傳感器數(shù)據(jù)提供信息，以指明對(duì)由所述靜水壓力墊作用在所述工件 的至少一部分上的靜水壓力的大小進(jìn)行調(diào)整。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16-19所述的雙面磨具，其中，所述多個(gè)傳感器包括與所述工件中心相隔第 一距離的第 一傳感器以及 與所述工件中心相隔第二距離的笫二傳感器，所述第一距離不同于所述第 二距離，其中所述第一和第二距離中的至少一個(gè)距離對(duì)應(yīng)著從所述工件中 心到與B環(huán)缺陷相關(guān)的工件部分的距離，以及其中，所述處理器能夠從所 述笫一和第二傳感器接收數(shù)據(jù)并根據(jù)所述傳感器數(shù)據(jù)估計(jì)工件納米形貌中 的B環(huán)缺陷；和/或所述多個(gè)傳感器包括位于所述靜水壓力墊的水平中心線(xiàn)之下的第 一傳 感器以及位于所述水平中心線(xiàn)之上的第二傳感器，其中，所述第一和第二 距離中的至少 一個(gè)距離對(duì)應(yīng)著從所述工件中心到與C痕缺陷相關(guān)的工件部 分的距離，以及其中，所述處理器能夠從所述第一和第二傳感器接收數(shù)據(jù) 并根據(jù)所述傳感器數(shù)據(jù)估計(jì)工件納米形貌中的C痕缺陷。
21. 根據(jù)權(quán)利要求16-20所述的雙面磨具，其中，所述磨具能夠研磨 第一工件并在研磨了所述第一工件之后研磨第二工件，其中，所述處理器能夠從所述傳感器接收數(shù)據(jù)并根據(jù)所述傳感器數(shù)據(jù)估計(jì)所述第一工件的納 米形貌，以及其中，所述處理器能夠根據(jù)所述傳感器數(shù)據(jù)提供信息，用于 指明在研磨所述第二工件時(shí)對(duì)研磨輪和靜水壓力墊中的至少一個(gè)的位置進(jìn) 行調(diào)整。
22. 使用雙面磨具處理半導(dǎo)體晶片的方法，所述雙面磨具是一種用一 對(duì)研磨輪和一對(duì)靜水壓力墊將所述晶片保持在一個(gè)平面中的磨具，所述方 法包括，測(cè)量所述晶片和至少一個(gè)傳感器之間的距離并使用所測(cè)量的距離 估計(jì)晶片的納米形貌。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中， 所述估計(jì)在所述晶片處在所述磨具中時(shí)進(jìn)行；和/或所述晶片被保持在的所述平面實(shí)質(zhì)上是垂直平面；和/或 所述估計(jì)包括使用所述距離來(lái)進(jìn)行所述晶片的有限元結(jié)構(gòu)分析。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22-23所述的方法，其中，所述測(cè)量包括對(duì)所述晶 片和多個(gè)傳感器之間的多個(gè)距離進(jìn)行測(cè)量，以及其中，所述估計(jì)包括，使 用所述多個(gè)距離來(lái)進(jìn)行所述晶片的有限元分析，以及其中，所述有限元結(jié) 構(gòu)分析產(chǎn)生所述晶片的納米形貌粗輪廓，所述方法還包括使用所述納米形 貌粗輪廓來(lái)預(yù)測(cè)在下游處理步驟之后所述晶片的納米形貌輪廓會(huì)是怎樣的。
25. 才艮據(jù)權(quán)利要求22-24所述的方法，還包括， 根據(jù)所述估計(jì)調(diào)整所述雙面磨具的對(duì)齊；和/或使用處理器來(lái)估計(jì)所述晶片的納米形貌并提供信息以指明對(duì)所述雙面 磨具的對(duì)齊進(jìn)行調(diào)整。
26. 根據(jù)權(quán)利要求22-25所述的方法，還包括根據(jù)所述估計(jì)對(duì)下列量 中的至少一個(gè)進(jìn)行調(diào)整(i )由所述靜水壓力墊作用在所述工件的至少一部分上的靜水壓力的大?。?2)當(dāng)所述研磨輪由所述靜水壓力墊作用在所 述工件的至少 一部分上時(shí)所述研磨輪相對(duì)于所述工件的角度；(3 )所述研 磨輪的水平傾斜；(4 )所述研磨輪的垂直傾斜；(5 )所述研磨輪在垂直 于所述工件所在平面的方向上的移動(dòng)；以及(6)所述磨具的初始設(shè)置；其 中，所述測(cè)量包括對(duì)所述晶片和多個(gè)傳感器之間的多個(gè)距離進(jìn)行測(cè)量，其 中這些傳感器在一個(gè)正交坐標(biāo)系中的x方向和y方向中的至少一個(gè)方向上 是相互隔開(kāi)的，而所述正交坐標(biāo)系定義為使得所述工件所處的平面是Xy 平面；以及其中，所述測(cè)量是在所述晶片正在所述雙面磨具中研磨時(shí)進(jìn)行 的。
27. 用來(lái)對(duì)雙面磨具中的工件的納米形貌進(jìn)行估計(jì)的系統(tǒng)，其中所述 雙面磨具是一種用一對(duì)研磨輪和一對(duì)靜水壓力墊將所述工件保持在一個(gè)平 面中的磨具，所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)傳感器，該傳感器能夠在所述工件被保持在所述雙面磨具中 時(shí)測(cè)量從所述傳感器到所述工件的距離；和處理器，該處理器能夠從所述至少一個(gè)傳感器接收l(shuí)t據(jù)，所述處理器 能夠^f吏用所述測(cè)量的距離來(lái)估計(jì)所述工件的納米形貌。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器能夠使用測(cè)量的所述距離進(jìn)行所迷工件的有限元結(jié)構(gòu)分 析；和/或所述處理器能夠預(yù)測(cè)后研磨處理步驟完成之后所述工件的納米形貌將 會(huì)是怎樣的；和/或其中，所述處理器能夠根據(jù)所述傳感器數(shù)據(jù)調(diào)整至少下列量中的一個(gè) (i)所述雙面磨具的對(duì)齊；和(ii)由所述靜水壓力墊作用在所述工件的 至少一部分上的靜水壓力。
全文摘要
一種雙面磨具包含一對(duì)研磨輪和一對(duì)靜水壓力墊，所述研磨輪和所述靜水壓力墊能夠?qū)⑵教沟墓ぜ?例如，半導(dǎo)體晶片)夾住，使得部分工件位于所述研磨輪之間而部分工件位于所述靜水壓力墊之間。至少一個(gè)傳感器測(cè)量所述工件和所述各個(gè)傳感器之間的距離以便估計(jì)所述工件的納米形貌。在本發(fā)明所述的一種方法中，在研磨期間測(cè)量到工件的距離并用其估計(jì)所述工件的納米形貌。例如，能夠使用傳感器數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行所述工件的有限元結(jié)構(gòu)分析，從而得出至少一個(gè)邊界條件。倘若有快速的納米形貌反饋，那么能夠在從所述磨具上取下工件之前開(kāi)始進(jìn)行納米形貌的估計(jì)。能夠使用空間濾波器來(lái)預(yù)測(cè)進(jìn)一步處理之后工件可能的納米形貌。
文檔編號(hào)B24B49/00GK101410224SQ200780011609
公開(kāi)日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2007年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月30日
發(fā)明者M·S·巴加瓦特, R·S·旺達(dá)姆, S·S·巴加瓦特, T·科穆拉 申請(qǐng)人:Memc電子材料有限公司