[發明專利]一種固定磨料化學機械研磨裝置

有效

• 申請號: 201110379522.3
• 申請日: 2011-11-24
• 公開（公告）號: CN102490111A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 白英英;黃耀東;張守龍;張明華;陳玉文
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: B24B37/04
• 分類號: B24B37/04;B24B37/34
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 陸花

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造領域，且特別涉及一種固定磨料化學機械研磨裝置。

背景技術

晶圓制造中，隨著制程技術的升級、導線與柵極尺寸的縮小，光刻(Lithography)技術對晶圓表面的平坦程度(Non-uniformity)的要求越來越高。化學機械研磨(Chemical-Mechanical?Polishing，CMP)，是半導體器件制造工藝中的一種技術，使用化學腐蝕及機械力對加工過程中的硅晶圓或其它襯底材料進行平坦化處理。平坦化后的硅片表面使得干法刻蝕中的圖樣的成型更加容易，平滑的硅片表面還使得使用更小的金屬圖樣成為可能，從而能夠提高集成度。

FA(Fixed?Abrasive)固定磨料是近年來研發出的一種不需要研磨液(slurry)的CMP磨料。它是利用微復制(Microreplication)技術將研磨顆粒(二氧化鈰)與樹脂固結，精確地分布于高分子基材上。同時磨料之間有一些空白區域，方便化學試劑和工藝副產物的傳送。

和傳統的研磨液不斷地將新鮮研磨顆粒輸送到需要拋光的區域不同，Fixed?Abrasive可以不需要進行專門的傳統Slurry?CMP中的Pad修整(conditioning)就能實現拋光，節省了人力，提高了設備利用率。Fixed?Abrasive的特性是在CMP進行過程中，通過自身固結的磨料與硅片的接觸，不斷地將新鮮的磨料暴露出來，從而保持穩定的研磨性能。它具有良好的研磨選擇性、較寬的工藝窗口、最小的臺階高度變化，不需要傳統的研磨液，也不用面對傳統的研磨液顆粒干燥或者懸浮方面引起的問題，實現了工藝簡化。

在Fixed?Abrasive?CMP(FA?CMP)工藝即固定磨料化學機械研磨工藝過程中，帶狀固定研磨微粒FAweb是有一定的使用長度的。FAweb類似兩端裝有滾軸的傳送帶，為了保證FA?web的研磨效果，每片晶圓(wafer)在FA?web上研磨完后，FA?web都會相應的向前移動一段長度(一般若干個毫米每片wafer)，使得每片晶圓都是在具有有效研磨顆粒的web上研磨。

當FAweb上有研磨顆粒的主要部分被耗盡后，由于機臺運作需要，卷軸仍然會輸出web之后的透明膜狀材料(transparent)，此時的”web”上是沒有研磨顆粒的。當晶圓在沒有研磨顆粒的”web”上進行CMP研磨時，CMP機臺無法自動檢測到wafer已經處于沒有研磨顆粒的非正常web上研磨。而在非正常web上研磨后的晶圓表面會產生大量的嚴重刮傷(Killer?scratches)，最終導致晶圓良率不達標，需要報廢。

本方法用于探測FA?web的使用終點，以防止晶圓在FA?web使用過程中接觸到FA?web研磨帶耗盡后的近終點處的透明膜狀材料，造成不必要的嚴重刮傷而需要報廢。同時節省了晶圓通過FA?CMP之后通過良率檢測步驟檢測出被刮傷晶圓的時間和成本，并且由于本方法檢測的實時性，避免了后續晶圓也受到同樣影響的風險，因此提供了生產效率，降低了生產成本。

發明內容

本發明提出一種固定磨料化學機械研磨裝置，能夠實時的探測到帶狀固定研磨微粒快被消耗殆盡的長度點，避免晶圓由于接觸到沒有研磨顆粒的研磨帶而被嚴重刮傷。同時節省了通過良率檢測步驟檢測出被刮傷晶圓的時間和成本，并且由于本方法檢測的實時性，避免了后續晶圓也受到同樣影響的風險。

為了達到上述目的，本發明提出一種固定磨料化學機械研磨裝置，包括：

研磨機臺；

固定研磨微粒帶，設置于所述研磨機臺上；

供料滾軸和回料滾軸，分別設置于所述固定研磨微粒帶兩端，所述固定研磨微粒帶卷設于所述供料滾軸和回料滾軸上；

激光器，設置于所述供料滾軸的內部；

光學感應器，設置于卷設有固定研磨微粒帶的供料滾軸外側，并且處于所述激光器發出的光線路徑上。

進一步的，所述研磨機臺兩端分別設置有傳送軸，所述固定研磨微粒帶通過所述傳送軸設置于所述研磨機臺上。

進一步的，所述研磨機臺上設置有警報器，當所述光學感應器接收到激光信號后發出警報。

進一步的，所述警報器在發出警報后控制所述研磨機臺在完成當前晶圓研磨后停止運行。

進一步的，所述固定研磨微粒帶為二氧化鈰與樹脂固結，分布于高分子基材上。

為了達到上述目的，本發明還提出一種固定磨料化學機械研磨裝置，包括：

研磨機臺；

固定研磨微粒帶，設置于所述研磨機臺上；