[發明專利]一種用于化學機械研磨的研磨墊

無效

• 申請號: 201310062248.6
• 申請日: 2013-02-27
• 公開（公告）號: CN103100969A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 鄧鐳
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: B24B37/26
• 分類號: B24B37/26
• 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

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種用于化學機械研磨的研磨墊。

背景技術

化學機械研磨(Chemical?Mechanical?Polishing,CMP)是一個通過化學反應過程和機械研磨過程共同作用的工藝。研磨過程中研磨頭施加一定的壓力在晶圓背面使晶圓正面緊貼研磨墊。同時研磨頭帶動晶圓和研磨墊同方向旋轉，使晶圓正面與研磨墊產生機械摩擦。在研磨過程中通過一系列機械和化學作用去除晶圓表面的一層薄膜，從而達到晶圓平坦化的目的。

目前，為了增加晶圓與研磨墊的摩擦力以及提高研磨液的分布均勻性，目前主流的研磨墊表面都帶有成同心圓分布的溝槽。在研磨過程中由于晶圓與研磨墊有機械摩擦，研磨墊的表面物質不可避免的有損耗。隨著研磨時間的增加，損耗也增加，研磨墊的溝槽會逐漸變淺。

眾所周知，研磨墊的不同區域在晶圓研磨過程中所產生的損耗不盡相同。其主要是因為在研磨過程中晶圓的不同位置作用于研磨墊的壓力不同。同時，由于晶圓相對研磨墊具有轉動和滑動運動，也將造成對研磨墊的磨損不同。如圖3所示，圖3所示為研磨墊在臨近使用壽命前不同位置的厚度測量圖。可知，隨著研磨時間的增加，損耗快的區域會比損耗慢的區域研磨墊厚度薄。即，研磨墊的邊緣位置最厚，而在中間位置則是最薄的區域。

業界普遍認同地，研磨墊的磨損程度嚴重的影響著研磨速率，這主要是因為隨著磨損程度的增加，研磨墊的摩擦系數會逐漸減小，摩擦系數的減小又會導致研磨速率下降。如圖4所示，圖4所示為摩擦系數與研磨時間的關系圖譜。由圖可知，隨著研磨時間增加，研磨墊損耗增大，摩擦系數減小。請參閱圖5，圖5所示為研磨速率與研磨時間的關系圖譜。圖5進一步表明，隨著研磨時間的增加，研磨速率與研磨墊摩擦系數呈相同變化趨勢。因此，對研磨墊的損耗進行及時有效的監測非常必要。

另外，在現有技術條件下，研磨墊的使用壽命一般是按照兩種方式定義，第一、定義研磨墊的研磨時間；第二、定義研磨晶圓數。或者，采用兩種方式的結合，以先到者定義為使用壽命。但是這種監測方法有極大的局限性，首先，不同產品的晶圓由于膜質和研磨壓力的不同對研磨墊的損耗是不同的，因此在相同的研磨時間下損耗可能有很大不同；其次，同樣在相同的研磨晶圓數下，如果研磨的是不同產品的晶圓，其對研磨墊的損耗也可能不同。

因此，目前的研磨墊監測方法不能實時監測研磨墊的磨損情況，使研磨墊很難得到充分的利用，容易造成生產成本上升。

故針對現有技術存在的問題，本案設計人憑借從事此行業多年的經驗，積極研究改良，于是有了本發明一種用于化學機械研磨的研磨墊。

發明內容

本發明是針對現有技術中，傳統的研磨墊監測方法不能實時監測研磨墊的磨損情況，使研磨墊很難得到充分的利用，容易造成生產成本上升等缺陷提供一種用于化學機械研磨的研磨墊。

為了解決上述問題，本發明提供一種用于化學機械研磨的研磨墊，所述研磨墊包括：研磨墊本體，所述研磨墊本體的上表面用于與所述待研磨晶圓之正面接觸以實現化學機械研磨；溝槽，所述溝槽呈同心圓分布并設置在所述研磨墊本體之上表面；以及孔洞群，所述孔洞群進一步包括異于所述溝槽所在區域，并呈間隔設置且具有不同孔洞深度的孔洞。

可選地，所述孔洞群分布設置在所述研磨墊本體的不同區域，所述孔洞群的數量為3～30之間的任一整數取值。

可選地，所述任一孔洞群之不同孔洞深度的孔洞的數量優選的為3～10之間的任一整數取值。

可選地，所述孔洞群的任一孔洞之外徑與緊鄰設置在所述孔洞外圍的溝槽之間距為1～20mm。

可選地，所述孔洞群之孔洞的最大孔洞深度小于所述溝槽的深度。

可選地，所述孔洞的孔洞深度為1～5mm。

可選地，所述孔洞群之孔洞的直徑為1~10mm，且所述孔洞的直徑小于所述溝槽的寬度。

綜上所述，本發明用于化學機械研磨的研磨墊采用具有不同孔洞深度的孔洞構成孔洞群，并分布設置在所述研磨墊之上表面，以對所述研磨墊的各個區域的磨損量進行實時監控，所述實時監控過程不僅準確、穩定，而且提高了研磨墊的實際使用效率。

附圖說明

圖1(a)所示為本發明用于化學機械研磨的研磨墊之俯視圖；

圖1(b)所示為本發明用于化學機械研磨的研磨墊之截面圖；

圖2所示為本發明研磨墊磨損h1厚度后的結構示意圖；

圖3所示為研磨墊在臨近使用壽命前不同位置的厚度測量圖；

圖4所示為摩擦系數與研磨時間的關系圖譜；