[發(fā)明專利]一種研磨墊及其使用周期檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510837390.2
• 申請(qǐng)日: 2015-11-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105500183B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴文俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海集成電路研發(fā)中心有限公司
• 主分類號(hào): B24B37/24
• 分類號(hào): B24B37/24;B24B37/34;B24B49/00;B24B53/017
• 代理公司: 上海天辰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;尹英

本發(fā)明公開(kāi)了一種研磨墊及其使用周期檢測(cè)方法，通過(guò)將兩種強(qiáng)度及粗糙度不同的材料層疊在一起組合成為一張研磨墊，在對(duì)研磨墊進(jìn)行修整時(shí)，通過(guò)動(dòng)態(tài)收集扭矩回饋信息，當(dāng)位于上層的研磨層逐漸消耗、位于下層的基板栓體露出時(shí)，動(dòng)態(tài)收集的扭矩回饋信息將發(fā)生趨勢(shì)變化，即可通過(guò)研磨設(shè)備內(nèi)設(shè)的算法及判定標(biāo)準(zhǔn)得出相應(yīng)研磨墊使用周期是否達(dá)到的判斷，避免了傳統(tǒng)依靠收集研磨墊的研磨時(shí)間或/和研磨的晶圓個(gè)數(shù)一種或兩種信息來(lái)判斷研磨墊使用周期的是否達(dá)到的不準(zhǔn)確判斷方法，從而可以使研磨墊的使用周期最大化，有效降低成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種可以檢測(cè)使用周期的研磨墊及其使用周期的檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

在晶圓制造中，隨著制程技術(shù)的升級(jí)、導(dǎo)線與柵極尺寸的縮小，光刻(Lithography)技術(shù)對(duì)晶圓表面平坦程度(Non-uniformity)的要求越來(lái)越高，因而化學(xué)機(jī)械研磨(Chemical Mechanical Polishing，簡(jiǎn)稱CMP)工藝得到了廣泛的應(yīng)用。

在半導(dǎo)體領(lǐng)域，化學(xué)機(jī)械研磨已成為半導(dǎo)體工藝流程中不可或缺的一環(huán)。在化學(xué)機(jī)械研磨工藝中，通過(guò)研磨臺(tái)面帶動(dòng)研磨墊旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)研磨液分配臂向研磨墊噴射研磨液；同時(shí)，以研磨頭保持待研磨的晶圓，將晶圓的待研磨面按壓在研磨墊上并作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)晶圓進(jìn)行研磨處理并使其平坦化。

由于研磨速率、研磨墊摩擦系數(shù)與研磨時(shí)間呈相同的變化趨勢(shì)，均是隨著研磨時(shí)間的增加而急劇的降低，因此對(duì)研磨墊的損耗進(jìn)行及時(shí)有效的監(jiān)測(cè)就非常必要了。

在現(xiàn)有技術(shù)條件下，研磨墊的使用壽命主要按照以下方式定義：

1)定義研磨墊的研磨時(shí)間；

2)定義使用研磨墊研磨的晶圓個(gè)數(shù)；

3)同時(shí)定義研磨墊的研磨時(shí)間和使用研磨墊研磨的晶圓個(gè)數(shù)，且將先到者定義為使用壽命。

但是，上述監(jiān)測(cè)方式有一定的局限性。當(dāng)對(duì)不同的晶圓進(jìn)行研磨工藝時(shí)，由于不同產(chǎn)品的晶圓其膜質(zhì)和研磨壓力的不同會(huì)造成對(duì)研磨墊不同的損耗，因此在相同的研磨時(shí)間下?lián)p耗會(huì)有很大的不同。同樣，在相同的研磨晶圓個(gè)數(shù)的前提下，如果研磨的是不同產(chǎn)品的晶圓，其對(duì)研磨墊的損耗也會(huì)不同。

因此，目前的研磨墊監(jiān)測(cè)方法針對(duì)不同晶圓在同一個(gè)研磨墊上進(jìn)行研磨工藝時(shí)，不能實(shí)時(shí)檢測(cè)研磨墊的磨損情況，進(jìn)而造成研磨墊不能得到充分的利用，增大了生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種研磨墊及其使用周期檢測(cè)方法，可實(shí)時(shí)檢測(cè)研磨墊的磨損情況，并可準(zhǔn)確判斷研磨墊的使用周期是否達(dá)到。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種研磨墊，所述研磨墊包括上下密合設(shè)置的研磨層和基板復(fù)合層，所述研磨層具有小于基板的強(qiáng)度及粗糙度，所述基板具有向上伸入研磨層內(nèi)并均勻分布的多數(shù)個(gè)栓體；其中，在采用所述研磨墊進(jìn)行研磨時(shí)，當(dāng)研磨層因被磨損而消耗、基板上的栓體開(kāi)始逐漸裸露出來(lái)時(shí)，利用具有不同強(qiáng)度及粗糙度復(fù)合層的研磨墊所產(chǎn)生的扭矩變化特性，根據(jù)設(shè)定的閾值和判定標(biāo)準(zhǔn)以判斷研磨墊是否達(dá)到使用周期。

優(yōu)選地，所述栓體為錐形體。

優(yōu)選地，所述栓體錐形體的頂角不小于60度。

優(yōu)選地，所述栓體頂部具有弧形倒角。

優(yōu)選地，所述研磨層或基板采用超高分子量聚乙烯纖維、芳香族聚酯纖維或聚乙烯醇聚酯纖維材料制作。

優(yōu)選地，所述基板的楊氏模量和硬度大于研磨層。

優(yōu)選地，所述基板的楊氏模量不小于1000cN/dtex,所述研磨層的楊氏模量不小于450cN/dtex；所述基板的肖氏硬度不小于50。