專利名稱：：一種有效控制研磨墊使用壽命的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體中的化學(xué)機(jī)械研磨方法，尤其涉及一種有效控制研磨墊使用壽命的方法。
背景技術(shù)：
：近年來，隨著半導(dǎo)體裝置集成度與密度的增加，具有薄膜結(jié)構(gòu)的裝置愈來愈多，以至于需要一個(gè)可以準(zhǔn)確地平坦化薄膜結(jié)構(gòu)表面上的薄膜表面的技術(shù)。其中一種平坦化晶片的技術(shù)為化學(xué)機(jī)械研磨(Chemicalmechanicalpolish)。這項(xiàng)技術(shù)中，由一載具固持的晶片會被壓向粘在旋轉(zhuǎn)平臺上的一研磨墊，研磨墊在提供有化學(xué)研磨溶劑的同時(shí)，用以研磨晶片的表面。研磨墊和研磨盤是CMP工藝中非常重要的兩個(gè)消耗品，其中研磨墊的主要作用包括1)承載研磨液(slurry),為拋光面的每一點(diǎn)提供均勻或足夠的研磨液，主要由研磨墊中的溝槽來完成；2)建立和保持一定的工藝參數(shù)如較好的研磨速率及其均一性，由研磨墊的材料特性和溝槽來決定；在CMP工藝中，研磨盤主要是進(jìn)行研磨墊的修復(fù)的。研磨盤的修復(fù)作用有三點(diǎn)1)優(yōu)化研磨墊表面的起伏；2)維持研磨墊承載研磨液的能力；3)帶走工藝過程中的副產(chǎn)物。其中剪切速率(cutrate)是評價(jià)研磨盤的修復(fù)效果的一個(gè)參數(shù)，也會直接影響所要修復(fù)的研磨墊的使用壽命。同樣結(jié)構(gòu)和工藝的研磨盤，如果使用固定時(shí)間進(jìn)行修復(fù)，剪切速率較低時(shí)，對于研磨墊的厚度及溝槽的磨損程度小；剪切速率較高時(shí)，對于研磨墊的厚度及溝槽的磨損程度較大。由于，研磨墊的損耗程度即使用壽命對于整個(gè)化學(xué)機(jī)械研磨制程的研磨效率有著十分大的影響，例如，當(dāng)研磨墊的損耗程度大于一既定量時(shí)，很可能由于溝槽損失過多，所剩溝槽太小而導(dǎo)致研磨效率降低，晶片被移除的厚度不平均甚至研磨過程中硅片飛出的現(xiàn)象；損耗程度低于該既定量時(shí)，導(dǎo)致沒到研磨墊的實(shí)際使用壽命就進(jìn)行更換而造成不必要的浪費(fèi)。因此，有效控制研磨墊的使用壽命尤其重要。目前，中華人民共和國專利號為98123446.1的發(fā)明專利公開了一種可以自我顯示壽命的化學(xué)機(jī)械研磨墊，所述研磨墊具有多層顏色指示層，各層顏色不同，距表面的深度不同，由其顏色變化來指示研磨墊的磨損程度，從而判斷研磨墊的使用壽命，但不可避免的此種方法必須要制造具有多層顏色指示層的研磨墊，勢必花費(fèi)更高成本，不利于產(chǎn)業(yè)上大量使用。傳統(tǒng)工藝中，研磨墊的使用壽命通常是根據(jù)所剩溝槽的深度來決定的。實(shí)際生產(chǎn)中，由于無法直接在機(jī)臺上測試溝槽深度，都通過研磨墊在研磨盤上進(jìn)行修復(fù)時(shí)的總時(shí)間進(jìn)行估算。其理論基礎(chǔ)是利用研磨盤修復(fù)時(shí)間和溝槽的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行。在傳統(tǒng)的CMP工藝控制中，研磨墊的使用壽命的管理都是進(jìn)行固定時(shí)間的管理，為了不造成設(shè)備故障和工藝性能變差(通常是由溝槽深度過小甚至沒有造成)，會把研磨墊使用壽命限制在-一定的使用時(shí)間以內(nèi)。由于沒有考慮到同一研磨盤在不同使用時(shí)間對使用壽命的影響，會導(dǎo)致對研磨盤使用壽命的錯誤估計(jì)，大大限制了研磨盤的使用壽命。這是因?yàn)閷τ谕粋€(gè)研磨盤來說，剪切速率隨著使用時(shí)間的增加呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢在研磨盤使用初期，主要進(jìn)行修復(fù)的金剛石顆粒尖銳使得剪切速率較大，溝槽損失過多所剩溝槽較?。皇褂弥衅?，金剛石顆粒較為尖銳，剪切速率居中；在研磨盤使用末期，剪切速率較小，溝槽損失少所剩溝槽較多。如果使用固定的研磨墊壽命對研磨墊進(jìn)行管理，很可能在研磨盤使用初期由于溝槽損失過多所剩溝槽太小而導(dǎo)致廢片的風(fēng)險(xiǎn)增加；也可能在研磨盤使用末期溝槽損失少所剩溝槽較多，導(dǎo)致沒到研磨墊的實(shí)際使用壽命就進(jìn)行更換而造成不必要的浪費(fèi)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種無需花費(fèi)更高成本，即可估算研磨墊的使用壽命的方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種有效控制研磨墊使用壽命的方法，其包括如下步驟a.確定每個(gè)研磨墊的原始使用壽命；b.每次進(jìn)行研磨墊的修復(fù)之前，記錄下所用來進(jìn)行修復(fù)的研磨盤的使用時(shí)間；c.每個(gè)研磨墊在原始使用壽命臨近結(jié)束時(shí)，對所述研磨墊的所剩溝槽深度進(jìn)行測量重復(fù)直至研磨墊上所剩溝槽深度達(dá)到一個(gè)限值，即為所述研磨墊的真正的使用壽命；d.重復(fù)上述步驟bC，得到不同的研磨盤的使用時(shí)間與真正使用壽命的相關(guān)關(guān)系；e.在實(shí)際進(jìn)行研磨墊修復(fù)時(shí)，只需測得所采用的研磨盤的使用時(shí)間即可有效估算出研磨墊的真正使用壽命。本發(fā)明由于采用針對每個(gè)研磨盤的使用狀態(tài)估算研磨墊的使用壽命，更接近研磨墊的真正使用壽命，無需花費(fèi)更高成本，且不會造成研磨墊的過早報(bào)廢。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本發(fā)明一種有效控制研磨墊的使用壽命的方法，由以下步驟實(shí)現(xiàn)a.根據(jù)研磨墊生產(chǎn)廠家提供或者根據(jù)工作人員的經(jīng)驗(yàn)判斷給每個(gè)研磨墊設(shè)定一個(gè)原始的使用壽命；b.每次進(jìn)行研磨墊的修復(fù)之前，記錄下所用來進(jìn)行修復(fù)的研磨盤的使用時(shí)間，所述使用時(shí)間由CMP機(jī)臺或CMP控制系統(tǒng)的記錄獲得；c.每個(gè)研磨墊在原定的使用壽命接近結(jié)束時(shí)，對所述研磨墊的所剩溝槽深度進(jìn)行重復(fù)測量直至研磨墊上所剩溝槽深度達(dá)到一個(gè)限值，此種測量可以通過在面內(nèi)測一點(diǎn)或多點(diǎn)來完成；d.由于研磨墊的使用壽命是根據(jù)研磨墊上所剩溝槽的深度來進(jìn)行判斷的，因此，當(dāng)研磨墊上所剩溝槽深度達(dá)到一個(gè)限值時(shí)，如小于5mil(注英制單位，表示千分之一英寸)，所述研磨墊的真正的使用壽命結(jié)束；e.在不同的研磨盤使用時(shí)間的情況下，重復(fù)上述步驟bd;f.以所用研磨盤的使用時(shí)間和研磨墊的真正使用壽命分別為坐標(biāo)軸的橫軸和縱軸進(jìn)行曲線模擬，也可以通過表格形式進(jìn)行模擬；g.最后，在每次進(jìn)行研磨墊修復(fù)時(shí)，對所采用的研磨盤的使用時(shí)間進(jìn)行核對，就可在步驟f所述的模擬曲線或表格模擬中尋找到對應(yīng)的研磨墊的真正使用壽命，從而不會造成浪費(fèi)或者廢片。實(shí)施例記錄在研磨盤不同使用時(shí)間的情況下，研磨墊的真正使用壽命，如表1所示。表一利用研磨盤的使用時(shí)間選擇研磨墊的真正使用壽命的表格模擬<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>其中，當(dāng)研磨盤使用時(shí)間為014小時(shí)時(shí)，測得的研磨墊的真正使用壽命為12小時(shí)；當(dāng)研磨盤使用時(shí)間為1330小時(shí)時(shí)，測得的研磨墊的真正使用壽命為14小時(shí)；當(dāng)研磨盤使用時(shí)間為3145小時(shí)時(shí)，測得的研磨墊的真正使用壽命為15小時(shí)；當(dāng)研磨盤使用時(shí)間為4560小時(shí)時(shí)，測得的研磨墊的真正使用壽命為15小時(shí)；當(dāng)研磨盤使用時(shí)間為6175小時(shí)時(shí)，測得的研磨墊的真正使用壽命為16小時(shí)。根據(jù)測得的研磨墊的真正使用壽命，判斷研磨墊的更換時(shí)間，能夠在最大利用程度內(nèi)更好的使用研磨墊，不會造成浪費(fèi)，也不會超過使用限度而過度使用研磨墊造成廢片。權(quán)利要求1、一種有效控制研磨墊使用壽命的方法，其特征在于，包括如下步驟a.確定每個(gè)研磨墊的原始使用壽命；b.每次進(jìn)行研磨墊的修復(fù)之前，記錄下所用來進(jìn)行修復(fù)的研磨盤的使用時(shí)間；c.每個(gè)研磨墊在原始使用壽命臨近結(jié)束時(shí)，對所述研磨墊的所剩溝槽深度進(jìn)行測量重復(fù)直至研磨墊上所剩溝槽深度達(dá)到一個(gè)限值，即為所述研磨墊的真正的使用壽命；d.重復(fù)上述步驟b～c，得到不同的研磨盤的使用時(shí)間與真正使用壽命的相關(guān)關(guān)系；e.在實(shí)際進(jìn)行研磨墊修復(fù)時(shí)，只需測得所采用的研磨盤的使用時(shí)間即可有效估算出研磨墊的真正使用壽命。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種有效控制研磨墊使用壽命的方法，其特征在于所述步驟a中確定每個(gè)研磨墊的原始使用壽命的方法是根據(jù)研磨墊生產(chǎn)廠家提供，或者是根據(jù)工作人員的經(jīng)驗(yàn)判斷。3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種有效控制研磨墊使用壽命的方法，其特征在于所述步驟b中測定研磨盤使用時(shí)間的方法是根據(jù)所述CMP機(jī)臺或CMP控制系統(tǒng)的記錄獲得。4、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種有效控制研磨墊使用壽命的方法，其特征在于所述步驟c中的測量通過在研磨墊面內(nèi)測一點(diǎn)或多點(diǎn)來完成。5、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種有效控制研磨墊使用壽命的方法，其特征在于所述步驟c中的限值為小于5mil。全文摘要本發(fā)明公開一種有效控制研磨墊使用壽命的方法。其包括如下步驟a.確定每個(gè)研磨墊的原始使用壽命；b.每次進(jìn)行研磨墊的修復(fù)之前，記錄下所用來進(jìn)行修復(fù)的研磨盤的使用時(shí)間；c.每個(gè)研磨墊在原始使用壽命臨近結(jié)束時(shí)，對所述研磨墊的所剩溝槽深度進(jìn)行重復(fù)測量直到研磨墊上所剩溝槽深度達(dá)到一個(gè)限值，即為所述研磨墊的真正的使用壽命；d.重復(fù)上述步驟b～c，得到不同的研磨盤的使用時(shí)間與真正使用壽命的相關(guān)關(guān)系；e.在實(shí)際進(jìn)行研磨墊修復(fù)時(shí)，只需獲得所采用的研磨盤的使用時(shí)間即可有效估算出研磨墊的真正使用壽命。由于采用對每個(gè)研磨盤的使用時(shí)間估算研磨墊壽命，從而無需花費(fèi)更高成本即可更加接近或達(dá)到研磨墊的真正使用壽命。文檔編號B24B29/00GK101176984SQ20061011821公開日2008年5月14日申請日期2006年11月10日優(yōu)先權(quán)日2006年11月10日發(fā)明者劉艷平,張震宇申請人:上海華虹Nec電子有限公司