專利名稱：一種固定磨料化學(xué)機械研磨裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，且特別涉及一種固定磨料化學(xué)機械研磨裝置。
背景技術(shù)：
晶圓制造中，隨著制程技術(shù)的升級、導(dǎo)線與柵極尺寸的縮小，光刻(Lithography) 技術(shù)對晶圓表面的平坦程度(Non-uniformity)的要求越來越高?；瘜W(xué)機械研磨 (Chemical-Mechanical Polishing, CMP)，是半導(dǎo)體器件制造工藝中的一種技術(shù)，使用化學(xué)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(fā)出的一種不需要研磨液(slurry)的 CMP磨料。它是利用微復(fù)制(Microreplication)技術(shù)將研磨顆粒(二氧化鈰)與樹脂固結(jié)，精確地分布于高分子基材上。同時磨料之間有一些空白區(qū)域，方便化學(xué)試劑和工藝副產(chǎn)物的傳送。和傳統(tǒng)的研磨液不斷地將新鮮研磨顆粒輸送到需要拋光的區(qū)域不同，F(xiàn)ixed Abrasive可以不需要進行專門的傳統(tǒng)Slurry CMP中的Pad修整(conditioning)就能實現(xiàn)拋光，節(jié)省了人力，提高了設(shè)備利用率。Fixed Abrasive的特性是在CMP進行過程中，通過自身固結(jié)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(wěn)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(tǒng)的研磨液， 也不用面對傳統(tǒng)的研磨液顆粒干燥或者懸浮方面引起的問題，實現(xiàn)了工藝簡化。在Fixed Abrasive CMP(FA CMP)工藝即固定磨料化學(xué)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，F(xiàn)A web都會相應(yīng)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(dāng)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(dāng)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(jīng)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(chǎn)生大量的嚴重刮傷(Killer scratches)，最終導(dǎo)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(jié)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(xù)晶圓也受到同樣影響的風(fēng)險，因此提供了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種固定磨料化學(xué)機械研磨裝置，能夠?qū)崟r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?jīng)]有研磨顆粒的研磨帶而被嚴重刮傷。同時節(jié)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(xù)晶圓也受到同樣影響的風(fēng)險。為了達到上述目的，本發(fā)明提出一種固定磨料化學(xué)機械研磨裝置，包括研磨機臺；固定研磨微粒帶，設(shè)置于所述研磨機臺上；供料滾軸和回料滾軸，分別設(shè)置于所述固定研磨微粒帶兩端，所述固定研磨微粒帶卷設(shè)于所述供料滾軸和回料滾軸上；激光器，設(shè)置于所述供料滾軸的內(nèi)部；光學(xué)感應(yīng)器，設(shè)置于卷設(shè)有固定研磨微粒帶的供料滾軸外側(cè)，并且處于所述激光器發(fā)出的光線路徑上。進一步的，所述研磨機臺兩端分別設(shè)置有傳送軸，所述固定研磨微粒帶通過所述傳送軸設(shè)置于所述研磨機臺上。進一步的，所述研磨機臺上設(shè)置有警報器，當(dāng)所述光學(xué)感應(yīng)器接收到激光信號后發(fā)出警報。進一步的，所述警報器在發(fā)出警報后控制所述研磨機臺在完成當(dāng)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(jié)，分布于高分子基材上。為了達到上述目的，本發(fā)明還提出一種固定磨料化學(xué)機械研磨裝置，包括研磨機臺；固定研磨微粒帶，設(shè)置于所述研磨機臺上；供料滾軸和回料滾軸，分別設(shè)置于所述固定研磨微粒帶兩端，所述固定研磨微粒帶卷設(shè)于所述供料滾軸和回料滾軸上；激光器和光學(xué)感應(yīng)器，相對設(shè)置于所述固定研磨微粒帶的兩側(cè)，并且位于所述供料滾軸和研磨機臺之間，其中所述光學(xué)感應(yīng)器處于所述激光器發(fā)出的光線路徑上。進一步的，所述研磨機臺兩端分別設(shè)置有傳送軸，所述固定研磨微粒帶通過所述傳送軸設(shè)置于所述研磨機臺上。進一步的，所述研磨機臺上設(shè)置有警報器，當(dāng)所述光學(xué)感應(yīng)器接收到激光信號后發(fā)出警報。進一步的，所述警報器在發(fā)出警報后控制所述研磨機臺在完成當(dāng)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(jié)，分布于高分子基材上。本發(fā)明提出的固定磨料化學(xué)機械研磨裝置，在保持固定研磨微粒帶原有技術(shù)指標的前提下，與原有固定磨料化學(xué)機械研磨工藝融合，實時的檢測到固定研磨微粒帶在機臺研磨端快被耗盡的長度點，降低晶圓在固定磨料化學(xué)機械研磨過程中被透明膜狀材料研磨造成大量刮傷以至于最后被報廢的機率，提高固定磨料化學(xué)機械研磨工藝穩(wěn)定性，降低相
4關(guān)工作人員的操作難度，同時節(jié)省了其他工序-如良率檢測部門檢測晶圓狀態(tài)的時間以及成本。


圖1和圖2所示為本發(fā)明第一較佳實施例的固定磨料化學(xué)機械研磨裝置結(jié)構(gòu)圖。圖3和圖4所示為本發(fā)明第二較佳實施例的固定磨料化學(xué)機械研磨裝置結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式為了更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實施例并配合所附圖式說明如下。在FA CMP工藝過程中，F(xiàn)A web是有一定的使用長度的。當(dāng)FA web耗盡后，由于機臺硬件需要，卷軸仍然會輸出新的” web”-透明的膜狀材料，此時的” web”上是沒有研磨顆粒的。當(dāng)晶圓在沒有研磨顆粒的 eb”上進行CMP研磨的話，晶圓表面會有大量的刮傷， 最終導(dǎo)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終點處透明的膜狀材料，造成不必要的刮傷以至于需要報廢。同時節(jié)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(xù)晶圓也受到同樣影響的風(fēng)險。請參考圖1和圖2，圖1和圖2所示為本發(fā)明第一較佳實施例的固定磨料化學(xué)機械研磨裝置結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明提出一種固定磨料化學(xué)機械研磨裝置，包括研磨機臺10 ；固定研磨微粒帶20，設(shè)置于所述研磨機臺10上；供料滾軸30和回料滾軸40，分別設(shè)置于所述固定研磨微粒帶20兩端，所述固定研磨微粒帶20卷設(shè)于所述供料滾軸30和回料滾軸40上；激光器50，設(shè)置于所述供料滾軸30的內(nèi)部；光學(xué)感應(yīng)器60，設(shè)置于卷設(shè)有固定研磨微粒帶20 的供料滾軸30外側(cè)，并且處于所述激光器50發(fā)出的光線路徑上。進一步的，所述研磨機臺10兩端分別設(shè)置有傳送軸70，80，所述固定研磨微粒帶 20通過所述傳送軸70，80設(shè)置于所述研磨機臺10上。根據(jù)本發(fā)明較佳實施例，所述研磨機臺10上設(shè)置有警報器，當(dāng)所述光學(xué)感應(yīng)器60 接收到激光信號后發(fā)出警報，所述警報器在發(fā)出警報后控制所述研磨機臺10在完成當(dāng)前晶圓研磨后停止運行，所述固定研磨微粒帶20為二氧化鈰與樹脂固結(jié)，分布于高分子基材上。固定研磨微粒帶20 (FA web)是通過兩端的供料滾軸30和回料滾軸40來完成web 的新舊更換的。當(dāng)具有研磨顆粒的web耗盡后，供料滾軸30繼續(xù)運作時就會輸出FA web 末端的透明膜狀材料。FA web末端的透明膜狀材料透光，而含有研磨顆粒的FA web是不透光的。根據(jù)不同材料是否透光這一特性，在供料滾軸30的內(nèi)部安裝一個激光器50，卷設(shè)有固定研磨微粒帶20的供料滾軸30外側(cè)附近安裝一個光學(xué)感應(yīng)器60，形成一個光學(xué)探測系統(tǒng)。當(dāng)FA web使用到了后期，包覆供料滾軸30的web已經(jīng)完全是透明膜狀材料時，光學(xué)傳感器60能夠探測到激光器50發(fā)出的光信號時，研磨機臺10就會自動報警并在處理完當(dāng)前晶圓(wafer)后停止新的晶圓進入機臺研磨。此時說明FA web不透光的含有研磨顆粒的web已經(jīng)消耗完畢，F(xiàn)A web末端的透明膜狀材料不能遮擋激光器50發(fā)出的光，此時含有研磨顆粒的FA web剛剛在供料滾軸30端輸送完畢，距離FA CMP研磨端還有一定的有效FA web長度，此時機臺報警起到了預(yù)警的作用。當(dāng)工作人員收到機臺報警后，工作人員可以及時處理機臺上的wafer并更換FA web。再請參考圖3和圖4，圖3和圖4所示為本發(fā)明第二較佳實施例的固定磨料化學(xué)機械研磨裝置結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明還提出一種固定磨料化學(xué)機械研磨裝置，包括研磨機臺100 ； 固定研磨微粒帶200，設(shè)置于所述研磨機臺100上；供料滾軸300和回料滾軸400，分別設(shè)置于所述固定研磨微粒帶200兩端，所述固定研磨微粒帶200卷設(shè)于所述供料滾軸300和回料滾軸400上；激光器500和光學(xué)感應(yīng)器600，相對設(shè)置于所述固定研磨微粒帶200的兩側(cè)， 并且位于所述供料滾軸300和研磨機臺100之間，其中所述光學(xué)感應(yīng)器600處于所述激光器500發(fā)出的光線路徑上。進一步的，所述研磨機臺100兩端分別設(shè)置有傳送軸700，800， 所述固定研磨微粒帶200通過所述傳送軸700，800設(shè)置于所述研磨機臺100上。當(dāng)FA web使用到了后期，包覆供料滾軸的web已經(jīng)完全是透明膜狀材料時，光學(xué)傳感器600能夠探測到web對面一側(cè)激光器500發(fā)出的光信號時，研磨機臺100就會自動報警并在處理完當(dāng)前晶圓(wafer)后停止新的晶圓進入機臺研磨。此時說明FA web不透光的含有研磨顆粒的web已經(jīng)消耗完畢，F(xiàn)A web末端的透明膜狀材料不能遮擋激光器500 發(fā)出的光，此時含有研磨顆粒的FA web已經(jīng)接近在研磨機臺100上輸送完畢，同時距離FA CMP研磨機臺100還有一定的有效FA web長度，此時機臺報警起到了預(yù)警的作用。當(dāng)工作人員收到機臺報警后，工作人員可以及時處理機臺上的wafer并更換FA web。在此實施例下，可以更加有效地利用FA web上含有研磨顆粒的web部分，節(jié)約生產(chǎn)成本。綜上所述，本發(fā)明提出的固定磨料化學(xué)機械研磨裝置，在保持固定研磨微粒帶原有技術(shù)指標的前提下，與原有固定磨料化學(xué)機械研磨工藝融合，實時的檢測到固定研磨微粒帶在機臺研磨端快被耗盡的長度點，降低晶圓在固定磨料化學(xué)機械研磨過程中被透明膜狀材料研磨造成大量刮傷以至于最后被報廢的機率，提高固定磨料化學(xué)機械研磨工藝穩(wěn)定性，降低相關(guān)工作人員的操作難度，同時節(jié)省了其他工序-如良率檢測部門檢測晶圓狀態(tài)的時間以及成本。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準。
權(quán)利要求
1.一種固定磨料化學(xué)機械研磨裝置，其特征在于，包括研磨機臺；固定研磨微粒帶，設(shè)置于所述研磨機臺上；供料滾軸和回料滾軸，分別設(shè)置于所述固定研磨微粒帶兩端，所述固定研磨微粒帶卷設(shè)于所述供料滾軸和回料滾軸上；激光器，設(shè)置于所述供料滾軸的內(nèi)部；光學(xué)感應(yīng)器，設(shè)置于卷設(shè)有固定研磨微粒帶的供料滾軸外側(cè)，并且處于所述激光器發(fā)出的光線路徑上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定磨料化學(xué)機械研磨裝置，其特征在于，所述研磨機臺兩端分別設(shè)置有傳送軸，所述固定研磨微粒帶通過所述傳送軸設(shè)置于所述研磨機臺上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定磨料化學(xué)機械研磨裝置，其特征在于，所述研磨機臺上設(shè)置有警報器，當(dāng)所述光學(xué)感應(yīng)器接收到激光信號后發(fā)出警報。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固定磨料化學(xué)機械研磨裝置，其特征在于，所述警報器在發(fā)出警報后控制所述研磨機臺在完成當(dāng)前晶圓研磨后停止運行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定磨料化學(xué)機械研磨裝置，其特征在于，所述固定研磨微粒帶為二氧化鈰與樹脂固結(jié)，分布于高分子基材上。
6.一種固定磨料化學(xué)機械研磨裝置，其特征在于，包括研磨機臺；固定研磨微粒帶，設(shè)置于所述研磨機臺上；供料滾軸和回料滾軸，分別設(shè)置于所述固定研磨微粒帶兩端，所述固定研磨微粒帶卷設(shè)于所述供料滾軸和回料滾軸上；激光器和光學(xué)感應(yīng)器，相對設(shè)置于所述固定研磨微粒帶的兩側(cè)，并且位于所述供料滾軸和研磨機臺之間，其中所述光學(xué)感應(yīng)器處于所述激光器發(fā)出的光線路徑上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固定磨料化學(xué)機械研磨裝置，其特征在于，所述研磨機臺兩端分別設(shè)置有傳送軸，所述固定研磨微粒帶通過所述傳送軸設(shè)置于所述研磨機臺上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固定磨料化學(xué)機械研磨裝置，其特征在于，所述研磨機臺上設(shè)置有警報器，當(dāng)所述光學(xué)感應(yīng)器接收到激光信號后發(fā)出警報。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的固定磨料化學(xué)機械研磨裝置，其特征在于，所述警報器在發(fā)出警報后控制所述研磨機臺在完成當(dāng)前晶圓研磨后停止運行。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固定磨料化學(xué)機械研磨裝置，其特征在于，所述固定研磨微粒帶為二氧化鈰與樹脂固結(jié)，分布于高分子基材上。
全文摘要
本發(fā)明提出一種固定磨料化學(xué)機械研磨裝置，包括研磨機臺；固定研磨微粒帶，設(shè)置于所述研磨機臺上；供料滾軸和回料滾軸，分別設(shè)置于所述固定研磨微粒帶兩端，所述固定研磨微粒帶卷設(shè)于所述供料滾軸和回料滾軸上；激光器，設(shè)置于所述供料滾軸的內(nèi)部；光學(xué)感應(yīng)器，設(shè)置于卷設(shè)有固定研磨微粒帶的供料滾軸外側(cè)，并且處于所述激光器發(fā)出的光線路徑上。本發(fā)明提出的固定磨料化學(xué)機械研磨裝置，能夠?qū)崟r的探測到帶狀固定研磨微?？毂幌拇M的長度點，避免晶圓由于接觸到?jīng)]有研磨顆粒的研磨帶而被嚴重刮傷。同時節(jié)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(xù)晶圓也受到同樣影響的風(fēng)險。
文檔編號B24B37/34GK102490111SQ20111037952
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者張守龍, 張明華, 白英英, 陳玉文, 黃耀東 申請人:上海華力微電子有限公司