CN102490111A - 一种固定磨料化学机械研磨装置 - Google Patents

一种固定磨料化学机械研磨装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102490111A
CN102490111A CN2011103795223A CN201110379522A CN102490111A CN 102490111 A CN102490111 A CN 102490111A CN 2011103795223 A CN2011103795223 A CN 2011103795223A CN 201110379522 A CN201110379522 A CN 201110379522A CN 102490111 A CN102490111 A CN 102490111A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fixed
abrasive
roller bearing
abrasive particles
grinder station
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011103795223A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102490111B (zh
Inventor
白英英
黄耀东
张守龙
张明华
陈玉文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Huali Microelectronics Corp
Original Assignee
Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Huali Microelectronics Corp filed Critical Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority to CN201110379522.3A priority Critical patent/CN102490111B/zh
Publication of CN102490111A publication Critical patent/CN102490111A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102490111B publication Critical patent/CN102490111B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Abstract

本发明提出一种固定磨料化学机械研磨装置，包括：研磨机台；固定研磨微粒带，设置于所述研磨机台上；供料滚轴和回料滚轴，分别设置于所述固定研磨微粒带两端，所述固定研磨微粒带卷设于所述供料滚轴和回料滚轴上；激光器，设置于所述供料滚轴的内部；光学感应器，设置于卷设有固定研磨微粒带的供料滚轴外侧，并且处于所述激光器发出的光线路径上。本发明提出的固定磨料化学机械研磨装置，能够实时的探测到带状固定研磨微粒快被消耗殆尽的长度点，避免晶圆由于接触到没有研磨颗粒的研磨带而被严重刮伤。同时节省了通过良率检测步骤检测出被刮伤晶圆的时间和成本，并且由于本方法检测的实时性，避免了后续晶圆也受到同样影响的风险。

Description

一种固定磨料化学机械研磨装置
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造领域，且特别涉及一种固定磨料化学机械研磨装置。
背景技术
晶圆制造中，随着制程技术的升级、导线与栅极尺寸的缩小，光刻(Lithography)技术对晶圆表面的平坦程度(Non-uniformity)的要求越来越高。化学机械研磨(Chemical-Mechanical Polishing，CMP)，是半导体器件制造工艺中的一种技术，使用化学腐蚀及机械力对加工过程中的硅晶圆或其它衬底材料进行平坦化处理。平坦化后的硅片表面使得干法刻蚀中的图样的成型更加容易，平滑的硅片表面还使得使用更小的金属图样成为可能，从而能够提高集成度。
FA(Fixed Abrasive)固定磨料是近年来研发出的一种不需要研磨液(slurry)的CMP磨料。它是利用微复制(Microreplication)技术将研磨颗粒(二氧化铈)与树脂固结，精确地分布于高分子基材上。同时磨料之间有一些空白区域，方便化学试剂和工艺副产物的传送。
和传统的研磨液不断地将新鲜研磨颗粒输送到需要抛光的区域不同，FixedAbrasive可以不需要进行专门的传统Slurry CMP中的Pad修整(conditioning)就能实现抛光，节省了人力，提高了设备利用率。Fixed Abrasive的特性是在CMP进行过程中，通过自身固结的磨料与硅片的接触，不断地将新鲜的磨料暴露出来，从而保持稳定的研磨性能。它具有良好的研磨选择性、较宽的工艺窗口、最小的台阶高度变化，不需要传统的研磨液，也不用面对传统的研磨液颗粒干燥或者悬浮方面引起的问题，实现了工艺简化。
在Fixed Abrasive CMP(FA CMP)工艺即固定磨料化学机械研磨工艺过程中，带状固定研磨微粒FAweb是有一定的使用长度的。FAweb类似两端装有滚轴的传送带，为了保证FA web的研磨效果，每片晶圆(wafer)在FA web上研磨完后，FA web都会相应的向前移动一段长度(一般若干个毫米每片wafer)，使得每片晶圆都是在具有有效研磨颗粒的web上研磨。
当FAweb上有研磨颗粒的主要部分被耗尽后，由于机台运作需要，卷轴仍然会输出web之后的透明膜状材料(transparent)，此时的”web”上是没有研磨颗粒的。当晶圆在没有研磨颗粒的”web”上进行CMP研磨时，CMP机台无法自动检测到wafer已经处于没有研磨颗粒的非正常web上研磨。而在非正常web上研磨后的晶圆表面会产生大量的严重刮伤(Killer scratches)，最终导致晶圆良率不达标，需要报废。
本方法用于探测FA web的使用终点，以防止晶圆在FA web使用过程中接触到FA web研磨带耗尽后的近终点处的透明膜状材料，造成不必要的严重刮伤而需要报废。同时节省了晶圆通过FA CMP之后通过良率检测步骤检测出被刮伤晶圆的时间和成本，并且由于本方法检测的实时性，避免了后续晶圆也受到同样影响的风险，因此提供了生产效率，降低了生产成本。
发明内容
本发明提出一种固定磨料化学机械研磨装置，能够实时的探测到带状固定研磨微粒快被消耗殆尽的长度点，避免晶圆由于接触到没有研磨颗粒的研磨带而被严重刮伤。同时节省了通过良率检测步骤检测出被刮伤晶圆的时间和成本，并且由于本方法检测的实时性，避免了后续晶圆也受到同样影响的风险。
为了达到上述目的，本发明提出一种固定磨料化学机械研磨装置，包括：
研磨机台；
固定研磨微粒带，设置于所述研磨机台上；
供料滚轴和回料滚轴，分别设置于所述固定研磨微粒带两端，所述固定研磨微粒带卷设于所述供料滚轴和回料滚轴上；
激光器，设置于所述供料滚轴的内部；
光学感应器，设置于卷设有固定研磨微粒带的供料滚轴外侧，并且处于所述激光器发出的光线路径上。
进一步的，所述研磨机台两端分别设置有传送轴，所述固定研磨微粒带通过所述传送轴设置于所述研磨机台上。
进一步的，所述研磨机台上设置有警报器，当所述光学感应器接收到激光信号后发出警报。
进一步的，所述警报器在发出警报后控制所述研磨机台在完成当前晶圆研磨后停止运行。
进一步的，所述固定研磨微粒带为二氧化铈与树脂固结，分布于高分子基材上。
为了达到上述目的，本发明还提出一种固定磨料化学机械研磨装置，包括：
研磨机台；
固定研磨微粒带，设置于所述研磨机台上；
供料滚轴和回料滚轴，分别设置于所述固定研磨微粒带两端，所述固定研磨微粒带卷设于所述供料滚轴和回料滚轴上；
激光器和光学感应器，相对设置于所述固定研磨微粒带的两侧，并且位于所述供料滚轴和研磨机台之间，其中所述光学感应器处于所述激光器发出的光线路径上。
进一步的，所述研磨机台两端分别设置有传送轴，所述固定研磨微粒带通过所述传送轴设置于所述研磨机台上。
进一步的，所述研磨机台上设置有警报器，当所述光学感应器接收到激光信号后发出警报。
进一步的，所述警报器在发出警报后控制所述研磨机台在完成当前晶圆研磨后停止运行。
进一步的，所述固定研磨微粒带为二氧化铈与树脂固结，分布于高分子基材上。
本发明提出的固定磨料化学机械研磨装置，在保持固定研磨微粒带原有技术指标的前提下，与原有固定磨料化学机械研磨工艺融合，实时的检测到固定研磨微粒带在机台研磨端快被耗尽的长度点，降低晶圆在固定磨料化学机械研磨过程中被透明膜状材料研磨造成大量刮伤以至于最后被报废的机率，提高固定磨料化学机械研磨工艺稳定性，降低相关工作人员的操作难度，同时节省了其他工序-如良率检测部门检测晶圆状态的时间以及成本。
附图说明
图1和图2所示为本发明第一较佳实施例的固定磨料化学机械研磨装置结构图。
图3和图4所示为本发明第二较佳实施例的固定磨料化学机械研磨装置结构图。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
在FA CMP工艺过程中，FA web是有一定的使用长度的。当FA web耗尽后，由于机台硬件需要，卷轴仍然会输出新的”web”-透明的膜状材料，此时的”web”上是没有研磨颗粒的。当晶圆在没有研磨颗粒的”web”上进行CMP研磨的话，晶圆表面会有大量的刮伤，最终导致晶圆良率不达标，需要报废。本方法用于探测FA web的使用终点，以防止晶圆在FA web使用过程中接触到FA web终点处透明的膜状材料，造成不必要的刮伤以至于需要报废。同时节省了晶圆通过FA CMP之后通过良率检测步骤检测出被刮伤晶圆的时间和成本，并且由于本方法检测的实时性，避免了后续晶圆也受到同样影响的风险。
请参考图1和图2，图1和图2所示为本发明第一较佳实施例的固定磨料化学机械研磨装置结构图。本发明提出一种固定磨料化学机械研磨装置，包括：研磨机台10；固定研磨微粒带20，设置于所述研磨机台10上；供料滚轴30和回料滚轴40，分别设置于所述固定研磨微粒带20两端，所述固定研磨微粒带20卷设于所述供料滚轴30和回料滚轴40上；激光器50，设置于所述供料滚轴30的内部；光学感应器60，设置于卷设有固定研磨微粒带20的供料滚轴30外侧，并且处于所述激光器50发出的光线路径上。
进一步的，所述研磨机台10两端分别设置有传送轴70，80，所述固定研磨微粒带20通过所述传送轴70，80设置于所述研磨机台10上。
根据本发明较佳实施例，所述研磨机台10上设置有警报器，当所述光学感应器60接收到激光信号后发出警报，所述警报器在发出警报后控制所述研磨机台10在完成当前晶圆研磨后停止运行，所述固定研磨微粒带20为二氧化铈与树脂固结，分布于高分子基材上。
固定研磨微粒带20(FA web)是通过两端的供料滚轴30和回料滚轴40来完成web的新旧更换的。当具有研磨颗粒的web耗尽后，供料滚轴30继续运作时就会输出FA web末端的透明膜状材料。FA web末端的透明膜状材料透光，而含有研磨颗粒的FA web是不透光的。根据不同材料是否透光这一特性，在供料滚轴30的内部安装一个激光器50，卷设有固定研磨微粒带20的供料滚轴30外侧附近安装一个光学感应器60，形成一个光学探测系统。
当FA web使用到了后期，包覆供料滚轴30的web已经完全是透明膜状材料时，光学传感器60能够探测到激光器50发出的光信号时，研磨机台10就会自动报警并在处理完当前晶圆(wafer)后停止新的晶圆进入机台研磨。此时说明FA web不透光的含有研磨颗粒的web已经消耗完毕，FA web末端的透明膜状材料不能遮挡激光器50发出的光，此时含有研磨颗粒的FA web刚刚在供料滚轴30端输送完毕，距离FA CMP研磨端还有一定的有效FA web长度，此时机台报警起到了预警的作用。当工作人员收到机台报警后，工作人员可以及时处理机台上的wafer并更换FA web。
再请参考图3和图4，图3和图4所示为本发明第二较佳实施例的固定磨料化学机械研磨装置结构图。本发明还提出一种固定磨料化学机械研磨装置，包括：研磨机台100；固定研磨微粒带200，设置于所述研磨机台100上；供料滚轴300和回料滚轴400，分别设置于所述固定研磨微粒带200两端，所述固定研磨微粒带200卷设于所述供料滚轴300和回料滚轴400上；激光器500和光学感应器600，相对设置于所述固定研磨微粒带200的两侧，并且位于所述供料滚轴300和研磨机台100之间，其中所述光学感应器600处于所述激光器500发出的光线路径上。进一步的，所述研磨机台100两端分别设置有传送轴700，800，所述固定研磨微粒带200通过所述传送轴700，800设置于所述研磨机台100上。
当FA web使用到了后期，包覆供料滚轴的web已经完全是透明膜状材料时，光学传感器600能够探测到web对面一侧激光器500发出的光信号时，研磨机台100就会自动报警并在处理完当前晶圆(wafer)后停止新的晶圆进入机台研磨。此时说明FA web不透光的含有研磨颗粒的web已经消耗完毕，FA web末端的透明膜状材料不能遮挡激光器500发出的光，此时含有研磨颗粒的FA web已经接近在研磨机台100上输送完毕，同时距离FA CMP研磨机台100还有一定的有效FA web长度，此时机台报警起到了预警的作用。当工作人员收到机台报警后，工作人员可以及时处理机台上的wafer并更换FA web。在此实施例下，可以更加有效地利用FA web上含有研磨颗粒的web部分，节约生产成本。
综上所述，本发明提出的固定磨料化学机械研磨装置，在保持固定研磨微粒带原有技术指标的前提下，与原有固定磨料化学机械研磨工艺融合，实时的检测到固定研磨微粒带在机台研磨端快被耗尽的长度点，降低晶圆在固定磨料化学机械研磨过程中被透明膜状材料研磨造成大量刮伤以至于最后被报废的机率，提高固定磨料化学机械研磨工艺稳定性，降低相关工作人员的操作难度，同时节省了其他工序-如良率检测部门检测晶圆状态的时间以及成本。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种固定磨料化学机械研磨装置，其特征在于，包括：
研磨机台；
固定研磨微粒带，设置于所述研磨机台上；
供料滚轴和回料滚轴，分别设置于所述固定研磨微粒带两端，所述固定研磨微粒带卷设于所述供料滚轴和回料滚轴上；
激光器，设置于所述供料滚轴的内部；
光学感应器，设置于卷设有固定研磨微粒带的供料滚轴外侧，并且处于所述激光器发出的光线路径上。
2.根据权利要求1所述的固定磨料化学机械研磨装置，其特征在于，所述研磨机台两端分别设置有传送轴，所述固定研磨微粒带通过所述传送轴设置于所述研磨机台上。
3.根据权利要求1所述的固定磨料化学机械研磨装置，其特征在于，所述研磨机台上设置有警报器，当所述光学感应器接收到激光信号后发出警报。
4.根据权利要求3所述的固定磨料化学机械研磨装置，其特征在于，所述警报器在发出警报后控制所述研磨机台在完成当前晶圆研磨后停止运行。
5.根据权利要求1所述的固定磨料化学机械研磨装置，其特征在于，所述固定研磨微粒带为二氧化铈与树脂固结，分布于高分子基材上。
6.一种固定磨料化学机械研磨装置，其特征在于，包括：
研磨机台；
固定研磨微粒带，设置于所述研磨机台上；
供料滚轴和回料滚轴，分别设置于所述固定研磨微粒带两端，所述固定研磨微粒带卷设于所述供料滚轴和回料滚轴上；
激光器和光学感应器，相对设置于所述固定研磨微粒带的两侧，并且位于所述供料滚轴和研磨机台之间，其中所述光学感应器处于所述激光器发出的光线路径上。
7.根据权利要求6所述的固定磨料化学机械研磨装置，其特征在于，所述研磨机台两端分别设置有传送轴，所述固定研磨微粒带通过所述传送轴设置于所述研磨机台上。
8.根据权利要求6所述的固定磨料化学机械研磨装置，其特征在于，所述研磨机台上设置有警报器，当所述光学感应器接收到激光信号后发出警报。
9.根据权利要求8所述的固定磨料化学机械研磨装置，其特征在于，所述警报器在发出警报后控制所述研磨机台在完成当前晶圆研磨后停止运行。
10.根据权利要求6所述的固定磨料化学机械研磨装置，其特征在于，所述固定研磨微粒带为二氧化铈与树脂固结，分布于高分子基材上。
CN201110379522.3A 2011-11-24 2011-11-24 一种固定磨料化学机械研磨装置 Active CN102490111B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110379522.3A CN102490111B (zh) 2011-11-24 2011-11-24 一种固定磨料化学机械研磨装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110379522.3A CN102490111B (zh) 2011-11-24 2011-11-24 一种固定磨料化学机械研磨装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102490111A true CN102490111A (zh) 2012-06-13
CN102490111B CN102490111B (zh) 2014-06-11

Family

ID=46181994

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110379522.3A Active CN102490111B (zh) 2011-11-24 2011-11-24 一种固定磨料化学机械研磨装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102490111B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112355886A (zh) * 2020-10-30 2021-02-12 长江存储科技有限责任公司 一种化学机械研磨机台及方法、缺陷检测方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6069080A (en) * 1992-08-19 2000-05-30 Rodel Holdings, Inc. Fixed abrasive polishing system for the manufacture of semiconductor devices, memory disks and the like
US6135859A (en) * 1999-04-30 2000-10-24 Applied Materials, Inc. Chemical mechanical polishing with a polishing sheet and a support sheet
CN1438931A (zh) * 2000-06-30 2003-08-27 拉姆研究公司 摆动的固定研磨料化学机械研磨系统及其实现方法
US20050016868A1 (en) * 1998-12-01 2005-01-27 Asm Nutool, Inc. Electrochemical mechanical planarization process and apparatus
CN1638919A (zh) * 2001-06-12 2005-07-13 纳托尔公司 用于双向抛光工件的改进的方法和设备
CN101232968A (zh) * 2005-07-28 2008-07-30 3M创新有限公司 自修整的磨料制品
CN101551933A (zh) * 2009-05-14 2009-10-07 厦门敏讯信息技术股份有限公司 一种激光检测报警方法及装置
CN201752518U (zh) * 2010-08-09 2011-03-02 河南工业职业技术学院 输液自动报警装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6069080A (en) * 1992-08-19 2000-05-30 Rodel Holdings, Inc. Fixed abrasive polishing system for the manufacture of semiconductor devices, memory disks and the like
US20050016868A1 (en) * 1998-12-01 2005-01-27 Asm Nutool, Inc. Electrochemical mechanical planarization process and apparatus
US6135859A (en) * 1999-04-30 2000-10-24 Applied Materials, Inc. Chemical mechanical polishing with a polishing sheet and a support sheet
CN1438931A (zh) * 2000-06-30 2003-08-27 拉姆研究公司 摆动的固定研磨料化学机械研磨系统及其实现方法
CN1638919A (zh) * 2001-06-12 2005-07-13 纳托尔公司 用于双向抛光工件的改进的方法和设备
CN101232968A (zh) * 2005-07-28 2008-07-30 3M创新有限公司 自修整的磨料制品
CN101551933A (zh) * 2009-05-14 2009-10-07 厦门敏讯信息技术股份有限公司 一种激光检测报警方法及装置
CN201752518U (zh) * 2010-08-09 2011-03-02 河南工业职业技术学院 输液自动报警装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112355886A (zh) * 2020-10-30 2021-02-12 长江存储科技有限责任公司 一种化学机械研磨机台及方法、缺陷检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102490111B (zh) 2014-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100827871B1 (ko) 화학 기계 폴리싱을 위한 인시츄 방식의 엔드포인트 검출및 공정 모니터링 방법 및 장치
US20050032459A1 (en) Technique for process-qualifying a semiconductor manufacturing tool using metrology data
CN102956521B (zh) 用于在cmp加工中实时差错检测的装置和方法
JP2003163188A (ja) 半導体装置の製造方法および研磨装置
CN104813449A (zh) 多平台多头的研磨架构
KR20180023829A (ko) 각형 유리 기판 및 그의 제조 방법
JP5050024B2 (ja) 基板研磨装置および基板研磨方法
KR20200029527A (ko) 연삭 장치, 연삭 방법 및 컴퓨터 기억 매체
CN204075983U (zh) 化学机械研磨机台
CN102152237B (zh) 用于化学机械研磨机台的制造程序控制方法及其控制系统
US6716364B1 (en) Method and apparatus for detecting presence of residual polishing slurry subsequent to polishing of a semiconductor wafer
CN102490111B (zh) 一种固定磨料化学机械研磨装置
CN103878687A (zh) 一种防止研磨垫刮伤晶圆的系统
CN201898118U (zh) 一种晶圆清洗装置
KR102252842B1 (ko) 게터링성의 평가 방법
US9524913B2 (en) Polishing method and polishing apparatus
JP2018187688A (ja) 加工装置
TW490753B (en) Endpoint detection in chemical-mechanical polishing of cloisonne structures
KR20210030198A (ko) 가공 장치
JP2010137349A (ja) ウェーハ用チャックテーブルおよびウェーハ処理装置
WO2018221290A1 (ja) ゲッタリング層形成装置、ゲッタリング層形成方法及びコンピュータ記憶媒体
CN102441839B (zh) 提高固定研磨料在研磨垫上进行cmp工艺稳定性的方法
KR20200010072A (ko) 기판의 주연부를 연마하기 위한 연마 장치 및 연마 방법
CN203650250U (zh) 终点探测装置和化学机械研磨装置
KR20080071233A (ko) 화학 기계적 연마장치

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant