一種研磨墊及其使用周期檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體集成電路設備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種可以檢測使用周期的研磨墊及其使用周期的檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002 ]在晶圓制造中，隨著制程技術(shù)的升級、導線與柵極尺寸的縮小，光刻(Lithography)技術(shù)對晶圓表面平坦程度(Non-uniformity)的要求越來越高，因而化學機械研磨(Chemical Mechanical Polishing，簡稱CMP)工藝得到了廣泛的應用。
[0003]在半導體領(lǐng)域，化學機械研磨已成為半導體工藝流程中不可或缺的一環(huán)。在化學機械研磨工藝中，通過研磨臺面帶動研磨墊旋轉(zhuǎn)，并通過研磨液分配臂向研磨墊噴射研磨液；同時，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轉(zhuǎn)動，對晶圓進行研磨處理并使其平坦化。
[0004]由于研磨速率、研磨墊摩擦系數(shù)與研磨時間呈相同的變化趨勢，均是隨著研磨時間的增加而急劇的降低，因此對研磨墊的損耗進行及時有效的監(jiān)測就非常必要了。
[0005]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:
[0006]I)定義研磨墊的研磨時間；
[0007]2)定義使用研磨墊研磨的晶圓個數(shù)；
[0008]3)同時定義研磨墊的研磨時間和使用研磨墊研磨的晶圓個數(shù)，且將先到者定義為使用壽命。
[0009]但是，上述監(jiān)測方式有一定的局限性。當對不同的晶圓進行研磨工藝時，由于不同產(chǎn)品的晶圓其膜質(zhì)和研磨壓力的不同會造成對研磨墊不同的損耗，因此在相同的研磨時間下?lián)p耗會有很大的不同。同樣，在相同的研磨晶圓個數(shù)的前提下，如果研磨的是不同產(chǎn)品的晶圓，其對研磨墊的損耗也會不同。
[0010]因此，目前的研磨墊監(jiān)測方法針對不同晶圓在同一個研磨墊上進行研磨工藝時，不能實時檢測研磨墊的磨損情況，進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】

[0011]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方法，可實時檢測研磨墊的磨損情況，并可準確判斷研磨墊的使用周期是否達到。
[0012]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0013]—種研磨墊，所述研磨墊包括上下密合設置的研磨層和基板復合層，所述研磨層具有小于基板的強度及粗糙度，所述基板具有向上伸入研磨層內(nèi)并均勻分布的多數(shù)個栓體。
[0014]優(yōu)選地，所述栓體為錐形體。
[0015]優(yōu)選地，所述栓體錐形體的頂角不小于60度。
[0016]優(yōu)選地，所述栓體頂部具有弧形倒角。
[0017]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。
[0018]優(yōu)選地，所述基板的楊氏模量和硬度大于研磨層。
[0019]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。
[0020]優(yōu)選地，所述基板的楊氏模量為1000-2500cN/dteX，所述研磨層的楊氏模量為450-1800cN/dtex ；所述基板的肖氏硬度為50-70。
[0021]一種針對上述的研磨墊的使用周期檢測方法，包括:提供一新研磨墊，在每次使用研磨墊修整器對研磨墊進行修整時，分別采集研磨墊的扭矩回饋信息進行監(jiān)控，并設定一個報警閾值;當研磨墊的扭矩回饋信息超過閾值時，發(fā)出報警信息，并根據(jù)設定的判定標準判斷該研磨墊是否達到使用周期。
[0022]優(yōu)選地，對所述研磨墊進行修整時，通過每次采集若干個扭矩回饋信息作為分組數(shù)據(jù)，生成一控制圖，通過該控制圖計算得到上、下控制限，并將上控制限定義為報警閾值；定義當研磨墊的扭矩回饋信息連續(xù)3組超過閾值時，作為研磨墊使用周期到達的判定標準，并對照控制圖中的分組數(shù)據(jù)圖形進行判斷。
[0023]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明通過將兩種強度及粗糙度不同的材料層疊在一起組合成為一張研磨墊，在對研磨墊進行修整時，通過動態(tài)收集扭矩回饋信息，當位于上層的研磨層逐漸消耗、位于下層的基板栓體露出時，動態(tài)收集的扭矩回饋信息將發(fā)生趨勢變化，即可通過研磨設備內(nèi)設的算法及判定標準得出相應研磨墊使用周期是否達到的判斷，避免了傳統(tǒng)依靠收集研磨墊的研磨時間或/和研磨的晶圓個數(shù)一種或兩種信息來判斷研磨墊使用周期的是否達到的不準確判斷方法，從而可以使研磨墊的使用周期最大化，有效降低成本。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明一較佳實施例的一種研磨墊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2是圖1中基板栓體的放大結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3是圖1中研磨墊的使用狀態(tài)變化示意圖；
[0027]圖4是本發(fā)明一較佳實施例的針對圖1的研磨墊的使用周期檢測方法流程框圖；
[0028]圖5-圖6是通過采集扭矩回饋信息生成的控制圖示例。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0030]需要說明的是，在下述的【具體實施方式】中，在詳述本發(fā)明的實施方式時，為了清楚地表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)以便于說明，特對附圖中的結(jié)構(gòu)不依照一般比例繪圖，并進行了局部放大、變形及簡化處理，因此，應避免以此作為對本發(fā)明的限定來加以理解。
[0031]在以下本發(fā)明的【具體實施方式】中，請參閱圖1，圖1是本發(fā)明一較佳實施例的一種研磨墊結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的一種研磨墊為復合層結(jié)構(gòu)，包括上下密合設置的研磨層I和基板2。在所述基板2上加工有多數(shù)個向上突出的栓體3，這些栓體3在基板2的上表面形成均勻分布，并伸入研磨層I內(nèi)形成緊密結(jié)合。
[0032]請參閱圖1。對所述研磨層I與基板2采用具有不同強度及粗糙度的材料進行制作，是本發(fā)明的一個關(guān)鍵，即應使得所述研磨層I具有小于基板2的強度及粗糙度。當采用本發(fā)明的研磨墊進行研磨時，被研磨物體與新研磨墊的研磨層之間的相對扭矩數(shù)據(jù)處于一個較低的平穩(wěn)水平;隨著研磨次數(shù)的增加，研磨層將逐漸被磨損而消耗，其粗糙度逐漸變大、扭矩數(shù)據(jù)也將逐漸變大;如圖3所示，當研磨層I因被大量消耗，以至于從圖示的虛線位置A下降至位置B處、基板2上的栓體3開始逐漸裸露出來時，扭矩數(shù)據(jù)將會有一個臺階式的上升。
[0033]利用本發(fā)明具有不同強度及粗糙度復合層的研磨墊所產(chǎn)生的上述扭矩變化特性，即可通過在進行研磨墊修整時，動態(tài)收集研磨墊的扭矩回饋信息，來監(jiān)控研磨墊的磨損情況，并根據(jù)設定的閾值和判定標準來判斷研磨墊是否達到使用周期。
[0034]作為一可選的實施方式，所述研磨層I或基板2可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等材料進行制作;并且，所述研磨層和基板可使用相同的一種材料進行制作，也可使用不同的兩種材料進行制作?？稍诨宓谋趁骛べN背膠，以便研磨墊在研磨臺面上進行安裝固定。
[0035]為了使所述研磨層具有小于基板的強度，可使得所述基板2的楊氏模量和硬度大于研磨層I。作為一優(yōu)選的實施方式，所述基板的楊氏模量應不小于1000cN/dtex，所述研磨層的楊氏模量應不小于450cN/dteX;并且，所述基板的肖氏硬度應不小于50。進一步優(yōu)選地，所述基板的楊氏模量可為1000-2500cN/dtex，所述研磨層的楊氏模量可為450-1800cN/dtex;所述基板的肖氏硬度可為50-70。
[0036]請繼續(xù)參閱圖1。為了使本發(fā)明的研磨墊在研磨層磨損消耗時，其扭矩數(shù)據(jù)有一個逐漸變大的過程，以便在基板上的栓體開始逐漸裸露出來時，能夠使扭矩數(shù)據(jù)產(chǎn)生一個易于區(qū)分的臺階式的上升，作為一優(yōu)選的實施方式，可以將所述栓體3加工成錐形體的突出形狀。例如，可以將所述栓體加工成具有正四邊形底面的金字塔形，或者圓錐體形以及具有多邊形底面的其他錐形