[发明专利]一种固定磨料化学机械研磨装置

说明书

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，Fixed Abrasive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；