CMP研磨墊和溝槽的3D計(jì)量

CMP研磨墊和溝槽的3D計(jì)量

什么是CMP研磨墊？為什么要測量它們？

CMP研磨墊是在半導(dǎo)體工業(yè)中，用于平整和拋光硅晶圓的CMP（化學(xué)機(jī)械拋光或平面化）過程中使用的消耗品。研磨墊是圓盤形的，通常由硬質(zhì)和多孔的聚氨酯泡沫制成，并具有狹窄的高縱橫比溝槽（見圖）。

CMP研磨墊測量示例– CMP研磨墊表面10x10mm正方形的特寫鏡頭，以及通過諾飛堪 SurfaceInspect獲得的3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)，展示了直至微米級的狹窄通道的深度和形狀。

CMP工藝的功能是提高硅晶圓的性能，而硅晶圓又用于高性能微處理器和存儲(chǔ)芯片的開發(fā)。由于晶圓是多層堆積的，因此每個(gè)晶圓通常都要經(jīng)過多次CMP工藝。

在拋光墊制造和CMP工藝過程中，都需要對CMP拋光墊進(jìn)行高精度的3D計(jì)量，以確保最大的加工效率和功效。

CMP過程如何工作？

在CMP過程中：

將硅晶圓安裝在旋轉(zhuǎn)的晶圓載體上，并壓在固定在旋轉(zhuǎn)壓板上的CMP研磨墊上。

同時(shí)，將超細(xì)化學(xué)拋光研磨液噴灑并引流到研磨墊表面上，通過在CMP研磨墊表面上按特定圖案加工的細(xì)小溝槽來進(jìn)行研磨液分配。

研磨液的腐蝕性以及CMP研磨墊表面上的凹凸會(huì)磨損晶圓表面，直到獲得所需的平坦和拋光度為止。

為了延長CMP研磨墊的壽命，通常以連續(xù)或間歇的方式對研磨墊進(jìn)行修整。這可以通過使用研磨墊修整器來完成，該修整器通過其表面的鉆石尖，切開并彈出新發(fā)現(xiàn)的裸露氣泡。

CMP（化學(xué)機(jī)械平面化/拋光）工藝的簡化圖

為什么CMP研磨墊的質(zhì)量控制至關(guān)重要？

首先，硅晶圓和CMP研磨墊都是昂貴的材料。

其次，CMP研磨墊表面的幾何形狀和狀況會(huì)極大地影響CMP工藝的效率。

例如，必須測量CMP研磨墊上的溝槽，因?yàn)檫@些微小通道的圖形，深度和形狀會(huì)影響研磨液的消耗和分布，材料去除率（MRR），拋光碎屑的積累速率，以及拋光雜質(zhì)在晶圓上潛在劃痕的產(chǎn)生。

其中一個(gè)CMP研磨墊溝槽的放大圖，在溝槽底部上容易看到工具痕跡。尺寸單位為毫米。

用于CMP研磨墊制造和CMP工藝的3D常規(guī)測量

諾飛堪 3D計(jì)量系統(tǒng)特別適合執(zhí)行以下方面的快速，高精度的3D計(jì)量：

CMP研磨墊，包括難以測量的溝槽和凸臺(tái)（溝槽之間的表面）

CMP墊修整器

晶圓，包括其平坦。

諾飛堪系統(tǒng)的功能包括：

1μm（40μin）軸向分辨率，非接觸式3D表面測量

能夠掃描高縱橫比的特征，例如狹窄的CMP研磨墊溝槽

高速表面采集，每秒高達(dá)100,000次3D測量

使用同一探針進(jìn)行尺寸和粗糙度測量

能夠獲取長剖面

在實(shí)驗(yàn)室和批量自動(dòng)化生產(chǎn)中，均可進(jìn)行自動(dòng)化測量的設(shè)施。

從CMP研磨墊溝槽的下方觀看時(shí)，清楚地顯示了用于加工通道的鉆頭的工具痕跡。將完美的圓柱體擬合在每個(gè)溝槽上，以獲得平均半徑測量值。在此，測得的曲率半徑在475至528μm之間變化。