專利名稱：：一種有效控制研磨墊使用壽命的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體中的化學(xué)機(jī)械研磨方法，尤其涉及一種有效控制研磨墊使用壽命的方法。
背景技術(shù)：
：近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體裝置集成度與密度的增加，具有薄膜結(jié)構(gòu)的裝置愈來(lái)愈多，以至于需要一個(gè)可以準(zhǔn)確地平坦化薄膜結(jié)構(gòu)表面上的薄膜表面的技術(shù)。其中一種平坦化晶片的技術(shù)為化學(xué)機(jī)械研磨(Chemicalmechanicalpolish)。這項(xiàng)技術(shù)中，由一載具固持的晶片會(huì)被壓向粘在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上的一研磨墊，研磨墊在提供有化學(xué)研磨溶劑的同時(shí)，用以研磨晶片的表面。研磨墊和研磨盤是CMP工藝中非常重要的兩個(gè)消耗品，其中研磨墊的主要作用包括1)承載研磨液(slurry),為拋光面的每一點(diǎn)提供均勻或足夠的研磨液，主要由研磨墊中的溝槽來(lái)完成；2)建立和保持一定的工藝參數(shù)如較好的研磨速率及其均一性，由研磨墊的材料特性和溝槽來(lái)決定；在CMP工藝中，研磨盤主要對(duì)研磨墊進(jìn)行修復(fù)。研磨盤的修復(fù)作用有三點(diǎn):1)優(yōu)化研磨墊表面的起伏；2)維持研磨墊承載研磨液的能力；3)帶走工藝過(guò)程中的副產(chǎn)物。其中剪切速率(cutrate)是評(píng)價(jià)研磨盤的修復(fù)效果的一個(gè)參數(shù)，也會(huì)直接影響所要修復(fù)的研磨墊的使用壽命。同樣結(jié)構(gòu)和工藝的研磨盤，如果使用固定時(shí)間進(jìn)行修復(fù)，剪切速率較低時(shí)，對(duì)于研磨墊的厚度及溝槽的磨損程度小；剪切速率較高時(shí)，對(duì)于研磨墊的厚度及溝槽的磨損程度較大。由于，研磨墊的損耗程度即使用壽命對(duì)于整個(gè)化學(xué)機(jī)械研磨制程的研磨效率有著十分大的影響，例如，當(dāng)研磨墊的損耗程度大于一既定量時(shí)，很可能由于溝槽損失過(guò)多，所剩溝槽太小而導(dǎo)致研磨效率降低，晶片被移除的厚度不平均甚至研磨過(guò)程中硅片飛出的現(xiàn)象；損耗程度低于該既定量時(shí)，導(dǎo)致沒(méi)到研磨墊的實(shí)際使用壽命就進(jìn)行更換而造成不必要的浪費(fèi)。因此，有效控制研磨墊的使用壽命尤其重要。目前，中華人民共和國(guó)專利號(hào)為98123446.1的發(fā)明專利公開(kāi)了一種可以自我顯示壽命的化學(xué)機(jī)械研磨墊，所述研磨墊具有多層顏色指示層，各層顏色不同，距表面的深度不同，由其顏色變化來(lái)指示研磨墊的磨損程度，從而判斷研磨墊的使用壽命，但不可避免的此種方法必須要制造具有多層顏色指示層的研磨墊，勢(shì)必花費(fèi)更高成本，不利于產(chǎn)業(yè)上大量使用。傳統(tǒng)工藝中，研磨墊的使用壽命通常是根據(jù)所剩溝槽的深度來(lái)決定的。實(shí)際生產(chǎn)中，由于無(wú)法直接在機(jī)臺(tái)上測(cè)試溝槽深度，都通過(guò)研磨墊在研磨盤上進(jìn)行修復(fù)時(shí)的總時(shí)間進(jìn)行估算。其理論基礎(chǔ)是利用研磨盤修復(fù)時(shí)間和溝槽的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行。在傳統(tǒng)的CMP工藝控制中，研磨墊的使用壽命的管理都是進(jìn)行固定時(shí)間的管理，為了不造成設(shè)備故障和工藝性能變差(通常是由溝槽深度過(guò)小甚至沒(méi)有溝槽造成的)，會(huì)把研磨墊使用壽命限制在一定的使用時(shí)間以內(nèi)。由于沒(méi)有考慮到不同研磨盤剪切速率對(duì)研磨墊使用壽命的影響，會(huì)導(dǎo)致對(duì)研磨墊使用壽命的錯(cuò)誤估計(jì)，大大限制了研磨墊的使用壽命。這是因?yàn)閷?duì)于不同的研磨盤來(lái)說(shuō)，由于起主要修復(fù)作用的金剛石顆粒的大小和分布或多或少存在差異，使得剪切速率波動(dòng)較大；例如同一批次研磨盤剪切速率中心值約為100um/h，實(shí)際上的剪切速率值會(huì)有士20um/h甚至更大的波動(dòng)，如最小值為80um/h，最大值為120um/h。很顯然，如果分別使用最大值和最小值的研磨盤對(duì)于研磨墊進(jìn)行修復(fù)，又按照中心值對(duì)應(yīng)的研磨墊的使用壽命進(jìn)行管理，剪切速率大的研磨盤就有可能因?yàn)闇喜蹞p失過(guò)多所剩溝槽太淺而導(dǎo)致CMP研磨過(guò)程中的廢片；剪切速率小的研磨盤因?yàn)闇喜蹞p失少所剩溝槽較深，導(dǎo)致沒(méi)到真正壽命就進(jìn)行更換而造成不必要的浪費(fèi)。為了避免碎片，有的工廠按照剪切速率最大值的研磨盤所對(duì)應(yīng)的研磨墊的壽命進(jìn)行管理，造成的浪費(fèi)就更多。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種無(wú)需花費(fèi)更高成本，即可估算研磨墊的使用壽命的方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種有效控制研磨墊使用壽命的方法，其包括如下步驟a.確定每個(gè)研磨墊的原始使用壽命；b.每次進(jìn)行研磨墊的修復(fù)之前，記錄下所用來(lái)進(jìn)行修復(fù)的研磨盤的剪切速率；c.每個(gè)研磨墊在原始使用壽命臨近結(jié)束時(shí)，對(duì)所述研磨墊的所剩溝槽深度進(jìn)行重復(fù)測(cè)量直至研磨墊上所剩溝槽深度達(dá)到一個(gè)限值時(shí)，即為所述研磨墊的真正的使用壽命；d.重復(fù)上述步驟bc，得到不同的剪切速率與真正使用壽命的相關(guān)關(guān)系；e.在實(shí)際進(jìn)行研磨墊修復(fù)時(shí)，只需測(cè)得所采用的研磨盤的研磨速率即可有效估算出研磨墊的真正使用壽命。本發(fā)明由于采用對(duì)每個(gè)研磨盤的剪切速率來(lái)估算研磨墊的使用壽命，在管理上更接近研磨墊的真正使用壽命，無(wú)需花費(fèi)更高成本，且不會(huì)造成研磨墊的過(guò)早報(bào)廢。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。本發(fā)明是一種有效控制研磨墊使用壽命的方法，由以下步驟實(shí)現(xiàn)a.根據(jù)研磨墊生產(chǎn)廠家提供或者根據(jù)工作人員的經(jīng)驗(yàn)判斷給每個(gè)研磨墊設(shè)定一個(gè)原始的使用壽命；b.每次進(jìn)行研磨墊的修復(fù)之前，記錄下所用來(lái)進(jìn)行修復(fù)的研磨盤的剪切速率，所述剪切速率可以由所述研磨盤的生產(chǎn)廠家提供或者根據(jù)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定(實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法在一定壓力下用待測(cè)的研磨盤對(duì)研磨墊進(jìn)行10-60分鐘的預(yù)修復(fù)，剪切速率=(修復(fù)前厚度-修復(fù)后厚度)/修復(fù)時(shí)間)或者根據(jù)所述研磨盤的使用時(shí)間來(lái)判斷；c.每個(gè)研磨墊在原定的使用壽命結(jié)束時(shí)，對(duì)所述研磨墊的所剩溝槽深度進(jìn)行測(cè)量，此種測(cè)量可以通過(guò)在面內(nèi)測(cè)一點(diǎn)或多點(diǎn)來(lái)完成；d.由于研磨墊的使用壽命的是根據(jù)研磨墊上所剩溝槽的深度來(lái)進(jìn)行判斷的，因此，當(dāng)研磨墊上所剩溝槽深度達(dá)到一個(gè)限值時(shí)，如小于5mil(注英制單位，表示千分之一英寸)，所述研磨墊的真正的使用壽命結(jié)束；e.在不同的研磨盤剪切速率的情況下，重復(fù)上述步驟bd;f.以所用研磨盤的平均剪切速率和研磨墊的真正使用壽命分別為坐標(biāo)軸的橫軸和縱軸進(jìn)行曲線模擬，也可以通過(guò)表格形式進(jìn)行模擬；g.最后，在每次進(jìn)行研磨墊修復(fù)時(shí)，對(duì)所采用的研磨盤的剪切速率進(jìn)行核對(duì)(研磨盤的生產(chǎn)廠家提供)或測(cè)試，就可在步驟h所述的模擬曲線或表格模擬中尋找到對(duì)應(yīng)的研磨墊的真正使用壽命，從而不會(huì)造成浪費(fèi)或者廢片。實(shí)施例記錄在研磨盤不同剪切速率的情況下，研磨墊的真正使用壽命，如表1所示。表一利用研磨盤的剪切速率選擇研磨墊的真正使用壽命的表格模擬<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>其中，當(dāng)研磨盤剪切速率為5060微米每小時(shí)時(shí)，測(cè)得的研磨墊的真正使用壽命為38小時(shí)；當(dāng)研磨盤剪切速率為6070微米每小時(shí)時(shí)，測(cè)得的研磨墊的真正使用壽命為36小時(shí)；當(dāng)研磨盤剪切速率為7080微米每小時(shí)時(shí)，測(cè)得的研磨墊的真正使用壽命為34小時(shí)；當(dāng)研磨盤剪切速率為8090微米每小時(shí)時(shí)，測(cè)得的研磨墊的真正使用壽命為32小時(shí)；當(dāng)研磨盤剪切速率次為90100微米每小時(shí)時(shí)，測(cè)得的研磨墊的真正使用壽命為30小時(shí)；當(dāng)研磨盤剪切速率為100110微米每小時(shí)時(shí)，測(cè)得的研磨墊的真正使用壽命為28小時(shí)；當(dāng)研磨盤剪切速率為110120微米每小時(shí)時(shí)，測(cè)得的研磨墊的真正使用壽命為27小時(shí)；當(dāng)研磨盤剪切速率為120130微米每小時(shí)時(shí)，測(cè)得的研磨墊的真正使用壽命為26小時(shí)。根據(jù)測(cè)得的研磨墊的真正使用壽命，判斷研磨墊的更換時(shí)間，能夠在最大利用程度內(nèi)更好的使用研磨墊，不會(huì)造成浪費(fèi)，也不會(huì)超過(guò)使用限度而過(guò)度使用研磨墊造成廢片。權(quán)利要求1、一種有效控制研磨墊使用壽命的方法，其特征在于，包括如下步驟a.確定每個(gè)研磨墊的原始使用壽命；b.每次進(jìn)行研磨墊的修復(fù)之前，記錄下所用來(lái)進(jìn)行修復(fù)的研磨盤的剪切速率；c.每個(gè)研磨墊在原始使用臨近壽命結(jié)束時(shí)，對(duì)所述研磨墊的所剩溝槽深度進(jìn)行重復(fù)測(cè)量直至研磨墊上所剩溝槽深度達(dá)到一個(gè)限值時(shí)，即為所述研磨墊的真正的使用壽命；d.重復(fù)上述步驟b～c，得到不同的剪切速率與真正使用壽命的相關(guān)關(guān)系；e.在實(shí)際進(jìn)行研磨墊修復(fù)時(shí)，只需測(cè)得所采用的研磨盤的剪切速率即可有效估算出研磨墊的真正使用壽命。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種有效控制研磨墊使用壽命的方法，其特征在于所述步驟a中確定每個(gè)研磨墊的原始使用壽命的方法是根據(jù)研磨墊生產(chǎn)廠家提供，或者是根據(jù)工作人員的經(jīng)驗(yàn)判斷。3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種有效控制研磨墊使用壽命的方法，其特征在于所述步驟b中測(cè)定研磨盤剪切速率的方法是由所述研磨盤的生產(chǎn)廠家提供，或者是根據(jù)實(shí)驗(yàn)方法來(lái)測(cè)定。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種有效控制研磨墊使用壽命的方法，其特征在于所述實(shí)驗(yàn)方法為在一定壓力下用待測(cè)的研磨盤對(duì)研磨墊進(jìn)行1060分鐘的預(yù)修復(fù)，剪切速率二(研磨墊修復(fù)前厚度-研磨墊修復(fù)后厚度)/修復(fù)時(shí)間。5、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種有效控制研磨墊使用壽命的方法，其特征在于所述步驟C中的測(cè)量通過(guò)在研磨墊溝槽面內(nèi)測(cè)一點(diǎn)或多點(diǎn)來(lái)完成。6、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種有效控制研磨墊使用壽命的方法，其特征在于所述步驟c中的限值為小于5mil。全文摘要本發(fā)明一種有效控制研磨墊使用壽命的方法。其包括如下步驟a.確定每個(gè)研磨墊的原始使用壽命；b.每次進(jìn)行研磨墊的修復(fù)之前，記錄下所用來(lái)進(jìn)行修復(fù)的研磨盤的剪切速率；c.每個(gè)研磨墊在原始使用壽命臨近結(jié)束時(shí)，對(duì)所述研磨墊的所剩溝槽深度進(jìn)行重復(fù)測(cè)量直到研磨墊上所剩溝槽深度達(dá)到一個(gè)限值時(shí)，即為所述研磨墊的真正的使用壽命；d.重復(fù)上述步驟b～c，得到不同的研磨速率與真正使用壽命的相關(guān)關(guān)系；e.在實(shí)際進(jìn)行研磨墊修復(fù)時(shí)，只需在獲得所采用的研磨盤的研磨速率即可有效估算出研磨墊的真正使用壽命。由于采用對(duì)每個(gè)研磨盤估算剪切速率，從而無(wú)需花費(fèi)更高成本即可更加接近或達(dá)到研磨墊的真正使用壽命。文檔編號(hào)B24B29/00GK101176985SQ200610118220公開(kāi)日2008年5月14日申請(qǐng)日期2006年11月10日優(yōu)先權(quán)日2006年11月10日發(fā)明者劉艷平,張震宇申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司