CMP研磨垫和沟槽的3D计量

CMP研磨垫和沟槽的3D计量

什么是CMP研磨垫？为什么要测量它们？

CMP研磨垫是在半导体工业中，用于平整和抛光硅晶圆的CMP（化学机械抛光或平面化）过程中使用的消耗品。研磨垫是圆盘形的，通常由硬质和多孔的聚氨酯泡沫制成，并具有狭窄的高纵横比沟槽（见图）。

CMP研磨垫测量示例– CMP研磨垫表面10x10mm正方形的特写镜头，以及通过诺飞堪 SurfaceInspect获得的3D点云数据，展示了直至微米级的狭窄通道的深度和形状。

CMP工艺的功能是提高硅晶圆的性能，而硅晶圆又用于高性能微处理器和存储芯片的开发。由于晶圆是多层堆积的，因此每个晶圆通常都要经过多次CMP工艺。

在抛光垫制造和CMP工艺过程中，都需要对CMP抛光垫进行高精度的3D计量，以确保**的加工效率和功效。

CMP过程如何工作？

在CMP过程中：

将硅晶圆安装在旋转的晶圆载体上，并压在固定在旋转压板上的CMP研磨垫上。

同时，将超细化学抛光研磨液喷洒并引流到研磨垫表面上，通过在CMP研磨垫表面上按特定图案加工的细小沟槽来进行研磨液分配。

研磨液的腐蚀性以及CMP研磨垫表面上的凹凸会磨损晶圆表面，直到获得所需的平坦和抛光度为止。

为了延长CMP研磨垫的寿命，通常以连续或间歇的方式对研磨垫进行修整。这可以通过使用研磨垫修整器来完成，该修整器通过其表面的钻石尖，切开并弹出新发现的裸露气泡。

CMP（化学机械平面化/抛光）工艺的简化图

为什么CMP研磨垫的质量控制至关重要？

首先，硅晶圆和CMP研磨垫都是昂贵的材料。

其次，CMP研磨垫表面的几何形状和状况会极大地影响CMP工艺的效率。

例如，必须测量CMP研磨垫上的沟槽，因为这些微小通道的图形，深度和形状会影响研磨液的消耗和分布，材料去除率（MRR），抛光碎屑的积累速率，以及抛光杂质在晶圆上潜在划痕的产生。

其中一个CMP研磨垫沟槽的放大图，在沟槽底部上容易看到工具痕迹。尺寸单位为毫米。

用于CMP研磨垫制造和CMP工艺的3D常规测量

诺飞堪 3D计量系统特别适合执行以下方面的快速，高精度的3D计量：

CMP研磨垫，包括难以测量的沟槽和凸台（沟槽之间的表面）

CMP垫修整器

晶圆，包括其平坦。

诺飞堪系统的功能包括：

1μm（40μin）轴向分辨率，非接触式3D表面测量

能够扫描高纵横比的特征，例如狭窄的CMP研磨垫沟槽

高速表面采集，每秒高达100,000次3D测量

使用同一探针进行尺寸和粗糙度测量

能够获取长剖面

在实验室和批量自动化生产中，均可进行自动化测量的设施。

从CMP研磨垫沟槽的下方观看时，清楚地显示了用于加工通道的钻头的工具痕迹。将完美的圆柱体拟合在每个沟槽上，以获得平均半径测量值。在此，测得的曲率半径在475至528μm之间变化。