CMP 垫和凹槽的 3D 计量 - novacam诺飞勘中国西安高精度测量

2023-06-02 11:19

什么是 CMP 垫以及为什么要测量它们?

CMP 垫是用于半导体行业CMP(化学机械抛光或平面化)工艺的耗材,用于平整和抛光硅晶圆。垫子是圆盘形的,最常见的是由硬质多孔聚氨酯泡沫制成,并带有狭窄的高纵横比凹槽图案(见图)。

CMP工艺的作用提高硅片的性能,进而用于开发高性能微处理器和存储芯片。由于晶圆由多层构成,每个晶圆通常要经过多次 CMP 工艺。

在垫制造和 CMP 过程中都需要对 CMP 垫进行高精度 3D 计量,以确保最大的工艺效率和功效。

CMP 垫测量示例 - 10x10 平方毫米的 CMP 垫表面的特写镜头,以及使用 Novacam SurfaceInspect 获得的 3D 点云数据揭示了细至微米的窄通道的深度和形状。

CMP 垫测量示例 - 10x10 平方毫米 CMP 垫表面的特写,以及使用 Novacam SurfaceInspect 获得的 3D 点云数据揭示了细至微米的窄通道的深度和形状。

CMP 流程如何运作?

在 CMP 过程中:

  • 硅晶片安装在旋转的晶片载体上,并压在固定在旋转台板上的CMP 垫上

  • 同时,将超细化学抛光浆喷洒到垫表面并在其周围形成通道。浆料分布是通过在 CMP 垫表面上以特定图案加工的微小窄槽完成的。

  • 研磨液的腐蚀性与 CMP 垫表面的粗糙度一起磨损晶圆表面,直到达到所需的平整度和抛光度。

  • 为了延长 CMP 垫的使用寿命,通常会连续或间歇地修复垫。这是使用垫调节器完成的,该调节器将垫中新发现的气泡切成薄片并弹出,其表面带有金刚石尖端。

CMP(化学机械平面化/抛光)工艺简图

CMP(化学机械平面化/抛光)工艺简图

为什么 CMP 垫的质量控制至关重要?

首先,硅片和 CMP 垫都是昂贵的物品。

其次,CMP 垫表面的几何形状和条件极大地影响 CMP 工艺效率。

  • 例如,必须测量CMP 垫上的凹槽,因为这些微小通道的图案、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潜在的抛光这些碎屑在晶圆上造成划痕。

一个 CMP 垫凹槽的放大视图,凹槽底部的工具标记清晰可见。 测量单位为毫米。

一个 CMP 垫凹槽的放大视图,凹槽底部的工具标记清晰可见。测量单位为毫米。

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一般 CMP 垫制造和 CMP 工艺的 3D 测量

Novacam 3D 计量系统特别适合执行快速、高精度的 3D 计量:

  • CMP 垫,包括难以测量的凹槽和平台(凹槽之间的表面)

  • CMP 抛光垫调节器

  • 晶圆,包括它们的平整度。

Novacam 系统的功能包括:

  • 具有 1 μm(40 μin.)轴向分辨率的非接触式 3D 表面测量

  • 能够扫描高纵横比特征,例如狭窄的 CMP 垫槽

  • 高速表面采集——高达 100,000 次 3D 测量/秒

  • 使用同一探头进行尺寸和粗糙度测量

  • 能够获得长配置文件

  • 在实验室和大批量自动化生产中进行自动化测量的设施。

CMP 垫槽下方的视图清楚地显示了用于加工通道的钻头的工具标记。 完美的圆柱体安装在每个凹槽上以获得平均半径测量值。 在这里,测得的曲率半径在 475 和 528 μm 之间变化

CMP 垫槽下方的视图清楚地显示了用于加工通道的钻头的工具标记。完美的圆柱体安装在每个凹槽上以获得平均半径测量值。在这里,测得的曲率半径在 475 和 528 μm 之间变化


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