本发明实施例涉及用于化学机械抛光的装置及方法。
背景技术：
化学机械抛光(cmp)广泛用于集成电路的制造中。在于半导体晶片的表面上逐层建立集成电路时，使用cmp来平坦化最顶部层或诸层以为后续制造操作提供水平表面。通过将半导体晶片放置于晶片载体中而实行cmp，所述晶片载体将待抛光的晶片表面压抵于附接到压盘(platen)的抛光垫。使压盘及晶片载体反向旋转，同时将含有磨蚀颗粒及反应性化学品两者的磨蚀浆料施覆到抛光垫。浆料经由抛光垫的旋转输送到晶片表面。抛光垫与晶片表面的相对移动外加磨蚀浆料中的反应性化学品容许cmp通过物理及化学力两者整平晶片表面。
可在制造集成电路期间的若干时间点使用cmp。例如，可使用cmp来平坦化分离集成电路中的各种电路层的层间(inter-level)介电层。cmp也常用于形成集成电路中的互连组件的导电线。通过磨蚀性地抛光半导体晶片的表面，可移除层中的过量材料及表面粗糙度。
技术实现要素：
本发明的实施例涉及一种用于化学机械抛光(cmp)的抛光垫，其包括：一层，其具有经配置以抛光的表面；多个槽，其凹入至所述层的所述表面中；及荧光指示器，其嵌入于所述层中，其中所述多个槽的每一者具有第一深度，所述荧光指示器定位于第二深度处，且所述第二深度等于或小于所述第一深度。
本发明的实施例涉及一种用于形成抛光垫中的荧光指示器的方法，其包括：接纳抛光垫，所述抛光垫具有表面及凹入至所述表面中的多个槽；将荧光材料施覆于所述抛光垫上方；及固化所述荧光材料以形成嵌入于所述抛光垫中的所述荧光指示器。
本发明的实施例涉及一种用于监测抛光垫的方法，其包括：接纳抛光垫，所述抛光垫具有表面、凹入至所述表面中的多个槽，及透过所述表面暴露的荧光指示器；提供uv光源及荧光检测器；执行抛光操作且通过所述荧光检测器监测荧光讯号；及在所述荧光讯号不存在时停止所述抛光操作且移除所述抛光垫。
附图说明
在结合附图阅读时，从以下详细描述最佳理解本揭露的方面。应注意，根据行业中的标准实践，各种特征构件未按比例绘制。事实上，为清楚论述，各种特征构件的尺寸可任意增大或减小。
图1是表示根据本揭露的方面的用于形成抛光垫上的荧光指示器的方法的流程图。
图2是表示根据本揭露的方面的用于形成抛光垫上的荧光指示器的方法的流程图。
图3a、4a及5a是说明在一或多个实施例中根据本揭露的方面构建的各个制造阶段的抛光垫的示意图。
图3b、4b及5b分别为沿3a、4a及5a的线i-i"取得的剖面图。
图6a是说明一或多个实施例中根据本揭露的方面的抛光垫的示意图。
图6b是沿图6a的线ii-ii"取得的剖面图。
图7a、8a及9a是说明在一或多个实施例中根据本揭露的方面构建的各个制造阶段的抛光垫的示意图。
图7b、8b及9b分别为沿7a、8a及9a的线iii-iii"取得的剖面图。
图10a及11a是说明在一或多个实施例中根据本揭露的方面构建的各个制造阶段的抛光垫的示意图。
图10b及11b分别为沿图10a及11a的线iv-iv"取得的剖面图。
图12是根据一些实施例的用于cmp的装置的透视图。
图13是表示用于监测抛光垫的方法的流程图。
图14及15是说明在一或多个实施例中根据本揭露的方面的抛光操作中的各个阶段的抛光垫的示意图。
具体实施方式
以下揭露提供用于实施所提供主题的不同特征的许多不同实施例或实例。下文描述元件及布置的特定实例以简化本揭露。当然，这些仅为实例且并不希望为限制性的。例如，在以下描述中，第一特征构件形成于一第二特征构件上方或上可包含其中第一特征构件及第二特征构件经形成而直接接触的实施例，且也可包含其中额外特征构件可形成于第一特征构件与第二特征构件之间，使得第一特征构件及第二特征构件可未直接接触的实施例。另外，本揭露可在各个实例中重复元件符号及/或字母。此重复用于简单及清楚的目的且本身并不指示所论述的各种实施例及/或配置之间的关系。
此外，为便于描述，本文中可使用空间相关术语(诸如“下面”、“下方”、“下”、“上方”、“上”、“在…上”及类似者)来描述一个元件或特征构件与另一(些)元件或特征构件的关系，如图中绘示。除图中描绘的定向之外，空间相关术语也希望涵盖器件在使用或操作中的不同定向。装置可以其它方式定向(例如，旋转100度或成其它定向)，且因此可同样解释本文中所使用的空间相关描述词。
如本文中使用，诸如“第一”、“第二”及“第三”的术语描述各种元件、组件、区、层及/或区段，但这些元件、组件、区、层及/或区段不应受限于这些术语。这些术语仅可用以区分一个元件、组件、区、层或区段与另一元件、组件、区、层或区段。诸如“第一”、“第二”及“第三”的术语当在本文中使用时，并不意指一序列或顺序，除非上下文清楚指示。
如本文中使用，术语“近似”、“基本上”、“基本”及“约”用以描述且说明小变动。当结合一事件或境况使用时，所述术语可指代其中确切地发生所述事件或境况的例项以及其中紧密近似发生所述事件或境况的例项。例如，当结合一数值使用时，所述术语可指代小于或等于所述数值的±10％(诸如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％或小于或等于±0.05％)的一变动范围。例如，如果两个数值之间的差小于或等于所述值的平均值的±10％(诸如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％或小于或等于±0.05％)，则所述值可被认为“基本上”相同或相等。例如，“基本上”平行可指代相对于0°小于或等于±10°(诸如小于或等于±5°、小于或等于±4°、小于或等于±3°、小于或等于±2°、小于或等于±1°、小于或等于±0.5°、小于或等于±0.1°或小于或等于±0.05°)的角度变动范围。例如，“基本上”垂直可指代相对于90°小于或等于±10°(诸如小于或等于±5°、小于或等于±4°、小于或等于±3°、小于或等于±2°、小于或等于±1°、小于或等于±0.5°、小于或等于±0.1°或小于或等于±0.05°)的一角度变动范围。
如本文中所使用，“槽(groove)”是从另一结构的外周或边缘凹陷的结构。此外，“槽”、“凹槽”或“沟槽”可在本揭露中的一些实施例中互换地使用。
抛光垫是在半导体晶片制造操作中使用的一昂贵的消耗品。其可为硬的不可压缩垫或软垫。例如，可使用硬的且刚劲的垫以实现氧化物抛光操作的平坦性，且可在其它抛光操作中使用较软垫以实现提高均匀性及平滑性表面。硬垫及软垫可甚至组合为堆叠垫布置以用于客制化应用。抛光垫通常在其抛光表面上具备槽以用于浆料分布且提高垫-晶片接触，因此提高抛光效率。例如，槽增加抛光垫的浆料载送容量。因此，已开发出不同槽设计。
在抛光操作期间，抛光垫被消耗且槽的深度减小。因此，在槽变浅时，不利地影响浆料分布及抛光效率。此外，当不再观察到槽时，抛光垫必须由新抛光垫替换。
然而，常规cmp技术缺乏充分说明或报告抛光垫的表面状况的变化的实时反馈。在抛光垫的使用寿命结束之前替换抛光垫增加制造成本及浪费。但过度磨损的抛光垫(如具有过浅而无法分布浆料的槽或不具有槽来分布浆料的抛光垫)可造成晶片更缓慢地且较不均匀地平坦化。因此，当务之急是监测抛光垫的表面状况，因此可于在最大化使用寿命、最大化晶片处理量与最大化晶片表面均匀性之间取得良好平衡的最佳时间改变或替换抛光垫。
因此，本揭露提供一种抛光垫，其包含指示器，使得可容易监测抛光垫的表面状况且可容易检测抛光垫的使用寿命的结束。本揭露也提供一种用于通过检测指示器而监测抛光垫的表面状况的方法。因此，可在指示器在抛光期间被抛光或被消耗时及时检测到抛光垫的使用寿命的结束。因此，在不影响晶片处理量及晶片表面均匀性的情况下最大化抛光垫的使用寿命。
图1是表示根据本揭露的方面的用于形成抛光垫上的荧光指示器的方法10的流程图。方法10包含操作100，其中接纳抛光垫。抛光垫包含表面及凹入至(indentedinto)表面中的多个槽。方法10进一步包含操作102，其中施覆荧光材料以填充槽的部分。方法10进一步包含操作104，其中固化荧光材料以形成荧光指示器。将根据一或多个实施例进一步描述方法10。应注意，可在各种方面的范围内重新布置或以其它方式修改方法10的操作。进一步应注意，可在方法10之前、期间及之后提供额外过程，且本文中可能仅简要描述一些其它过程。因此，在本文中描述的各种方面的范围内，其它实施方案是可行的。
图2是表示根据本揭露的方面的用于形成抛光垫上的荧光指示器的方法12的流程图。方法12包含操作120，其中接纳抛光垫。抛光垫包含表面及凹入至表面中的多个槽。方法12进一步包含操作122，其中在抛光垫中形成至少凹槽。方法12进一步包含操作124，其中施覆荧光材料以填充凹槽。方法12进一步包含操作126，其中固化荧光材料以形成荧光指示器。将根据一或多个实施例进一步描述方法12。应注意，可在各种方面的范围内重新布置或以其它方式修改方法12的操作。进一步应注意，可在方法12之前、期间及之后提供额外过程，且本文中可能仅简要描述一些其它过程。因此，在本文中描述的各种方面的范围内，其它实施方案是可行的。
请参考图3a、4a及5a，其是说明在一或多个实施例中根据本揭露的方面构建的各个制造阶段的抛光垫的示意图。另外，请参考图3b、4b及5b，其分别为沿3a、4a及5a的线i-i"取得的剖面图。在一些实施例中，在方法10的操作100中接纳抛光垫200。抛光垫200包含层210。在一些实施例中，层210可包含适合聚合材料，诸如(举例而言)但不限于聚酰胺、聚酰亚胺、尼龙聚合物、聚氨酯、聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、含二烯的聚合物(诸如丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物(polyacrylonitrileethylenestyrene，aes))、丙烯酸聚合物，或其组合。应注意，本揭露的实施例也预期使用有机或无机材料，或可如在示范性抛光垫中般使用的有机-无机混合材料。在一些实施例中，抛光垫200可为多孔结构。在一些实施例中，抛光垫200可为一单层结构。在其它实施例中，抛光垫200可为多层结构。层210的表面212经配置以在抛光操作期间抛光目标基板或晶片，因此表面212可称为抛光表面212。
参考图3a及3b，在一些实施例中，根据操作100，抛光垫200包含多个槽220。槽220凹入带抛光垫200的表面212中以提高浆料分布且保持浆料，以确保在抛光操作期间将足够量的浆料提供于抛光垫200与目标基板或晶片之间。在一些实施例中，槽220经布置以形成多个同心圆的图案，如图3a中展示，但本揭露不限于此。在一些实施例中，槽220可经布置以形成从抛光垫200的中心发出的多个径向线的图案。在一些实施例中，槽220可经布置以形成网格图案。应注意，槽220可经布置以形成任何对称或非对称图案或组合，且可在任何图案或图案组合中包含任何数目个槽。
参考图3a及3b，各槽220包含深度d1。在一些实施例中，槽220的深度d1介于大约0.1mm与大约3.0mm之间，但本揭露不限于此。槽220的每一者包含宽度w1，且槽的宽度w1介于大约0.1mm与大约30mm之间，但本揭露不限于此。此外，槽220彼此分离达一间隔距离s1，且间隔距离s1介于大约0.1mm与大约30mm之间，但本揭露不限于此。应注意，槽220的深度d1、槽220的宽度w1及槽220之间的间隔距离s1的大小可视不同抛光操作的需要而变化。可在本揭露的实施例中采用任何适合槽配置、宽度、深度、剖面形状或间隔距离以提供抛光表面212上方的适当浆料分布。
参考图4a及4b，根据方法10的操作102，施覆荧光材料230以填充槽220的部分。在一些实施例中，荧光材料230是胶状材料，且槽220的部分由荧光材料230填充，而槽220的其它部分无荧光材料230，如图4a及4b中展示。应注意，尽管如图4a及4b中展示，施覆荧光材料230以填充各槽220的一部分，但实施例不限于此。在一些实施例中，施覆荧光材料230以填充数个槽220的一部分，而其它槽220无荧光材料230，但未展示。将在以下描述中论述荧光材料230。
参考图5a及5b，根据方法10的操作104，固化荧光材料230以形成槽220的部分中的荧光指示器240。在一些实施例中，通过uv固化操作固化荧光材料230。在一些实施例中，通过热固化操作固化荧光材料230。因此，多个荧光指示器240形成于槽220的部分内，如图5a及5b中展示。换句话说，将荧光指示器240嵌入于抛光垫200的层210中。在一些实施例中，荧光指示器240的每一者包含深度d2，且深度d2等于槽220的深度d1。在其它实施例中，荧光指示器240的深度d2可小于槽220的深度d1。应了解，荧光指示器240的深度d2不应大于槽220的深度d1，这是因为荧光指示器240甚至在不再观察到槽220时仍将保留在抛光垫200上，且因此表面状况监测将失败。在一些实施例中，荧光指示器240的宽度w2等于槽220的宽度w1。在一些实施例中，荧光指示器240安置于数个槽220的一部分内，而其它槽220无荧光指示器240，但未展示。在一些实施例中，荧光指示器240的顶表面与抛光表面212共面或齐平，如图5b中展示。在其它实施例中，荧光指示器240的顶表面可低于抛光表面212，但未展示。
参考图6a及6b，在一些实施例中，荧光材料230可覆盖抛光表面212的一部分，且可在固化之后形成荧光表层(skinlayer)241以覆盖抛光表面212的部分，如图6a及6b中展示。在一些实施例中，荧光表层241如此薄使得荧光表层241的顶表面与抛光表面212齐平。例如但不限于此，荧光表层241的厚度介于大约1μm与大约20μm之间。在一些实施例中，当层210包含较软材料时，由荧光表层241覆盖的抛光表面212的部分可被向下挤压，且因此荧光表层241的顶表面仍与抛光表面212的其余部分齐平，如图6b中展示。
因此，获得抛光垫200。抛光垫200包含具有抛光表面212的层210、凹入至层210中的抛光表面212中的多个槽220，及透过抛光表面212暴露且嵌入于层210中的荧光指示器240。多个槽220的每一者具有深度d1，荧光指示器240的每一者具有深度d2，且荧光指示器240的深度d2等于或小于槽220的深度d1。在一些实施例中，荧光指示器240的顶表面与抛光表面212基本上齐平，如图5b中展示。在一些实施例中，荧光表层241经形成以覆盖抛光表面212的部分，如图6b中展示。
抛光垫200的层210具有肖氏d硬度(shoredhardness)。在一些实施例中，层210的肖氏d硬度在20至90的范围内，本揭露不限于此。在一些实施例中，大于90的肖氏d硬度造成对晶片的刮擦，而小于20的肖氏d硬度造成低移除速率。在一些实施例中，荧光指示器240具有肖氏d硬度，且荧光指示器240的肖氏d硬度等于或小于层210的肖氏d硬度，使得荧光指示器240在抛光操作期间造成较小影响或无影响。在一些实施例中，荧光指示器可任选地含有因发泡过程引入的孔隙率，在此情形中，荧光指示器240的体积孔隙率小于80％且更佳小于50％。
在一些实施例中，荧光指示器240(及在一些实施例中，荧光表层241)包含小分子荧光材料。在一些实施例中，小分子荧光材料的分子量小于1000，但本揭露不限于此。在一些实施例中，荧光指示器240包含荧光素、蒽、香豆素、吖啶、硫菫、若丹明、芘、苝及其衍生物，但本揭露不限于此。在一些实施例中，荧光指示器240包含小分子荧光材料及非荧光聚合物的荧光聚合物基质。例如，小分子荧光材料可与非荧光聚合物掺合而形成荧光聚合物基质，但本揭露不限于此。在一些实施例中，非荧光聚合物可包含聚酰胺、聚酰亚胺、尼龙聚合物、聚氨酯、聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、含二烯的聚合物(诸如aes)、丙烯酸聚合物，或其组合，但本揭露不限于此。应注意，荧光聚合物基质中的非荧光聚合物可与用于形成层210的非荧光聚合物相同。例如，当层210包含聚氨酯时，荧光聚合物基质可包含小分子荧光材料及聚氨酯。此外，荧光聚合物基质中的非荧光聚合物(诸如聚氨酯)的浓度大于30重量％。在一些实施例中，荧光聚合物基质中的聚氨酯的浓度可大于60重量％。在一些实施例中，荧光聚合物基质中的聚氨酯的浓度可大于90重量％。应注意，在聚氨酯的浓度较高的情况下，荧光指示器240的特性更像层210的特性。因此，荧光指示器240对抛光操作呈现最小影响或无影响。
在一些实施例中，荧光指示器240可包含具有共价附接到聚合物主链或聚合物侧链的荧光官能基的荧光聚合物基质。在一些实施例中，荧光官能基经由例如但不限于乙醚、经由酯或c-c键共价附接到聚合物主链或聚合物侧链，如化学式(1)、化学式(2)或化学式(3)：
在一些实施例中，荧光指示器240在uv光下产生荧光，且荧光可容易在uv光下观察到且由荧光检测器检测。
请参考图7a、8a及9a，其是说明在一或多个实施例中根据本揭露的方面构建的各个制造阶段的一抛光垫的示意图。另外，请参考图7b、8b及9b，其分别为沿7a、8a及9a的线iii-iii"取得的剖面图。应注意，通过相同元件符号标示图4a到6b及图7a到9b中的类似元件。此外，图3a到6b及图7a到9b中的类似元件可包含相同材料；因此为简洁起见省略这些细节。在一些实施例中，在方法12的操作120中接纳抛光垫202。抛光垫202包含材料层210。此外，根据操作120，抛光垫202包含多个槽220。槽220用于提高浆料分布且保持浆料，以确保在抛光操作期间将足够量的浆料提供于抛光垫202与目标基板或晶片之间。如上文提及，槽220可经布置以形成任何对称或非对称图案或组合，且可在任何图案或组合图案中包含任何数目个槽。也如上文提及，各槽220包含深度d1及宽度w1。可在本揭露的实施例中采用任何适合槽配置、宽度、深度、剖面形状或间隔距离以提供抛光表面212上方的适当浆料分布。
仍参考图7a及7b，在一些实施例中，根据方法12的操作122，在抛光垫202的层210中形成凹槽222。在一些实施例中，可通过蚀刻操作形成凹槽222。在一些实施例中，可使用诸如锯、抛光机及车床的加工装置形成凹槽222，但本揭露不限于此。凹槽222包含深度d2。在一些实施例中，凹槽222的深度d2可等于槽220的深度d1。在其它实施例中，凹槽222的深度d2可小于槽220的深度d1，但未展示。在一些实施例中，凹槽222耦合至如图6a中展示的多个槽220的至少一者，但本揭露不限于此。
参考图8a及8b，根据方法12的操作124，施覆荧光材料230以填充凹槽222。参考图9a及9b，根据方法12的操作126，固化荧光材料230以形成荧光指示器242。如上文提及，固化操作可为uv固化操作或热固化操作，但本揭露不限于此。在一些实施例中，荧光指示器242包含深度d2，且深度d2等于或小于槽220的深度d1。此外，在一些实施例中，荧光指示器242的顶表面与抛光表面212齐平，如图9b中展示。在一些实施例中，荧光指示器242的顶表面可低于抛光表面212，但未展示。
因此，获得抛光垫202。抛光垫200与抛光垫202之间的差异在于抛光垫200中的荧光指示器240安置于槽220的部分中，而抛光垫202中的荧光指示器242安置于层210中的凹槽222中。荧光指示器242可被视为耦合到一或多个槽220的贴片，如图9b中展示。如上文提及，荧光指示器242在uv光下产生荧光，且荧光可容易在uv光下观察到且由荧光检测器检测。由于指示器242的表面积大于指示器240的表面积，所以可检测到更强荧光讯号。在一些实施例中，荧光指示器242可任选地含有由发泡过程引入的孔隙率，在此情形中，荧光指示器242的体积孔隙率小于80％且更佳小于50％。
请参考图10a及11a，其是说明在一或多个实施例中根据本揭露的方面构建的各个制造阶段的抛光垫的示意图。另外，请参考图10b及11b，其分别为沿图10a及11a的线iv-iv"取得的剖面图。应注意，通过相同元件符号标示图3a到6b及图10a到11b中的类似元件。此外，图3a到6b及图10a到11b中的类似元件可包含相同材料；因此为简洁起见省略所述细节。在一些实施例中，在方法12的操作120中接纳抛光垫204。抛光垫204包含层210。此外，根据操作120，抛光垫204包含多个槽220。在一些实施例中，根据方法12的操作122，在抛光垫204的层210中形成一凹槽224或多个凹槽224。在一些实施例中，可通过蚀刻操作形成凹槽224。在一些实施例中，可使用诸如锯、抛光机、车床或针穿孔器的加工装置形成凹槽224，但本揭露不限于此。凹槽224包含深度d2。在一些实施例中，凹槽224的深度d2可等于槽220的深度d1。在其它实施例中，凹槽224的深度d2可小于槽220的深度d1。在一些实施例中，凹槽224与槽220分离，如图10a及图10b中展示，但本揭露不限于此。另外，凹槽区域224可为任何几何形状(诸如方形或圆形)或为不规则的，且总凹槽面积-总垫表面积比在0.0001％至约50％的范围内。
接着，根据方法12的操作124，施覆荧光材料以填充凹槽224。参考图11a及11b，根据方法12的操作126，固化荧光材料以形一荧光指示器244。如上文提及，固化操作可为uv固化操作或热固化操作，但本揭露不限于此。因此，至少一荧光指示器244形成于抛光垫204中，如图11a及11b中展示。在一些实施例中，荧光指示器244包含深度d2，且深度d2等于或小于槽220的深度d1。在一些实施例中，荧光指示器244的顶表面与抛光表面212齐平，如图11b中展示。在一些实施例中，荧光指示器244的顶表面低于抛光表面212，但未展示。此外，荧光指示器244的每一者与多个槽220分离。
因此，获得抛光垫204。抛光垫200与抛光垫204之间的差异在于抛光垫200中的荧光指示器240安置于槽220的部分中，而抛光垫204中的荧光指示器244与槽220分离。如上文提及，荧光指示器244在uv光下产生荧光，且荧光可容易在uv光下观察到且由一荧光检测器相机检测。由于荧光指示器244与槽220分离，所以指示器244对浆料分布不造成影响。此外，通过安置多个荧光指示器244，可检测到更多荧光讯号。在一些实施例中，荧光指示器244可随机地或周期性地安置于抛光垫204的层210中，且可监测整个抛光表面212的表面状况。
参考图12，其是用于cmp的装置300的透视图。根据一些实施例，用于cmp的装置300包含压盘302、提供于压盘302的顶部上的抛光垫200、202或204、晶片载体(有时称为抛光头)304、浆料施配器306，及调节器308。
在一些实施例中，压盘302经配置以在一或多个方向上旋转。在一些实施例中，压盘302经配置以保持静止。在一些实施例中，压盘302经配置以具有恒定旋转速度。在替代实施例中，压盘302经配置以具有可变旋转速度。压盘302可通过马达(未展示)旋转。在一些实施例中，马达可为交流电(ac)马达、直流电(dc)马达、通用马达或另一适合马达。压盘302经配置以支撑抛光垫200、202或204，如图12中展示。
晶片载体304经配置以在抛光操作期间将一半导体晶片400支撑且保持为靠近抛光垫200、202或204的抛光表面212。在一些实施例中，晶片载体304包含扣环以固定半导体晶片400。在一些实施例中，晶片载体304包含真空以固定半导体晶片400。晶片载体304经配置以在与压盘302的旋转方向相同或不同的方向上旋转。在一些实施例中，晶片载体304在与压盘302的旋转方向相反的方向上旋转。在一些实施例中，晶片载体304经配置以具有恒定旋转速度。在替代实施例中，晶片载体304经配置以具有可变旋转速度。晶片载体304可通过马达(未展示)旋转。在一些实施例中，马达可为ac马达、dc马达、一用马达或另一适合马达。晶片304可在垂直于抛光垫200、202或204的抛光表面212的方向上移动，使得将压力施加于半导体晶片400上。
浆料施配器306经配置以将磨蚀浆料310施配或传送到抛光垫200、202或204的抛光表面212上，以促成从半导体晶片400移除材料。浆料施配器306可包含经配置以施配磨蚀浆料310的至少一个喷嘴(图中未展示)。磨蚀浆料310可包含特殊大小及形状的磨蚀颗粒，且可悬浮于水溶液中。磨蚀颗粒可大致与待抛光的半导体晶片400一样硬。取决于待抛光的材料，可将酸或碱添加到水溶液。磨蚀浆料310可包含其它添加剂，诸如表面活性剂及/或缓冲剂，但本揭露不限于此。
调节器308经配置以执行调节，其用于刮擦抛光表面212或移除在抛光过程之后已累积过多抛光碎屑的抛光表面212的部分。在一些实施例中，调节器308旋转以在抛光期间在原位调节抛光表面212。换句话说，通过调节器308恢复抛光表面212且因此确保稳定抛光操作。
用于cmp的装置300进一步包含uv光源320及荧光检测器322。uv光源320经配置以产生uv光，且抛光垫200、202或204中的指示器240、242或244在uv光下产生荧光。荧光检测器322经配置以检测荧光。在一些实施例中，由荧光检测器322检测的荧光可被视为荧光讯号。
在一些实施例中，半导体晶片400因施加至晶片背侧的向上吸力而保持在晶片载体304内部。压盘302旋转，且抛光垫200、202或204对应地旋转。接着，将磨蚀浆料310施配到抛光表面212上。接着，晶片载体304旋转且降低朝向抛光垫200、202或204。当晶片载体304的旋转达到晶片抛光速度时，压下半导体晶片400以接触抛光表面212。在存在施加至半导体晶片400及磨蚀浆料310的向下力的情况下，此双重旋转引起逐渐平坦化半导体晶片400。
图13是表示用于监测抛光垫的方法50的流程图。方法50包含操作500，其中接纳抛光垫。方法50进一步包含操作502，其中提供uv光源及荧光检测器。方法50进一步包含操作504，其中执行抛光操作且通过荧光检测器监测荧光讯号。方法50进一步包含操作506，其中在荧光讯号不存在时，停止抛光操作且移除抛光垫。
参考图14，在一些实施例中，在操作500中提供抛光垫。抛光垫可为上文提及的抛光垫200、202或204。因此，为简洁起见，省略对抛光垫200、202或204中的重复元件的描述。根据操作502，提供uv光源320及荧光检测器322。在一些实施例中，荧光检测器322选自光电二极管、相机及光电倍增管，但本揭露不限于此。如图14中展示，uv光源320产生uv光330，且抛光垫200、202或204中的指示器240、242或244在uv光330下产生荧光332。此外，荧光332可容易通过荧光检测器322检测且被视为荧光讯号322。根据操作504，可执行抛光操作。在一些实施例中，可同时执行操作502及操作504，但本揭露不限于此。因此，可在执行抛光期间通过荧光检测器322持续监测荧光讯号322。
如上文提及，通过调节器308调节抛光垫200、202或204以复原抛光表面212的纹理。因此，在执行抛光操作期间消耗抛光垫200、202或204的层210。随着抛光垫200、202或204的厚度减小，槽220的深度d1及荧光指示器240、242或244的深度d2也减小。因此，当抛光垫200、202或204的层210被充分消耗时，槽220可能无法保持足够量的磨蚀浆料310。在此情况中，可不利地影响抛光操作。
应注意，荧光指示器240的深度d2减小与槽220的深度d1的减小一样多，如图15中展示。因此，从荧光指示器240产生的荧光讯号可变弱或减少。在操作506中，当荧光讯号过弱而无法被观察到或当荧光讯号不存在时，停止抛光操作且从压盘302移除抛光垫200、202或204。在执行抛光操作之前，槽220具有深度d1。在从压盘302移除抛光垫200、202或204之后，可能够量测槽220的深度d3。在一些实施例中，槽220的深度d3可为槽220的深度d1的大约0％至大约75％，但本揭露不限于此。在一些实施例中，槽220的深度d3可为槽220的深度d1的大约0％至大约25％，但本揭露不限于此。比较图14及15中展示的抛光垫200、202或204，可观察到深度d3小于深度d1。在一些实施例中，深度d1与深度d3之间的差等于指示槽220过浅而无法保持足够量的磨蚀浆料的值。在一些实施例中，深度d1与深度d3之间的差等于深度d1。即，不再从抛光垫200、202或204观察到槽220。在一些实施例中，归因于荧光讯号的不存在而自压盘302移除的抛光垫被称为磨损垫，且磨损垫可由新抛光垫替换。
因此，持续监测抛光垫200、202及204的表面状况，且可及时停止抛光操作，使得可在浅槽不利地影响抛光操作之前用新垫替换磨损垫。换句话说，可准确地检测抛光垫200、202及204的使用寿命的结束，且确保抛光操作的抛光效率。
本揭露提供一种抛光垫，其包含指示器，使得可容易监测抛光垫的表面状况且可容易地且准确地检测抛光垫的使用寿命的结束。本揭露也提供一种用于通过检测指示器而监测抛光垫的表面状况的方法。因此，可在指示器在抛光期间被抛光或被消耗时及时检测到抛光垫的使用寿命的结束。因此，在不影响晶片处理量及晶片表面均匀性的情况下最大化抛光垫的使用寿命。
在一些实施例中，提供一种用于cmp的抛光垫。抛光垫包含：层，其具有经配置以抛光的表面；多个槽，其凹入至材料层中的抛光表面中；及荧光指示器，其在材料层中。在一些实施例中，多个槽的每一者具有第一深度，荧光指示器定位于第二深度处，且第二深度等于或小于第一深度。
在一些实施例中，提供一种用于形成抛光垫中的荧光指示器的方法。方法包含以下操作。接纳抛光垫。抛光垫具有表面及凹入至表面中的多个槽。将荧光材料施覆于抛光垫上方。固化荧光材料以形成嵌入于抛光垫中的荧光指示器。
在一些实施例中，提供一种用于监测抛光垫的方法。方法包含以下操作。接纳抛光垫。抛光垫具有：表面；多个槽，其凹入至表面中；及一荧光指示器，其透过表面暴露。提供uv光源及荧光检测器。执行抛光操作，且通过荧光检测器监测荧光讯号。在荧光讯号不存在时，停止抛光操作且移除抛光垫。
前文概述若干实施例的特征，使得本领域的技术人员可更好地理解本揭露的方面。本领域的技术人员应明白，其可容易将本揭露用作用于设计或修改其它过程及结构的基础以实行本文中所介绍的实施例的相同目的及/或实现相同优点。本领域的技术人员也应认知，这些等效构造不脱离本揭露的精神及范围，且其可在不脱离本揭露的精神及范围的情况下在本文中进行各种改变、置换及更改。
符号说明
10方法
12方法
50方法
100操作
102操作
104操作
120操作
122操作
124操作
126操作
200抛光垫
202抛光垫
204抛光垫
210层
212表面/抛光表面
220槽
222凹槽
224凹槽/凹槽区域
230荧光材料
240荧光指示器
241荧光表层
242荧光指示器
244荧光指示器
300用于化学机械抛光(cmp)的装置
302压盘
304晶片载体/抛光头
306浆料施配器
308调节器
310磨蚀浆料
320uv光源
322荧光检测器/荧光讯号
330uv光
332荧光
400半导体晶片
500操作
502操作
504操作
506操作
d1槽的深度
d2荧光指示器的深度/凹槽的深度
d3槽的深度
s1槽之间的间隔距离
w1槽的宽度
w2荧光指示器的宽度
技术特征：
1.一种用于化学机械抛光cmp的抛光垫，其包括：
一层，其具有经配置以抛光的表面；
多个槽，其凹入至所述层的所述表面中；及
荧光指示器，其嵌入于所述层中，
其中所述多个槽的每一者具有第一深度，所述荧光指示器定位于第二深度处，且所述第二深度等于或小于所述第一深度。
2.根据权利要求1所述的抛光垫，其中所述荧光指示器的一部分安置于所述多个槽的一部分内。
3.根据权利要求1所述的抛光垫，其中所述荧光指示器与所述多个槽分离。
4.根据权利要求1所述的抛光垫，其中所述荧光指示器覆盖所述表面的一部分。
5.根据权利要求1所述的抛光垫，其中所述荧光指示器的顶表面与所述表面基本上齐平。
6.根据权利要求1所述的抛光垫，其中所述层具有第一肖氏d硬度，所述荧光指示器具有第二肖氏d硬度，且所述第二肖氏d硬度等于或小于所述第一肖氏d硬度。
7.一种用于形成抛光垫中的荧光指示器的方法，其包括：
接纳抛光垫，所述抛光垫具有表面及凹入到所述表面中的多个槽；
将荧光材料施覆于所述抛光垫上方；及
固化所述荧光材料以形成嵌入于所述抛光垫中的所述荧光指示器。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述多个槽的每一者具有第一深度，所述凹槽具有第二深度，且所述第二深度等于或小于所述第一深度。
9.一种用于监测抛光垫的方法，其包括：
接纳抛光垫，所述抛光垫具有：表面；多个槽，其凹入至所述表面中；及荧光指示器，其透过所述表面暴露；
提供uv光源及荧光检测器；
执行抛光操作且通过所述荧光检测器监测荧光讯号；及
在所述荧光讯号不存在时停止所述抛光操作且移除所述抛光垫。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述多个槽在所述抛光操作的所述执行之前具有第一深度、在所述荧光讯号不存在时具有第二深度，且所述第二深度小于所述第一深度。
技术总结
本发明实施例涉及用于化学机械抛光的装置及方法。所述抛光垫包含：材料层，其具有表面；多个槽，其凹入至所述材料层中的所述表面中；及荧光指示器，其在所述材料层中。所述多个槽的每一者具有第一深度，所述荧光指示器具有第二深度，且所述第二深度等于或小于所述第一深度。
技术研发人员：J·J·崔;徐丰源
受保护的技术使用者：台湾积体电路制造股份有限公司
技术研发日：.06.12
技术公布日：.02.11
