就地计量学用于CMP中的垫面监测

CMP是如何工作的？

       CMP结合化学和机械力量去除多余的材料，并在半导体晶片上创建一个光滑、平坦的表面。它是实现高质量和高性能微电子设备的重要技术。CMP广泛用于各种应用，例如：

       在集成电路（ICs）中对间层电介质（ILDs）和金属层进行平面化，以减少寄生电容、提高可靠性并实现多级互连。 对浅沟槽隔离（STI）结构进行平面化，以隔离活性设备并防止漏电流。 对绝缘体上的硅（SOI）基板进行平面化，增强设备性能并减少功耗。 对微电机电子系统（MEMS）进行平面化，以提高功能性并与ICs集成。 对计算机硬盘的磁盘和读/写头进行平面化，以增加存储密度和数据传输率。 在CMP过程中，晶片被固定在一个旋转夹具上，并被压在一个旋转的抛光垫上。同时，一种磨料化学液体（称为浆料）在晶片和垫之间分布。化学浆料弱化了晶片的表面，允许垫的粗糙度去除材料。此过程重复，直到达到所需的平面度。

       CMP是一个复杂且具有挑战性的过程，涉及许多参数，如浆料成分、垫材料、压力、速度、温度和终点检测。特别是，抛光垫的表面性质在CMP过程的质量中起到了重要作用，因为它们会影响从晶片上去除的材料量。由于抛光垫在抛光过程中退化，需要不断进行再调整。这通常是通过在垫表面上的一种磨料过程来完成的，使用由不锈钢或电镀金刚石制成的旋转磨料或调整磁盘。

CMP的表面计量学

       在化学机械平面化（CMP）过程中，表面计量学是关键，因为表面之间的机械相互作用是所有过程阶段的一个重要变量。在CMP过程中需要定期表征的表面包括调节盘面、晶圆表面和垫表面。

       在高产量生产环境中，在抛光过程的自然暂停期间（例如更换晶片时）进行无损的实时垫片表征是非常重要的。这使得可以检测垫片关键参数的漂移，并协助验证过程更改。Z终的目标是延长消耗品的使用寿命并提高整个过程的产量，这对于任何成功的制造操作都是至关重要的。

        影响垫面退化和生命周期的两个主要因素是垫槽阻塞和垫光泽。

槽阻塞

       在抛光过程中，从晶片上去除的材料会沉积在垫槽中，导致阻塞。这一现象阻碍了晶片上均匀的浆料分布，导致晶片中心和边缘的去除不均匀。

       为了预测清洁垫槽的需要并确定其Z佳时间，需要监测槽的阻塞。清洁操作可以将垫的使用寿命延长高达20%。

垫光泽

       垫光泽是一个更复杂的现象，当垫的抛光能力因表面退化而降低时会发生。这一现象增强了晶片和垫之间的磨损，提高了工艺温度，并在抛光过程中产生材料选择性。

       与槽阻塞不同，垫光泽不能容易预测，并需要持续监测以确保CMP过程的理想性能。

       对于槽阻塞和垫光泽，实时垫面监测是至关重要的。为此，所使用的计量学方法必须能够在湿润条件下工作。浸没计量学是**能满足这些要求的方法。

       这种方法的主要好处是，垫不需要从抛光机上移除以进行表征。这使得可以在垫的生命周期的各个点实时监测垫光泽和槽阻塞。实地计量学已被证明可以延长垫的使用寿命，允许操作员使用垫，直到它们的有用寿命结束。

       使用S mart 2，您可以使用便携式支架快速评估抛光垫的状态，并在垫片仍在抛光系统内时将传感器放置在垫片上。新的头部设计得更轻、更紧凑。它具有内置的电子控制器，使其成为一个即插即用的系统，只需要两个从头部退出的电缆（电源和通信）。

       Smart 2系统可以直接从笔记本电脑操作，提高了便携性和方便性。它还可以作为独立系统使用，或作为自动计量解决方案集成到生产线中。使用S mart 2，您可以迅速获取和分析数据，有效监控关键的垫片特性，如光泽和槽阻塞。

       Smart的前一版本已经证明CMP垫片被低估使用，并且经常被丢弃，其寿命的一半以上仍然剩余。随着S mart 2的推出，监控垫片条件并成功延长其使用寿命变得更加容易。