引言

由於化學機械拋光過程中晶圓與拋光墊接觸面積溫度的測量困難，因此對溫升機制和傳熱機制的研究還不夠充分。本文研究的溫度特徵如下：（1）利用拋光墊表面的紅外熱攝像機測量溫度，（2）利用晶片與拋光墊接觸面積的熱偶測量溫度。此外，還討論了晶片表面和拋光墊表面的溫升分佈。

CMP是指一種超精密拋光技術，將被稱為漿料的拋光液中的化學成分的化學作用和磨粒等的機械作用重疊在一起。一般認為，CMP時產生的熱具有促進溫度上升、助長漿料的化學效果的作用。對材料去除速度等產生影響，因此， 為了實現均勻的材料去除分佈，其溫度控制可以說是一個重要的課題。

實驗

在這次實驗中，使用φ200mm晶圓拋光裝置，對錶面形成SiO2膜的橡皮布晶圓（以下簡稱SiO2晶圓）進行了拋光。晶圓載體是氣壓加壓方式，加工壓力為34.45 kPa（5psi）。CMP的溫度特性受到漿料流動的強烈影響。因此，可以推測拋光墊的槽形狀也會影響漿料流動，是改變溫度特性的要素。因此，拋光墊是無槽墊，同心圓槽墊（間距2mm，寬1mm，深1mm），晶格槽墊（間距50mm）和放射狀槽墊（放射32條）4。紅外輻射溫度計及熱電偶的同時溫度測量，使用紅外線輻射溫度計，測量拋光墊表面和漿料溫度，同時透過嵌入晶圓的熱電偶測量晶圓的溫度。測量位置為紅外線輻射溫度透過計測量，拋光墊上的晶圓的3個流入點(IN)，3個流出點(OUT)，透過熱電偶測量晶圓背面7個點（晶圓外周部(A)，晶圓半徑中央部(B)，晶圓中心(C)）。

由於晶圓拋光面與拋光墊接觸，因此在過程中的溫度測量非常困難。從晶圓背面挖出7處微孔，透過嵌入熱電偶，嘗試了晶圓拋光面附近的溫度測量。透過這種方法，可以測量晶圓面內的溫度分佈。由於熱電偶的訊號是在過程中測量的，所以實時地向PC傳送。另外，為了嚴密地把握傳熱現象，作為溫度測量方法，在拋光墊表面以及墊上的漿料中，認為不對系統產生影響的非接觸式的方法是合適的，使用了紅外線放射溫度計。同時使用這2個測定器，評價CMP中的溫度特性。

圖1

圖1顯示的是利用紅外線放射溫度計進行的(a)無槽墊、(b)格子槽墊的溫度測量結果比較無槽焊盤和格子槽焊盤的結果，在初期的急速溫度上升部（τ=30，60sec）中，無槽焊盤的溫度梯度較大。也就是說，到達穩定狀態的時間較短。這是因為沒有槽，溫度較低的新鮮漿料很難進入晶圓面下方。另外，兩者都是，焊盤中心附近部（in_1以及out_1）的溫度最高，隨著向焊盤外周部（in_2，in_3以及out_2，out_3）的溫度下降。

圖2

如圖2所示，同心圓溝墊的溫度上升值最高，約為11℃。沒有水溝， 放射狀溝， 按照格子溝墊的順序，溫度上升值下降，其原因有以下幾點。同心圓溝墊對泥漿的保持性高。由於加熱的舊漿容易滯留， 溫度上升值變高，無槽墊反而使泥漿迅速排出， 而且，由於難以流入晶圓面下方，所以溫度上升值變高。放射狀溝墊容易排出漿料。向晶圓面下的流入比無槽焊盤更容易。格子槽焊盤的漿料保持性也低，而且由於向晶圓面下的流入盛行，所以溫度上升值變小。也就是說，焊盤槽形狀帶來的漿料保持性，向晶圓面下的流入的容易性被認為是影響溫度特性的重要要素。

討論和總結

透過使用紅外線放射溫度計及熱電偶的同時溫度測量，顯示了焊盤槽形狀與溫度的關聯性