CMP过程中，抛光垫与晶圆之间发生相对运动从而实现材料去除，抛光垫磨损将影响抛光垫表面形貌进而影响加工效果。

抛光垫磨损

抛光过程中，由于抛光垫与晶圆的相对运动，抛光垫表面粗糙峰逐渐被磨平，抛光垫将发生磨损。

Belkhir等观测了抛光垫磨损后抛光垫的表面形貌变化，探究了其对抛光性能的影响。研究发现，随着抛光时间的增加，抛光垫表面出现划痕，表面微孔形状发生变化，磨粒以及光学玻璃碎屑在抛光垫上形成水垢。抛光垫虽然在抛光开始后就出现磨损，但是前2小时内抛光垫的磨损较慢。相对于晶圆形状精度，抛光垫磨损对晶圆表面粗糙度影响较小。

除了将抛光过程中抛光垫与晶圆的相对运动造成的抛光垫表面形貌变化视为抛光垫磨损，学者们也将修整过程中由于修整器修整轨迹不均匀引起的抛光垫面型变化视为抛光垫磨损。

Li等通过分区域计算抛光垫磨损量来预测修整后抛光垫面型，减少了抛光垫磨损预测所需的计算量；Nguyen等通过分析修整器修整轨迹及修整时间对抛光垫面型的影响建立了抛光垫磨损模型，探究了修整参数对于抛光垫磨损的影响，相比于只考虑修整轨迹的模型，该模型与实际情况更加符合。

在一些修整过程中，修整器由摆臂带动做近似直线运动，修整器旋转由抛光垫旋转带动。针对此种修整方式，Chen等建立的模型中不仅仅考虑了磨粒切削轨迹分布、磨粒与抛光垫的相对速度及接触时间对抛光垫面型的影响，也考虑了摆臂运动带来的轨迹误差对抛光垫面型的影响，模型的精度得到了提高。Pham等在上述模型的基础上，探究了修整轨迹重叠对抛光垫表面粗糙度的影响。研究结果显示修整轨迹重叠将增大抛光垫表面粗糙度，可通过计算轨迹重叠点对抛光垫各区域的粗糙度进行预测。

通过简化修整过程探究其对抛光垫磨损的影响虽然为理解抛光垫磨损提供了很好的参考依据，但是在实际加工过程中修整器磨损以及抛光垫力学性能变化都将对抛光垫磨损产生影响，利用上述模型仅能用于对抛光垫磨损引起的面型变化做定性分析。

抛光垫磨损状态监测

抛光垫磨损对加工质量、加工效率都有直接影响，在CMP过程中需要及时地了解抛光垫磨损状态来确定下一步操作，但依靠操作者的经验来判断抛光垫磨损状态将增加加工成本、影响加工效率、判断结果可靠性低，于是抛光垫磨损状态监测技术应运而生。

Yin等利用高精度测角器测量修整器在在线修整过程中的倾斜角，获得了较为精确的抛光垫面型（如图1a所示）；Chen等利用固定在摆动修整臂上的彩色共聚焦传感器测量抛光垫表面高度信息（如图1b所示），并提出抛光垫均匀性（PU）、抛光垫寿命指数（PELI）两个指标对抛光垫性能进行评估；Chen等则通过向抛光垫上监测元件发射光束并观察监测元件上下表面反射形成的干涉条纹，来间接获得抛光垫表面形貌；在Liao等设计的表面形貌监测装置中，抛光垫上方导轨带动激光位移传感器以及监测平面沿抛光垫径向移动，监测平面被限定在传感器正下方但其高度可随着抛光垫表面浮动（如图1c所示）。监测平面的引入避免了抛光垫表面微孔及沟槽对测量结果的影响，提高了监测精度。

图1抛光垫磨损状态监测方法：(a)通过测量修整器倾斜角监测抛光垫表面,(b)利用彩色共聚焦传感器监测抛光垫表面,(c)利用激光位移传感器监测抛光垫表面

抛光垫磨损不仅会引起光学信号的变化，也会引起声发射信号、力信号等信号的变化。目前已有学者利用传感器探测出釉化的抛光垫与修整后的抛光垫在抛光过程中产生的声发射信号、力信号等间接信号存在差异，但是尚未见到有学者通过这些信号对抛光垫磨损状态进行监测，应进一步探究抛光过程中声发射信号、力信号等间接信号与抛光垫磨损状态的关系，融合多传感器信号对抛光垫磨损状态进行监测以获得更高的监测精度。

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