对作用于基底上的压力的测量方法与流程

本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种对作用于基底上的压力的测量方法，特别适用于化学机械研磨。

背景技术：

在作用于基底上的压力的半导体制造技术中，例如化学机械研磨(cmp，chemicalmechanicalpolishing)工艺，由ibm于1984年引入集成电路制造工业，并首先用于后道工艺的金属间绝缘介质(imd，intermetaldielectric)的平坦化，然后通过设备和工艺的改进用于钨的平坦化，随后用于浅沟槽隔离(sti)和铜的平坦化处理。化学机械研磨已经成为半导体制造过程中应用最广泛的一种表面平坦化技术。

化学机械研磨的机理是研磨晶圆的表面材料与研磨液发生化学反应生成的一层相对容易去除的表面层，所述表面层通过研磨液中的研磨剂以及施加在被研磨晶圆上的研磨压力，在与研磨垫的相对运动中被机械地磨去。

然后，如何改善化学机械研磨中晶圆的均匀度以及避免由此产生的缺陷一直是本领域技术人员需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种对作用于基底上的压力的测量方法，测量压力数据并计算出基底上的压力分布，进而改善施加到基底上的压力的均匀度，避免基底出现缺陷。

本发明的另一目的在于，对基底进行化学机械研磨时，测量出作用于基底上的压力数据并计算出基底上的压力分布，进而改善施加到基底上的压力的均匀度，从而改善化学机械研磨中基底的均匀度，并避免由此产生的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种对作用于基底上的压力的测量方法，包括：

提供一基底，在所述基底上设置一压力感测器以及一信号接收器；

采用一压力装置作用于所述基底上，向所述基底施加压力，所述压力感测器感测所述基底受到的压力并获得相应的压力数据；以及

所述信号接收器接收所述压力数据并传输至一终端设备，所述终端设备根据所述压力数据得到所述基底上的压力分布，通过所述压力分布调整所述压力装置向所述基底施加的压力。

可选的，所述压力感测器呈薄膜状，并贴覆于所述基底的表面上。

可选的，所述压力感测器上均匀分布有多个压力感测点，多个所述压力感测点感测整个所述基底受到的压力。

可选的，所述压力感测器上均匀分布有多个相互平行的压力感测线，多个所述压力感测线感测整个所述基底受到的压力。

可选的，所述信号接收器位于所述基底的表面上并靠近所述基底的边缘，且所述信号接收器位于所述压力感测线所在的方向上。

可选的，所述压力装置包含化学机械研磨装置。

可选的，所述压力数据包括：在执行化学机械研磨过程中，利用所述化学机械研磨装置中的研磨头使所述基底作用于研磨垫上的制程中压力数据，根据所述制程中压力数据得到所述基底研磨时的压力分布，根据所述压力分布调整研磨时研磨头使所述基底作用于研磨垫上的压力。

可选的，所述压力数据还包括：对所述化学机械研磨装置进行保养或维修之后，执行化学机械研磨，利用所述化学机械研磨装置中的研磨头使所述基底作用于研磨垫上的保养维修后压力数据，根据所述保养维修后压力数据得到所述基底的压力分布，根据所述压力分布判断所述保养或维修是否存在异常。

可选的，所述压力装置包含基底传输装置或基底清洗装置。

可选的，当所述压力装置为所述基底传输装置时，所述压力数据包括：在进行基底传输时，所述基底传输装置中的固定夹作用于所述基底的压力数据，根据所述压力数据得到所述基底传输时的压力分布，根据所述压力分布判断所述基底传输装置施加于所述基底的压力是否平衡。

可选的，当所述压力装置为所述基底清洗装置时，所述压力数据包括：在进行基底清洗时，所述基底清洗装置通过清洗液作用于所述基底的压力数据，根据所述压力数据得到所述基底清洗时的压力分布，根据所述压力分布调整所述基底清洗装置对所述基底施加的压力。

可选的，所述基底包括晶圆模拟片。

可选的，所述基底的材质为压克力。

与现有技术相比，本发明提供的一种对作用于基底上的压力的测量方法中，在基底上设置一压力感测器与一信号接收器，当采用压力装置向所述基底施加压力时，所述压力感测器感测所述基底上的压力数据，所述信号接收器接收所述压力数据并传输至终端设备，所述终端设备根据所述压力数据得到所述基底上的压力分布，通过所述压力分布调整向所述基底施加的压力，从而改善压力的均匀度。

进一步的，所述压力装置为化学机械研磨装置，在执行化学机械研磨过程中，利用所述化学机械研磨装置的研磨垫使所述基底作用于研磨垫上，最终得到所述基底上的压力分布，可以据此调整化学机械研磨时研磨头使所述基底作用于研磨垫上的压力，从而改善化学机械研磨的均匀度，并避免由此产生缺陷。

进一步的，所述压力装置为基底传输装置，通过所述传输装置向所述基底施加压力，最终得到所述基底上的压力分布，可以据此判断所述基底传输装置施加在所述基底上的压力是否平衡，从而避免基底接受不平衡力而造成的基底损伤或损坏。

进一步的，所述压力装置为基底清洗装置，通过基底清洗装置向所述基底施加压力，最终得到所述基底上的压力分布，可以据此调整所述基底清洗装置对所述基底施加的压力，避免基底产生缺陷，并且在化学机械研磨后进行清洗，调整压力之后还可以进一步提高基底的均匀度。

附图说明

图1为本发明一实施例所提供的对作用于基底上的压力的测量方法的流程图。

图2为本发明一实施例所提供的对作用于基底上的压力的测量方法的结构示意图。

图3为本发明一实施例所提供的压力感测器的俯视图。

图4为本发明一实施例所提供的基底上的压力分布的示意图。

其中，附图标记如下：

10-基底；

20-压力装置；

30-终端设备；

40-压力感测器；41-压力感测线；42-压力感测点；

50-信号接收器。

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容做进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

其次，本发明利用示意图进行了详细的表述，在详述本发明实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应对此作为本发明的限定。

本发明提供的一种对作用于基底上的压力的测量方法，包括：

步骤s100，提供一基底，在所述基底上设置一压力感测器以及一信号接收器。

步骤s200，采用一压力装置作用于所述基底上，向所述基底施加压力，所述压力感测器感测所述基底受到的压力并获得相应的压力数据。

步骤s300，所述信号接收器接收所述压力数据并传输至一终端设备，所述终端设备根据所述压力数据得到所述基底上的压力分布，通过所述压力分布调整所述压力装置向所述基底施加的压力。

本发明提供的对作用于基底上的压力的测量方法中，在基底上设置一压力感测器与一信号接收器，当采用压力装置向所述基底施加压力时，所述压力感测器感测所述基底上的压力数据，所述信号接收器接收所述压力数据并传输至终端设备，以及所述终端设备根据所述压力数据得到所述基底上的压力分布，通过所述压力分布改善向所述基底施加的压力的均匀度。

优选的，本发明提供的作用于基底的压力的测量方法，主要应用于化学机械研磨装置，采用化学机械研磨装置对基底进行研磨时，利用研磨头使所述基底作用于研磨垫上的压力的均匀性决定了基底研磨的均匀性，并且基底在传输中以及研磨后的清洗时，基底传输装置以及基底清洗装置均对基底施加有压力，通过本发明所述的方法，能够获得不同阶段基底上的压力分布，进而根据该压力分布对压力进行调整，使得所述基底上施加的压力均匀或平衡，从而改善化学机械研磨的均匀度，避免由此产生的缺陷，并可以防止基底由于不平衡力而造成的损伤或损坏。

图1为本发明一实施例所提供的根据所述压力数据得到的压力的测量方法的流程图，图2为本发明一实施例所提供的根据所述压力数据得到的压力的测量方法的结构示意图。请参考图1与图2所示，详细说明本发明所提供的根据所述压力数据得到的压力的测量方法。

具体的，在步骤s100中，提供一基底10，在所述基底10上设置一压力感测器40以及一信号接收器50。

在本实施例中，所述基底10包括晶圆模拟片(fakewafer)，所述基底10的材质优选为压克力，用于测量所述压力装置施加到基底上的压力分布，可以重复利用。在其他实施例中，所述基底10也可以是其他的基底，例如可以为单晶硅、多晶硅、无定型硅、硅锗化合物或绝缘体上硅(soi)等，也可以为砷化镓或氮化镓等化合物，或者本领域技术人员已知的其他材料。本发明对此不作限定。

本实施例中，所述压力感测器40呈薄膜状，设置或制作一与所述基底10大小相同或大于所述基底的压力感测器40，贴覆于所述基底10的表面上。所述压力感测器40上均匀分布有多个压力感测线，多个所述压力感测线感测整个所述基底10所受到的压力，即每个压力感测线41感测其位置处及其位置附近一定范围内的基底上所受到的压力，所有的所述压力感测线感测整个所述基底10所受到的压力。。本实施例中，所述压力感测线41平行排布于所述基底10的表面上，用于感测所述基底10受到的压力数据。

在另一实施例中，所述压力感测器40上可以有多个压力感测点，如图3所示，所述压力感测器40上均匀分布有多个压力感测点42，多个所述压力感测点42感测整个所述基底10受到的压力，即每个压力感测点42感测其位置处及其位置附近一定范围内的基底上所受到的压力，所有的所述压力感测点感测整个所述基底10所受到的压力。可以理解的是，在其他实施例上，所述压力感测器40上可以形成不同的感测结构。

请继续参考图2所示，所述信号接收器50位于所述基底10的表面上并靠近所述基底10的边缘，且所述信号接收器50位于所述压力感测线41所在的方向上，用于接收所述压力数据。当然，在其他实施例中，所述信号接收器50也可以位于所述基底10的其他位置，例如位于所述基底10的中心。

本实施例中，还需要提供一作用于基底10的压力装置20以及一终端设备30。所述压力装置20作用于所述基底10上，向所述基底10施加压力。所述终端设备30用于对传输至所述终端设备30上的压力数据进行处理，得到所述基底10上的压力分布。

所述压力装置20可以是向基底施加压力的任何装置，例如，化学机械研磨装置，基底传输装置或者基底清洗装置等。其中，所述化学机械研磨装置的研磨头使所述基底施作用于研磨垫以进行研磨。所述基底传输装置通过固定夹、固定橡圈或机械手臂对所述基底施加压力，并对所述基底进行传输。所述基底清洗装置向所述基底喷射清洗液对所述基底进行清洗，所述清洗液喷射到所述基底上对所述基底施加有压力。

所述信号接收器50将接收的所述压力数据传输至所述终端设备30，所述终端设备30用于根据所述压力数据计算所述基底10上的压力分布。所述终端设备30可以是一计算机。

在步骤s200中，采用所述压力装置20作用于所述基底10上，向所述基底10施加压力，所述压力感测器40感测所述基底10受到的压力并获得相应的压力数据。

所述压力装置20为化学机械研磨装置时，所述压力数据包括：在执行化学机械研磨过程中，利用所述化学机械研磨装置中的研磨头使所述基底作用于研磨垫上的制程中压力数据。优选的，所述压力数据还包括：对所述化学机械研磨装置进行保养或维修之后，执行化学机械研磨，利用所述化学机械研磨装置中的研磨头使所述基底作用于研磨垫上的保养维修后压力数据。所述压力装置20为基底传输装置时，所述压力数据包括：在进行基底传输时，所述基底传输装置中的固定夹作用于所述基底的压力数据。所述压力装置20为基底清洗装置时，所述压力数据包括：在进行基底清洗时，所述基底清洗装置通过清洗液作用于所述基底的压力数据。

在步骤s300中，所述信号接收器50接收所述压力数据并传输至所述终端设备30；所述终端设备30根据所述压力数据得到所述基底10上的压力分布，通过所述压力分布调整所述压力装置20向所述基底10施加的压力。

具体的，以所述压力装置20为化学机械研磨装置为例对步骤s200与步骤s300进行说明，在执行化学机械研磨过程中，所述化学机械研磨装置中的研磨头使所述基底10作用于研磨垫上，所述压力感测器40感测到所述基底10上的压力数据，即此时的压力数据为研磨头使所述基底作用于研磨垫上的制程中压力数据，所述信号接收器50接收所述压力数据并传输至所述终端设备30，所述终端设备30根据所述压力数据得到所述基底10上的压力分布。请参考图4所示，其为基底上的压力分布的示意图，如图4所示，在基底两侧的压力比较大，而基底中间的压力比较小，因此，根据该压力分布调整所述研磨头使所述基底作用于研磨垫上的压力，从而改善化学机械研磨的均匀度，使得所述基底10进行均匀的研磨，还可以避免由于研磨不均匀造成的缺陷。

需要说明的是，当采用化学机械研磨装置的研磨头使所述基底10作用于研磨垫上时，仅通过研磨头使所述基底10对研磨垫施加与研磨过程中相同的压力，并不需要进行研磨，避免对所述基底10上覆盖的所述压力感测器40与所述信号接收器50造成影响。

当所述压力装置20为基底传输装置时，在进行基底传输的过程中，所述基底传输装置通过固定夹(也可以是固定橡圈或机械手臂，或本领域技术人员已知的其他固定装置)向所述基底10施加压力，所述压力感测器40感测到所述基底10上的压力数据，所述信号接收器50接收所述压力数据并传输至所述终端设备30，所述终端设备30根据所述压力数据得到所述基底10上的压力分布。根据该压力分布能够判断所述基底传输装置施加于所述基底10上的压力是否平衡，从而避免基底10在传输过程中接受不平衡力而造成基底的倾斜甚至倾倒，避免基底10的损伤或损坏。

当所述压力装置20为基底清洗装置时，在进行基底清洗时，所述基底清洗装置通过喷射的清洗液向所述基底10施加压力，所述压力感测器感测到所述基底10上的压力数据，所述信号接收器50接收所述压力数据并传输至所述终端设备30，所述终端设备30根据所述压力数据得到所述基底10上的压力分布。根据该压力分布调整所述基底清洗装置对所述基底施加的压力，避免基底产生缺陷，并且在化学机械研磨后进行清洗，调整压力之后还可以进一步提高基底的均匀度。

当所述化学机械研磨装置进行保养或维修中之后，执行研磨工艺，利用该化学机械研磨装置的研磨头使所述基底10作用于研磨垫上，所述压力感测器40感测到所述基底10上的保养维修后压力数据，所述信号接收器50接收所述压力数据并传输至所述终端设备30，所述终端设备30根据所述压力数据得到所述基底10上的压力分布，通过该压力分布来判断保养或维修有没有造成所述化学机械研磨装置的异常，即判断所述保养或维修是否存在异常。

需要说明的是，对所述基底传输装置以及基底清洗装置进行保养或维修之后，也可以采用该装置对所述基底10进行传输或清洗，通过最终的得到的压力分布来判断保养或维修有没有造成所述基底传输装置或基底清洗装置的异常。

也就是说，采用压力装置20对所述基底10施加压力，得到压力分布，可以判断所述压力装置20施加的压力是否均匀或平衡，以此避免对基底10造成不良影响，同时在所述压力装置20进行维修或保养之后也可以重复上述的操作，来判断该维修或保养是否造成了所述压力装置20的异常。

综上所述，本发明提供的对作用于基底上的压力的测量方法中，在基底上设置一压力感测器与一信号接收器，当采用压力装置向所述基底施加压力时，所述压力感测器感测所述基底上的压力数据，所述信号接收器接收所述压力数据并传输至终端设备，所述终端设备根据所述压力数据得到所述基底上的压力分布，通过所述压力分布调整向所述基底施加的压力，从而改善压力的均匀度。

进一步的，所述压力装置为化学机械研磨装置，在执行化学机械研磨过程中，利用所述化学机械研磨装置的研磨垫使所述基底作用于研磨垫上，最终得到所述基底上的压力分布，可以据此调整化学机械研磨时研磨头使所述基底作用于研磨垫上的压力，从而改善化学机械研磨的均匀度，并避免由此产生缺陷。

进一步的，所述压力装置为基底传输装置，通过所述传输装置向所述基底施加压力，最终得到所述基底上的压力分布，可以据此判断所述基底传输装置施加在所述基底上的压力是否平衡，从而避免基底接受不平衡力而造成的基底损伤或损坏。

进一步的，所述压力装置为基底清洗装置，通过基底清洗装置向所述基底施加压力，最终得到所述基底上的压力分布，可以据此调整所述基底清洗装置对所述基底施加的压力，避免基底产生缺陷，并且在化学机械研磨后进行清洗，调整压力之后还可以进一步提高基底的均匀度。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。