化学机械研磨设备及其防止化学机械研磨残留的方法
【专利摘要】本发明提供了一种化学机械研磨设备，包括转盘、铺设于所述转盘上的研磨垫、以及设置于所述研磨垫上方的研磨头、研磨液供应管以及调节器，还包括置于所述调节器中的电机以及分析电机信号的监测分析单元，所述监测分析单元根据所述电机的扭转力矩信号判断所述研磨垫的状态。根据本进行化学机械研磨，通过所述电机控制所述调节器的旋动，以修整研磨垫；所述监测分析单元根据电机的扭转力矩信号实时判断所述研磨垫的状态。本发明提供的化学机械研磨设备及其防止化学机械研磨残留的方法，通过所述电机有效控制所述调节器悬臂的运动，同时通过所述监测分析单元可间接分析待研磨表面是否有残留，及时对化学机械研磨设备查缺补漏。
【专利说明】化学机械研磨设备及其防止化学机械研磨残留的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体【技术领域】，特别涉及一种化学机械研磨设备及防止化学机械研磨残留的方法。
【背景技术】
[0002]在半导体领域中，表面平坦化处理是一项重要技术。表面平坦化技术主要有旋涂式玻璃法和化学机械研磨法等。但随着半导体技术制作工艺的深入，旋涂式玻璃法无法满足客户所需平坦度，而化学机械研磨技术是现在唯一能提供超大规模集成电路制作工艺“全面性平坦化”的一种技术。化学机械研磨技术为在滑动研磨垫和被研磨面的同时，使研磨液根据离心运动流至研磨垫和被研磨面的接触面处，化学机械地进行研磨的技术。
[0003]请参考图1，现有的化学机械研磨设备包括:转盘101，粘附于转盘101上的研磨垫102，研磨头103，紧贴于研磨头103下方的待研磨器件108，设置于研磨垫上方用于向研磨垫102输送研磨液的研磨液供应管107，以及调节器104，调节器104包含钻石颗粒106和钻石固定盘105。
[0004]研磨时，待研磨器件108紧贴于研磨头103，其待研磨表面朝向研磨垫102，使待研磨器件108紧压于研磨垫102，通过研磨头103与研磨垫102的相对滑动和转动研磨器件。研磨液则由于离心作用均匀分布至研磨垫各处，一方面增加研磨过程中的摩擦作用，另一方面研磨液与待研磨表面发生化学反应，以增强研磨效果。
[0005]研磨过程中，为增加待研磨器件和研磨垫之间的摩擦力并提高研磨垫的分布均匀性，通常研磨垫表面刻有同心圆的沟槽。在化学机械研磨过程中，待研磨表面与研磨垫之间的机械摩擦使得研磨垫产生损耗，并随着时间的延长，研磨垫表面的沟槽逐渐趋于平滑?’另外化学机械研磨过程中，由于调节器对研磨垫的过度修整作用，或者研磨垫本身质量问题导致的研磨垫沟槽光滑，使得待研磨表面本应该被研磨的部分没有去除，从而在待研磨表面产生残留。现有技术中，还没有有效的方法能够在化学机械研磨过程中实时监测研磨垫表面的情况，从而间接获知待研磨表面的残留。
[0006]因而，为避免化学机械研磨过程中在待研磨表面产生残留，本领域技术人员需要对现有化学机械研磨设备进行改善以及提出一种监测残留的方法，以便能够及时对化学机械研磨设备查缺补漏。
【发明内容】
[0007]为解决上述技术问题，本发明提供一种化学机械研磨设备及其防止化学机械研磨残留的方法，以实时监测研磨垫表面的情况，并间接获知待研磨表面是否有残留。
[0008]为了达到上述的目的，本发明采用如下技术方案:
[0009]一种化学机械研磨设备，包括转盘、铺设于所述转盘上的研磨垫、以及设置于所述研磨垫上方的研磨头、研磨液供应管和调节器，还包括设置于所述调节器中的电机以及与所述电机连接的监测分析单元，所述监测分析单元根据所述电机的扭转力矩信号判断所述研磨垫的状态。
[0010]优选的，如上所述的化学机械研磨设备，所述调节器自上而下包括调节器悬臂、与调节器悬臂连接的钻石固定盘以及固定于所述钻石固定盘上的钻石颗粒。
[0011]优选的，如上所述的化学机械研磨设备，所述电机以及所述监测分析单元置于所述调节器悬臂内。
[0012]优选的，如上所述的化学机械研磨设备，所述电机控制所述调节器的旋动。
[0013]一种防止化学机械研磨残留的方法，采用如上所述的化学机械研磨设备，该方法包括:
[0014]进行化学机械研磨，通过所述电机控制所述调节器的旋动，以修整研磨垫；
[0015]所述监测分析单元根据电机的扭转力矩信号实时判断所述研磨垫的状态。
[0016]优选的，如上所述的防止化学机械研磨残留的方法，如果所述电机的扭转力矩信号发生突变，则判断所述研磨垫异常，停止化学机械研磨。
[0017]优选的，如上所述的防止化学机械研磨残留的方法，如果所述电机的扭转力矩信号稳定，则判断所述研磨垫正常，继续化学机械研磨。
[0018]本发明提供的学机械研磨设备及其防止化学机械研磨残留的方法，具有如下有益效果:
[0019]1.根据本发明提供的化学机械研磨设备及其防止化学机械研磨残留的方法，通过所述电机有效控制所述调节器悬臂的运功。
[0020]2.根据本发明提供的化学机械研磨设备及其防止化学机械研磨残留的方法，通过所述监测分析单元可间接分析待研磨表面是否有残留，及时对化学机械研磨设备查缺补漏。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]本发明的化学机械研磨设备及其防止化学机械研磨残留的方法由以下的实施例及附图给出。
[0022]图1所示是现有的化学机械研磨设备的结构示意图；
[0023]图2所示是本发明的化学机械研磨设备示意图；
[0024]图3所示是本发明的防止化学机械研磨残留的方法的具体流程示意图。
[0025]其中，101-转盘，102-研磨垫，103-研磨头，104-调节器，105-钻石固定盘，106-钻石颗粒，107-研磨液供应管，108-待研磨器件，201-转盘，202-研磨垫，203-研磨头，204-调节器，205-钻石固定盘，206-钻石颗粒，207-研磨液供应管，208-待研磨器件，209-调节器悬臂，210-电机，211-监测分析单元，212-信号线。
【具体实施方式】
[0026]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，以下将结合附图对本发明的化学机械研磨设备及其防止化学机械研磨残留的方法的【具体实施方式】做进一步的详细说明。
[0027]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0028]其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。
[0029]请参阅图2，一种化学机械研磨设备，包括转盘201、铺设于所述转盘201上的研磨垫202、设置于所述研磨垫202上方的研磨头203、研磨液供应管207以及调节器204，所述化学机械研磨设备还包括置于所述调节器204中的电机209以及与电机209连接的分析电机信号的监测分析单元211。
[0030]本发明的较佳实施例中，所述调节器204包括自上而下设置的调节器悬臂209、钻石固定盘205以及固定于所述钻石固定盘205上的钻石颗粒206组成，便于对研磨垫202表面进行修整以符合待研磨器件208的需求。
[0031]较佳的，所述电机209以及监测分析单元211置于所述调节器悬臂209内部，调节器的旋动由电机209加以控制，并通过监测分析单元211进行实时监测。
[0032]所述电机209与所述监测分析单元210相连，本发明的较佳实施例中，所述监测分析单元211为一传感器，所述传感器可将探测到的电机扭矩信号转变为电信号，更为清晰地感受到所述电机209的扭转作用。
[0033]根据本发明提供的化学机械研磨设备，结合附图3，还提供了一种防止化学机械研磨残留的方法，所述方法如下:
[0034]首先，进行化学机械研磨，所述调节器204的旋动由置于所述调节器悬臂内的所述电机209控制，用以修整所述研磨垫202表面；
[0035]其次，所述电机209在控制过程中发生扭转，产生扭转力矩；
[0036]最后，监测分析单元210接收所述电机209的扭转力矩信号，经本申请发明人长期研究发现，如果所述电机209的扭转力矩迅速降低，信号发生突变，则表明所述研磨垫202的沟槽较为光滑或者所述研磨垫202本身具有质量问题，待研磨表面没有较好的被研磨，具有化学机械研磨残留，则可终止研磨；反之，若所述电机209的扭转信号在小幅范围内稳定，表示待研磨表面情况良好，则可继续研磨。
[0037]此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
[0038]本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
【权利要求】
1.一种化学机械研磨设备，包括转盘、铺设于所述转盘上的研磨垫、以及设置于所述研磨垫上方的研磨头、研磨液供应管和调节器，其特征在于，还包括设置于所述调节器中的电机以及与所述电机连接的监测分析单元，所述监测分析单元根据所述电机的扭转力矩信号判断所述研磨垫的状态。
2.根据权利要求1所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述调节器自上而下包括调节器悬臂、与调节器悬臂连接的钻石固定盘以及固定于所述钻石固定盘上的钻石颗粒。
3.根据权利要求2所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述电机以及所述监测分析单元置于所述调节器悬臂内。
4.根据权利要求1所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述电机控制所述调节器的旋动。
5.一种防止化学机械研磨残留的方法，采用如权利要求1所述的化学机械研磨设备，该方法包括: 进行化学机械研磨，通过所述电机控制所述调节器的旋动，以修整研磨垫； 所述监测分析单元根据电机的扭转力矩信号实时判断所述研磨垫的状态。
6.根据权利要求5所述的防止化学机械研磨残留的方法，其特征在于，如果所述电机的扭转力矩信号发生突变，则判断所述研磨垫异常，停止化学机械研磨。
7.根据权利要求5所述的防止化学机械研磨残留的方法，其特征在于，如果所述电机的扭转力矩信号稳定，则判断所述研磨垫正常，继续化学机械研磨。
【文档编号】B24B37/005GK104128874SQ201410307530
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】丁弋, 樊文斌 申请人:上海华力微电子有限公司