用于化学机械抛光的监测方法和化学机械抛光设备与流程

本申请实施例涉及半导体制造，尤其涉及一种用于化学机械抛光的监测方法和化学机械抛光设备。

背景技术：

1、在化学机械抛光过程中，为使抛光垫具有良好的表面特性，需要使用修整器对抛光垫表面进行修整处理。相关技术中，修整器的传动臂上通常安装有修整头和修整盘，修整器通过传动臂给予修整头一个下压力和旋转力矩，从而使修整头的修整盘在抛光垫表面运动，修整抛光垫的表面。

2、抛光垫修整的修整状态直接影响晶圆的抛光效果，例如，若抛光垫局部区域修整不均匀，则会对抛光液的分布及晶圆的侧向力等产生不良影响，致使无法获取符合工艺要求的晶圆。所以对抛光垫的修整状态进行监测十分重要。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例提供一种用于化学机械抛光的监测方法和化学机械抛光设备，以至少部分解决上述问题。

2、根据本申请实施例的第一方面，提供了一种化学机械抛光的监测方法，包括：通过承载头加载待抛光的晶圆，将所述晶圆抵接于抛光盘上方的抛光垫，并通过供液装置朝向所述抛光垫与所述晶圆之间供给抛光液；通过修整器对抛光垫进行修整，并获取修整器的应变数据，其中，所述修整器包括传动臂和修整头，所述修整头在所述传动臂的支撑下对抛光垫进行修整，所述传动臂在所述修整头的作用力下产生应变，所述应变数据用于指示所述传动臂的应变量；根据所述应变数据确定修整偏差，所述修整偏差用于指示所述抛光垫的平整度；根据所述修整偏差确定所述抛光垫的磨损状态，对晶圆进行化学机械抛光。

3、在一种可能的实现方式中，所述应变数据包括所述修整头对所述抛光垫进行修整过程中连续采集的所述传动臂的多个应变值；所述根据所述应变数据确定修整偏差，包括：根据所述应变数据包括的多个应变值，确定修整偏差。

4、在一种可能的实现方式中，在所述修整头对所述抛光垫进行修整过程中，所述传动臂带动所述修整头在所述抛光垫上作单摆运动，所述应变数据包括在所述传动臂的一个单摆运动周期内采集到的多个应变值。

5、在一种可能的实现方式中，所述根据所述应变数据包括的多个应变值，确定修整偏差，包括：对所述应变数据包括的多个应变值进行归一化处理，获得所述多个应变值中每个应变值对应的归一化结果；根据所述多个应变值对应的归一化结果，确定所述修整偏差。

6、在一种可能的实现方式中，所述对所述应变数据包括的多个应变值进行归一化处理，包括：

7、根据所述应变数据包括的应变值，通过如下公式计算该应变值对应的归一化结果；

8、ε_i*=(ε_i-ε_min)/(ε_max-ε_min)

9、式中，ε_i用于表征所述应变数据包括的第i个应变值，〖ε〗_i*用于表征ε_i的归一化结果，ε_min用于表征所述多个应变值中的最小应变值，ε_max用于表征所述多个应变值中的最大应变值，i为正整数。

10、在一种可能的实现方式中，所述根据所述多个应变值对应的归一化结果，确定所述修整偏差，包括：

11、根据所述多个应变值对应的归一化结果，通过如下公式计算所述修整偏差；

12、r=∑（ε_i*/n-0.5）

13、式中，r用于表征所述修整偏差，n用于表征所述应变数据包括的应变值的个数。

14、在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：若所述应变数据包括的至少一个应变值小于预警阈值，则确定所述抛光垫邻近使用寿命。

15、在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：根据所述修整头对所述抛光垫进行修整过程中驱动机构输出的驱动力、及所述修整头中修整盘在最大行程时所述修整盘受到的行程阻力，通过如下公式计算所述预警阈值；

16、ε_y=(p-f(l_max))/k

17、式中，ε_y用于表征所述预警阈值，p用于表征修整头对所述抛光垫进行修整过程中驱动机构输出的驱动力；f(l_max)用于表征在最大行程时所述修整盘受到的行程阻力，l_max用于表征所述修整盘的最大行程，k为所述应变值与所述修整盘作用于所述抛光垫的压力的相关系数。

18、根据本申请实施例的第二方面，提供了一种化学机械抛光设备，包括：包括抛光盘、承载头、供液装置、修整器和控制器；所述承载头加载待抛光的晶圆并将其抵接于抛光盘上方的抛光垫，所述供液装置朝向抛光垫与晶圆之间供给抛光液，所述修整器用于修整抛光垫的表面；所述控制器用于执行如上述方法对应的操作。

19、在一种可能的实现方式中，在所述修整头对所述抛光垫进行修整过程中，所述传动臂带动所述修整头在所述抛光垫上作单摆运动，所述应变数据包括在所述传动臂的一个单摆运动周期内采集到的多个应变值。

20、本申请实施例中，通过承载头加载待抛光的晶圆，将所述晶圆抵接于抛光盘上方的抛光垫，并通过供液装置朝向所述抛光垫与所述晶圆之间供给抛光液；通过修整器对抛光垫进行修整，并获取修整器的应变数据，可以根据应变数据的变化，确定出抛光垫的修整偏差，并根据确定出的修整偏差确定抛光垫的磨损状态，以实现对抛光垫的监测，能够在对抛光垫进行修整时，及时对抛光垫磨损异常的情况进行示警，以免因抛光垫的修整异常影响晶圆的抛光效果，并能够根据磨损状态调整所述承载头抵接所述晶圆的抵接力，以对晶圆进行化学机械抛光，提高了抛光准确率。

技术特征：

1.一种化学机械抛光的监测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述应变数据包括所述修整头对所述抛光垫进行修整过程中连续采集的所述传动臂的多个应变值；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述修整头对所述抛光垫进行修整过程中，所述传动臂带动所述修整头在所述抛光垫上作单摆运动，所述应变数据包括在所述传动臂的一个单摆运动周期内采集到的多个应变值。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述根据所述应变数据包括的多个应变值，确定修整偏差，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述应变数据包括的多个应变值进行归一化处理，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述多个应变值对应的归一化结果，确定所述修整偏差，包括：

7.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

9.一种化学机械抛光设备，其特征在于，包括：包括抛光盘、承载头、供液装置、修整器和控制器；

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，在所述修整头对所述抛光垫进行修整过程中，所述传动臂带动所述修整头在所述抛光垫上作单摆运动，所述应变数据包括在所述传动臂的一个单摆运动周期内采集到的多个应变值。

技术总结
本申请实施例提供了一种用于化学机械抛光的监测方法和化学机械抛光设备，其中方法包括：通过承载头加载待抛光的晶圆，将所述晶圆抵接于抛光盘上方的抛光垫，并通过供液装置朝向所述抛光垫与所述晶圆之间供给抛光液；通过修整器对抛光垫进行修整，并获取修整器的应变数据，其中，所述修整器包括传动臂和修整头，所述修整头在所述传动臂的支撑下对抛光垫进行修整，所述传动臂在所述修整头的作用力下产生应变，所述应变数据用于指示所述传动臂的应变量；根据所述应变数据确定修整偏差，所述修整偏差用于指示所述抛光垫的平整度；根据所述修整偏差确定所述抛光垫的磨损状态，对晶圆进行化学机械抛光。

技术研发人员：路新春,王同庆,慈慧,梁清波,徐海洋,谭锐
受保护的技术使用者：华海清科股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21