本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種可防止研磨頭與研磨墊修整器相撞的裝置、方法及使用該裝置的研磨設(shè)備。

背景技術(shù)：

在使用研磨設(shè)備對(duì)半導(dǎo)體硅片進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)的過(guò)程中，研磨頭及研磨墊修整器都在其特定的運(yùn)動(dòng)軌跡上移動(dòng)，在正常的狀況下，兩者不會(huì)發(fā)生接觸或碰撞。但當(dāng)研磨機(jī)臺(tái)發(fā)生程式錯(cuò)誤或兩者在運(yùn)行軌跡上發(fā)生偏移的時(shí)候，研磨頭與研磨墊修整器兩者就有可能發(fā)生接觸或碰撞。

如果研磨頭與研磨墊修整器兩者發(fā)生接觸，研磨頭或研磨墊修整器上的顆粒或碎片就有可能掉落在研磨墊上，造成硅片的刮傷；而如果兩者發(fā)生碰撞的時(shí)候，就有可能造成研磨頭或研磨墊修整器的損壞。

無(wú)論發(fā)生接觸或碰撞，設(shè)備工程師都需要對(duì)研磨墊、研磨墊整理器以及研磨頭進(jìn)行更換，以致造成產(chǎn)品質(zhì)量及耗材的損失。

針對(duì)上述情況，現(xiàn)有的化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備已設(shè)置了研磨頭及研磨墊修整器之間距離的最大極限位置。一旦超過(guò)兩者在同時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)相互距離的極限位置時(shí)，就會(huì)發(fā)出警報(bào)。

這種方式雖然可以大量減少研磨頭與研磨墊修整器兩者相撞的幾率，但實(shí)際上，當(dāng)機(jī)臺(tái)發(fā)出該類警報(bào)的時(shí)候，研磨頭與研磨墊修整器一般已經(jīng)發(fā)生相撞。

因此，本發(fā)明希望通過(guò)提供進(jìn)一步的改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)在研磨頭與研磨墊修整器發(fā)生相撞之前，就能夠防止兩者的相撞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種防止研磨頭與研磨墊修整器相撞的裝置、方法及研磨設(shè)備。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供了一種防止研磨頭與研磨墊修整器相撞的裝置，包括：

第一、第二磁場(chǎng)發(fā)生器，分別設(shè)于研磨頭及研磨墊修整器內(nèi)部；

高斯計(jì)，設(shè)于研磨墊修整器上；

信號(hào)處理反饋系統(tǒng)，連接高斯計(jì)和第二磁場(chǎng)發(fā)生器；

其中，在所述研磨頭與研磨墊修整器按設(shè)定的運(yùn)動(dòng)軌跡移動(dòng)時(shí)，通過(guò)所述第一磁場(chǎng)發(fā)生器持續(xù)產(chǎn)生磁場(chǎng)，通過(guò)信號(hào)處理反饋系統(tǒng)監(jiān)測(cè)高斯計(jì)不斷切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生的磁感應(yīng)電流強(qiáng)度，并當(dāng)該磁感應(yīng)電流強(qiáng)度超出閾值時(shí)觸發(fā)警報(bào)，以使研磨頭立刻停止運(yùn)動(dòng)，并使第二磁場(chǎng)發(fā)生器開(kāi)始產(chǎn)生逆向磁場(chǎng)，以促使研磨墊修整器反向運(yùn)動(dòng)，從而防止研磨頭與研磨墊修整器相撞。

優(yōu)選地，還包括一第一電源，其連接第二磁場(chǎng)發(fā)生器和信號(hào)處理反饋系統(tǒng)，所述信號(hào)處理反饋系統(tǒng)通過(guò)啟動(dòng)第一電源開(kāi)始工作，使第二磁場(chǎng)發(fā)生器產(chǎn)生逆向磁場(chǎng)。

優(yōu)選地，所述第一、第二磁場(chǎng)發(fā)生器分別設(shè)有環(huán)形線圈，所述環(huán)形線圈分別封裝在研磨頭及研磨墊修整器的側(cè)壁內(nèi)部，所述第二磁場(chǎng)發(fā)生器設(shè)有的環(huán)形線圈與第一電源形成回路。

優(yōu)選地，還包括一第二電源，其與第一磁場(chǎng)發(fā)生器設(shè)有的環(huán)形線圈形成回路。

優(yōu)選地，所述第二電源連接信號(hào)處理反饋系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述高斯計(jì)安裝在研磨墊修整器的頂部中心位置。

本發(fā)明還提供了一種防止研磨頭與研磨墊修整器相撞的方法，使用上述的防止研磨頭與研磨墊修整器相撞的裝置，包括以下步驟：

步驟S01：設(shè)定研磨頭與研磨墊修整器的運(yùn)動(dòng)軌跡，打開(kāi)研磨頭設(shè)置的第一磁場(chǎng)發(fā)生器，使其持續(xù)產(chǎn)生磁場(chǎng)，同時(shí)，打開(kāi)研磨墊修整器設(shè)置的高斯計(jì)，開(kāi)始研磨；

步驟S02：通過(guò)信號(hào)處理反饋系統(tǒng)監(jiān)測(cè)高斯計(jì)不斷切割第一磁場(chǎng)發(fā)生器磁場(chǎng)的磁感應(yīng)線產(chǎn)生的磁感應(yīng)電流強(qiáng)度，并與信號(hào)處理反饋系統(tǒng)設(shè)定的閾值對(duì)比；

步驟S03：當(dāng)信號(hào)處理反饋系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的磁感應(yīng)電流強(qiáng)度高于設(shè)定的閾值時(shí)，觸發(fā)警報(bào)，以使研磨頭立刻停止運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，通過(guò)信號(hào)處理反饋系統(tǒng)將第二磁場(chǎng)發(fā)生器打開(kāi)，使其開(kāi)始產(chǎn)生逆向磁場(chǎng)，以促使研磨墊修整器反向運(yùn)動(dòng)，從而防止研磨頭與研磨墊修整器相撞。

優(yōu)選地，在信號(hào)處理反饋系統(tǒng)中預(yù)存研磨頭和研磨墊修整器之間距離與磁感應(yīng)電流強(qiáng)度之間的關(guān)系曲線，并設(shè)定一最小臨界距離，以該最小臨界距離所對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)電流強(qiáng)度為閾值，通過(guò)監(jiān)測(cè)磁感應(yīng)電流強(qiáng)度的變化來(lái)反映研磨頭與研磨墊修整器之間的距離遠(yuǎn)近，并在監(jiān)測(cè)到的磁感應(yīng)電流強(qiáng)度高于閾值時(shí)觸發(fā)警報(bào)，以使研磨頭立刻停止運(yùn)動(dòng)以及使第二磁場(chǎng)發(fā)生器開(kāi)始產(chǎn)生逆向磁場(chǎng)，從而使研磨頭與研磨墊修整器保持安全的距離。

本發(fā)明還提供了一種研磨設(shè)備，所述研磨設(shè)備設(shè)有研磨頭及研磨墊修整器，并設(shè)有上述的防止研磨頭與研磨墊修整器相撞的裝置。

優(yōu)選地，所述研磨設(shè)備設(shè)有警報(bào)系統(tǒng)，所述警報(bào)系統(tǒng)受防止研磨頭與研磨墊修整器相撞的裝置的信號(hào)處理反饋系統(tǒng)觸發(fā)時(shí)產(chǎn)生警報(bào)，并使研磨設(shè)備停機(jī)。

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明通過(guò)分別將兩個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生器封裝到研磨頭及研磨墊修整器內(nèi)部，同時(shí)將高斯計(jì)安裝在研磨墊修整器上，并通過(guò)高斯計(jì)監(jiān)測(cè)到的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化來(lái)判斷研磨頭與研磨墊修整器之間的距離，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度高于設(shè)定的臨界值(即研磨頭與研磨墊修整器之間的距離小于臨界距離)時(shí)，可使研磨頭立刻停止位移，同時(shí)研磨墊修整器內(nèi)置磁場(chǎng)開(kāi)始工作，產(chǎn)生與研磨頭相斥的磁場(chǎng)，使研磨墊修整器開(kāi)始反向運(yùn)動(dòng)，從而有效防止了研磨頭與研磨墊修整器相撞的事故。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種防止研磨頭與研磨墊修整器相撞的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中A部的結(jié)構(gòu)放大示意圖；

圖3是磁感應(yīng)電流強(qiáng)度的監(jiān)測(cè)示意圖；

圖4是一種研磨頭與研磨墊修整器距離與磁感應(yīng)電流強(qiáng)度的關(guān)系圖；

圖5是研磨墊修整器內(nèi)置磁場(chǎng)的工作狀態(tài)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

需要說(shuō)明的是，在下述的具體實(shí)施方式中，在詳述本發(fā)明的實(shí)施方式時(shí)，為了清楚地表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)以便于說(shuō)明，特對(duì)附圖中的結(jié)構(gòu)不依照一般比例繪圖，并進(jìn)行了局部放大、變形及簡(jiǎn)化處理，因此，應(yīng)避免以此作為對(duì)本發(fā)明的限定來(lái)加以理解。

在以下本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，請(qǐng)參閱圖1-圖2，圖1是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種防止研磨頭與研磨墊修整器相撞的裝置結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1中A部的結(jié)構(gòu)放大示意圖。如圖1-圖2所示，本發(fā)明首先提供了一種防止研磨頭與研磨墊修整器相撞的裝置，該裝置至少包括封裝在研磨頭1內(nèi)部的第一磁場(chǎng)發(fā)生器4，封裝在研磨墊修整器2內(nèi)部的第二磁場(chǎng)發(fā)生器4’，安裝在研磨墊修整器2上的高斯計(jì)5，以及一個(gè)分別連接高斯計(jì)5和第二磁場(chǎng)發(fā)生器4’的信號(hào)處理反饋系統(tǒng)10。

請(qǐng)參閱圖3，圖3是磁感應(yīng)電流強(qiáng)度的監(jiān)測(cè)示意圖。如圖3所示，在進(jìn)行研磨時(shí)，所述研磨頭1與研磨墊修整器2在研磨墊3上將分別按照設(shè)定的運(yùn)動(dòng)軌跡11、11’(請(qǐng)參考圖1)移動(dòng)，在正常的狀況下，兩者不會(huì)發(fā)生接觸或碰撞，并具有足夠的相對(duì)距離。通過(guò)在研磨頭內(nèi)部封裝第一磁場(chǎng)發(fā)生器，形成研磨頭的內(nèi)置磁場(chǎng)，其產(chǎn)生的磁力線的方向如圖3所示。將所述第一磁場(chǎng)發(fā)生器打開(kāi)，即可使得研磨頭的內(nèi)置磁場(chǎng)保持常開(kāi)狀態(tài)。此時(shí)，置于研磨墊修整器上的高斯計(jì)通過(guò)跟隨研磨墊修整器移動(dòng)，即可在上述磁場(chǎng)中作切割磁感應(yīng)線的運(yùn)動(dòng)，將磁感應(yīng)強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流，從而可得到圖4所示的研磨頭與研磨墊修整器距離與磁感應(yīng)電流強(qiáng)度的關(guān)系曲線圖。

從圖4中可以看出，當(dāng)研磨墊修整器與研磨頭越近時(shí)，感應(yīng)電流就越強(qiáng)。所以本發(fā)明可通過(guò)設(shè)置一個(gè)安全距離(即最小臨界距離)，在信號(hào)處理反饋系統(tǒng)中設(shè)置一個(gè)與該安全距離對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)電流作為極限磁感應(yīng)電流強(qiáng)度(即閾值)，并通過(guò)信號(hào)處理反饋系統(tǒng)來(lái)監(jiān)測(cè)高斯計(jì)不斷切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生的磁感應(yīng)電流強(qiáng)度。

當(dāng)高斯計(jì)中磁感應(yīng)電流強(qiáng)度大于上述這個(gè)極限磁感應(yīng)電流強(qiáng)度值(如圖示箭頭所指)時(shí)(即磁感應(yīng)電流強(qiáng)度超出閾值時(shí))，意味著研磨頭與研磨墊修整器之間的距離已小于正常的最小相對(duì)距離。這說(shuō)明研磨頭與研磨墊修整器已偏離設(shè)定的運(yùn)動(dòng)軌跡而處于異常狀態(tài)，這時(shí)就極可能發(fā)生接觸或碰撞。

此時(shí)，信號(hào)處理反饋系統(tǒng)即觸發(fā)警報(bào)，從而使研磨頭被控制立刻停止運(yùn)動(dòng)。這種控制可來(lái)自研磨頭所屬研磨設(shè)備的控制系統(tǒng)。

請(qǐng)參閱圖5。通過(guò)在研磨墊修整器內(nèi)部封裝的第二磁場(chǎng)發(fā)生器，形成研磨墊修整器的內(nèi)置磁場(chǎng)。當(dāng)高斯計(jì)中磁感應(yīng)電流強(qiáng)度大于上述圖4中箭頭所指的極限磁感應(yīng)電流強(qiáng)度值時(shí)，通過(guò)信號(hào)處理反饋系統(tǒng)控制打開(kāi)第二磁場(chǎng)發(fā)生器，使研磨墊修整器中的內(nèi)置磁場(chǎng)立即開(kāi)始工作，并產(chǎn)生一個(gè)與研磨頭相斥的磁場(chǎng)，其產(chǎn)生的磁力線的方向如圖5所示。該逆向磁場(chǎng)的存在，使研磨墊修整器的運(yùn)動(dòng)慣性得到抑制，并進(jìn)而在磁力排斥作用下產(chǎn)生反向運(yùn)動(dòng)，使研磨頭與研磨墊修整器之間的距離擴(kuò)大，從而防止了研磨頭與研磨墊修整器的相撞。

請(qǐng)繼續(xù)參閱圖1?？赏ㄟ^(guò)設(shè)置一個(gè)第一電源9，將此第一電源9分別與第二磁場(chǎng)發(fā)生器4’和信號(hào)處理反饋系統(tǒng)10連接。這樣，所述信號(hào)處理反饋系統(tǒng)即可通過(guò)啟動(dòng)第一電源開(kāi)始工作，使第二磁場(chǎng)發(fā)生器產(chǎn)生逆向磁場(chǎng)。

請(qǐng)參閱圖2。通常研磨墊修整器上裝有鉆石輪6和皮帶輪7，并通過(guò)皮帶8連接驅(qū)動(dòng)裝置。可將所述高斯計(jì)5安裝在研磨墊修整器2的頂部中心位置，即位于皮帶輪7頂部的中心位置。

請(qǐng)參閱圖1-圖2。所述第一、第二磁場(chǎng)發(fā)生器1、2分別設(shè)有環(huán)形線圈(也就是圖示數(shù)字標(biāo)記4、4’所指的環(huán)形結(jié)構(gòu))，兩個(gè)所述環(huán)形線圈分別封裝在研磨頭及研磨墊修整器的側(cè)壁內(nèi)部。其中，所述第二磁場(chǎng)發(fā)生器設(shè)有的環(huán)形線圈與一個(gè)外置的第一電源9形成回路，可通過(guò)該第一電源向回路中提供電流，使第二磁場(chǎng)發(fā)生器產(chǎn)生與第一磁場(chǎng)發(fā)生器相反的感應(yīng)磁場(chǎng)。

還可以通過(guò)一個(gè)第二電源(圖略)與第一磁場(chǎng)發(fā)生器設(shè)有的環(huán)形線圈形成回路，以便通過(guò)該第二電源向回路中提供電流，使第一磁場(chǎng)發(fā)生器產(chǎn)生與第二磁場(chǎng)發(fā)生器相反的感應(yīng)磁場(chǎng)。

還可以將所述第二電源與信號(hào)處理反饋系統(tǒng)連接，以便在信號(hào)處理反饋系統(tǒng)的統(tǒng)一指揮下，對(duì)第一、第二磁場(chǎng)發(fā)生器以及整個(gè)裝置的運(yùn)行進(jìn)行控制。

上述本發(fā)明的一種防止研磨頭與研磨墊修整器相撞的裝置，可應(yīng)用于通常具有研磨頭及研磨墊修整器的研磨設(shè)備，例如可對(duì)半導(dǎo)體硅片進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)的研磨機(jī)臺(tái)。可將上述防止研磨頭與研磨墊修整器相撞的裝置中的第一、第二磁場(chǎng)發(fā)生器分別封裝在研磨頭及研磨墊修整器的側(cè)壁內(nèi)部，并將高斯計(jì)安裝在研磨墊修整器上，即可通過(guò)信號(hào)處理反饋系統(tǒng)控制整個(gè)裝置的運(yùn)行，從而構(gòu)成一種可防止研磨頭與研磨墊修整器相撞的研磨設(shè)備。

還可以通過(guò)在所述研磨設(shè)備中設(shè)置警報(bào)系統(tǒng)，使所述警報(bào)系統(tǒng)在受到防止研磨頭與研磨墊修整器相撞的裝置的信號(hào)處理反饋系統(tǒng)觸發(fā)時(shí)，可產(chǎn)生警報(bào)，從而可通過(guò)研磨設(shè)備的控制系統(tǒng)指令研磨頭及研磨墊修整器停止運(yùn)動(dòng)，直至使研磨設(shè)備停機(jī)。

本發(fā)明還提供了一種防止研磨頭與研磨墊修整器相撞的方法，可使用上述的防止研磨頭與研磨墊修整器相撞的裝置(請(qǐng)結(jié)合圖1-圖5加以理解)，其包括以下步驟：

步驟S01：設(shè)定研磨頭與研磨墊修整器的運(yùn)動(dòng)軌跡，打開(kāi)研磨頭設(shè)置的第一磁場(chǎng)發(fā)生器，使其持續(xù)產(chǎn)生磁場(chǎng)，同時(shí)，打開(kāi)研磨墊修整器設(shè)置的高斯計(jì)，開(kāi)始研磨；

步驟S02：通過(guò)信號(hào)處理反饋系統(tǒng)監(jiān)測(cè)高斯計(jì)不斷切割第一磁場(chǎng)發(fā)生器磁場(chǎng)的磁感應(yīng)線產(chǎn)生的磁感應(yīng)電流強(qiáng)度，并與信號(hào)處理反饋系統(tǒng)設(shè)定的閾值對(duì)比；

步驟S03：當(dāng)信號(hào)處理反饋系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的磁感應(yīng)電流強(qiáng)度高于設(shè)定的閾值時(shí)，觸發(fā)警報(bào)，以使研磨頭立刻停止運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，通過(guò)信號(hào)處理反饋系統(tǒng)將第二磁場(chǎng)發(fā)生器打開(kāi)，使其開(kāi)始產(chǎn)生逆向磁場(chǎng)，以促使研磨墊修整器反向運(yùn)動(dòng)，從而防止研磨頭與研磨墊修整器相撞。

其中，可在信號(hào)處理反饋系統(tǒng)中預(yù)存研磨頭和研磨墊修整器之間距離與磁感應(yīng)電流強(qiáng)度之間的關(guān)系曲線(例如圖4所示)，并設(shè)定一最小臨界距離，以該最小臨界距離所對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)電流強(qiáng)度為閾值，通過(guò)監(jiān)測(cè)磁感應(yīng)電流強(qiáng)度的變化來(lái)反映研磨頭與研磨墊修整器之間的距離遠(yuǎn)近，并在監(jiān)測(cè)到的磁感應(yīng)電流強(qiáng)度高于閾值時(shí)觸發(fā)警報(bào)，以使研磨頭立刻停止運(yùn)動(dòng)以及使第二磁場(chǎng)發(fā)生器開(kāi)始產(chǎn)生逆向磁場(chǎng)，從而使研磨頭與研磨墊修整器之間得以保持安全的距離。

綜上所述，本發(fā)明通過(guò)分別將兩個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生器封裝到研磨頭及研磨墊修整器內(nèi)部，同時(shí)將高斯計(jì)安裝在研磨墊修整器上，并通過(guò)高斯計(jì)監(jiān)測(cè)到的磁場(chǎng)強(qiáng)度(磁感應(yīng)電流強(qiáng)度)變化來(lái)判斷研磨頭與研磨墊修整器之間的距離，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度高于設(shè)定的臨界值(即研磨頭與研磨墊修整器之間的距離小于臨界距離)時(shí)，可使研磨頭立刻停止位移，同時(shí)研磨墊修整器內(nèi)置磁場(chǎng)開(kāi)始工作，產(chǎn)生與研磨頭相斥的磁場(chǎng)，使研磨墊修整器開(kāi)始反向運(yùn)動(dòng)，從而有效防止了研磨頭與研磨墊修整器相撞的事故。

以上所述的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，因此凡是運(yùn)用本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。