專利名稱：一種用于化學(xué)機(jī)械拋光裝置的在線終點(diǎn)檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型提供一種用于化學(xué)機(jī)械拋光裝置的在線終點(diǎn)檢測系統(tǒng)，尤其涉及一種
通過對(duì)拋光臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流和速度獲取實(shí)時(shí)信號(hào)曲線判斷化學(xué)機(jī)械拋光工藝結(jié)束點(diǎn)的在 線終點(diǎn)檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體工藝領(lǐng)域中，化學(xué)機(jī)械拋光是一種廣泛應(yīng)用的平坦化技術(shù)，用于材料的
表面的平坦化和從基底的薄膜疊層控制性的去除材料層?；瘜W(xué)機(jī)械拋光裝置的主要構(gòu)成部
件有拋光盤、粘接在拋光盤上的拋光墊和吸附基板并帶動(dòng)基板旋轉(zhuǎn)的拋光頭。 化學(xué)機(jī)械拋光裝置工作時(shí)，拋光頭吸附住晶片并以一定的速度旋轉(zhuǎn)，同時(shí)施加一
定的下壓力把晶片壓在旋轉(zhuǎn)的拋光墊上，由亞微米或納米磨粒和化學(xué)溶液組成的拋光液在
硅片與拋光墊之間流動(dòng)，拋光液在拋光墊的傳輸和旋轉(zhuǎn)離心力的作用下，均勻分布其上，在
半導(dǎo)體基板和拋光墊之間形成一層液體薄膜，液體中的化學(xué)成分與半導(dǎo)體基板產(chǎn)生化學(xué)反
應(yīng)，將不溶物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易溶物質(zhì)，然后通過磨粒的微機(jī)械摩擦將這些化學(xué)反應(yīng)物從硅片表
面去除，溶入流動(dòng)的液體中帶走，即在化學(xué)成膜和機(jī)械去膜的交替過程中實(shí)現(xiàn)表面平坦化
處理，從而達(dá)到全局平坦化的目的。 化學(xué)機(jī)械拋光工藝中，過拋光(材料去除過多)或欠拋光(材料去除不足)會(huì)導(dǎo) 致成品率低。CMP終點(diǎn)檢測的常規(guī)方式是對(duì)每個(gè)工件測量要去除的厚度和拋光速率，以確 定拋光時(shí)長。但許多不同的因素影響著拋光速率，處理期間拋光速率本身會(huì)發(fā)生變化，這種 方法不能令人滿意。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型旨在提供一種用于化學(xué)機(jī)械拋光裝置的在 線終點(diǎn)檢測系統(tǒng)，能夠?qū)瘜W(xué)機(jī)械拋光工藝進(jìn)行實(shí)時(shí)、靈敏的在線終點(diǎn)檢測，且能精確檢測 到化學(xué)機(jī)械拋光工藝的結(jié)束點(diǎn)。 本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是，一種用于化學(xué)機(jī)械拋光裝置的在線終點(diǎn)檢測系 統(tǒng)，包括傳感器、數(shù)據(jù)采集器和工控機(jī)，其中傳感器包括檢測拋光盤轉(zhuǎn)速的速度檢測傳感 器，其固定于化學(xué)機(jī)械拋光裝置中減速箱上，還包括一用來檢測電機(jī)電流的電流檢測傳感 器，其安裝在化學(xué)機(jī)械拋光裝置中驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源接口處，所述速度檢測傳感器和電機(jī)電流 檢測傳感器的輸出端均通過接入數(shù)據(jù)采集器與工控機(jī)連接。 本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)原理是，所述用于化學(xué)機(jī)械拋光裝置的在線終點(diǎn)檢測系統(tǒng)在半 導(dǎo)體基板的化學(xué)機(jī)械拋光工藝過程中，通過對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電流和速度檢測繪出實(shí)時(shí)曲線， 當(dāng)檢測到曲線表現(xiàn)出特有的特征時(shí)，判斷得出化學(xué)機(jī)械拋光工藝的終點(diǎn)，再通過工控機(jī)控 制拋光裝置的工作狀態(tài)。所述終點(diǎn)有效區(qū)域計(jì)算判斷公式為 E = Z*Log (X) /Log (Y) 其中E——終點(diǎn)有效判斷值；X——電機(jī)電流信號(hào)值；[0010] Y——拋光盤速度信號(hào)值；Z——信號(hào)處理系數(shù) 當(dāng)信號(hào)曲線在降低過程中出現(xiàn)總體趨勢(shì)上升時(shí)或平穩(wěn)變化而終點(diǎn)判斷區(qū)域無急 劇變化時(shí)，則判斷化學(xué)機(jī)械拋光工藝的終點(diǎn)。 本實(shí)用新型所述用于化學(xué)機(jī)械拋光裝置的在線終點(diǎn)檢測系統(tǒng)通過工控機(jī)對(duì)采集 的電機(jī)電流和速度進(jìn)行分析，對(duì)化學(xué)機(jī)械拋光工藝進(jìn)行實(shí)時(shí)、靈敏的在線終點(diǎn)檢測，能精確 檢測到化學(xué)機(jī)械拋光工藝的結(jié)束點(diǎn)。該在線終點(diǎn)檢測系統(tǒng)檢測實(shí)時(shí)性好，且精度高。

圖1是本實(shí)用新型所述用于化學(xué)機(jī)械拋光裝置的在線終點(diǎn)檢測系統(tǒng)的安裝結(jié)構(gòu) 示意圖； 圖2是本實(shí)用新型所述用于化學(xué)機(jī)械拋光裝置的在線終點(diǎn)檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖； 圖3是實(shí)施例所述在線終點(diǎn)檢測系統(tǒng)根據(jù)拋光盤電機(jī)電流和拋光盤速度得出的
信號(hào)變化圖。
在上述附圖中 1-拋光墊2-拋光盤3-拋光盤驅(qū)動(dòng)軸4-減速箱5-同步帶及同步帶輪6-驅(qū)動(dòng)
電機(jī)7-拋光盤轉(zhuǎn)速測量傳感器8-驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流測量傳感器9-數(shù)據(jù)采集器10-工控機(jī) 曲線1—電機(jī)電流均值信號(hào) 曲線2——拋光盤速度信號(hào) 散點(diǎn)1——實(shí)時(shí)電機(jī)電流信號(hào)散點(diǎn)圖區(qū)域1——終點(diǎn)有效判斷區(qū)域 特征1——拋光工藝結(jié)束特征 具體實(shí)施方法 實(shí)施例1 : 如圖1所示，一種用于化學(xué)機(jī)械拋光裝置的在線終點(diǎn)檢測系統(tǒng)，化學(xué)機(jī)械拋光裝 置包括拋光盤2、拋光墊1，減速箱4和用于驅(qū)動(dòng)拋光盤2旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)6 ;該驅(qū)動(dòng)電機(jī)為 交流伺服電機(jī)或變頻電機(jī)。拋光盤2上粘接有張拋光墊l，拋光盤2的驅(qū)動(dòng)軸3上安裝有減 速箱4，驅(qū)動(dòng)電機(jī)6通過同步帶及同步帶輪5與減速箱4連接，檢測拋光盤2旋轉(zhuǎn)速度的速 度檢測傳感器7固定在減速箱上，電流檢測傳感器8安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)6的電源接口處。 如圖2所示，由上述速度檢測傳感器7和電流檢測傳感器8采集到的信號(hào)通過數(shù) 據(jù)采集器傳送給工控機(jī)，再通過工控機(jī)完成下述數(shù)據(jù)處理 圖3為本實(shí)施例中在線終點(diǎn)檢測系統(tǒng)根據(jù)拋光盤電機(jī)電流和拋光盤速度得出的 信號(hào)變化圖。曲線1為電機(jī)電流變化均值曲線，曲線2為拋光盤實(shí)時(shí)速度變化曲線，散點(diǎn) 1為電機(jī)電流實(shí)時(shí)檢測信號(hào)，區(qū)域1為終點(diǎn)有效判斷區(qū)域，它是拋光盤速度值與電機(jī)電流值 計(jì)算后得出，其具體計(jì)算公式是 E = Z*Log (X) /Log (Y) 其中E——終點(diǎn)有效判斷值 X——電機(jī)電流信號(hào)值 Y——拋光盤速度信號(hào)值 Z——信號(hào)處理系數(shù) 其中，Z值根據(jù)曲線l電機(jī)電流均值曲線調(diào)整，一般在10 20之間調(diào)整，其最優(yōu) 的選擇是特征1拋光工藝結(jié)束特征出現(xiàn)時(shí)，區(qū)域1終點(diǎn)有效判斷區(qū)域與曲線1電機(jī)電流均值曲線重合。 當(dāng)表示拋光盤速度的曲線l變化平穩(wěn)，而區(qū)域l無明顯突變(及明顯的與前一值有大差值下降或上升)時(shí)，電機(jī)電流均值的曲線l(在連續(xù)下降過程中出現(xiàn)上升或平穩(wěn)變化趨勢(shì)(即一段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)了極低值)，即出現(xiàn)圖3中特征1的情況，可判斷出該段化學(xué)機(jī)械拋光工藝結(jié)束。
權(quán)利要求一種用于化學(xué)機(jī)械拋光裝置的在線終點(diǎn)檢測系統(tǒng)，其特征是包括位于化學(xué)機(jī)械拋光裝置上的傳感器、數(shù)據(jù)采集器和工控機(jī)，其中傳感器包括檢測拋光盤轉(zhuǎn)速的速度檢測傳感器和用來檢測電機(jī)電流的電流檢測傳感器，所述速度檢測傳感器和電機(jī)電流檢測傳感器的輸出端均通過接入數(shù)據(jù)采集器與工控機(jī)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于化學(xué)機(jī)械拋光裝置的在線終點(diǎn)檢測系統(tǒng)，其特征是所述速 度檢測傳感器固定于化學(xué)機(jī)械拋光裝置中減速箱上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用于化學(xué)機(jī)械拋光裝置的在線終點(diǎn)檢測系統(tǒng)，其特征是所 述電流檢測傳感器安裝在化學(xué)機(jī)械拋光裝置中驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電源接口處。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于化學(xué)機(jī)械拋光裝置的在線終點(diǎn)檢測系統(tǒng)，包括位于化學(xué)機(jī)械拋光裝置上的傳感器、數(shù)據(jù)采集器和工控機(jī)，其中傳感器包括檢測拋光盤轉(zhuǎn)速的速度檢測傳感器和用來檢測電機(jī)電流的電流檢測傳感器，所述速度檢測傳感器和電機(jī)電流檢測傳感器的輸出端均通過接入數(shù)據(jù)采集器與工控機(jī)連接。本實(shí)用新型所述用于化學(xué)機(jī)械拋光裝置的在線終點(diǎn)檢測系統(tǒng)能夠?qū)瘜W(xué)機(jī)械拋光工藝進(jìn)行實(shí)時(shí)、靈敏的在線終點(diǎn)檢測，且能精確檢測到化學(xué)機(jī)械拋光工藝的結(jié)束點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L21/00GK201490163SQ20092006461
公開日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者呂文利, 朱宗樹, 魏唯 申請(qǐng)人:中國電子科技集團(tuán)公司第四十八研究所