[发明专利]研磨速率侦察装置、研磨设备及实时侦察研磨速率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制造领域，尤其涉及研磨速率侦察装置、研磨设备及实时侦察研磨速率的方法 

背景技术

通常，在半导体工艺车间内所进行的CMP工艺是指化学机械研磨（Chemical Mechanical Polishing）工艺或者称为化学机械平坦化（Chemical Mechanical Planarization）工艺。化学机械研磨工艺是一个复杂的工艺过程，它是将晶圆表面与研磨垫表面接触，然后，通过晶圆表面与研磨表面之间的相对运动将晶圆表面平坦化，通常采用化学机械研磨设备，也称为研磨机台或抛光机台来进行化学机械研磨工艺。所述研磨机台包括一化学机械研磨头，进行研磨工艺时，将要研磨的晶圆附在研磨头上，该晶圆的待研磨面向下并相对旋转的研磨垫，研磨头提供的下压力将晶圆紧压到研磨垫上，所述研磨垫是粘贴于平台上，当该平台在马达的带动下旋转时，研磨头也进行相应的运动；同时，研磨液用过研磨液供应管路输送到研磨垫上，并通过离心力均匀地分布在研磨垫上。研磨工艺所使用的研磨液一般包括有化学腐蚀剂和研磨颗粒，通过化学腐蚀剂和所述待研磨表面的化学反应生成较软的容易被去除的材料，然后通过机械摩擦将这些较软的物质从研磨晶圆的表面去除，达到全局平坦化的效果。 

然而，化学机械研磨最关键的是研磨速率，只有在设定的研磨速率的范围之内，才能保证化学机械研磨工艺的稳定，所以对于研磨速度必须要进行监控。 

中国专利（公开号：CN201960451U）公开了一种化学机械研磨测试设备，用以测试不同研磨液对晶圆上材料层的研磨速率，包括基座，其上固定所述晶圆；分隔板，呈放射状，位于所述晶圆上方，将 所述晶圆的表面分隔为若干相互独立的扇形区域；控制轴，固定于所述分隔板上方；若干研磨液供应管，含有不同的研磨液，分别位于所述若干扇形区域上方；研磨头，位于所述晶圆上方，所述研磨头下设置有研磨垫。综上所述，本发明所述化学机械研磨测试设备，能够在同一晶圆上、同时进行多种研磨液的研磨速率的测试，得到不同研磨液的研磨速率，代替现有技术中利用多个晶圆多次测试，测试结果准确，且大大降低了测试成本，提高了测试效率。 

中国专利（公开号：CN102152237A）公开了一种用于化学机械研磨机台的制造程序控制方法及其控制系统，该方法包括：利用测量装置获取控片的边缘研磨速率和中心研磨速率，并将所述控片的边缘研磨速率和中心研磨速率传输至机台自动化系统；机台自动化系统计算所述控片的边缘研磨速率与中心研磨速率的差值，并将所述差值传输至菜单查找系统；菜单查找系统根据差值查找出最佳制造程序，并将最佳制造程序传输至化学机械研磨机台。本发明根据控片的边缘研磨速率与中心研磨速率的差值选择出最佳制造程序，化学机械研磨机台可根据最佳制造程序进行产品片的化学机械研磨工艺，提高了工艺稳定性。 

从现有发明来看，化学机械研磨的研磨速率都是使用没有图形的控片在机台里进行研磨然后通过计算而得出的，这样只能监控某一个时间点的研磨速率，无法进行实时监控。 

发明内容

本发明克服了无法进行对研磨速率进行实时监控的问题，提出了研磨速率侦察装置、研磨设备及实时侦察研磨速率的方法，通过侦测带动研磨垫整理盘的马达的电压值来实时监控研磨速率，这样可以保证在研磨的过程中研磨速率在设定的范围之内，提高化学机械研磨的稳定性，从而提高研磨的效率并降低晶圆的成本。 

一种研磨速率侦察装置，应用于研磨机台中，所述研磨侦察装置能够实时侦察所述研磨机台的研磨速率，其特征在于，包括： 

一研磨垫整理盘； 

与所述研磨垫整理盘连接的用于驱动所述研磨垫整理盘的马达； 

与所述马达连接的用于实时显示所述马达的工作电压的电压侦测器； 

其中，所述研磨速率侦察装置和所述研磨机台启动时，所述马达驱动所述研磨垫整理盘转动，所述研磨垫整理盘通过所述研磨机台的研磨速率的改变使所述马达的输出功率改变，所述电压侦测器根据所述马达的输出功率实时显示所述马达的工作电压。 

上述一种研磨速率侦察装置，其特征在于，所述马达驱动所述研磨垫整理环绕所述研磨垫整理盘的轴线旋转。 

一种研磨设备，其特征在于，包括研磨机台，设置于所述研磨机台内的如权利要求1或2所述的研磨速率侦察装置，所述研磨速率侦察装置包括研磨垫整理盘、马达以及电压侦测器；