CN102729136A - 研磨盘调节器的监控装置及监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种研磨盘调节器的监控装置，包括相互连接的压力传感器和研磨盘调节器监控模块，所述压力传感器用于获取研磨盘调节器施加给研磨盘的压力的实际大小，生成压力信号并传输给所述研磨盘调节器监控模块，所述研磨盘调节器监控模块对所述压力信号进行处理后输出给显示器显示压力信息。本发明还涉及一种研磨盘调节器的监控方法。上述研磨盘调节器的监控装置及方法通过设置压力传感器，实时获取并监控研磨盘调节器施加给研磨盘的压力的实际大小，使得操作员可以在压力异常时及时注意并进行调整，避免因压力异常造成产品报废，降低了生产成本。

Description

研磨盘调节器的监控装置及监控方法

【技术领域】

本发明涉及半导体工艺，尤其涉及一种CMP工艺中的圆片研磨设备的研磨盘调节器的监控装置，还涉及一种研磨盘调节器的监控方法。

【背景技术】

研磨盘调节器(Pad Conditioner)对CMP(Chemical Mechanical Planarization，化学机械平坦化)的工艺过程至关重要，它通过表面的金刚石颗粒，在压力的作用下对研磨盘(Pad)进行研磨，能优化研磨盘的纹理，提升研磨盘寿命，同时能辅助研磨液在研磨盘上面的均匀分布，它对研磨率和均匀度有着至关重要的影响。

图1是一个传统的圆片研磨设备的结构示意图，包括研磨盘(Pad)12，研磨头(Polishing Head)14，喷头16以及研磨盘调节器(Pad Conditioner)18。对圆片(Wafer)进行研磨时，圆片置于研磨盘12上，研磨盘12以一定速度旋转，由研磨头14对圆片进行研磨。喷头16向圆片的表面喷洒研磨液。研磨盘调节器18设置在研磨盘12的边缘，其包括金刚石盘182，研磨盘调节器18驱动金刚石盘182旋转，并由金刚石盘182对研磨盘12施加一下压力。

传统的一种研磨盘调节器，反馈的金刚石盘182对研磨盘12的下压力，是将设定压力进行显示。而这种方式不能反映真实的下压力，存在隐患。例如控制金刚石盘182下压的管路若是断开了，则金刚石盘182不会压下去，而这时监测到的下压力还会是设定的压力值。

【发明内容】

为了解决传统的研磨设备监测的研磨盘调节器压力值不准确的问题，有必要提供一种研磨盘调节器的监控装置。

一种研磨盘调节器的监控装置，包括相互连接的压力传感器和研磨盘调节器监控模块，所述压力传感器用于获取研磨盘调节器施加给研磨盘的压力的实际大小，生成压力信号并传输给所述研磨盘调节器监控模块，所述研磨盘调节器监控模块对所述压力信号进行处理后输出给显示器显示压力信息。

优选的，还包括与所述研磨盘调节器监控模块连接的位置传感器，所述位置传感器用于获取所述研磨盘调节器的位置，生成位置信号并传输给所述研磨盘调节器监控模块，所述研磨盘调节器监控模块对所述位置信号进行处理后输出给显示器显示位置信息。

优选的，所述位置传感器获取的是所述研磨盘调节器在竖直方向的位置。

优选的，还包括与所述研磨盘调节器监控模块连接的转速传感器，所述转速传感器用于获取研磨盘调节器的金刚石盘的转速，生成转速信号并传输给所述研磨盘调节器监控模块，所述研磨盘调节器监控模块对所述转速信号进行处理后输出给显示器显示转速信息。

优选的，还包括与所述研磨盘调节器监控模块连接的报警模块，所述研磨盘调节器监控模块还用于获取设定的压力大小，并与所述研磨盘调节器施加给研磨盘的压力的实际大小进行比较，若两者的差距大于第一预设值，所述研磨盘调节器监控模块向所述报警模块输出报警信号，所述报警模块报警。

还包括与所述研磨盘调节器监控模块连接的报警模块，所述研磨盘调节器监控模块还用于获取研磨盘调节器的马达的转速，并与所述研磨盘调节器的金刚石盘的转速进行比较，若两者的差距大于第二预设值，所述研磨盘调节器监控模块向所述报警模块输出报警信号，所述报警模块报警。

还有必要提供一种研磨盘调节器的监控方法。

一种研磨盘调节器的监控方法，包括下列步骤：通过压力传感器获取研磨盘调节器施加给研磨盘的压力的实际大小，并生成压力信号；对所述压力信号进行处理，生成压力信息；显示所述压力信息。

优选的，还包括下列步骤：通过位置传感器获取所述研磨盘调节器的位置，并生成位置信号；对所述位置信号进行处理，生成位置信息；显示所述位置信息。

优选的，还包括下列步骤：通过转速传感器获取所述研磨盘调节器的金刚石盘的转速，并生成转速信号；对所述转速信号进行处理，生成转速信息；显示所述转速信息。

优选的，还包括将设定的压力大小与研磨盘调节器施加给研磨盘的压力的实际大小进行比较，若两者的差距大于第一预设值则进行报警的步骤。

上述研磨盘调节器的监控装置及方法通过设置压力传感器，实时获取并监控研磨盘调节器施加给研磨盘的压力的实际大小，使得操作员可以在压力异常时及时注意并进行调整，避免因压力异常造成产品报废，降低了生产成本。

【附图说明】

图1是一个传统的圆片研磨设备的结构示意图；

图2是一个实施例中研磨盘调节器的监控装置的结构图；

图3为传统的研磨盘调节器的传动结构示意图；

图4是另一个实施例中研磨盘调节器的监控装置的结构图；

图5是一个实施例中研磨盘调节器的监控方法流程图。

【具体实施方式】

为使本发明的目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

图2是一个实施例中研磨盘调节器的监控装置的结构图，包括相互连接的压力传感器202和研磨盘调节器监控模块210。压力传感器202用于获取研磨盘调节器施加给研磨盘的压力的实际大小，生成压力信号并传输给研磨盘调节器监控模块210，研磨盘调节器监控模块210对压力信号进行处理后输出给显示器显示压力信息。

在本实施例中，压力传感器202设置于研磨盘调节器上，检测研磨盘调节器的金刚石盘压在研磨盘上时，金刚石盘对研磨盘压力的实际大小。由于金刚石盘下压时与研磨盘接触的位置是大致确定的，因此在其他实施例中，也可以将压力传感器202设于研磨盘上。

传统的研磨设备，是由马达驱动金刚石盘转动。具体可参见图3，马达与主动轮302固定连接，金刚石盘与传动轮304固定连接，主动轮302通过皮带306带动传动轮304，进而带动金刚石盘转动。

这种研磨设备一般通过监控马达的转速来监控金刚石盘的转速。然而，由于皮带老化、松脱等原因，金刚石盘的转速会与马达的转速不一致，使得金刚石盘的实际转速无法被监控。

为了对金刚石盘的实际转速进行监控，可以在传动轮304附近加装转速传感器206。具体可以是在传动轮304边缘安装一个固定在传动轮上的挡片，并在研磨盘调节器的固定端安装一个光感式遮挡传感器。传动轮304每旋转一周，挡片就会将光遮挡一次，该光感式遮挡传感器据此就可以获取金刚石盘的实际转速。转速传感器206与研磨盘调节器监控模块210电连接，用于获取研磨盘调节器的金刚石盘的转速，生成转速信号并传输给研磨盘调节器监控模块210，由研磨盘调节器监控模块210对转速信号进行处理后输出给显示器显示转速信息，参见图4。

加装转速传感器206后，就可以检测到金刚石盘的实际转速，避免了金刚石盘转速与实际转速不符造成产品报废。

图4所示实施例中，研磨盘调节器的监控装置还包括与研磨盘调节器监控模块210连接的位置传感器204。位置传感器204用于获取研磨盘调节器的位置，生成位置信号并传输给研磨盘调节器监控模块210，研磨盘调节器监控模块210对位置信号进行处理后输出给显示器显示位置信息。

位置传感器204获取的是研磨盘调节器在竖直方向的位置。在本实施例中，研磨盘调节器监控模块210是根据研磨设备机台的降下命令和位置传感器的位置信号共同确定位置信息。

在本实施例中，研磨盘调节器上还设有清洗头，用于对研磨设备上的清洗盘(Clean cup)进行清洗。清洗盘上安装有清洗状态传感器，用以获知清洗盘是否处于被清洗的状态。清洗状态传感器可以采用压力传感器。研磨盘调节器处于清洗状态时，会摆动到相应位置。将清洗状态传感器连接到研磨盘调节器监控模块210，就可以进一步监控研磨盘调节器的位置。

监控位置信息可以避免由于研磨盘调节器没有达到预定位置而造成与其他部件的碰撞。在研磨盘调节器位置异常时，研磨盘调节器监控模块210会发出锁定命令，阻止研磨盘调节器位的移动，避免与其他部件相撞，造成损坏。

在本实施例中，研磨盘调节器的监控装置还包括与研磨盘调节器监控模块210连接的报警模块220。研磨盘调节器监控模块210还用于获取用户在研磨设备机台所设定的压力、转速，并与传感器获取的压力和转速大小进行比较，若压力或转速的差距大于一个预设值，则研磨盘调节器监控模块210向报警模块220输出报警信号，报警模块220报警，提醒操作员设备出现异常。该预设值可以是由操作员给研磨盘调节器监控模块210设定的一个经验值，也可以是由研磨盘调节器监控模块210根据设定的压力或转速依据一个比例自动计算，例如可以取设定的压力或转速的10％。

上述研磨盘调节器的监控装置可以适用于应用材料有限公司的Mirra3400研磨机台等研磨设备。研磨盘调节器监控模块210输出报警信号可以是输出到机台的DIO口控制机台进行报警。

还提供一种研磨盘调节器的监控方法，图5是一个实施例研磨盘调节器的监控方法流程图，包括监控压力的步骤S50，S50又包括以下3个步骤：

S502，获取研磨盘调节器施加给研磨盘的压力的实际大小，并生成压力信号。通过设置压力传感器来获取研磨盘调节器施加给研磨盘的压力的实际大小。

S504，对压力信号进行处理，生成压力信息。

S506，显示压力信息。

还包括监控位置的步骤S51，S51又包括以下3个步骤：

S512，获取研磨盘调节器的位置，并生成位置信号。通过设置位置传感器获取研磨盘调节器的位置。

S514，对位置信号进行处理，生成位置信息。

S516，显示位置信息。

还包括监控转速的步骤S52，S52又包括以下3个步骤：

S522，获取研磨盘调节器的金刚石盘的转速，并生成转速信号。通过设置转速传感器获取研磨盘调节器的金刚石盘的转速。

S524，对转速信号进行处理，生成转速信息。

S526，显示转速信息。

需要注意到是，S50、S51、S52三个大步骤之间是没有先后顺序的要求的。

本实施例中，在S50、S51、S52三步骤后，还包括步骤S60：将设定的参数与实际的参数进行比较，若两者的差距大于一个预设值，则进行报警。所述参数可以是压力或转速。当参数是压力时，S60就是将设定的压力大小与研磨盘调节器施加给研磨盘的压力的实际大小进行比较，若两者的差距大于一个预设值则进行报警。当参数是转速时，S60就是将马达的转速与金刚石盘的转速进行比较，若两者的差距大于一个预设值则进行报警。

该预设值可以是由操作员设定的一个经验值，也可以是根据设定的压力或转速依据一个比例自动计算得到，例如可以取设定的压力或转速的10％。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种研磨盘调节器的监控装置，其特征在于，包括相互连接的压力传感器和研磨盘调节器监控模块，所述压力传感器用于获取研磨盘调节器施加给研磨盘的压力的实际大小，生成压力信号并传输给所述研磨盘调节器监控模块，所述研磨盘调节器监控模块对所述压力信号进行处理后输出给显示器显示压力信息。

2.根据权利要求1所述的研磨盘调节器的监控装置，其特征在于，还包括与所述研磨盘调节器监控模块连接的位置传感器，所述位置传感器用于获取所述研磨盘调节器的位置，生成位置信号并传输给所述研磨盘调节器监控模块，所述研磨盘调节器监控模块对所述位置信号进行处理后输出给显示器显示位置信息。

3.根据权利要求2所述的研磨盘调节器的监控装置，其特征在于，所述位置传感器获取的是所述研磨盘调节器在竖直方向的位置。

4.根据权利要求1所述的研磨盘调节器的监控装置，其特征在于，还包括与所述研磨盘调节器监控模块连接的转速传感器，所述转速传感器用于获取研磨盘调节器的金刚石盘的转速，生成转速信号并传输给所述研磨盘调节器监控模块，所述研磨盘调节器监控模块对所述转速信号进行处理后输出给显示器显示转速信息。

5.根据权利要求1所述的研磨盘调节器的监控装置，其特征在于，还包括与所述研磨盘调节器监控模块连接的报警模块，所述研磨盘调节器监控模块还用于获取设定的压力大小，并与所述研磨盘调节器施加给研磨盘的压力的实际大小进行比较，若两者的差距大于第一预设值，所述研磨盘调节器监控模块向所述报警模块输出报警信号，所述报警模块报警。

6.根据权利要求1所述的研磨盘调节器的监控装置，其特征在于，还包括与所述研磨盘调节器监控模块连接的报警模块，所述研磨盘调节器监控模块还用于获取研磨盘调节器的马达的转速，并与所述研磨盘调节器的金刚石盘的转速进行比较，若两者的差距大于第二预设值，所述研磨盘调节器监控模块向所述报警模块输出报警信号，所述报警模块报警。

7.一种研磨盘调节器的监控方法，包括下列步骤：

通过压力传感器获取研磨盘调节器施加给研磨盘的压力的实际大小，并生成压力信号；

对所述压力信号进行处理，生成压力信息；

显示所述压力信息。

8.根据权利要求7所述的研磨盘调节器的监控方法，其特征在于，还包括下列步骤：

通过位置传感器获取所述研磨盘调节器的位置，并生成位置信号；

对所述位置信号进行处理，生成位置信息；

显示所述位置信息。

9.根据权利要求7所述的研磨盘调节器的监控方法，其特征在于，还包括下列步骤：

通过转速传感器获取所述研磨盘调节器的金刚石盘的转速，并生成转速信号；

对所述转速信号进行处理，生成转速信息；

显示所述转速信息。

10.根据权利要求7所述的研磨盘调节器的监控方法，其特征在于，还包括将设定的压力大小与研磨盘调节器施加给研磨盘的压力的实际大小进行比较，若两者的差距大于第一预设值则进行报警的步骤。

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