CN109616433B - 一种晶圆转速监控装置及监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶圆转速监控装置，包括一安装于化学机械抛光平坦化机台的清洗槽内的激光传感器装置；激光传感器装置包括：激光发射器、激光检测器和测量处理系统，激光发射器和激光检测器相对设置在所述晶圆的两侧，所述激光检测器用于接收所述激光发射器发射的激光束；所述晶圆上开设有一开口槽，晶圆在转动中，当所述开口槽转至与激光发射器的激光发射口处于同一水平位置时，激光发射器发射的激光束通过该开口槽被激光检测器接收，激光检测器根据接收的激光束生成一检测信号并发送给测量处理系统，测量处理系统根据激光检测器接收激光束的时间间隔，计算得到晶圆的实时转速，本发明能够及时准确的监控到晶圆转速的异常情况。

Description

一种晶圆转速监控装置及监控方法

技术领域

本发明涉及一种转速监控装置，尤其涉及一种应用于化学机械研磨领域的用于监控晶圆转速的监控装置及监控方法。

背景技术

在半导体制造技术中，钨连接层是前段分立器件和后段金属层连接的纽带，在钨平坦化过程中，晶圆表面会累积一些小尺寸颗粒，这些小颗粒会影响金属特性从而影响分立器件的性能。研究发现，钨平坦化过程出现的上述缺陷通常是由于晶圆在转动过程中因转速存在异常而导致晶圆清洗不干净。

针对上述缺陷，现有的解决办法一般有以下两种：

一是通过监控用于洗刷晶圆的刷子的压力及用于驱动晶圆转动的驱动辊的转速，间接获取晶圆的转速，以判断晶圆的转速是否存在异常，进而判断晶圆表面是否存在小颗粒，然而驱动辊的转速无法准确反映晶圆的转动情况，因此无法及时准确的反映晶圆转速是否存在异常。

二是通过在线监测系统对晶圆转速进行实时监测。该监测方法需要在晶圆表面累积较多小颗粒时才能监测到晶圆转速的异常情况，此种方法需要长时间对晶圆转速进行监测，所以无法及时监测到晶圆转速的异常情况，实用性较差。

发明内容

鉴于上述存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种晶圆转速监控装置，该监控装置能够及时准确的监控到晶圆转速的异常情况，从而减少由于晶圆表面清洗不彻底对产品性能造成的影响，降低企业损失。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是，提供一种晶圆转速监控装置，应用于化学机械抛光平坦化机台上，包括一安装于所述机台的清洗槽内的激光传感器装置；

所述激光传感器装置包括：

一设置于所述晶圆一侧的激光发射器，用于发射激光束；

一与所述激光发射器相对设置在所述晶圆另一侧的激光检测器，用于接收所述激光发射器发射的所述激光束；所述晶圆上开设有一开口槽，所述晶圆在转动过程中，当所述开口槽转至与所述激光发射器的激光发射口处于同一水平位置时，所述激光发射器发射的所述激光束通过所述开口槽被所述激光检测器所接收；所述激光检测器根据接收到的所述激光束生成一检测信号并发送给一测量处理系统；

一与所述激光检测器通信连接的测量处理系统，所述测量处理系统用于根据连续两次接收到所述检测信号的间隔时间，计算得到所述晶圆的实时转速。

作为本发明的一种优选方案，所述测量处理系统内部包括：

信号接收模块，用于接收所述激光检测器发送的所述检测信号；

计时器，连接所述信号接收模块，用于计算所述信号接收模块连续两次接收到所述检测信号的间隔时间；

信号处理模块，连接所述计时器，用于根据所述计时器计算得到的所述间隔时间，进而计算得到所述晶圆的实时转速，并将所述实时转速与预设的晶圆的标准转速进行比对，从而判断所述晶圆转速是否存在异常。

作为本发明的一种优选方案，所述的一种晶圆转速监控装置还包括一报警系统，所述报警系统通信连接所述测量处理系统，所述测量处理系统内部预设有所述晶圆的标准转速，当所述测量处理系统计算得到的所述晶圆的所述实时转速小于所述晶圆的所述标准转速时，所述测量处理系统向所述报警系统发送一报警信号，所述报警系统根据接收到的所述报警信号进行提示报警。

作为本发明的一种优选方案，所述报警系统为一报警装置，所述报警装置包括声光报警器。

作为本发明的一种优选方案，所述测量处理系统包括智能终端设备，所述智能终端设备包括计算机、平板电脑和手机。

作为本发明的一种优选方案，所述激光检测器为激光接收器。

作为本发明的一种优选方案，于所述晶圆上开设的所述开口槽设于所述晶圆的边缘处。

本发明还提供一种监控晶圆转速的方法，通过应用所述的晶圆转速监控装置实现，具体包括如下步骤：

步骤S1，当需要对所述晶圆的转速进行实时监测时，启动所述激光发射器、所述激光检测器和所述测量处理系统；当于所述晶圆上开设的所述开口槽转动至与所述激光发射器的激光发射口处于同一水平位置时，所述激光发射器发射的所述激光束穿过所述开口槽被所述激光检测器所接收；

步骤S2，所述激光检测器在每次接收到所述激光发射器发射的所述激光束后，将生成一检测信号并发送给所述测量处理系统，所述测量处理系统根据所述激光检测器接收所述激光束的时间间隔，计算得到所述晶圆的实时转速；

步骤S3，所述测量处理系统将计算得到的所述晶圆的实时转速与预设的所述标准转速进行比对，

若所述实时转速小于所述标准转速，则所述测量处理系统向所述报警系统发送一报警信号，以提示所述报警系统报警；

若所述实时转速大于或等于所述标准转速，则所述测量处理系统不向所述报警系统发送报警信号。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤S1中所述的于所述晶圆上开设的所述开口槽设置于所述晶圆的边缘处。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤S1、所述步骤S2或所述步骤S3中所述的测量处理系统内部包括：

信号接收模块，用于接收所述激光检测器发送的所述检测信号；

计时器，连接所述信号接收模块，用于计算所述信号接收模块连续两次接收到所述检测信号的间隔时间；

信号处理模块，连接所述计时器，用于根据所述计时器计算得到的所述间隔时间，进而计算得到所述晶圆的实时转速，并将所述实时转速与预设的晶圆的标准转速进行比对，从而判断所述晶圆转速是否存在异常。

与现有技术相比，本发明的有益效果是，本发明通过所述激光检测器接收到激光束的间隔时间确定晶圆的实时转速，当检测到的所述晶圆的实时转速小于预设的所述晶圆的标准转速时，则判定晶圆转速存在异常，本发明基于上述工作原理可以及时准确的监控到晶圆转速是否存在异常情况，以便于工作人员及时介入处理，降低企业损失。

附图说明

图1是本发明实施例提供的晶圆转速监控装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的晶圆转速监控装置中的激光传感器装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的晶圆转速监控装置中的激光传感器装置中的测量处理系统的内部结构示意图；

图4是应用本发明实施例提供的晶圆转速监控装置监控晶圆转速的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

请参照图1和图2，本实施例提供一种应用于化学机械抛光平坦化机台上的晶圆转速监控装置，包括一安装于所述机台的清洗槽内的激光传感器装置100；

所述激光传感器装置100包括：

一设置于所述晶圆200一侧的激光发射器1，所述激光发射器1用于发射激光束；

一与所述激光发射器1相对设置在所述晶圆200另一侧的激光检测器2，用于接收所述激光发射器1发射的所述激光束；所述晶圆200上开设有一开口槽300，所述开口槽300优选开设于所述晶圆200的边缘；所述晶圆200在转动过程中，当所述开口槽300转至与所述激光发射器1的激光发射口处于同一水平位置时，所述激光发射器1发射的所述激光束通过所述开口槽300被所述激光检测器2所接收；所述激光检测器2根据接收到的所述激光束生成一检测信号并发送给一测量处理系统3；

一与所述激光检测器2通信连接的测量处理系统3，所述测量处理系统3用于根据连续两次接收到所述检测信号的间隔时间，计算得到所述晶圆200的实时转速。

请参照图3，所述所述测量处理系统3内部包括：

信号接收模块31，用于接收所述激光检测器2发送的所述检测信号；

计时器32，连接所述信号接收模块31，用于计算所述信号接收模块31连续两次接收到所述检测信号的间隔时间；

信号处理模块33，连接所述计时器32，用于根据所述计时器32计算得到的所述间隔时间，进而计算得到所述晶圆200的实时转速，并将所述实时转速与预设的晶圆的标准转速进行比对，从而判断所述晶圆200转速是否存在异常。

为了能够第一时间获知所述晶圆的转速存在的异常情况，请参照图2，本实施例提供的晶圆转速监控装置的所述激光传感器装置100还包括一报警系统4，所述报警系统4通信连接所述测量处理系统3，所述测量处理系统3内部预设有所述晶圆200的标准转速，当所述测量处理系统3计算得到的所述晶圆200的所述实时转速小于所述晶圆200的所述标准转速时，所述测量处理系统3向所述报警系统4发送一报警信号，所述报警系统4根据接收到的所述报警信号进行提示报警。

这里需要说明的是，所述的报警系统4实为一报警装置，所述报警装置优选为声光报警器。所述的测量处理系统3包括智能终端设备，所述智能终端设备包括计算机、平板电脑和手机等。当然所述的测量处理系统3也可以是嵌入在所述化学机械抛光平坦化机台内的控制系统，所述控制系统是化学机械抛光平坦化设备自身的控制系统。

另外需要说明的是，所述的激光检测器2优选为激光接收器。所述的激光发射器1、激光接收器以及声光报警器均为现有技术中存在的设备，关于激光发射器1、激光接收器以及声光报警器的结构及工作原理在此均不作详细阐述。

请参照图4，本发明还提供了一种监控晶圆转速的方法，该晶圆转速监控方法通过应用本发明实施例一提供的晶圆转速监控装置实现，具体包括如下步骤：

步骤S1，当需要对所述晶圆200的转速进行实时监测时，启动所述激光发射器1、所述激光检测器2和所述测量处理系统3；当于所述晶圆200上开设的所述开口槽300转动至与所述激光发射器1的激光发射口处于同一水平位置时，所述激光发射器1发射的所述激光束穿过所述开口槽300被所述激光检测器2所接收；

步骤S2，所述激光检测器2在每次接收到所述激光发射器1发射的所述激光束后，将生成一检测信号并发送给所述测量处理系统3，所述测量处理系统3根据所述激光检测器2接收所述激光束的时间间隔，计算得到所述晶圆200的实时转速；

步骤S3，所述测量处理系统3将计算得到的所述晶圆200的实时转速与预设的所述标准转速进行比对，

若所述实时转速小于所述标准转速，则所述测量处理系统3向所述报警系统4发送一报警信号，以提示所述报警系统4报警；

若所述实时转速大于或等于所述标准转速，则所述测量处理系统3不向所述报警系统4发送报警信号。

需要说明的是，所述步骤S1中所述的于所述晶圆200上开设的所述开口槽300设置于所述晶圆200的边缘处。所述步骤S3中所述的报警系统4为一报警装置，所述报警装置包括声光报警器。所述步骤S1中所述测量处理系统3包括智能终端设备，所述智能终端设备包括计算机、平板电脑和手机。

综上所述，本发明通过所述激光检测器2接收到激光束的间隔时间确定晶圆的实时转速，当检测到的所述晶圆200的实时转速小于预设的所述晶圆200的标准转速时，则判定晶圆200转速存在异常，本发明基于上述工作原理可以及时准确的监控到晶圆转速是否存在异常情况，以便于工作人员及时介入处理，降低企业损失。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种晶圆转速监控装置，应用于化学机械抛光平坦化机台上，其特征在于，包括一安装于所述机台的清洗槽内的激光传感器装置；

所述激光传感器装置包括：

一设置于所述晶圆一侧的激光发射器，用于发射激光束；

一与所述激光发射器相对设置在所述晶圆另一侧的激光检测器，用于接收所述激光发射器发射的所述激光束；所述晶圆上开设有一开口槽，所述晶圆在转动过程中，当所述开口槽转至与所述激光发射器的激光发射口处于同一水平位置时，所述激光发射器发射的所述激光束通过所述开口槽被所述激光检测器所接收；所述激光检测器根据接收到的所述激光束生成一检测信号并发送给一测量处理系统；

一与所述激光检测器通信连接的测量处理系统，所述测量处理系统用于根据连续两次接收到所述检测信号的间隔时间，计算得到所述晶圆的实时转速。

2.如权利要求1所述的一种晶圆转速监控装置，其特征在于，所述测量处理系统内部包括：

信号接收模块，用于接收所述激光检测器发送的所述检测信号；

计时器，连接所述信号接收模块，用于计算所述信号接收模块连续两次接收到所述检测信号的间隔时间；

信号处理模块，连接所述计时器，用于根据所述计时器计算得到的所述间隔时间，进而计算得到所述晶圆的实时转速，并将所述实时转速与预设的晶圆的标准转速进行比对，从而判断所述晶圆转速是否存在异常。

3.如权利要求1所述的一种晶圆转速监控装置，其特征在于，还包括一报警系统，所述报警系统通信连接所述测量处理系统，所述测量处理系统内部预设有所述晶圆的标准转速，当所述测量处理系统计算得到的所述晶圆的所述实时转速小于所述晶圆的所述标准转速时，所述测量处理系统向所述报警系统发送一报警信号，所述报警系统根据接收到的所述报警信号进行提示报警。

4.如权利要求3所述的一种晶圆转速监控装置，其特征在于，所述报警系统为一报警装置，所述报警装置包括声光报警器。

5.如权利要求1所述的一种晶圆转速监控装置，其特征在于，所述测量处理系统包括智能终端设备，所述智能终端设备包括计算机、平板电脑和手机。

6.如权利要求1所述的一种晶圆转速监控装置，其特征在于，所述激光检测器为激光接收器。

7.如权利要求1所述的一种晶圆转速监控装置，其特征在于，于所述晶圆上开设的所述开口槽设于所述晶圆的边缘处。

8.一种监控晶圆转速的方法，其特征在于，通过应用如权3或4任意一项所述的晶圆转速监控装置实现，具体包括如下步骤：

步骤S1，当需要对所述晶圆的转速进行实时监测时，启动所述激光发射器、所述激光检测器和所述测量处理系统；当于所述晶圆上开设的所述开口槽转动至与所述激光发射器的激光发射口处于同一水平位置时，所述激光发射器发射的所述激光束穿过所述开口槽被所述激光检测器所接收；

步骤S2，所述激光检测器在每次接收到所述激光发射器发射的所述激光束后，将生成一检测信号并发送给所述测量处理系统，所述测量处理系统根据所述激光检测器接收所述激光束的时间间隔，计算得到所述晶圆的实时转速；

步骤S3，所述测量处理系统将计算得到的所述晶圆的实时转速与预设的所述标准转速进行比对，

若所述实时转速小于所述标准转速，则所述测量处理系统向所述报警系统发送一报警信号，以提示所述报警系统报警；

若所述实时转速大于或等于所述标准转速，则所述测量处理系统不向所述报警系统发送报警信号。

9.如权利要求8所述的监控晶圆转速的方法，其特征在于，所述步骤S1中所述的于所述晶圆上开设的所述开口槽设置于所述晶圆的边缘处。

10.如权利要求8所述的监控晶圆转速的方法，其特征在于，所述步骤S1、所述步骤S2或所述步骤S3中所述的测量处理系统内部包括：

信号接收模块，用于接收所述激光检测器发送的所述检测信号；

计时器，连接所述信号接收模块，用于计算所述信号接收模块连续两次接收到所述检测信号的间隔时间；

信号处理模块，连接所述计时器，用于根据所述计时器计算得到的所述间隔时间，进而计算得到所述晶圆的实时转速，并将所述实时转速与预设的晶圆的标准转速进行比对，从而判断所述晶圆转速是否存在异常。

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