CN110303426A - 提高研磨效率的方法和研磨装置 - Google Patents

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Abstract

该发明涉及一种提高研磨效率的方法和研磨装置，其中所述提高研磨效率的方法，包括以下步骤：测量研磨垫表面的沟槽深度；根据所述沟槽深度调整研磨装置的研磨设置。以上提高研磨效率的方法和研磨装置均检测所述研磨垫表面的沟槽的深度，由沟槽的深度来决定所述研磨装置的研磨参数，能够有效保证研磨效率以及研磨质量，简单方便。

Description

提高研磨效率的方法和研磨装置
技术领域
本发明涉及晶圆生产制造加工设备领域，具体涉及一种提高研磨效率的方法和研磨装置。
背景技术
化学机械研磨/平坦化(CMP)为一种结合化学力与机械力来让晶圆表面平滑的制程。在CMP的工艺过程中，研磨率是一项很重要的参数。如何让设备保持一个稳定的研磨率，决定着晶圆的品质。
现有技术中，在进行研磨时，晶圆由一旋转或移动的研磨头压持在一旋转的研磨垫上，所述研磨垫上喷淋有研磨液，研磨液一般除了细微研磨粒之外，还包含有酸性或碱性溶液，研磨垫的材料一般是聚氨酯，且研磨垫的表面粗糙、具有孔洞，而修整器则用来将研磨垫表面晶圆研磨造成的碎屑移除，使制程更加稳定。
何时让设备保持稳定的研磨率，是当前需要解决的一个重要问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高研磨效率的方法及研磨装置，能够可以直接稳定研磨率的方法。
为解决上述技术问题，以下提供了一种提高研磨效率的方法，包括以下步骤：测量研磨垫表面的沟槽深度；根据所述沟槽深度调整研磨装置的研磨设置。
可选的，使用超声波测量所述沟槽深度。
可选的，根据所述沟槽深度调整研磨装置的研磨设置时，包括以下步骤：控制所述研磨装置的研磨头作用于所述研磨垫上沟槽深度大于第一预设值的区域；控制所述研磨头在所述研磨垫上沟槽深度小于第二预设值的区域的下压力度大于第一预设力度；控制所述研磨垫修整盘修整所述研磨垫上沟槽深度小于第三预设值的区域；控制所述研磨装置的研磨垫修整盘在所述研磨垫上沟槽深度小于第四预设值的区域的修整力度大于第二预设力度；控制所述研磨装置的研磨液喷淋头朝向所述研磨垫上沟槽深度小于第五预设值的区域喷淋研磨液；控制所述研磨液喷淋头在所述研磨垫上沟槽深度小于第六预设值的区域的喷淋量大于第一预设量。
可选的，还包括以下步骤：在所述沟槽深度小于第七预设值时，发出警报。
为解决上述技术问题，以下还提供了一种研磨装置，包括研磨垫，用于研磨晶圆，包括：沟槽深度检测单元，用于检测所述研磨垫表面的沟槽深度；控制器，连接至所述沟槽深度检测单元，用于根据所述沟槽深度检测单元检测到的研磨垫表面的沟槽深度，对所述研磨装置的研磨设置进行控制。
可选的，还包括：研磨头，用于固定待研磨的晶圆，使晶圆的待研磨面压覆在所述研磨垫表面，并相对于所述研磨垫有相对运动；研磨垫修整盘，用于修整所述研磨垫，以保持所述研磨垫的粗糙度；研磨液喷淋头，朝向所述研磨垫设置，用于喷淋带有研磨颗粒的研磨液。
可选的，所述研磨头、研磨垫修整盘以及研磨液喷淋头分别设置至不同的驱动臂。
可选的，所述研磨装置的研磨设置包括：所述研磨头的作用区域、所述研磨头的下压力度、所述研磨垫修整盘的作用区域、所述研磨垫修整盘的修整力度、所述研磨液喷淋头的喷淋量以及所述研磨液喷淋头的喷淋区域。
可选的，所述沟槽深度检测单元包括超声波收发单元，且所述超声波收发单元的收发口均朝向所述研磨垫设置，所述超声波收发单元设置至所述研磨垫修整盘所设置到的驱动臂。
可选的，还包括报警单元，连接至所述控制器，由所述控制器控制所述报警单元在所述沟槽深度小于第七预设值时发出警报。
以上提高研磨效率的方法和研磨装置均检测所述研磨垫表面的沟槽的深度，由沟槽的深度来决定所述研磨装置的研磨参数，能够有效保证研磨效率以及研磨质量，简单方便。
附图说明
图1为本发明的一种具体实施方式中的提高研磨效率的方法的步骤示意图。
图2为本发明的一种具体实施方式中的研磨装置的结构示意图。
图3为本发明的一种具体实施方式中的研磨垫研磨前的结构示意图。
图4为本发明的一种具体实施方式中的研磨垫研磨后的结构示意图。
图5为本发明的一种具体实施方式中的研磨装置的连接关系示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的提高研磨效率的方法和研磨装置作进一步详细说明。
研究发现，研磨垫在研磨前后，表面的沟槽深度会发生明显变化，这显著影响着研磨装置对晶圆的研磨效率。
请参阅图1至图5，其中图1为本发明的一种具体实施方式中的提高研磨效率的方法的步骤示意图，图2为本发明的一种具体实施方式中的研磨装置的结构示意图，图3为本发明的一种具体实施方式中的研磨垫研磨前的结构示意图，图4为本发明的一种具体实施方式中的研磨垫研磨后的结构示意图，图5为本发明的一种具体实施方式中的研磨装置的连接关系示意图。
该具体实施方式中，提供了一种提高研磨效率的方法，包括以下步骤：S11测量研磨垫200表面的沟槽206深度；S12根据所述沟槽206深度调整研磨装置的研磨设置。
在该具体实施方式中，所述提高研磨效率的方法检测所述研磨垫200表面的沟槽206的深度，由沟槽206的深度来决定所述研磨装置的研磨参数，能够有效保证研磨效率以及研磨质量，简单方便。
在一种具体实施方式中，使用超声波测量所述沟槽206深度。使用超声波测量所述沟槽206深度时，由超声波收发单元朝向所述研磨垫200表面发出超声波，以及接收由所述研磨垫200表面反射回来的超声波，由于不同的沟槽206深度对应的接收到反射回来的超声波的时间不同，收发时间差也不同，因此，采用这样的方法能够很好的获取到所述研磨垫200表面的沟槽206深度情况。
在一种具体实施方式中，当对一片晶圆的研磨工艺结束之后，即通过所述超声波收发单元向所述研磨垫200发出超声波，以期获得所述研磨垫200表面的沟槽206情况。在该具体实施方式中，通过一控制器501将所述研磨垫200表面沟槽206的深度情况整理后，可以得到整个研磨垫200的形貌。这样，就能很方便的根据所述研磨垫200的形貌控制所述研磨装置的研磨设置，以期得到更好的研磨效果。
在一种具体实施方式中，所述研磨装置包括研磨盘修整器203，用于修整所述研磨垫200，保持所述研磨垫200的粗糙度，从而保证一定的研磨效果。在该具体实施方式中，所述超声波收发单元可以设置到所述研磨盘修整器203所在的驱动臂202，由于所述研磨盘修整器203需要对整个研磨垫200进行修整，因此，所述超声波收发单元可以跟随所述研磨盘修整器203在修整整个研磨垫200时的运动，完成对整个研磨垫200的扫描。
实际上，也可根据需要选择其他的沟槽206深度检测装置来实现对研磨垫200表面的沟槽206深度的检测。如使用调平传感器。所述调平传感器为光学的传感器，可以获知整个研磨垫200的上表面的情况。由于沟槽206底部的高度是一致的，因此在该具体实施方式中，可以通过所述调平传感器获取到的所述研磨垫200的上表面的情况获取到所述沟槽206的深度。
在一种具体实施方式中，根据所述沟槽206深度调整研磨装置的研磨设置时，包括以下步骤：控制所述研磨装置的研磨头502作用于所述研磨垫200上沟槽206深度大于第一预设值的区域；控制所述研磨头502在所述研磨垫200上沟槽206深度小于第二预设值的区域的下压力度大于第一预设力度；控制所述研磨垫修整盘203修整所述研磨垫200上沟槽206深度小于第三预设值的区域；控制所述研磨装置的研磨垫修整盘203在所述研磨垫200上沟槽206深度小于第四预设值的区域的修整力度大于第二预设力度；控制所述研磨装置的研磨液喷淋头503朝向所述研磨垫200上沟槽206深度小于第五预设值的区域喷淋研磨液；控制所述研磨液喷淋头503在所述研磨垫200上沟槽206深度小于第六预设值的区域的喷淋量大于第一预设量。
在该具体实施方式中，控制所述研磨装置的研磨头502作用于所述研磨垫200上沟槽206深度大于第一预设值的区域，可以保证只有具有较深沟槽206的研磨垫200的区域才能与晶圆相互作用，这保证研磨垫200对晶圆的一定的研磨率。
控制所述研磨头502在所述研磨垫200上沟槽206深度小于第二预设值的区域的下压力度大于第一预设力度，使得所述晶圆在所述研磨垫200上沟槽206深度小于第二预设值的区域被研磨时，即使沟槽206的深度可能不够理想、无法提供足够高的研磨率，也可通过加大所述研磨头502的下压力度而达到相应的研磨率。
控制所述研磨垫修整盘203修整所述研磨垫200上沟槽206深度小于第三预设值的区域，使得可通过加大所述研磨垫200上沟槽206深度不够的区域的粗糙度，来提升该区域的研磨率。
控制所述研磨装置的研磨垫修整盘203在所述研磨垫200上沟槽206深度小于第四预设值的区域的修整力度大于第二预设力度，使得可以通过加大修整力度来加大所述研磨垫200上沟槽206深度不够的区域的粗糙度，以提升该区域的研磨率。
控制所述研磨装置的研磨液喷淋头503朝向所述研磨垫200上沟槽206深度小于第五预设值的区域喷淋研磨液，使得所述晶圆在所述研磨垫200上沟槽206深度小于第二预设值的区域被研磨时，即使沟槽206的深度可能不够理想、无法提供足够高的研磨率，也可通过增加研磨颗粒来增大研磨率。
控制所述研磨液喷淋头503在所述研磨垫200上沟槽206深度小于第六预设值的区域的喷淋量大于第一预设量，使得可以通过加大研磨液的量来增加所述研磨垫200上沟槽206深度不够的区域的研磨颗粒的量，从而提升该区域的研磨率。
在一种具体实施方式中，还包括以下步骤：在所述沟槽206深度小于第七预设值时，发出警报，以提醒用户及时更换研磨垫200，更好的保证研磨效率。
在一种具体实施方式中，通过报警单元来实现警报的发出。在一种具体实施方式中，所述报警单元包括蜂鸣器和LED灯中的至少一种，连接到所述控制器501，在所述控制器501的控制下发出警报。
请参阅图2，在该具体实施方式中，还提供了一种研磨装置，包括研磨垫200，用于研磨晶圆，包括：沟槽深度检测单元201，用于检测所述研磨垫200表面的沟槽206深度；控制器501，连接至所述沟槽深度检测单元201，用于根据所述沟槽深度检测单元201检测到的研磨垫200表面的沟槽206深度，对所述研磨装置的研磨设置进行控制。
所述研磨装置通过沟槽深度检测单元201检测所述研磨垫200表面的沟槽206的深度，并且控制所述研磨装置的控制器501是根据所述沟槽206的深度来决定相关的研磨参数的，因此能够有效保证研磨效率以及研磨质量，简单方便。
在一种具体实施方式中，还包括：研磨头502，用于固定待研磨的晶圆，使晶圆的待研磨面压覆在所述研磨垫200表面，并相对于所述研磨垫200有相对运动；研磨垫修整盘203，用于修整所述研磨垫200，以保持所述研磨垫200的粗糙度；研磨液喷淋头503，朝向所述研磨垫200设置，用于喷淋带有研磨颗粒的研磨液。
在一种具体实施方式中，所述研磨头502、研磨垫修整盘203以及研磨液喷淋头503分别设置至不同的驱动臂202。这样，所述控制器501在控制所述研磨头502、研磨垫修整盘203以及研磨液喷淋头503时，可分别控制他们的运动状态、位置，以实现更切合于当前研磨垫200的沟槽206深度状态的控制，获取到更高的研磨效率。
在一种具体实施方式中，所述研磨装置的研磨设置包括：所述研磨头502的作用区域、所述研磨头502的下压力度、所述研磨垫修整盘203的作用区域、所述研磨垫修整盘203的修整力度、所述研磨液喷淋头503的喷淋量以及所述研磨液喷淋头503的喷淋区域。
在一种具体实施方式中，所述沟槽深度检测单元201包括超声波收发单元，且所述超声波收发单元的收发口均朝向所述研磨垫200设置。使用超声波测量所述沟槽206深度时，由超声波收发单元朝向所述研磨垫200表面发出超声波，以及接收由所述研磨垫200表面反射回来的超声波，由于不同的沟槽206深度对应的接收到反射回来的超声波的时间不同，收发时间差也不同，因此，采用这样的方法能够很好的获取到所述研磨垫200表面的沟槽206深度情况。
在一种具体实施方式中，当对一片晶圆的研磨工艺结束之后，即通过所述超声波收发单元向所述研磨垫200发出超声波，以期获得所述研磨垫200表面的沟槽206情况。在该具体实施方式中，通过一控制器501将所述研磨垫200表面沟槽206的深度情况整理后，可以得到整个研磨垫200的形貌。这样，就能很方便的根据所述研磨垫200的形貌控制所述研磨装置的研磨设置，以期得到更好的研磨效果。
在一种具体实施方式中，所述超声波收发单元设置至所述研磨垫修整盘203所设置到的驱动臂202。这是由于所述研磨盘修整器203需要对整个研磨垫200进行修整，因此，所述超声波收发单元可以跟随所述研磨盘修整器203在修整整个研磨垫200时的运动，完成对整个研磨垫200的扫描。
在一种具体实施方式中，还包括报警单元，连接至所述控制器501，由所述控制器501控制所述报警单元，在所述沟槽206深度小于第七预设值时发出警报，以提醒用户及时更换研磨垫200，从而保证所述研磨垫200的研磨率不会低于一预设阈值。
在一种具体实施方式中，所述报警单元包括蜂鸣器和LED灯中的至少一种，连接到所述控制器501，在所述控制器501的控制下发出警报。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种提高研磨效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
测量研磨垫表面的沟槽深度；
根据所述沟槽深度调整研磨装置的研磨设置。
2.根据权利要求1所述的提高研磨效率的方法，其特征在于，使用超声波测量所述沟槽深度。
3.根据权利要求1所述的提高研磨效率的方法，其特征在于，根据所述沟槽深度调整研磨装置的研磨设置时，包括以下步骤：
控制所述研磨装置的研磨头作用于所述研磨垫上沟槽深度大于第一预设值的区域；
控制所述研磨头在所述研磨垫上沟槽深度小于第二预设值的区域的下压力度大于第一预设力度；
控制所述研磨垫修整盘修整所述研磨垫上沟槽深度小于第三预设值的区域；
控制所述研磨装置的研磨垫修整盘在所述研磨垫上沟槽深度小于第四预设值的区域的修整力度大于第二预设力度；
控制所述研磨装置的研磨液喷淋头朝向所述研磨垫上沟槽深度小于第五预设值的区域喷淋研磨液；
控制所述研磨液喷淋头在所述研磨垫上沟槽深度小于第六预设值的区域的喷淋量大于第一预设量。
4.根据权利要求1所述的提高研磨效率的方法，其特征在于，还包括以下步骤：在所述沟槽深度小于第七预设值时，发出警报。
5.一种研磨装置，包括研磨垫，用于研磨晶圆，其特征在于，包括：
沟槽深度检测单元，用于检测所述研磨垫表面的沟槽深度；
控制器，连接至所述沟槽深度检测单元，用于根据所述沟槽深度检测单元检测到的研磨垫表面的沟槽深度，对所述研磨装置的研磨设置进行控制。
6.根据权利要求5所述的研磨装置，其特征在于，还包括：
研磨头，用于固定待研磨的晶圆，使晶圆的待研磨面压覆在所述研磨垫表面，并相对于所述研磨垫有相对运动；
研磨垫修整盘，用于修整所述研磨垫，以保持所述研磨垫的粗糙度；
研磨液喷淋头，朝向所述研磨垫设置，用于喷淋带有研磨颗粒的研磨液。
7.根据权利要求6所述的研磨装置，其特征在于，所述研磨头、研磨垫修整盘以及研磨液喷淋头分别设置至不同的驱动臂。
8.根据权利要求6所述的研磨装置，其特征在于，所述研磨装置的研磨设置包括：所述研磨头的作用区域、所述研磨头的下压力度、所述研磨垫修整盘的作用区域、所述研磨垫修整盘的修整力度、所述研磨液喷淋头的喷淋量以及所述研磨液喷淋头的喷淋区域。
9.根据权利要求6所述的研磨装置，其特征在于，所述沟槽深度检测单元包括超声波收发单元，且所述超声波收发单元的收发口均朝向所述研磨垫设置，且所述超声波收发单元设置至所述研磨垫修整盘所设置到的驱动臂。
10.根据权利要求5所述的研磨装置，其特征在于，还包括报警单元，连接至所述控制器，由所述控制器控制所述报警单元在所述沟槽深度小于第七预设值时发出警报。
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