CN113524028A - 一种监测抛光垫沟槽深度变化的装置及方法 - Google Patents

一种监测抛光垫沟槽深度变化的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及抛光垫技术领域，具体涉及一种监测抛光垫沟槽深度变化的装置及方法，包括修整器、修整盘、传感器、监测系统以及报警系统，修整器用于连接外部机体；修整盘与所述修整器滑动连接，用于对抛光垫进行修整；传感器与所述修整器连接，用于测量所述传感器与所述修整盘之间的目标距离；监测系统与所述传感器电连接，用于接收所述目标距离，并将所述目标距离与预设阈值进行比较；报警系统与所述监测系统电连接，用于当所述目标距离大于所述预设阈值时，发送报警信息。本发明能够解决现有技术中抛光垫沟槽深度变化监测不便的缺陷。

Description

一种监测抛光垫沟槽深度变化的装置及方法
技术领域
本发明涉及抛光垫技术领域，具体涉及一种监测抛光垫沟槽深度变化的装置及方法。
背景技术
在半导体制造工艺中，化学机械平坦化(chemical mechanical planarization，简称CMP)发挥着极其重要的作用，相应的从业者对设备的工艺性能要求也越来越高。工艺性能中最关键因素便是晶圆表面形貌以及去除膜厚，其直接影响后续制程并决定了最后成品芯片的质量。Polish作为CMP的主要单元，其中的抛光垫(Pad)表面粗糙度是否达标、去除率 (Remove rate)能否符合工艺要求是设备的重要考虑因素。
Polish单元中的Pad作为研磨的主要部分，作用为通过机械与化学腐蚀相结合的工艺对晶圆表面凹凸不平部位进行修整，从而达到晶圆进一步平坦化的目的。已知现有工艺下Pad会随着研磨时间的增加逐渐变薄，沟槽变浅，随之晶圆的去除率逐步下降，相应从业者用Lifetime来标定此种变化，即正常情况下认为在特定时间内Pad符合工艺要求，超过则需更换新耗材。而即使在Lifetime内Pad仍会受到诸多因素的影响，其厚度、沟槽深度变化等不一定完全随时间呈现线性变化，这些都将影响最终产品的表面形貌以及膜厚变化。
由于影响沟槽深度变化的因素很多，Pad可能出现提前被磨平的情况，因此在实际工艺中临近Lifetime时会频繁收取控片数据并查看Pad沟槽情况，增加了产品成本与人员工作量，且存在因查看不及时可能导致产品报废的风险。
发明内容
因此，本发明要解决现有技术中抛光垫沟槽深度变化监测不便的缺陷，从而提供一种监测抛光垫沟槽深度变化的装置及方法。
一种监测抛光垫沟槽深度变化的装置，包括修整器、修整盘、传感器、监测系统以及报警系统，修整器用于连接外部机体；修整盘与所述修整器滑动连接，用于对抛光垫进行修整；传感器与所述修整器连接，用于测量所述传感器与所述修整盘之间的目标距离；监测系统与所述传感器电连接，用于接收所述目标距离，并将所述目标距离与预设阈值进行比较；报警系统与所述监测系统电连接，用于当所述目标距离大于所述预设阈值时，发送报警信息。
可选的，所述修整器上连接有凸块，所述凸块上设有安装槽，所述传感器位于所述安装槽内。
可选的，所述修整器与所述凸块一体成型。
可选的，所述修整器内设有气囊，所述气囊上连接有气管，所述气囊与所述修整盘连接，所述气囊用于推拉所述修整盘。
可选的，包括如下步骤：获取目标距离，其中所述目标距离为传感器至修整盘的最短直线距离；将所述目标距离与预设阈值进行比较；当所述目标距离大于所述预设阈值时，发送报警信息。
可选的，所述获取目标距离包括：调用传感器，以获取收集的光强数据；根据所述光强数据，采用预设数学模型计算所述目标距离；获取计算得到的目标距离；其中，所述传感器为光学传感器。
可选的，在所述获取目标距离之前，还包括：标记初始目标距离，其中所述初始目标距离为修整盘抵接抛光垫并且修整抛光垫之前传感器至修整盘的最短直线距离。
可选的，所述预设阈值为所述初始目标距离与设定值之和，所述设定值为抛光垫的最大磨削厚度。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的一种监测抛光垫沟槽深度变化的装置，包括修整器、修整盘、传感器、监测系统以及报警系统，修整器用于连接外部机体；修整盘与所述修整器滑动连接，用于对抛光垫进行修整；传感器与所述修整器连接，用于测量所述传感器与所述修整盘之间的目标距离；监测系统与所述传感器电连接，用于接收所述目标距离，并将所述目标距离与预设阈值进行比较；报警系统与所述监测系统电连接，用于当所述目标距离大于所述预设阈值时，发送报警信息。通过上述设置，当操作人员需要对抛光垫沟槽深度进行监测时，将修整器与外部机体连接，将修整盘抵在抛光垫上，修整盘对抛光垫进行修整，此时传感器测量自身与修整盘之间的目标距离，当抛光垫的厚度变薄时，修整盘向下运动，修整盘与传感器之间的目标距离增大，当修整盘向下移动一定距离后，目标距离超过预设阈值，此时报警系统发送报警信息，操作人员收到报警信息后更换新的抛光垫，如此降低了产品成本与人员工作量，且不存在因查看不及时而导致产品报废，从而使操作人员对抛光垫沟槽深度变化监测更加便捷。
2.本发明提供的一种监测抛光垫沟槽深度变化的装置，所述修整器上连接有凸块，所述凸块上设有安装槽，所述传感器位于所述安装槽内。通过上述设置，传感器置于安装槽内，安装更加便捷，同时凸块包裹在传感器四周，从而能够对传感器起到保护作用，降低传感器受损的几率，延长传感器的使用寿命。
3.本发明提供的一种监测抛光垫沟槽深度变化的装置，所述修整器与所述凸块一体成型。通过上述设置，修整器与凸块一体成型，连接更加牢固，加工更加方便。
4.本发明提供的一种监测抛光垫沟槽深度变化的装置，所述修整器内设有气囊，所述气囊上连接有气管，所述气囊与所述修整盘连接，所述气囊用于推拉所述修整盘。通过上述设置，当修整盘对抛光垫进行修整时，外部气泵通过气管向气囊内注入空气，使得气囊对修整盘产生向下的作用力，从而使得修整盘能够抵住抛光垫，进而使得传感器与修整盘之间的目标距离能够反映出抛光垫的磨削程度，当需要更换抛光垫时，外部气泵通过气管抽取气囊内的空气，气囊对修整盘产生向上的作用力，从而将修整盘提起，便于操作人员更换新的抛光垫。
5.本发明提供的一种监测抛光垫沟槽深度变化的方法，包括如下步骤：获取目标距离，其中所述目标距离为传感器至修整盘的最短直线距离；将所述目标距离与预设阈值进行比较；当所述目标距离大于所述预设阈值时，发送报警信息。通过上述设置，传感器获取自身至修整盘的最短直线距离为目标距离，而后将目标距离与预设阈值进行比较，当目标距离超出预设阈值时，发送报警信息，操作人员收到报警信息后更换新的抛光垫，如此降低了产品成本与人员工作量，且不存在因查看不及时而导致产品报废，从而使操作人员对抛光垫沟槽深度变化监测更加便捷。
6.本发明提供的一种监测抛光垫沟槽深度变化的方法，所述获取目标距离包括：调用传感器，以获取收集的光强数据；根据所述光强数据，采用预设数学模型计算所述目标距离；获取计算得到的目标距离；其中，所述传感器为光学传感器。通过上述设置，传感器为光学传感器，测得的数据为光强数据，传感器与修整盘的距离发生变化时，光强也会发生相应的变化，依据预设的数学模型即可根据不同的光强推算出传感器与修整盘之间的目标距离，方便快捷，准确率高。
7.本发明提供的一种监测抛光垫沟槽深度变化的方法，在所述获取目标距离之前，还包括：标记初始目标距离，其中所述初始目标距离为修整盘抵接抛光垫并且修整抛光垫之前传感器至修整盘的最短直线距离。通过上述设置，不同的抛光垫之间的厚度存在微小的差距，通过标记初始位置可以得到更加准确地预设阈值，从而测算抛光垫沟槽深度的变化更加准确。
8.本发明提供的一种监测抛光垫沟槽深度变化的方法，所述预设阈值为所述初始目标距离与设定值之和，所述设定值为抛光垫的最大磨削厚度。通过上述设置，便于操作人员计算出预设阈值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例的一种监测抛光垫沟槽深度变化的装置的结构示意图；
图2为本申请实施例的一种监测抛光垫沟槽深度变化的方法的流程图；
图3为本申请实施例的一种监测抛光垫沟槽深度变化的方法的获取目标距离的流程图；
图4为本发明实施例3中计算机设备的示意图。
附图标记说明：1、修整器；2、修整盘；3、传感器；4、凸块；5、安装槽；6、处理器；7、存储器；8、总线。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
参照图1，本发明提供的一种监测抛光垫沟槽深度变化的装置，包括修整器1、修整盘2、传感器3、监测系统以及报警系统，修整器1用于连接外部机体；修整盘2与所述修整器1滑动连接，用于对抛光垫进行修整；传感器3与所述修整器1连接，用于测量所述传感器3与所述修整盘2之间的目标距离；监测系统与所述传感器3电连接，用于接收所述目标距离，并将所述目标距离与预设阈值进行比较；报警系统与所述监测系统电连接，用于当所述目标距离大于所述预设阈值时，发送报警信息。
通过上述设置，当操作人员需要对抛光垫沟槽深度进行监测时，将修整器1与外部机体连接，将修整盘2抵在抛光垫上，修整盘2对抛光垫进行修整，此时传感器3测量自身与修整盘2之间的目标距离，当抛光垫的厚度变薄时，修整盘2向下运动，修整盘2与传感器3之间的目标距离增大，当修整盘2向下移动一定距离后，目标距离超过预设阈值，此时报警系统发送报警信息，操作人员收到报警信息后更换新的抛光垫，如此降低了产品成本与人员工作量，且不存在因查看不及时而导致产品报废，从而使操作人员对抛光垫沟槽深度变化监测更加便捷。
具体的，报警系统还包括指示灯，当目标距离大于预设阈值时，指示灯闪烁以警告操作人员。
修整器1上连接有凸块4，凸块4上设有安装槽5，传感器3位于安装槽5内。通过上述设置，传感器3置于安装槽5内，安装更加便捷，同时凸块4包裹在传感器3四周，从而能够对传感器3起到保护作用，降低传感器3受损的几率，延长传感器3的使用寿命。
修整器1与凸块4一体成型。通过上述设置，修整器1与凸块4一体成型，连接更加牢固，加工更加方便。
修整器1内设有气囊，气囊上连接有气管，气囊与修整盘2连接，气囊用于推拉修整盘2。通过上述设置，当修整盘2对抛光垫进行修整时，外部气泵通过气管向气囊内注入空气，使得气囊对修整盘2产生向下的作用力，从而使得修整盘2能够抵住抛光垫，进而使得传感器3与修整盘2之间的目标距离能够反映出抛光垫的磨削程度，当需要更换抛光垫时，外部气泵通过气管抽取气囊内的空气，气囊对修整盘2产生向上的作用力，从而将修整盘2提起，便于操作人员更换新的抛光垫。
实施例2
参照图2-3，本发明提供的一种监测抛光垫沟槽深度变化的方法，包括如下步骤：
步骤S100，标记初始目标距离，其中初始目标距离为修整盘2抵接抛光垫并且修整抛光垫之前传感器3至修整盘2的最短直线距离。
通过上述设置，不同的抛光垫之间的厚度存在微小的差距，通过标记初始位置可以得到更加准确地预设阈值，从而测算抛光垫沟槽深度的变化更加准确。
步骤S200，获取目标距离，其中所述目标距离为传感器3至修整盘2 的最短直线距离；
具体的，获取目标距离包括：
S201，调用传感器3，以获取收集的光强数据；
其中，传感器3为光学传感器3。进行光强数据收集的程序界面设置有三个，用以同时监测三组抛光垫，更加高效。程序界面的横坐标为次数，纵坐标为目标距离。
S202，根据光强数据，采用预设数学模型计算目标距离；
其中，数学模型公式为L＝nI+b，其中，L为目标距离，n为操作人员所选传感器3的信号转化系数，I为传感器3收集到的光强值，b为常量。
S203，获取计算得到的目标距离；
通过上述设置，传感器3为光学传感器3，测得的数据为光强数据，传感器3与修整盘2的距离发生变化时，光强也会发生相应的变化，依据预设的数学模型即可根据不同的光强推算出传感器3与修整盘2之间的目标距离，方便快捷，准确率高。
步骤S300，将所述目标距离与预设阈值进行比较；
其中，预设阈值为初始目标距离与设定值之和，设定值为抛光垫的最大磨削厚度。通过上述设置，便于操作人员计算出预设阈值。
步骤S400，当所述目标距离大于所述预设阈值时，发送报警信息。
具体的，发送报警信息的程序与主软件关联，当目标距离大于预设阈值时，主软件会弹出相关红色报警内容提示，内容的话是the value is out of xxx.the currentvalue is yyy。此时设备可以设置为继续工作或者停止工作。
上述的一种监测抛光垫沟槽深度变化的方法的原理在于：传感器3获取自身至修整盘2的最短直线距离为目标距离，而后将目标距离与预设阈值进行比较，当目标距离超出预设阈值时，发送报警信息，操作人员收到报警信息后更换新的抛光垫，如此降低了产品成本与人员工作量，且不存在因查看不及时而导致产品报废，从而使操作人员对抛光垫沟槽深度变化监测更加便捷。
实施例3
参照图4，本发明实施例还提供了一种计算机设备，如图所示，该设备包括处理器6和存储器7，其中处理器6和存储器7可以通过总线8或者其他方式连接，图中以通过总线8连接为例。
处理器6可以为中央处理器6(Central Processing Unit，CPU)。处理器6还可以为其他通用处理器6、数字信号处理器6(Digital Signal Processor，DSP)、图形处理器6(Graphics Processing Unit，GPU)、嵌入式神经网络处理器6(Neural-networkProcessing Unit，NPU)或者其他专用的深度学习协处理器6、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
存储器7作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，处理器6通过运行存储在存储器7中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器6的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的监测抛光垫沟槽深度变化的方法。
存储器7可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器6 所创建的数据等。此外，存储器7可以包括高速随机存取存储器7，还可以包括非暂态存储器7，例如至少一个磁盘存储器7件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器7件。在一些实施例中，存储器7可选包括相对于处理器6 远程设置的存储器7，这些远程存储器7可以通过网络连接至处理器6。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
上述计算机设备具体细节可以对应参阅图至图所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
本发明实施例还提供一种非暂态计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的监测抛光垫沟槽深度变化的方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器7(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器7的组合。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种监测抛光垫沟槽深度变化的装置，其特征在于，包括：
修整器(1)，用于连接外部机体；
修整盘(2)，其与所述修整器(1)滑动连接，用于对抛光垫进行修整；
传感器(3)，其与所述修整器(1)连接，用于测量所述传感器(3)与所述修整盘(2)之间的目标距离；
监测系统，其与所述传感器(3)电连接，用于接收所述目标距离，并将所述目标距离与预设阈值进行比较；
报警系统，其与所述监测系统电连接，用于当所述目标距离大于所述预设阈值时，发送报警信息。
2.根据权利要求1所述的一种监测抛光垫沟槽深度变化的装置，其特征在于，所述修整器(1)上连接有凸块(4)，所述凸块(4)上设有安装槽(5)，所述传感器(3)位于所述安装槽(5)内。
3.根据权利要求2所述的一种监测抛光垫沟槽深度变化的装置，其特征在于，所述修整器(1)与所述凸块(4)一体成型。
4.根据权利要求1所述的一种监测抛光垫沟槽深度变化的装置，其特征在于，所述修整器(1)内设有气囊，所述气囊上连接有气管，所述气囊与所述修整盘(2)连接，所述气囊用于推拉所述修整盘(2)。
5.一种监测抛光垫沟槽深度变化的方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取目标距离，其中所述目标距离为传感器(3)至修整盘(2)的最短直线距离；
将所述目标距离与预设阈值进行比较；
当所述目标距离大于所述预设阈值时，发送报警信息。
6.根据权利要求5所述的一种监测抛光垫沟槽深度变化的方法，其特征在于，所述获取目标距离，包括：
调用传感器(3)，以获取收集的光强数据；
根据所述光强数据，采用预设数学模型计算所述目标距离；
获取计算得到的目标距离；
其中，所述传感器(3)为光学传感器(3)。
7.根据权利要求5所述的一种监测抛光垫沟槽深度变化的方法，其特征在于，在所述获取目标距离之前，还包括：
标记初始目标距离，其中所述初始目标距离为修整盘(2)抵接抛光垫并且修整抛光垫之前传感器(3)至修整盘(2)的最短直线距离。
8.根据权利要求7所述的一种监测抛光垫沟槽深度变化的方法，其特征在于，所述预设阈值为所述初始目标距离与设定值之和，所述设定值为抛光垫的最大磨削厚度。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：存储器(7)和处理器(6)，所述存储器(7)和所述处理器(6)之间互相通信连接，所述存储器(7)中存储有计算机指令，所述处理器(6)通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求5-8中任一项所述的监测抛光垫沟槽深度变化的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求5-8中任一项所述的监测抛光垫沟槽深度变化的方法。
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