CN113894696B - 一种抛光监测装置和抛光监测方法 - Google Patents

一种抛光监测装置和抛光监测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113894696B
CN113894696B CN202111279956.6A CN202111279956A CN113894696B CN 113894696 B CN113894696 B CN 113894696B CN 202111279956 A CN202111279956 A CN 202111279956A CN 113894696 B CN113894696 B CN 113894696B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pressure
gas
signal processing
polishing
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111279956.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113894696A (zh
Inventor
刘晓亮
尹影
庞浩
司马超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Jingyi Precision Technology Co ltd
Original Assignee
Beijing Semicore Microelectronics Equipment Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Semicore Microelectronics Equipment Co Ltd filed Critical Beijing Semicore Microelectronics Equipment Co Ltd
Priority to CN202111279956.6A priority Critical patent/CN113894696B/zh
Publication of CN113894696A publication Critical patent/CN113894696A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113894696B publication Critical patent/CN113894696B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/27—Work carriers
    • B24B37/30—Work carriers for single side lapping of plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/07—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool
    • B24B37/10—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for single side lapping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B7/00—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
    • B24B7/20—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground
    • B24B7/22—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain
    • B24B7/228—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain for grinding thin, brittle parts, e.g. semiconductors, wafers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67253—Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

本发明提供一种抛光监测装置和抛光监测方法，所述抛光监测装置包括抛光头，所述抛光头包括柔性膜和承载体，所述柔性膜包括柔性膜主体和若干间隔件，若干个间隔件、柔性膜主体和承载体围成若干个间隔的气体腔；与气体腔连通的气路；压力控制模块包括若干个压力传感单元、若干个信号处理单元、控制单元和若干个压力调节单元，所述控制单元适于根据所述若干个信号处理单元的输出信号的频率带宽一一对应控制所述若干个压力调节单元调节对应的气路中的压强。本发明通过监测抛光过程中柔性膜内气体压强的波动频率来实时监测去除量，压力控制模块根据监测结果实时调整抛光去除量，避免了将抛光去除量的监测和调整分别进行的繁琐过程，显著提高了效率。

Description

一种抛光监测装置和抛光监测方法
技术领域
本发明涉及半导体加工技术领域，具体涉及一种抛光监测装置和抛光监测方法。
背景技术
集成电路制造工艺过程通常是指将导体、半导体、绝缘层以一定的工艺顺序沉积在特定的基板上(如硅基晶圆)。在制造工艺过程中，CMP(化学机械抛光)设备主要用于对晶圆在膜沉积工艺后的微观粗糙表面进行全局平坦化处理。其中由于晶圆边缘处在和保持环、抛光垫和抛光液相互剧烈作用的外端，因此边缘处非常容易产生“过抛”或“抛光不足”等去除量不均现象。随着特征尺寸的持续缩小，单个器件越发地靠近晶圆的边缘，晶圆边缘的去除不均匀对于工艺过程以及产品良率的影响越来越大，而现有的光学原理监测晶圆边缘去除量的方法均与抛光过程是分别进行的，不能根据边缘去除情况随时调整柔性膜边缘区域压力大小。在现有技术方案中，如果边缘去除不均匀，需要反复调整工艺参数并需要反复监测去除量，过程繁琐，效率低下。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有晶圆抛光过程中，抛光去除量的监测和调整需要分别进行，过程繁琐，效率低下的问题，从而提供一种晶圆抛光监测装置和监测方法。
本发明提供一种抛光监测装置，包括：抛光头，所述抛光头包括柔性膜和承载体，所述柔性膜包括柔性膜主体和位于柔性膜主体朝向所述承载体一侧表面的若干间隔件，所述若干间隔件、所述柔性膜主体和所述承载体围成的若干个间隔的气体腔；若干个气路，所述若干个气路分别一一对应与若干气体腔连通；压力控制模块，所述压力控制模块包括：若干个压力传感单元、若干个信号处理单元、控制单元和若干个压力调节单元，所述若干个气路一一对应与所述若干个压力传感单元连接，所述若干个压力传感单元的信号输出端一一对应与所述若干个信号处理单元的信号输入端电连接，所述信号处理单元适于输出频谱图，所述控制单元适于根据所述若干个信号处理单元的输出信号的频率带宽一一对应控制所述若干个压力调节单元调节对应的气路中的压强，所述若干个压力调节单元一一对应与所述若干个气路连接。
可选的，所述若干间隔件包括第一间隔件至第N间隔件，N为大于或等于2的整数；所述若干个间隔的气体腔包括第一气体腔至第N气体腔；所述若干个气路包括第一气路至第N气路；所述若干个压力传感单元包括第一压力传感单元至第N压力传感单元；所述若干个信号处理单元包括第一信号处理单元至第N信号处理单元；所述若干个压力调节单元包括第一压力调节单元至第N压力调节单元；第i气路与第i气体腔连通，第i气路与第i压力传感单元连接，第i压力传感单元的信号输出端与第i信号处理单元的信号输入端电连接；第i压力调节单元与第i气路连接，所述控制单元适于根据第一信号处理单元至第N信号处理单元的输出信号分别控制所述第一压力调节单元至第N压力调节单元对应的气路中的压强；i为大于或等于1且小于或等于N的整数。
可选的，N等于2，所述若干间隔件包括第一间隔件和第二间隔件；所述若干个间隔的气体腔包括第一气体腔和第二气体腔；所述若干个气路包括第一气路和第二气路；所述若干个压力传感单元包括第一压力传感单元和第二压力传感单元；所述若干个信号处理单元包括第一信号处理单元和第二信号处理单元；所述若干个压力调节单元包括第一压力调节单元和第二压力调节单元。
可选的，若干间隔件呈环状结构，第k+1个间隔件环绕第k个间隔件设置，k为大于或等于1且小于或等于N-1的整数。
可选的，所述第一气体腔对应所述柔性膜主体的边缘区域，所述第二气体腔对应所述柔性膜主体的中心区域；所述控制单元适于对所述第一信号处理单元的输出信号和所述第二信号处理单元的输出信号进行对比，并根据对比的结果控制所述第一压力调节单元调节第一气路中的压强、控制所述第二压力调节单元调节第二气路中的压强。
可选的，还包括抛光垫，所述柔性膜适于将晶圆按压在所述抛光垫上进行抛光。
本发明还提供一种抛光监测方法，使用上述的抛光监测装置，包括：使用所述抛光头对晶圆进行抛光，柔性膜主体背向所述承载体的一侧表面按压晶圆；在晶圆抛光过程中，所述若干个压力传感单元感测气路中压强的变化情况并一一对应传递至所述若干个信号处理单元；所述信号处理单元的输出信号为频谱图，所述控制单元根据所述若干个信号处理单元的输出信号的频率带宽一一对应控制所述若干个压力调节单元调节对应的气路中的压强。
可选的，所述若干间隔件包括第一间隔件至第N间隔件，N为大于或等于2的整数；所述若干个间隔的气体腔包括第一气体腔至第N气体腔；所述若干个气路包括第一气路至第N气路；所述若干个压力传感单元包括第一压力传感单元至第N压力传感单元；所述若干个信号处理单元包括第一信号处理单元至第N信号处理单元；所述若干个压力调节单元包括第一压力调节单元至第N压力调节单元；第i气路与第i气体腔连通，第i气路与第i压力传感单元连接；i为大于或等于1且小于或等于N的整数；所述若干个压力传感单元感测气路中压强的变化情况并一一对应传递至所述若干个信号处理单元的步骤包括：第i压力传感单元感测气路中压强的变化情况并递至所述第i信号处理单元；所述控制单元根据所述若干个信号处理单元的输出信号一一对应控制所述若干个压力调节单元调节对应的气路中的压强的步骤包括：所述控制单元根据第一信号处理单元至第N信号处理单元的输出信号分别控制所述第一压力调节单元至第N压力调节单元调节对应的气路中的压强。
可选的，N等于2，所述若干间隔件包括第一间隔件和第二间隔件；所述若干个间隔的气体腔包括第一气体腔和第二气体腔；所述若干个气路包括第一气路和第二气路；所述若干个压力传感单元包括第一压力传感单元和第二压力传感单元；所述若干个信号处理单元包括第一信号处理单元和第二信号处理单元；所述若干个压力调节单元包括第一压力调节单元和第二压力调节单元。
可选的，所述第一信号处理单元的输出信号的频率带宽为第一频率带宽，所述第二信号处理单元的输出信号的频率带宽为第二频率带宽，所述控制单元根据所述第一频率带宽和所述第二频率带宽的对比结果，控制所述第一压力调节单元调节所述第一气路中的压强，控制所述第二压力调节单元调节所述第二气路中的压强。
可选的，当所述第一频率带宽大于所述第二频率带宽且所述第一频率带宽与所述第二频率带宽的差值的绝对值大于所述第二频率带宽的阈值倍数时，所述控制单元控制所述第一压力调节单元增加第一气路中的压强，同时所述控制单元控制所述第二压力调节单元降低第二气路中的压强。
可选的，当所述第一频率带宽小于所述第二频率带宽且所述第一频率带宽与所述第二频率带宽的差值的绝对值大于所述第一频率带宽的阈值倍数时，所述控制单元控制所述第一压力调节单元降低第一气路中的压强，同时所述控制单元控制所述第二压力调节单元增加第二气路中的压强。
可选的，当所述第一频率带宽与所述第二频率带宽的差值的绝对值小于所述第一频率带宽的阈值倍数且所述第一频率带宽与所述第二频率带宽的差值的绝对值小于所述第二频率带宽的阈值倍数时，所述控制单元控制所述抛光头结束抛光。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供的抛光监测装置，包括：抛光头，所述抛光头包括柔性膜和承载体，所述柔性膜包括柔性膜主体和位于柔性膜主体朝向所述承载体一侧表面的若干间隔件，所述若干间隔件、所述柔性膜主体和所述承载体围成的若干个间隔的气体腔；若干个气路，所述若干个气路分别一一对应与若干气体腔连通；压力控制模块，所述压力控制模块包括：若干个压力传感单元、若干个信号处理单元、控制单元和若干个压力调节单元，所述若干个气路一一对应与所述若干个压力传感单元连接，所述若干个压力传感单元的信号输出端一一对应与所述若干个信号处理单元的信号输入端电连接，所述信号处理单元适于输出频谱图，所述控制单元适于根据所述若干个信号处理单元的输出信号的频率带宽一一对应控制所述若干个压力调节单元调节对应的气路中的压强，所述若干个压力调节单元一一对应与所述若干个气路连接。利用抛光过程中柔性膜内气体压强的波动频率来间接反应抛光去除量，可以实现对抛光过程中去除量的实时监测。通过气路将柔性膜内气体腔与压力控制模块连接，一方面将抛光过程中柔性膜反馈的压力信号传递至压力控制模块，另一方面压力控制模块接收信号后，进行分析处理，实时控制调整柔性膜的压力进而调整抛光去除量，建立了抛光平台内部的了闭环反馈机制，显著提高了抛光效率。
本发明提供的抛光监测方法，包括：使用所述抛光头对晶圆进行抛光，柔性膜主体背向所述承载体的一侧表面按压晶圆；在晶圆抛光过程中，所述若干个压力传感单元感测气路中压强的变化情况并一一对应传递至所述若干个信号处理单元；所述信号处理单元的输出信号为频谱图，所述控制单元根据所述若干个信号处理单元的输出信号的频率带宽一一对应控制所述若干个压力调节单元调节对应的气路中的压强。以抛光头柔性膜内气体压力波动频率作为反馈介质，通过监测抛光过程中柔性膜内气体压强的波动频率来实时监测去除量，控制单元通过分析波动频率信号，自动根据波动频率的频谱信号调整工艺参数，在线控制不同区域的压力大小，进而实时调整抛光去除量，避免了将抛光去除量的监测和抛光去除量的调整分步进行的繁琐，显著提高了效率。
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为一个实施例抛光监测装置的示意图；
图2为图1中抛光监测装置的柔性膜的示意图；
图3为一个实施例的压力控制模块的示意图。
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
本实施例提供一种抛光监测装置，包括：抛光头，所述抛光头包括柔性膜和承载体，所述柔性膜包括柔性膜主体和位于柔性膜主体朝向所述承载体一侧表面的若干间隔件，所述若干间隔件、所述柔性膜主体和所述承载体围成的若干个间隔的气体腔，所述间隔件与所述承载体之间良好密封；若干个气路，所述若干个气路分别一一对应与若干气体腔连通；压力控制模块，所述压力控制模块包括：若干个压力传感单元、若干个信号处理单元、控制单元和若干个压力调节单元，所述若干个气路一一对应与所述若干个压力传感单元连接，所述若干个压力传感单元的信号输出端一一对应与所述若干个信号处理单元的信号输入端电连接，所述控制单元适于根据所述若干个信号处理单元的输出信号一一对应控制所述若干个压力调节单元调节对应的气路中的压强，所述若干个压力调节单元一一对应与所述若干个气路连接。
在一个实施例中，所述若干间隔件包括第一间隔件至第N间隔件，N为大于或等于2的整数；所述若干个间隔的气体腔包括第一气体腔至第N气体腔；所述若干个气路包括第一气路至第N气路；所述若干个压力传感单元包括第一压力传感单元至第N压力传感单元；所述若干个信号处理单元包括第一信号处理单元至第N信号处理单元；所述若干个压力调节单元包括第一压力调节单元至第N压力调节单元；第i气路与第i气体腔连通，第i气路与第i压力传感单元连接，第i压力传感单元的信号输出端与第i信号处理单元的信号输入端电连接；第i压力调节单元与第i气路连接，所述控制单元适于根据第一信号处理单元至第N信号处理单元的输出信号分别控制所述第一压力调节单元至第N压力调节单元对应的气路中的压强；i为大于或等于1且小于或等于N的整数。
本实施例中，若干间隔件呈环状结构，第k+1个间隔件环绕第k个间隔件设置，k为大于或等于1且小于或等于N-1的整数。
在一个实施例中，N等于2，所述抛光监测装置的示意图如图1所示。所述抛光头1包括所述柔性膜10和所述承载体11；所述柔性膜的示意图如图2所示，所述柔性膜10包括柔性膜主体100和位于柔性膜主体100朝向所述承载体11一侧表面的间隔件；所述若干间隔件包括第一间隔件101和第二间隔件102；所述第一间隔件101、所述第二间隔件102、所述柔性膜主体100和所述承载体11围成第一气体腔121；所述第一间隔件101、所述柔性膜主体100和所述承载体11围成第二气体腔122；所述若干个气路包括第一气路201和第二气路202；所述第一气路201与所述第一气体腔121连通且压强相等，所述第二气路202与所述第二气体腔122连通且压强相等；所述压力控制模块3的示意图如图3所示，包括压力传感单元30、信号处理单元31、控制单元32和压力调节单元33；所述压力传感单元30包括第一压力传感单元301和第二压力传感单元302；所述信号处理单元31包括第一信号处理单元311和第二信号处理单元312；所述压力调节单元包括第一压力调节单元331和第二压力调节单元332。
在一个实施例中，所述第一气体腔121对应所述柔性膜主体100的边缘区域，所述第二气体腔122对应所述柔性膜主体100的中心区域；所述控制单元32适于对所述第一信号处理单元311的输出信号和所述第二信号处理单元312的输出信号进行对比，并根据对比的结果控制所述第一压力调节单元331调节第一气路201中的压强、控制所述第二压力调节单元332调节第二气路202中的压强。
在一个实施例中，如图1所示，所述抛光监测装置还包括抛光垫4，所述柔性膜10适于将晶圆5按压在所述抛光垫4上进行抛光。
实施例2
本实施例提供一种抛光监测方法，使用实施例1中的抛光监测装置，包括：使用所述抛光头1对晶圆5进行抛光，柔性膜主体100背向所述承载体11的一侧表面按压晶圆5；在晶圆5抛光过程中，所述若干个压力传感单元30感测气路中压强的变化情况并一一对应传递至所述若干个信号处理单元31；所述控制单元32根据所述若干个信号处理单元31的输出信号一一对应控制所述若干个压力调节单元33调节对应的气路中的压强。
本实施例中，所述若干间隔件包括第一间隔件至第N间隔件，N为大于或等于2的整数；所述若干个间隔的气体腔包括第一气体腔至第N气体腔；所述若干个气路包括第一气路至第N气路；所述若干个压力传感单元30包括第一压力传感单元至第N压力传感单元；所述若干个信号处理单元31包括第一信号处理单元至第N信号处理单元；所述若干个压力调节单元33包括第一压力调节单元至第N压力调节单元；第i气路与第i气体腔连通，第i气路与第i压力传感单元连接；i为大于或等于1且小于或等于N的整数；所述若干个压力传感单元30感测气路中压强的变化情况并一一对应传递至所述若干个信号处理单元31的步骤包括：第i压力传感单元感测气路中压强的变化情况并一一对应传递至所述第i信号处理单元；所述控制单元32根据所述若干个信号处理单元31的输出信号一一对应控制所述若干个压力调节单元33调节对应的气路中的压强的步骤包括：所述控制单元32根据第一信号处理单元至第N信号处理单元的输出信号分别控制所述第一压力调节单元至第N压力调节单元调节对应的气路中的压强。
在一个实施例中，N等于2，所述若干间隔件包括第一间隔件101和第二间隔件102；所述若干个间隔的气体腔包括第一气体腔121和第二气体腔122；所述若干个气路包括第一气路201和第二气路202；所述若干个压力传感单元30包括第一压力传感单元301和第二压力传感单元302；所述若干个信号处理单元31包括第一信号处理单元311和第二信号处理单元312；所述若干个压力调节单元33包括第一压力调节单元331和第二压力调节单元332。
本实施例中，所述信号处理单元31的输出信号为频谱图。
在一个实施例中，所述第一信号处理单元311的输出信号的频率带宽为第一频率带宽，所述第二信号处理单元312的输出信号的频率带宽为第二频率带宽，所述控制单元32根据所述第一频率带宽和所述第二频率带宽的对比结果，控制所述第一压力调节单元331调节所述第一气路201中的压强，控制所述第二压力调节单元332调节所述第二气路202中的压强。
在一个实施例中，当所述第一频率带宽大于所述第二频率带宽且所述第一频率带宽与所述第二频率带宽的差值的绝对值大于所述第二频率带宽的阈值倍数时，所述控制单元32控制所述第一压力调节单元331增加第一气路201中的压强，同时所述控制单元32控制所述第二压力调节单元332降低第二气路202中的压强。
在一个具体的实施例中，晶圆5的边缘区域相对中心区域微观表面不平整。在抛光过程中所述晶圆5的边缘区域在所述抛光垫4的摩擦力的作用下产生自激振动，该振动会传递给所述柔性膜10，进而引起所述第一气体腔121内压力波动，压力波动通过所述第一气路201传递给所述第一压力传感单元301，所述第一压力传感单元301输出压力波动信号至所述第一信号处理单元311，所述第一信号处理单元311输出的频谱信号的频率带宽为第一频率带宽；在抛光过程中所述晶圆5的中心区域在所述抛光垫4的摩擦力的作用下产生相对较小的自激振动，该振动会传递给所述柔性膜10，进而引起所述第二气体腔122内压力波动，压力波动通过所述第二气路202传递给所述第二压力传感单元302，所述第二压力传感单元302输出压力波动信号至所述第二信号处理单元312，所述第二信号处理单元312输出的频谱信号的频率带宽为第二频率带宽；本实施例中，阈值倍数的范围为0.5％～20％，例如1％、5％、10％、15％；所述第一频率带宽大于所述第二频率带宽且所述第一频率带宽与所述第二频率带宽的差值的绝对值大于所述第二频率带宽的5％，判断所述晶圆5的边缘区域相对所述晶圆5的中心区域的抛光去除量不够，所述控制单元32控制所述第一压力调节单元331增加第一气路201中的压强，同时所述控制单元32控制所述第二压力调节单元332降低第二气路202中的压强，进而增加所述晶圆5的边缘区域和所述抛光垫4之间的压力，提升所述晶圆5的边缘区域的抛光去除量。
在一个实施例中，当所述第一频率带宽小于所述第二频率带宽且所述第一频率带宽与所述第二频率带宽的差值的绝对值大于所述第一频率带宽的阈值倍数时，所述控制单元32控制所述第一压力调节单元331降低第一气路201中的压强，同时所述控制单元32控制所述第二压力调节单元332增加第二气路202中的压强。
在一个具体的实施例中，晶圆5的中心区域相对边缘区域微观表面不平整。在抛光过程中所述晶圆5的中心区域在所述抛光垫4的摩擦力的作用下产生自激振动，该振动会传递给所述柔性膜10，进而引起所述第二气体腔122内压力波动，压力波动通过所述第二气路202传递给所述第二压力传感单元302，所述第二压力传感单元302输出压力波动信号至所述第二信号处理单元312，所述第二信号处理单元312输出的频谱信号的频率带宽为第二频率带宽；在抛光过程中所述晶圆5的边缘区域在所述抛光垫4的摩擦力的作用下产生相对较小的自激振动，该振动会传递给所述柔性膜10，进而引起所述第一气体腔121内压力波动，压力波动通过所述第一气路201传递给所述第一压力传感单元301，所述第一压力传感单元301输出压力波动信号至所述第一信号处理单元311，所述第一信号处理单元311输出的频谱信号的频率带宽为第一频率带宽；本实施例中，阈值倍数的范围为0.5％～20％，例如1％、5％、10％、15％；所述第一频率带宽小于所述第二频率带宽且所述第一频率带宽与所述第二频率带宽的差值的绝对值大于所述第一频率带宽的5％，判断所述晶圆5的中心区域相对所述晶圆5的边缘区域的抛光去除量不够，所述控制单元32控制所述第一压力调节单元331降低第一气路201中的压强，同时所述控制单元32控制所述第二压力调节单元332增加第二气路202中的压强，进而增加所述晶圆5的中心区域和所述抛光垫4之间的压力，提升所述晶圆5的中心区域的抛光去除量。
在一个实施例中，当所述第一频率带宽与所述第二频率带宽的差值的绝对值小于所述第一频率带宽的阈值倍数且所述第一频率带宽与所述第二频率带宽的差值的绝对值小于所述第二频率带宽的阈值倍数时，所述控制单元32控制所述抛光头1结束抛光。
在一个具体的实施例中，晶圆5的边缘区域和中心区域的微观表面均达到平整。在抛光过程中所述晶圆5的边缘区域在所述抛光垫4的摩擦力的作用下产生微小自激振动，该振动会传递给所述柔性膜10，进而引起所述第一气体腔121内压力波动，压力波动通过所述第一气路201传递给所述第一压力传感单元301，所述第一压力传感单元301输出压力波动信号至所述第一信号处理单元311，所述第一信号处理单元311输出的频谱信号的频率带宽为第一频率带宽；在抛光过程中所述晶圆5的中心区域在所述抛光垫4的摩擦力的作用下产生微小自激振动，该振动会传递给所述柔性膜10，进而引起所述第二气体腔122内压力波动，压力波动通过所述第二气路202传递给所述第二压力传感单元302，所述第二压力传感单元302输出压力波动信号至所述第二信号处理单元312，所述第二信号处理单元312输出的频谱信号的频率带宽为第二频率带宽；本实施例中，阈值倍数的范围为0.5％～20％，例如1％、5％、10％、15％；所述第一频率带宽与所述第二频率带宽的差值的绝对值小于所述第一频率带宽的5％且所述第一频率带宽与所述第二频率带宽的差值的绝对值小于所述第二频率带宽的5％，判断所述晶圆5的边缘区域和中心区域的抛光去除量足够，表面微观平整，所述控制单元32控制所述抛光头1结束抛光。
本实施例以抛光头1的柔性膜10内气体压力波动频率作为反馈介质，通过监测抛光过程中柔性膜10内气体压强的波动频率来实时监测去除量，控制单元32通过分析波动频率信号，自动根据波动频率的频谱信号调整工艺参数，在线控制不同区域的压力大小，进而实时调整抛光去除量，避免了将抛光去除量的监测和抛光去除量的调整分步进行的繁琐，显著提高了生产效率。通过波动频率建立晶圆5和压力控制模块3的闭环反馈，尤其是对于晶圆5的边缘的抛光过程，避免了“过抛”或“抛光不足”的缺陷。
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 (13)

1.一种抛光监测装置，其特征在于，包括：
抛光头，所述抛光头包括柔性膜和承载体，所述柔性膜包括柔性膜主体和位于柔性膜主体朝向所述承载体一侧表面的若干间隔件，所述若干间隔件、所述柔性膜主体和所述承载体围成的若干个间隔的气体腔；
若干个气路，所述若干个气路分别一一对应与若干气体腔连通；
压力控制模块，所述压力控制模块包括：若干个压力传感单元、若干个信号处理单元、控制单元和若干个压力调节单元，所述若干个气路一一对应与所述若干个压力传感单元连接，所述若干个压力传感单元的信号输出端一一对应与所述若干个信号处理单元的信号输入端电连接，所述信号处理单元适于输出频谱图，所述控制单元适于根据所述若干个信号处理单元的输出信号的频率带宽一一对应控制所述若干个压力调节单元调节对应的气路中的压强，所述若干个压力调节单元一一对应与所述若干个气路连接，所述压力控制模块用于利用抛光过程中柔性膜内气体压强的波动频率间接反应抛光去除量以实时监测抛光过程中的去除量。
2.如权利要求1所述的抛光监测装置，其特征在于，所述若干间隔件包括第一间隔件至第N间隔件，N为大于或等于2的整数；所述若干个间隔的气体腔包括第一气体腔至第N气体腔；所述若干个气路包括第一气路至第N气路；所述若干个压力传感单元包括第一压力传感单元至第N压力传感单元；所述若干个信号处理单元包括第一信号处理单元至第N信号处理单元；所述若干个压力调节单元包括第一压力调节单元至第N压力调节单元；第i气路与第i气体腔连通，第i气路与第i压力传感单元连接，第i压力传感单元的信号输出端与第i信号处理单元的信号输入端电连接；第i压力调节单元与第i气路连接，所述控制单元适于根据第一信号处理单元至第N信号处理单元的输出信号分别控制所述第一压力调节单元至第N压力调节单元对应的气路中的压强；i为大于或等于1且小于或等于N的整数。
3.如权利要求2所述的抛光监测装置，其特征在于，N等于2，所述若干间隔件包括第一间隔件和第二间隔件；所述若干个间隔的气体腔包括第一气体腔和第二气体腔；所述若干个气路包括第一气路和第二气路；所述若干个压力传感单元包括第一压力传感单元和第二压力传感单元；所述若干个信号处理单元包括第一信号处理单元和第二信号处理单元；所述若干个压力调节单元包括第一压力调节单元和第二压力调节单元。
4.如权利要求2所述的抛光监测装置，其特征在于，若干间隔件呈环状结构，第k+1个间隔件环绕第k个间隔件设置，k为大于或等于1且小于或等于N-1的整数。
5.如权利要求3所述的抛光监测装置，其特征在于，所述第一气体腔对应所述柔性膜主体的边缘区域，所述第二气体腔对应所述柔性膜主体的中心区域；所述控制单元适于对所述第一信号处理单元的输出信号和所述第二信号处理单元的输出信号进行对比，并根据对比的结果控制所述第一压力调节单元调节第一气路中的压强、控制所述第二压力调节单元调节第二气路中的压强。
6.如权利要求1所述的抛光监测装置，其特征在于，还包括抛光垫，所述柔性膜适于将晶圆按压在所述抛光垫上进行抛光。
7.一种抛光监测方法，使用如权利要求1至6任一项所述的抛光监测装置，其特征在于，包括：
使用所述抛光头对晶圆进行抛光，柔性膜主体背向所述承载体的一侧表面按压晶圆；
在晶圆抛光过程中，所述若干个压力传感单元感测气路中压强的变化情况并一一对应传递至所述若干个信号处理单元；所述信号处理单元的输出信号为频谱图，利用抛光过程中柔性膜内气体压强的波动频率间接反应抛光去除量以实时监测抛光过程中的去除量；所述控制单元根据所述若干个信号处理单元的输出信号的频率带宽一一对应控制所述若干个压力调节单元调节对应的气路中的压强。
8.如权利要求7所述的抛光监测方法，其特征在于，所述若干间隔件包括第一间隔件至第N间隔件，N为大于或等于2的整数；所述若干个间隔的气体腔包括第一气体腔至第N气体腔；所述若干个气路包括第一气路至第N气路；所述若干个压力传感单元包括第一压力传感单元至第N压力传感单元；所述若干个信号处理单元包括第一信号处理单元至第N信号处理单元；所述若干个压力调节单元包括第一压力调节单元至第N压力调节单元；第i气路与第i气体腔连通，第i气路与第i压力传感单元连接；i为大于或等于1且小于或等于N的整数；
所述若干个压力传感单元感测气路中压强的变化情况并一一对应传递至所述若干个信号处理单元的步骤包括：第i压力传感单元感测气路中压强的变化情况并传递至所述第i信号处理单元；
所述控制单元根据所述若干个信号处理单元的输出信号一一对应控制所述若干个压力调节单元调节对应的气路中的压强的步骤包括：所述控制单元根据第一信号处理单元至第N信号处理单元的输出信号分别控制所述第一压力调节单元至第N压力调节单元调节对应的气路中的压强。
9.如权利要求8所述的抛光监测方法，其特征在于，N等于2，所述若干间隔件包括第一间隔件和第二间隔件；所述若干个间隔的气体腔包括第一气体腔和第二气体腔；所述若干个气路包括第一气路和第二气路；所述若干个压力传感单元包括第一压力传感单元和第二压力传感单元；所述若干个信号处理单元包括第一信号处理单元和第二信号处理单元；所述若干个压力调节单元包括第一压力调节单元和第二压力调节单元。
10.如权利要求9所述的抛光监测方法，其特征在于，所述第一信号处理单元的输出信号的频率带宽为第一频率带宽，所述第二信号处理单元的输出信号的频率带宽为第二频率带宽，所述控制单元根据所述第一频率带宽和所述第二频率带宽的对比结果，控制所述第一压力调节单元调节所述第一气路中的压强，控制所述第二压力调节单元调节所述第二气路中的压强。
11.如权利要求10所述的抛光监测方法，其特征在于，当所述第一频率带宽大于所述第二频率带宽且所述第一频率带宽与所述第二频率带宽的差值的绝对值大于所述第二频率带宽的阈值倍数时，所述控制单元控制所述第一压力调节单元增加第一气路中的压强，同时所述控制单元控制所述第二压力调节单元降低第二气路中的压强。
12.如权利要求10所述的抛光监测方法，其特征在于，当所述第一频率带宽小于所述第二频率带宽且所述第一频率带宽与所述第二频率带宽的差值的绝对值大于所述第一频率带宽的阈值倍数时，所述控制单元控制所述第一压力调节单元降低第一气路中的压强，同时所述控制单元控制所述第二压力调节单元增加第二气路中的压强。
13.如权利要求10所述的抛光监测方法，其特征在于，当所述第一频率带宽与所述第二频率带宽的差值的绝对值小于所述第一频率带宽的阈值倍数且所述第一频率带宽与所述第二频率带宽的差值的绝对值小于所述第二频率带宽的阈值倍数时，所述控制单元控制所述抛光头结束抛光。
CN202111279956.6A 2021-10-29 2021-10-29 一种抛光监测装置和抛光监测方法 Active CN113894696B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111279956.6A CN113894696B (zh) 2021-10-29 2021-10-29 一种抛光监测装置和抛光监测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111279956.6A CN113894696B (zh) 2021-10-29 2021-10-29 一种抛光监测装置和抛光监测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113894696A CN113894696A (zh) 2022-01-07
CN113894696B true CN113894696B (zh) 2023-01-24

Family

ID=79027743

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111279956.6A Active CN113894696B (zh) 2021-10-29 2021-10-29 一种抛光监测装置和抛光监测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113894696B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115091359B (zh) * 2022-05-26 2023-09-05 浙江晶盛机电股份有限公司 抛光载体

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004165175A (ja) * 2002-09-06 2004-06-10 Speedfam-Ipec Corp 半導体ウェハを研磨するためのマルチボリューム隔壁を有するキャリヤと研磨方法
CA2761872A1 (en) * 2009-05-13 2010-11-18 Cv Holdings, Llc Pecvd coating using an organosilicon precursor
CN104772691A (zh) * 2014-01-09 2015-07-15 株式会社荏原制作所 压力控制装置及具有该压力控制装置的研磨装置
CN207120115U (zh) * 2017-02-17 2018-03-20 凯斯科技股份有限公司 用于研磨装置的研磨头
CN207289796U (zh) * 2016-11-16 2018-05-01 凯斯科技股份有限公司 化学机械式研磨装置
CN110977750A (zh) * 2019-05-18 2020-04-10 清华大学 一种压力控制装置和化学机械抛光装置
CN213828498U (zh) * 2020-08-24 2021-07-30 华海清科股份有限公司 用于化学机械抛光的晶圆承载装置和化学机械抛光设备
WO2021173553A1 (en) * 2020-02-24 2021-09-02 Lam Research Corporation High modulus boron-based ceramics for semiconductor applications
JP2021160025A (ja) * 2020-03-31 2021-10-11 株式会社荏原製作所 研磨装置および研磨方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004165175A (ja) * 2002-09-06 2004-06-10 Speedfam-Ipec Corp 半導体ウェハを研磨するためのマルチボリューム隔壁を有するキャリヤと研磨方法
CA2761872A1 (en) * 2009-05-13 2010-11-18 Cv Holdings, Llc Pecvd coating using an organosilicon precursor
CN104772691A (zh) * 2014-01-09 2015-07-15 株式会社荏原制作所 压力控制装置及具有该压力控制装置的研磨装置
CN207289796U (zh) * 2016-11-16 2018-05-01 凯斯科技股份有限公司 化学机械式研磨装置
CN207120115U (zh) * 2017-02-17 2018-03-20 凯斯科技股份有限公司 用于研磨装置的研磨头
CN110977750A (zh) * 2019-05-18 2020-04-10 清华大学 一种压力控制装置和化学机械抛光装置
WO2021173553A1 (en) * 2020-02-24 2021-09-02 Lam Research Corporation High modulus boron-based ceramics for semiconductor applications
JP2021160025A (ja) * 2020-03-31 2021-10-11 株式会社荏原製作所 研磨装置および研磨方法
CN213828498U (zh) * 2020-08-24 2021-07-30 华海清科股份有限公司 用于化学机械抛光的晶圆承载装置和化学机械抛光设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN113894696A (zh) 2022-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113894696B (zh) 一种抛光监测装置和抛光监测方法
US6863020B2 (en) Segmented electrode apparatus for plasma processing
US6192898B1 (en) Method and apparatus for cleaning a chamber
US6827630B2 (en) Method and apparatus for wireless transfer of chemical-mechanical planarization measurements
US8112169B2 (en) Polishing apparatus and polishing method
KR20220066027A (ko) 연마 장치 및 연마 방법
KR101255873B1 (ko) 멀티 챔버 툴을 위한 오존 시스템
US9149903B2 (en) Polishing apparatus having substrate holding apparatus
CN108723976B (zh) 泄漏检测方法、以及非暂时性的计算机可读取记录介质
US20060027324A1 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP3022806B2 (ja) 半導体装置の製造装置及びその調整方法
KR102395616B1 (ko) 화학적 기계적 연마를 위한 실시간 프로파일 제어
WO2000045993A1 (fr) Dispositif de maintien et de polissage de plaquette
US6582277B2 (en) Method for controlling a process in a multi-zonal apparatus
US20110063128A1 (en) Apparatus and method for monitoring chamber status in semiconductor fabrication process
US20080097657A1 (en) Method and System for Wafer Temperature Control
US8148268B2 (en) Plasma treatment apparatus and plasma treatment method
US20020151987A1 (en) Cascading PID control loops in CMP process
KR101487414B1 (ko) 웨이퍼의 연마 장치
US11742228B2 (en) Substrate processing method and substrate processing system
KR101160438B1 (ko) 다채널 감지 신호의 시분할 처리가 가능한 공정 이상 모니터링 장치
CN114121585A (zh) 一种等离子体处理装置及气体供应方法
US20230392255A1 (en) Multiple Chamber System for Plasma Chemical Vapor Deposition of Diamond and Related Materials
US10315286B2 (en) Chemical mechanical planarization carrier system
KR20100083328A (ko) 다채널 감지 신호의 시분할 처리가 가능한 공정 이상 모니터링 장치

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 100176 101, floor 2, building 2, No. 1, Taihe Third Street, economic and Technological Development Zone, Daxing District, Beijing

Patentee after: Beijing Jingyi Precision Technology Co.,Ltd.

Address before: 100176 101, floor 2, building 2, No. 1, Taihe Third Street, economic and Technological Development Zone, Daxing District, Beijing

Patentee before: Beijing ShuoKe precision electronic equipment Co.,Ltd.