CN114536221B - 一种用于化学机械抛光的修整装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于化学机械抛光的修整装置、系统及方法，所述修整装置包括固定座、摆臂和修整器，所述修整器设置于摆臂的端部并绕固定座摆动；所述修整器包括：基座，其与摆臂固定连接；直线驱动模块，其固定端与所述基座固定连接，其作业端可沿竖向移动；旋转驱动模块，其与所述直线驱动模块的作业端固定连接并与所述基座滑动连接，以在直线驱动模块的驱动下相对于基座竖向移动，并且，所述旋转驱动模块与所述直线驱动模块在水平方向相邻配置；修整头，其连接于所述旋转驱动模块的下方。

Description

一种用于化学机械抛光的修整装置、系统及方法

技术领域

本发明属于化学机械抛光技术领域，具体而言，涉及一种用于化学机械抛光的修整装置、系统及方法。

背景技术

集成电路产业是信息技术产业的核心，在助推制造业向数字化、智能化转型升级的过程中发挥着关键作用。芯片是集成电路的载体，芯片制造涉及集成电路设计、晶圆制造、晶圆加工、电性测量、切割封装和测试等工艺流程。其中，化学机械抛光属于晶圆制造工序中的五大核心制程之一。

化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing, CMP）是一种全局平坦化的超精密表面加工技术。化学机械抛光通常将晶圆吸合于承载头的底面，晶圆具有沉积层的一面抵接抛光垫上表面，承载头在驱动组件的致动下与抛光垫同向旋转并给予晶圆向下的载荷；抛光液供给于抛光垫的上表面并分布在晶圆与抛光垫之间，使得晶圆在化学和机械的共同作用下完成晶圆的化学机械抛光。

抛光过程中，为保证抛光垫具有良好的表面特性、抛光垫表面沟槽能够容纳更多的抛光液，高效稳定地去除待抛光材料，需要使用修整器对抛光垫表面进行修整处理。修整器的底部配置修整盘（Disk），修整盘的底面镶嵌有金刚石颗粒；修整器给予修整盘一个下压力和旋转力矩，修整盘在抛光垫表面相对运动，以修整抛光垫表面。

现有修整器通常无下压力监控，需要定期对修整器的下压力进行停机标定，一定程度上影响化学机械抛光的效率。此外，现有修整器的下压力存在漂移的问题，当下压力飘移过大时会影响抛光垫的修整效果和一致性，进而影响晶圆的抛光效果。

此外，化学机械抛光系统在晶圆厂(Fab)运行，其横向及纵向尺寸直接关系到晶圆厂半导体设备的保有量。但化学机械抛光系统的高度尺寸会占用晶圆厂的竖向空间，尤其是，在保证设备定期维护保养空间的前提下，应尽量控制化学机械抛光系统的竖向高度。因此，化学机械抛光系统中的修整装置的竖向尺寸应予限定。

发明内容

本发明实施例提供了一种用于化学机械抛光的修整装置、系统及方法，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

本发明实施例的第一方面提供了一种用于化学机械抛光的修整装置，包括固定座、摆臂和修整器，所述修整器设置于摆臂的端部并绕固定座摆动；所述修整器包括：

基座，其与摆臂固定连接；

直线驱动模块，其固定端与所述基座固定连接，其作业端可沿竖向移动；

旋转驱动模块，其与所述直线驱动模块的作业端固定连接并与所述基座滑动连接，以在直线驱动模块的驱动下相对于基座竖向移动，并且，所述旋转驱动模块与所述直线驱动模块在水平方向相邻配置；

修整头，其连接于所述旋转驱动模块的下方。

在一个实施例中，所述直线驱动模块及旋转驱动模块沿所述摆臂的长度方向设置。

在一个实施例中，所述直线驱动模块邻接于所述旋转驱动模块靠近固定座的一侧。

在一个实施例中，所述基座配置有滑动连接件，所述滑动连接件设置于所述直线驱动模块与旋转驱动模块之间，滑动连接件与旋转驱动模块滑动连接。

在一个实施例中，所述修整装置还包括与所述旋转驱动模块固定连接的压力检测部，并且，所述直线驱动模块的作业端抵接所述压力检测部的上方。

在一个实施例中，所述旋转驱动模块配置有限位件，所述限位件跟随旋转驱动模块竖向移动并在旋转驱动模块移动至顶端时抵接直线驱动模块的下方以进行定位从而对压力检测部进行校准。

在一个实施例中，所述修整装置还包括支撑组件，其一端固定于所述基座，其另一端抵接旋转驱动模块。

在一个实施例中，所述支撑组件包括导向件和伸缩件，所述导向件竖向设置，所述伸缩件的一端套设于所述导向件，其另一端抵接所述旋转驱动模块。

在一个实施例中，所述旋转驱动模块配置有贯通的竖向孔，所述竖向孔的上端配置有调节件，所述调节件固定于所述旋转驱动模块并抵接所述伸缩件的端部。

本发明实施例的第二方面提供了一种化学机械抛光系统，其包括抛光盘、承载头和供液装置，和如上所述的修整装置。

本发明实施例的第三方面提供了一种化学机械抛光的修整方法，使用以上所述的化学机械抛光系统，其包括以下步骤：

检测修整器施加于抛光垫的压力，并根据所述压力是否有突变，判断抛光垫的状态。

本发明的有益效果包括：

a. 旋转驱动模块与直线驱动模块在水平方向相邻配置，以缩小修整装置的竖向尺寸，控制化学机械抛光系统的竖向高度，从而便于在修整装置上方设置诸如FFU和/或其他与CMP相关的作业模块甚至于在竖直方向上叠置其他抛光单元，也改善了修整装置的动平衡特性，避免了修整器的重量都集中配置于自由端出导致修整器在作业过程中因颤动影响其动平衡特定，暨旋转驱动模块与直线驱动模块沿摆臂的长度方向邻接设置，以避免摆臂与修整器的重心距离固定座的中轴线较远而影响摆臂的转动性能；

b. 设置于旋转驱动模块的压力检测部与直线驱动模块的作业端抵接，以检测所述直线驱动模块向所述旋转驱动模块施加的载荷，并按需调整载荷以满足修整工艺要求；

c. 配置于旋转驱动模块的限位件能够跟随旋转驱动模块竖向移动并抵接直线驱动模块的下方，以对旋转驱动模块进行定位从而对压力检测部进行校准，实现修整装置的动态校准、减少停机等待时间、提高抛光效率；

d. 固定于基座的支撑组件抵接旋转驱动模块，支撑组件配置的伸缩件对旋转驱动模块的弹力与直线驱动模块的作业端对旋转驱动模块的压力的方向相反，通过调节伸缩件的变形，调节和确定修整器的修整头对抛光垫的下压力为零的状态，以便根据修整工艺确定直线驱动模块的输出力，保证修整下压力的准确性。

e. 配置的压力检测部能够获取修整器与抛光垫之间的作用力，根据所述压力值，监测、判断抛光垫的状态；此外，降低了修整器的高度还有利于其表面的保湿和清洗，避免抛光液和/或污染物结晶溅落于抛光垫划伤晶圆的表面等。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明的保护范围，其中：

图1是本发明一实施例提供的化学机械抛光系统的示意图；

图2是本发明一实施例提供的用于化学机械抛光的修整装置的结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的修整器的部分结构示意图；

图4是图3中修整器另一个视角的示意图；

图5是图3中修整器拆除驱动电机及修整头后的示意图；

图6是图5中修整器经由支撑组件的轴线的A-A向剖视图；

图7是本发明一实施例提供的修整器的基座的结构示意图；

图8是压力检测部获取的检测值与修整器的下压力的关系图；

图9是本发明一实施例提供的化学机械抛光的修整方法的流程图；

图10是本发明另一实施例提供的化学机械抛光的修整方法的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例及其附图，对本发明所述技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思；这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本发明实施方式及本发明保护范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。应当理解的是，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制，相同的参考标记用于表示附图中相同的部分。

在本发明中，“化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing, CMP）”也称为“化学机械平坦化（Chemical Mechanical Planarization, CMP）”，晶圆（Wafer, W）也称基板（Substrate），其含义和实际作用等同。

本公开内容的实施例总体上涉及在半导体器件制造工业中使用的化学机械抛光(CMP)单元，化学机械抛光时，由亚微米或纳米磨粒和化学溶液组成的抛光液在晶圆与抛光垫之间流动，抛光液在抛光垫的传输和旋转离心力的作用下均匀分布，以在晶圆和抛光垫之间形成一层液体薄膜，液体中的化学成分与晶圆产生化学反应，将不溶物质转化为易溶物质，然后通过磨粒的微机械摩擦将这些化学反应物从晶圆表面去除，溶入流动的液体中带走，即在化学成膜和机械去膜的交替过程中去除表面材料实现表面平坦化处理，从而达到全局平坦化的目的。

如图1所示，本发明一实施例提供的化学机械抛光系统包括修整装置100、抛光盘200、抛光垫、承载头300以及供液部400。其中，抛光垫设置于抛光盘200上表面，抛光垫与抛光盘200一起旋转；可水平移动的承载头300设置于抛光垫上方，承载头300的底部吸合有待抛光的晶圆；修整装置100绕固定点摆动，其上配置的修整头70（图3示出）自身旋转并施加向下的载荷，以修整抛光垫表面；供液部400设置于抛光垫上方，以将抛光液散布于抛光垫表面。

抛光作业时，承载头300将晶圆的待抛光面抵接抛光垫表面，承载头300做旋转运动以及沿抛光盘200的径向往复移动使得与抛光垫接触的晶圆表面被逐渐抛除；同时抛光盘200旋转，供液部400向抛光垫表面喷洒抛光液。在抛光液的化学作用下，通过承载头300与抛光盘200的相对运动使晶圆与抛光垫摩擦以进行抛光。

修整装置100用于对抛光垫表面的修整和活化。使用修整装置100可以移除残留在抛光垫表面的杂质颗粒，例如抛光液中的研磨颗粒以及从晶圆表面脱落的废料等，以修整和活化抛光垫表面。

如图2所示，本发明一实施例提供的用于化学机械抛光的修整装置100包括固定座110和摆臂120，固定座110设置于抛光盘的外侧，摆臂120的一端设置于固定座110，其另一端配置有修整器130。摆臂120绕固定座110摆动，位于摆臂120端部的修整器130的底部镶嵌有金刚石颗粒，以对抛光垫表面进行修整和活化。

具体地，化学机械抛光期间，修整器130可以移除残留在抛光垫表面的杂质颗粒，例如抛光液中的研磨颗粒以及从晶圆表面脱落的废料等；修整器130还可以平整化由于抛光导致的抛光垫表面形变，保证抛光期间抛光垫表面形貌符合工艺要求，进而稳定晶圆的抛光去除速率，实现晶圆的全局平坦化。

如图3所示，本发明一实施例提供的修整器130包括：

基座10，其与图2示出的摆臂120固定连接；

直线驱动模块30，其固定端与基座10固定连接，其作业端可沿竖向移动；

旋转驱动模块20，其与直线驱动模块30的作业端固定连接并与基座10滑动连接，以在直线驱动模块30的驱动下相对于基座10竖向移动，并且，旋转驱动模块20与直线驱动模块30在水平方向相邻配置；

修整头70，其连接于旋转驱动模块20的下方。

如图2和图7所示，基座10为壳体结构。为实现修整器130内部零件的防护，基座10的上部还配置有可拆卸的盖板（图2示出）。基座10的侧部设置有法兰结构12，基座10通过法兰结构12与摆臂120连接为一体。

如图3所示，为清楚体现修整器130各个部件的连接关系，特将基座10的上部结构隐藏。基座10的内部配置有立板11，立板11设置于基座10的内侧底面，以形成用于固定零部件的竖向的立面；进一步地，旋转驱动模块20竖向滑动连接于立板11；即旋转驱动模块20可以沿立板11形成的立面移动，以调节旋转驱动模块20的竖向位置。

如图3和图4所示，直线驱动模块30固定于基座10，直线驱动模块30包括竖向移动的作业端，作业端连接的作业件31（图4示出）抵接旋转驱动模块20，以对旋转驱动模块20施加向下的载荷；设置于旋转驱动模块20下部的修整头70对抛光垫形成下压力，以旋转修整抛光垫表面。

在一个实施例中，直线驱动模块30为气缸，直线驱动模块30的作业端为气缸的活塞杆，作业件31通过螺母固定在所述活塞杆。可以理解的是，直线驱动模块30也可以为电缸，其带动旋转驱动模块20直线运动，以调节修整头70的竖向位置。

如图3和图4所示，旋转驱动模块20包括电机支架21和驱动电机22。电机支架21为L形结构，其位于基座10的内底面的上方，如图5所示，所述L形结构包括水平板和竖直板。电机支架21的水平板上配置有贯通孔，驱动电机22的转轴穿过所述贯通孔并通过螺栓固定于电机支架21；电机支架21的竖直板通过滑动连接件50与立板11滑动连接；修整头70连接于驱动电机22的转轴并位于基座10的下方。驱动电机22通过转轴带动修整头70旋转，修整头70的底部配置有镶嵌有金刚石的修整盘，以修整抛光垫表面。

如图3所示，旋转驱动模块20通过滑动连接件50固定在立板11形成的立面，旋转驱动模块20可以沿立板11形成的立面移动，以调节修整头70的竖向位置。具体地，滑动连接件50的固定部设置于基座10的立板11，滑动连接件50的活动部与旋转驱动模块20连接，在直线驱动模块30作业端的作用下，旋转驱动模块20相对于基座10沿竖直方向移动。

在一个实施例中，滑动连接件50包括直线轴承，以保证旋转驱动模块20沿垂直于基座10的竖直方向移动。可以理解的是，所述直线轴承可以为直通型直线轴承或者支座型直线轴承，以保证旋转驱动模块20沿竖直方向稳定可靠移动。

图3所示的实施例中，旋转驱动模块20与直线驱动模块30在水平方向上邻接配置，以避免修整器130沿竖直方向的拓展，降低修整器130自身的竖向高度，从而控制化学机械抛光单元的竖向高度，减少化学机械抛光系统在竖直方向的占用空间。

作为本实施例的一个方面，直线驱动模块30可以沿摆臂120的长度方向设置，以避免摆臂120及修整器130形成的组件的重心距离固定座110的中轴线较远而影响摆臂120的转动性能。若修整器130的旋转驱动模块20和直线驱动模块30沿竖直方向叠落设置，则摆臂120及修整器130形成组件的重心距离固定座110的中轴线较远，摆臂120的转动性能降低。若该种修整装置在修整作业时产生振动，则该振动会局部放大而进一步破坏修整装置运行的稳定性。优选地，直线驱动模块30邻接于旋转驱动模块20靠近固定座110的一侧，即旋转驱动模块20距离固定座110的中轴线较远，而直线驱动模块30距离固定座110的中轴线较近。如此能够调控摆臂120及修整器130形成组件的重心与固定座110的中轴线的距离，保证修整装置100运行的稳定性。

在抛光修整时，本发明所述修整装置100通过摆臂120转动连接于固定座110，摆臂120绕固定座110的往复摆动、修整器130中修整头70（图3示出）的自身旋转以及抛光盘的旋转组合，实现抛光垫表面的修整处理。

如图4所示，作为本发明的一个实施例，修整器130还包括压力检测部40，压力检测部40设置于作业件31的下方并连接于旋转驱动模块20；直线驱动模块30根据压力检测部40的检测值，调节施加于旋转驱动模块20下方的修整头70的下压力，以按照预先设定的修整工艺完成修整处理。

进一步地，压力检测部40为压力传感器，其设置于电机支架21水平板的上表面，以检测直线驱动模块30通过作业件31作用于旋转驱动模块20的载荷。图4及图5中，压力检测部40位于电机支架21水平板的边沿部；具体地，压力检测部40的一端通过螺钉固定在电机支架21水平板的上表面，其另一端通过螺钉固定在作业件31的底面。即直线驱动模块30的作业端通过作业件31及压力检测部40与旋转驱动模块20的电机支架21连接为一体。

为保证压力检测部40测量的准确性，作业件31与压力检测部40的连接处配置有防护环32。防护环32由具有一定弹性的非金属材料制成，如聚氨酯等，以吸收修整器130在修整处理过程中产生的振动，减少修整处理对压力检测准确性的影响。

图5所示的实施例中，防护环32设置于作业件31的上方及下方，即防护环32套设在螺钉的外周侧，所述螺钉将作业件31与压力检测部40固定为一体。可以理解的是，作为本实施例的一个变体，防护环32也可以仅设置于作业件31的下方，即防护环32套设在螺钉的外周侧并位于作业件31与压力检测部40之间，以吸收抛光垫修整处理时产生的振动。

如图3至图6所示，作为本发明的一个实施例，修整器130还包括支撑组件60，支撑组件60的一端固定于基座10的内侧底面，其另一端抵接旋转驱动模块20的底部，以对旋转驱动模块20及其下方的修整头70提供支撑力。图6中，支撑组件60包括导向件61和伸缩件62，导向件61竖向设置于基座10，伸缩件62套设于导向件61并同轴连接于旋转驱动模块20的竖向孔，以支撑旋转驱动模块20。

图6所示的实施例中，伸缩件62为弹簧，放置伸缩件62的竖向孔设置在旋转驱动模块20的电机支架21上。具体地，电机支架21上配置有贯通的竖向孔，基座10内侧底面的对应位置配置有导向件61。导向件61的外径与所述竖向孔的内径相匹配，导向件61与竖向孔之间设置有间隙，使得旋转驱动模块20可相对于导向件61滑动。

图5所示的实施例中，直线驱动模块30为气缸，当直线驱动模块30通气加压，其作业端给予旋转驱动模块20向下的作用力，此时，支撑组件60的伸缩件62处于压缩状态；当直线驱动模块30处于通大气状态（Vent状态），即直线驱动模块30的作业端可自由移动时，其作业端对旋转驱动模块20没有作用力，此时，支撑组件60的伸缩件62回弹，使得旋转驱动模块20沿着滑动连接件50竖向移动。

如图5所示，为避免支撑组件60的伸缩件62回弹对压力检测部40的影响，防止直线驱动模块30的作业端的作业件31直接抵撞于固定端的下方，致使压力检测部40精度降低或故障。电机支架21的竖直板的上表面还配置有限位件24，以限定旋转驱动模块20的竖向位置。

图5中，限位件24为柱状结构，其垂直于电机支架21的水平板。限位件24的设置位置与直线驱动模块30的固定端相对应，并且限位件24的设置高度与作业件31的固定位置相匹配。

除限位功能外，限位件24还能够抵消支撑组件60的伸缩件62的回弹力，实现压力检测部40的在线校核。具体地，当直线驱动模块30处于Vent状态时，在伸缩件62回弹力作用下，限位件24跟随旋转驱动模块20竖向移动，其上的限位件24抵接直线驱动模块30固定端的下方，此时，直线驱动模块30的固定端对限位件24的作用力与支撑组件60的伸缩件62的回弹力相互抵消，而直线驱动模块30也未通过作业件31对压力检测部40施加载荷。即切换直线驱动模块30的状态——将其切换为Vent状态，可以实现压力检测部40的在线清零，实现动态校核，以消除传感器零漂对检测精度的影响。

与现有的停机清零相比，本发明实现了压力检测部40的在线清零，有利于减少停机等待时间，提高化学机械抛光系统的作业效率。

可以理解的是，为避免压力检测部40在校核处理中发生硬性撞击而影响修整器130的正常运行，限位件24可以由具有一定弹性的非金属材料制成，如聚氨酯等；或者，在金属部件的顶面包敷弹性的非金属层，以保证修整器的正常运行。

图6所示的实施例中，支撑组件60还包括调节件63，调节件63同轴设置于所述竖向孔并抵接伸缩件62的端部，以调节伸缩件62的伸缩，消除伸缩件62的弹性模量及伸缩变形的差异，统一旋转驱动模块20位于顶端时伸缩件62的回弹力，规范修整头70对抛光垫的下压力的控制。在一些实施例中，调节件63的顶面配置有一字或十字槽，以便使用改锥调整伸缩件62的伸缩。

本发明中，支撑组件60的伸缩件62有以下作用：首先，消除旋转驱动模块20自身的重量，避免旋转驱动模块20的自身重量对修整下压力的影响；其次，提供了一种初始下压力的反作用力，以便确定和统一直线驱动模块30未加压的初始状态。其中，所谓未加压的初始状态是指修整头70对抛光垫施加的载荷为零，即修整装置100给予抛光垫的下压力为零。支撑组件60的设置，能够将修整头70的下压力从零开始调节，有利于保障修整器初始状态的一致性，方便修整器下压力的调控，提升修整器载荷施加的准确性。

为保证修整头70的下压力从零开始调节，伸缩件62对旋转驱动模块20的回弹力需要大于直线驱动模块30的最小输出力。

本发明中，由于支撑组件60的伸缩件62对直线驱动模块30施加向上的回弹力，因此，压力检测部40获取的检测值

与修整器的下压力

存在一定的关系。

在直线驱动模块30的带动下旋转驱动模块20自顶端竖直向下移动，当修整头70的底面接触研磨垫时，压力检测部40测得值为接近线性的压力值，此阶段的压力检测部40的检测值等于直线驱动模块30的输出力

。设定支撑组件60的伸缩件62的弹性系数为

，伸缩件62的初始压缩量为

，修整头70的下压行程

和压力检测部40获取的检测值

的关系为：

当修整头70抵接在抛光垫后，修整头70的下压行程

基本不变，这是由于修整抛光垫时，抛光垫沿半径方向存在厚度差值

，厚度差值

所产生的伸缩件压力跳动

，由于厚度差值

的变化量为微米级，因此，

，该压力误差可忽略不计。故旋转驱动模块20实际作用于抛光垫的下压力

为：

由于伸缩件62的弹性系数

和修整头70的下压行程

均为固定值，伸缩件62的初始压缩量

可以设定为固定值，因此，下压力

与直线驱动模块30的输出力

正相关，两者的关系图，如图8所示。

本发明中，直线驱动模块30的输出力

可以通过调整进气量来改变下压力

的大小。图8示出的下压力

曲线存在一个拐点，在该拐点处，修整头70的实际下压力

为零，此时，

。该拐点的信息可通过控制器收集获取。

为实现修整器拐点信息的统一，可通过调节气缸的进气量或改变伸缩件62的初始压缩量来实现，以保证修整器修整工艺执行的一致性。

此外，本发明的实施例还提供了一种化学机械抛光的修整方法，其在如上所述的化学机械抛光系统中使用，其包括以下步骤：检测修整器130施加于抛光垫的压力，并根据所述压力是否有突变，判断抛光垫的平整状态。

具体地，所述抛光垫的平整状态是抛光垫的初始平整状态。由于抛光垫为消耗品，需要根据使用周期定期铺设新的抛光垫。若铺设后的抛光垫底面与抛光盘顶面之间存在部分空气，这会致使抛光垫局部鼓起。可以通过本发明所述修整装置对抛光垫的压力是否存在突变，判定初始平整状态，以确定更换后的抛光垫的铺设是否符合工艺要求。

在进行上述操作之前，需要对修整装置的压力检测部进行校核以及调整支撑组件的伸缩部的变形，其流程图，如图9所示，包括以下步骤：

步骤S1，将修整装置100的修整头70上移至电机支架21的限位件24抵接直线驱动模块30的底部，直线驱动模块30的作业件31未对压力检测部40施加载荷，以将压力检测部40校核处理；

具体地，将直线驱动模块30切换为Vent状态，在支撑组件60的伸缩件62的回弹力的作用下，旋转驱动模块20沿滑动连接件50竖向移动至顶端，限位件24抵接直线驱动模块30固定端的下方，此时，压力检测部40未受到作用力，以便实现在线归零处理，保证压力检测的准确性。

步骤S2，将修整装置100的修整头70向下移动以与抛光垫抵接，根据压力检测部40的检测值，确定直线驱动模块30未加压的初始状态；

步骤S2中，直线驱动模块30未加压的初始状态是指修整头70对抛光垫施加的载荷为零的状态，即图8示出的下压力

曲线的拐点对应的状态。为方便修整器的管理，可以统一直线驱动模块30未加压的初始状态。具体地，可通过调节气缸的进气量或改变伸缩件62的初始压缩量来实现，以方便修整器修整工艺的确定。

步骤S3，根据压力检测部40的检测值计算下压力

，当下压力

的波动大于允许阈值范围时，则抛光垫的平整状态不符合工艺要求。

具体地，控制器根据压力检测部40的检测值，计算下压力

，当下压力

漂移大于允许波动范围时，则可以判定抛光垫的初始平整状态不佳，需要重新铺设抛光垫。

在使用图1所示的化学机械抛光系统执行晶圆抛光时，需要根据工艺要求使用图2示出的修整装置100对抛光垫进行离线或在线修整。抛光垫修整时，需要保证修整头70对应抛光垫的下压力满足修整工艺要求。对应的化学机械抛光的修整方法的流程图，如图10所示。

图10示出的修整方法的前两个步骤（S10、S20）与图9示出的修整方法的前两个步骤（S1、S2）相同，这里不再赘述。下面简述步骤S30，具体为： 根据所述初始状态、修整工艺以及压力检测部的检测值，调整直线驱动模块30对旋转驱动模块20的施加载荷，保证修整下压力

满足修整工艺要求。

具体地，控制器根据压力检测部40的检测值计算下压力

，当下压力

漂移大于允许波动范围时，控制器根据漂移量计算并调控比例阀输出的气压，以对修整器的下压力

进行补偿。

可以理解的是，在进行化学机械抛光时，若出现更换抛光垫的情况，需要先按照图9示出的流程判定抛光垫的平整状态，再按照图10示出的流程监测和控制修整头的下压力。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于化学机械抛光的修整装置，其特征在于，包括固定座、摆臂和修整器，所述修整器设置于摆臂的端部并绕固定座摆动；所述修整器包括：

基座，其与摆臂固定连接；

直线驱动模块，其固定端与所述基座固定连接，其作业端沿竖向移动；

旋转驱动模块，其与所述直线驱动模块的作业端固定连接并与所述基座滑动连接，以在直线驱动模块的驱动下相对于基座竖向移动，并且，所述旋转驱动模块与所述直线驱动模块在水平方向相邻配置；

修整头，其连接于所述旋转驱动模块的下方；

所述旋转驱动模块包括电机支架和驱动电机，驱动电机固定于电机支架，驱动电机的转轴穿过电机支架的贯通孔之后连接修整头，电机支架通过滑动连接件与基座滑动连接，且电机支架通过支撑组件与基座弹性连接，电机支架与直线驱动模块的作业端连接；

支撑组件包括导向件、伸缩件和调节件，基座上设置导向件，导向件的外周套有伸缩件，伸缩件放置在电机支架的竖向孔内，调节件与竖向孔连接且调节件抵接伸缩件以调节伸缩件的伸缩，从而消除旋转驱动模块的自身重量对修整下压力的影响。

2.如权利要求1所述的修整装置，其特征在于，所述直线驱动模块及旋转驱动模块沿所述摆臂的长度方向设置。

3.如权利要求2所述的修整装置，其特征在于，所述直线驱动模块邻接于所述旋转驱动模块靠近固定座的一侧。

4.如权利要求1所述的修整装置，其特征在于，所述基座配置有滑动连接件，所述滑动连接件设置于所述直线驱动模块与旋转驱动模块之间，滑动连接件与旋转驱动模块滑动连接。

5.如权利要求1所述的修整装置，其特征在于，还包括与所述旋转驱动模块固定连接的压力检测部，并且，所述直线驱动模块的作业端抵接所述压力检测部的上方。

6.如权利要求5所述的修整装置，其特征在于，所述旋转驱动模块配置有限位件，所述限位件跟随旋转驱动模块竖向移动并在旋转驱动模块移动至顶端时抵接直线驱动模块的下方以进行定位从而对压力检测部进行校准。

7.如权利要求1所述的修整装置，其特征在于，所述支撑组件包括导向件和伸缩件，所述导向件竖向设置，所述伸缩件的一端套设于所述导向件，其另一端抵接所述旋转驱动模块。

8.如权利要求7所述的修整装置，其特征在于，所述旋转驱动模块配置有贯通的竖向孔，所述竖向孔的上端配置有调节件，所述调节件固定于所述旋转驱动模块并抵接所述伸缩件的端部。

9.一种化学机械抛光系统，其特征在于，包括抛光盘、承载头和供液装置，以及如权利要求1至8任一项所述的修整装置。

10.一种化学机械抛光的修整方法，其特征在于，使用权利要求9所述的化学机械抛光系统，其包括以下步骤：

检测修整器施加于抛光垫的压力，并根据所述压力是否有突变，判断抛光垫的状态。

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