CN204076016U - 研磨垫修整器及研磨装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种研磨垫修整器及研磨装置，通过在研磨盘上设置有可拆卸连接的信号探测器，当研磨垫修整器在进行修整作业时，扭力传感器采集信号探测器中的摩擦力探头与研磨垫接触时所产生的压力信号，之后将压力信号显示于监测器上，由监测器所显示波形的状态即可得知研磨垫的表面的状况，根据研磨垫的表面的状况可以获知研磨垫修整器对研磨垫的修整情况，同时可以根据实际情况选择更换研磨垫，避免了采用现有技术获知研磨垫的表面的状况需要耗费大量的人力物力的问题，提高了进行化学机械研磨时产品的良率。

Description

研磨垫修整器及研磨装置

技术领域

本实用新型涉及集成电路设备技术领域，尤其涉及一种研磨垫修整器及研磨装置。

背景技术

随着超大规模集成电路的飞速发展，集成电路制造工艺变得越来越复杂和精细。为了提高集成度，降低制造成本，元件的特征尺寸(Feature Size)不断变小，芯片单位面积内的元件数量不断增加，平面布线已难以满足元件高密度分布的要求，只能采用多层布线技术利用芯片的垂直空间，进一步提高器件的集成密度。但多层布线技术的应用会造成晶片表面起伏不平，对图形制作极其不利。为此，常需要对晶片进行表面平坦化处理。目前，在平坦化技术中，优先采用化学机械研磨(CMP)，因此化学机械研磨中所用到的研磨装置也就成为了半导体工艺中重要的设备之一。

现有技术中，化学机械研磨中所用到的研磨装置主要包括：研磨台、设置于研磨台上的研磨垫、设置于研磨垫上方的研磨头及研磨垫修整器；其中所述研磨头用于吸附固定晶圆，研磨垫修整器用于对研磨垫的表面定期地进行修整，从而维持研磨垫的研磨性能。

通常研磨垫修整器包括可拆装的研磨盘，研磨盘表面固定有金刚石颗粒。当研磨垫修整器对研磨垫进行修整时，研磨盘表面的金刚石颗粒与研磨垫接触，研磨垫修整器此时一边以其轴向为中心旋转，一边按压研磨垫的表面，并在该状态下在研磨面上移动，会出现研磨垫的表面削损的现象，导致晶圆进行化学机械研磨时晶圆表面的平坦度变差等问题。为了解决上述问题，本领域技术人员对研磨垫修整器进行了调整，通过对研磨垫修整器的转速以及移动速度及其相对于研磨面的载荷等进行调整。

但是，为了评价由研磨垫修整器修整的研磨垫的表面的状态，需要将研磨垫从研磨台上剥下来测定其厚度。而且，若不对晶圆进行实际地研磨，就无法知晓研磨垫的表面的状态，因此，本领域技术人员在研磨垫修整过程中消耗了大量的人力和物力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种研磨垫修整器及研磨装置，以解决采用现有技术中的研磨垫修整器对研磨垫的修整时，想要获知研磨垫的表面的状态时需要将研磨垫从研磨台上剥下来测定其厚度，且需要耗费晶圆进行实际研磨的现象，致使本领域技术人员在研磨垫修整过程中消耗了大量的人力、物力和财力。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种研磨垫修整器及研磨装置，所述研磨垫修整器，包括：研磨盘、与所述研磨盘可拆卸连接的信号探测器及与所述信号探测器连接的监测器；其中，所述信号探测器包括：摩擦力探头及套接于所述摩擦力探头上的扭力传感器。

可选的，在所述的研磨垫修整器中，还包括：设置于所述信号探测器与所述监测器之间且依次连接的信号转换器、信号放大器及信号滤波器。

可选的，在所述的研磨垫修整器中，所述研磨盘设置有安装孔；所述安装孔的孔壁上设置有螺纹。

可选的，在所述的研磨垫修整器中，所述信号探测器通过所述所述安装孔与所述研磨盘连接。

可选的，在所述的研磨垫修整器中，所述摩擦力探头包括固定杆及与所述固定杆连接的探测头；所述探测头呈球形，且所述探测头的直径小于所述安装孔的直径。

可选的，在所述的研磨垫修整器中，所述固定杆的一端的直径等于所述安装孔的直径，且其侧壁上设置有螺纹。

可选的，在所述的研磨垫修整器中，所述探测头从所述研磨盘露出0.2mm～0.5mm。

可选的，在所述的研磨垫修整器中，所述探测头为金属探测头。

可选的，在所述的研磨垫修整器中，所述探测头为铬探测头。

本实用新型还提供一种研磨装置，所述研磨装置包括：研磨台、设置于所述研磨台上的研磨垫、设置于所述研磨垫上方的研磨头及如上所述的研磨垫修整器。

在本实用新型所提供的研磨垫修整器及研磨装置中，通过在研磨盘上设置有可拆卸连接的信号探测器，当研磨垫修整器在进行修整作业时，扭力传感器采集信号探测器中的摩擦力探头与研磨垫接触时所产生的压力信号，之后将压力信号显示于监测器上，由监测器所显示波形的状态即可得知研磨垫的表面的状况，根据研磨垫的表面的状况可以获知研磨垫修整器对研磨垫的修整情况，同时可以根据实际情况选择更换研磨垫，避免了采用现有技术获知研磨垫的表面的状况需要耗费大量的人力物力的问题，提高了进行化学机械研磨时产品的良率。

附图说明

图1是本实用新型一实施例中的研磨垫修整器的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例中的研磨垫修整器中的信号探测头的放大示意图；

图3是本实用新型一实施例中的研磨装置的结构示意图。

图1-图3，其中，

研磨垫修整器-1；研磨头-2；研磨垫-3；研磨台-4；研磨盘-10；信号探测器-11；摩擦力探头-113；固定杆-111；探测头-112；扭力传感器-110；监测器-13。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的研磨垫修整器及研磨装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

请参考图3，其为本实用新型一实施例中的研磨装置的结构示意图。如图3所示，所述研磨装置包括：研磨台4、设置于研磨台4上的研磨垫3、设置于研磨垫3上方的研磨头2及研磨垫修整器1。

请参考图1，其为本实用新型一实施例中的研磨垫修整器的结构示意图。如图1所示，所示研磨垫修整器1包括：研磨盘10、与所述研磨盘10可拆卸连接的信号探测器11及与所述信号探测器11连接的监测器13；其中，所述信号探测器11包括：摩擦力探头113及套接于所述摩擦力探头113上的扭力传感器110。较佳的，信号探测头可以在进行研磨盘10更换时拆卸下来安装到新的研磨盘10上，实现反复使用，节省了不必要的损耗，降低了成本。

其中，所述研磨垫修整器还包括：设置于所述信号探测器11与所述监测器13之间且依次连接的信号转换器、信号放大器及信号滤波器。具体的，所述信号转换器用于将扭力传感器110所传输的压力信号转换为可以在监测器13上显示的电信号；具体为信号线贯穿摩擦力探头113并与其上套接的扭力传感器110连接，从而将经过处理后的压力信号引出至监测器显示；信号放大器的设置是处于人性因素的考虑，若电信号过小，可以进一步通过信号放大器将其放大，便于直观的显示及后续对波形数据的对比分析；信号滤波器用于对经信号放大器输出的信号进行滤波处理，从而去除放大后的电信号中的干扰信号，提高电信号的精准度，使其更具有参考价值。

本实用新型中的研磨垫修整器的工作原理如下：

当研磨垫修整器1在修整研磨垫3时，摩擦力探头113与研磨垫3接触，由于研磨垫3与研磨垫修整器1之间有相对运动，因此摩擦力探头113会受到研磨垫3的摩擦，此时套接与所述摩擦力探头113上的扭力传感器110可以采集到摩擦力探头113所受到的摩擦力，并将摩擦力以压力信号的形式依次传输给信号转换器、信号放大器及信号滤波器，此时的压力信号先后进行信号转换及信号放大的处理后输出放大的电信号，经过滤波处理的放大的电信号再传输至监测器13显示。

本实施例中，由监测器13所显示波形的状态可得知研磨垫3的表面的状况，这里的波形的状态为波形的周期及振幅。由于研磨垫3上设置有用于容纳研磨液的凹槽，因此摩擦力探头113在接触研磨垫3做相对运动时会相互摩擦，这里说的起伏情况就是指凹槽的分布情况，若研磨垫3上的凹槽经过长期的使用已有磨损，此时在监测器13上的波形的周期就会变小；波形的振幅则是指摩擦力探头113与研磨垫3之间的摩擦力，而两者之间的摩擦力也是由于研磨垫3上的凹槽的状况所决定的，例如当研磨垫3上的凹槽已经完全磨平，此时摩擦力则趋近于零，波形的振幅也趋近于零。根据监测器所显示的波形可以及时的获知研磨垫3的表面的状况，从而可以获知研磨垫修整器1对研磨垫3的修整情况，可以根据实际情况选择更换研磨垫3，避免了采用现有技术获知研磨垫3的表面的状况需要耗费大量的人力物力的问题，提高了进行化学机械研磨时产品的良率。

进一步地，所述研磨盘10设置有安装孔；所述安装孔的孔壁上设置有螺纹；所述信号探测器11通过所述所述安装孔与所述研磨盘10连接。

请参考图2，其为本实用新型一实施例中的研磨垫修整器1中的信号探测头的放大示意图。如图2所示，所述摩擦力探头113包括固定杆111及与所述固定杆111连接的探测头112；所述探测头112呈球形，且所述探测头112的直径小于所述安装孔的直径；所述固定杆的一端的直径等于所述安装孔的直径，且其侧壁上设置有螺纹。通过将固定杆的一端的侧壁设置的螺纹与所述安装孔的孔壁上所设置的螺纹相配合，即可实现信号探测头11与研磨盘10之间的拆卸，较好的保证两者之间的装配的稳固性的同时，在研磨盘进行更换时，还可以将信号探测头拆下来再次使用。其中，所述探测头112从研磨盘10露出0.2mm～0.5mm。为了减轻探测头112对研磨垫3的表面的磨损，将所述探测头112设置为球形，此外还将所述探测头相对研磨盘10的研磨面(研磨盘的研磨面即为研磨盘在应用时与研磨垫接触的表面)露出的距离进行限定，较佳的实现了在研磨垫修整器1修整研磨垫3的同时，还对研磨垫3的表面的状况进行了实时的监测。

优选实施例中，所述探测头112为金属探测头，更优选的，所述探测头112为铬探测头。较好的防止探测头在实际应用时，受到较大的磨损，导致不必要的耗材及更换。

综上，在本实用新型所提供的研磨垫修整器及研磨装置中，通过在研磨盘上设置有可拆卸连接的信号探测器，当研磨垫修整器在进行修整作业时，扭力传感器采集信号探测器中的摩擦力探头与研磨垫接触时所产生的压力信号，之后将压力信号显示于监测器上，由监测器所显示波形的状态即可得知研磨垫的表面的状况，根据研磨垫的表面的状况可以获知研磨垫修整器对研磨垫的修整情况，同时可以根据实际情况选择更换研磨垫，避免了采用现有技术获知研磨垫的表面的状况需要耗费大量的人力物力的问题，提高了进行化学机械研磨时产品的良率。

显然，本领域的技术人员可以对实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种研磨垫修整器，其特征在于，包括：研磨盘、与所述研磨盘可拆卸连接的信号探测器及与所述信号探测器连接的监测器；其中，所述信号探测器包括：摩擦力探头及套接于所述摩擦力探头上的扭力传感器。 

2.如权利要求1所述的研磨垫修整器，其特征在于，还包括：设置于所述信号探测器与所述监测器之间且依次连接的信号转换器、信号放大器及信号滤波器。 

3.如权利要求1所述的研磨垫修整器，其特征在于，所述研磨盘设置有安装孔；所述安装孔的孔壁上设置有螺纹。 

4.如权利要求3所述的研磨垫修整器，其特征在于，所述信号探测器通过所述安装孔与所述研磨盘连接。 

5.如权利要求4所述的研磨垫修整器，其特征在于，所述摩擦力探头包括固定杆及与所述固定杆连接的探测头；所述探测头呈球形，且所述探测头的直径小于所述安装孔的直径。 

6.如权利要求5所述的研磨垫修整器，其特征在于，所述固定杆的一端的直径等于所述安装孔的直径，且其侧壁上设置有螺纹。 

7.如权利要求5所述的研磨垫修整器，其特征在于，所述探测头从所述研磨盘露出0.2mm～0.5mm。 

8.如权利要求5所述的研磨垫修整器，其特征在于，所述探测头为金属探测头。 

9.如权利要求8所述的研磨垫修整器，其特征在于，所述探测头为铬探测头。 

10.一种研磨装置，其特征在于，包括：研磨台、设置于所述研磨台上的研磨垫、设置于所述研磨垫上方的研磨头及权利要求1-9中任一项所述的研磨垫修整器。