專利名稱：一種改善化學(xué)機械研磨研磨均勻度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種改善化學(xué)機械研磨研磨均勻度的方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造中，化學(xué)機械研磨(CMP，ChemicalMechanical Planarization)技術(shù)可以實現(xiàn)整個晶圓的平坦化，成為芯片制造工藝中重要的步驟之一。在CMP的制作工藝過程中，硅片表面的氧化膜厚度的均勻性非常重要，硅片表面氧化膜厚度將會影響到電子器件的電性能參數(shù)，厚度不均勻會使同一硅片上制作出的器件性能產(chǎn)生差異，影響成品率。CMP護(hù)圈主要作用就是用于防止晶圓在CMP研磨過程中滑出研磨頭，以及給研磨墊施加一定的壓力，以提高CMP工藝的整體均勻度。護(hù)圈在使用過程中會被磨損，其厚度逐漸變薄，當(dāng)護(hù)圈的厚度薄到一定程度時，就需要換新的護(hù)圈，以保證護(hù)圈在CMP研磨過程中可以很好地圈住晶圓，防止晶圓在運動過程中脫離研磨頭的控制，造成滑片。而在CMP工藝中，護(hù)圈在研磨過程中向研磨墊(pad)表面施加的壓力也是一個重要的參數(shù)。在護(hù)圈的使用過程中，護(hù)圈的消耗使得護(hù)圈厚度的減少，也就是護(hù)圈相對膜墊片的突出高度d會減少， 從而使得護(hù)圈對研磨墊的實際壓力有一定的波動，會影響CMP工藝整體均勻度。中國專利CN201283537Y公開了一種CMP邊緣壓敷環(huán)，在該CMP邊緣壓敷環(huán)的外周設(shè)以可觀察的標(biāo)記，作為該CMP邊緣壓敷環(huán)使用壽命的參考基準(zhǔn)。當(dāng)CMP邊緣壓敷環(huán)在使用中被磨損，厚度逐漸變薄，觸碰到預(yù)先設(shè)的標(biāo)記時，即可認(rèn)為該CMP邊緣壓敷環(huán)已達(dá)到使用壽命。但該發(fā)明存在以下缺陷僅僅實現(xiàn)監(jiān)控使用壽命，無法實現(xiàn)壽命的延長，也無法改善CMP研磨均勻度；美國專利US 7311586 (具有直接氣動晶圓研磨壓的化學(xué)機械研磨頭裝置及其制造方法，Apparatus and method for chemical-mechanical polishing (CMP) head having direct pneumatic wafer polishing pressure)公開了一禾中通過在控制膜墊片(membrane)上下移動來延長護(hù)圈使用時間的方法，但該發(fā)明存在以下缺陷1.膜墊片面積較大，質(zhì)地較軟，不容易精確控制膜墊片各處移動距離一致；2.方法復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種改善化學(xué)機械研磨研磨均勻度的方法，在保證護(hù)圈的作用的前提下，通過維持護(hù)圈對研磨墊的壓力不隨護(hù)圈消耗而波動，改善CMP研磨均勻度，方法簡單，實施容易。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種改善化學(xué)機械研磨研磨均勻度的方法，其中，通過一監(jiān)控回路實現(xiàn)，所述監(jiān)控回路包括依次連接的控制器、氣墊和厚度傳感器，所述氣墊設(shè)于護(hù)圈的上方與其他部件連接處； 所述厚度傳感器實時監(jiān)測所述護(hù)圈的損耗程度，所述控制器得到所述厚度傳感器信號后控制所述氣墊進(jìn)行運動，所述氣墊將所述護(hù)圈向外推出，以保證在所述護(hù)圈的使用期間所述護(hù)圈與膜墊片的相對高度維持不變；當(dāng)所述厚度傳感器檢測到所述護(hù)圈厚度被消耗到一定程度時，所述控制器發(fā)出報警信號。上述改善化學(xué)機械研磨研磨均勻度的方法，其中，還包括在所述護(hù)圈側(cè)面作出一定長度范圍的刻度標(biāo)記。上述改善化學(xué)機械研磨研磨均勻度的方法，其中，在所述護(hù)圈側(cè)面從其表面開始， 每0. 5毫米做一個刻度，直至所做標(biāo)記長度滿足1厘米，用于簡單目測護(hù)圈厚度的消耗程度。上述改善化學(xué)機械研磨研磨均勻度的方法，其中，所述氣墊充氣膨脹來補充所述護(hù)圈被消耗的厚度，以延長所述護(hù)圈的使用時間。上述改善化學(xué)機械研磨研磨均勻度的方法，其中，所述厚度傳感器位于研磨頭承載裝置上。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于通過檢測護(hù)圈的損耗程度，實時的將護(hù)圈往外推出的方式，保證了在護(hù)圈的使用期間護(hù)圈與膜墊片(membrane)的相對高度維持不變。這樣就可以很好地避免CMP工藝過程中護(hù)圈壓力波動而影響研磨均勻度的問題，提高了護(hù)圈在使用期間的工作效率；同時，本方法也對單個護(hù)圈的使用時間有一定的延長。


圖1是本發(fā)明改善化學(xué)機械研磨研磨均勻度的方法中的監(jiān)控回路及研磨頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合原理圖和具體操作實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1所示，本發(fā)明改善化學(xué)機械研磨研磨均勻度的方法通過一監(jiān)控回路實現(xiàn)， 監(jiān)控回路包括依次連接的控制器1、氣墊2和厚度傳感器3，控制器1用于數(shù)據(jù)、命令的接收與傳輸，氣墊2設(shè)于護(hù)圈4的上方與其他部件連接處，厚度傳感器3設(shè)在研磨頭0載裝置上， 用于實時監(jiān)測護(hù)圈4的損耗程度，控制器1得到厚度傳感器3信號后控制氣墊2進(jìn)行運動， 氣墊2將護(hù)圈4向外推出，以保證在護(hù)圈4的使用期間護(hù)圈4與膜墊片5的相對高度d維持不變。當(dāng)厚度傳感器3檢測到護(hù)圈4厚度被消耗到一定程度時，控制器1發(fā)出報警信號。另外，還需提前在護(hù)圈4側(cè)面做出一定長度范圍的標(biāo)記41，比如從護(hù)圈4表面開始，每0. 5毫米做一個刻度，一直標(biāo)注一厘米，可用于簡單的目測護(hù)圈厚度的消耗程度，并在通常認(rèn)為護(hù)圈4已達(dá)到使用壽命處預(yù)先區(qū)別于其他刻度標(biāo)記出來。厚度傳感器3檢測護(hù)圈4被消耗掉的厚度，同時在護(hù)圈4上方與其他部件連接處的氣墊2通過充氣膨脹來補充護(hù)圈4被消耗的厚度，即通過將護(hù)圈4往外推出一定厚度的方式，延長護(hù)圈4的使用時間。厚度傳感器3與氣墊2通過控制器1控制，控制器1可以采用單片機或者其他小型控制裝置，以保證護(hù)圈4相對膜墊片5的突出高度d保持不變。當(dāng)厚度傳感器3檢測到護(hù)圈4厚度被消耗到一定程度時，即表示護(hù)圈4使用壽命快要到了，此時需要換新的護(hù)圈。綜上所述，本發(fā)明改善化學(xué)機械研磨研磨均勻度的方法在保證護(hù)圈的作用的前提下，可以通過護(hù)圈側(cè)面刻度目測護(hù)圈的使用情況，同時也可以自動預(yù)告以及延長的護(hù)圈的使用壽命，保證護(hù)圈使用期間對研磨墊施加的壓力不因為護(hù)圈被消耗而波動，與傳統(tǒng)化學(xué)機械研磨方式相容。 以上對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實施例，其只是作為范例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對該改善化學(xué)機械研磨研磨均勻度的方法進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作出的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種改善化學(xué)機械研磨研磨均勻度的方法，其特征在于，通過一監(jiān)控回路實現(xiàn)，所述監(jiān)控回路包括依次連接的控制器、氣墊和厚度傳感器，所述氣墊設(shè)于護(hù)圈的上方與其他部件連接處；所述厚度傳感器實時監(jiān)測所述護(hù)圈的損耗程度，所述控制器得到所述厚度傳感器信號后控制所述氣墊進(jìn)行運動，所述氣墊將所述護(hù)圈向外推出，以保證在所述護(hù)圈的使用期間所述護(hù)圈與膜墊片的相對高度維持不變；當(dāng)所述厚度傳感器檢測到所述護(hù)圈厚度被消耗到一定程度時，所述控制器發(fā)出報警信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善化學(xué)機械研磨研磨均勻度的方法，其特征在于，還包括在所述護(hù)圈側(cè)面作出一定長度范圍的刻度標(biāo)記。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改善化學(xué)機械研磨研磨均勻度的方法，其特征在于，在所述護(hù)圈側(cè)面從其表面開始，每0. 5毫米做一個刻度，直至所做標(biāo)記長度滿足1厘米，用于簡單目測護(hù)圈厚度的消耗程度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善化學(xué)機械研磨研磨均勻度的方法，其特征在于，所述氣墊充氣膨脹來補充所述護(hù)圈被消耗的厚度，以延長所述護(hù)圈的使用時間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善化學(xué)機械研磨研磨均勻度的方法，其特征在于，所述厚度傳感器位于研磨頭承載裝置上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改善化學(xué)機械研磨研磨均勻度的方法，其中，通過一監(jiān)控回路實現(xiàn)，監(jiān)控回路包括依次連接的控制器、氣墊和厚度傳感器，氣墊設(shè)于護(hù)圈的上方與其他部件連接處；厚度傳感器實時監(jiān)測護(hù)圈的損耗程度，控制器得到厚度傳感器信號后控制氣墊進(jìn)行運動，氣墊將所述護(hù)圈向外推出，以保證在護(hù)圈的使用期間護(hù)圈與膜墊片的相對高度維持不變；當(dāng)厚度傳感器檢測到護(hù)圈厚度被消耗到一定程度時，控制器發(fā)出報警信號。本發(fā)明通過檢測護(hù)圈的損耗程度，實時的將護(hù)圈往外推出的方式，保證了在護(hù)圈的使用期間護(hù)圈與膜墊片的相對高度維持不變，很好地避免CMP工藝過程中護(hù)圈壓力波動而影響研磨均勻度的問題。
文檔編號B24B37/34GK102441841SQ201110250220
公開日2012年5月9日 申請日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者張守龍, 白英英, 陳玉文 申請人:上海華力微電子有限公司