一种在线检测研磨垫使用周期的装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种在线检测研磨垫使用周期的装置及检测方法，利用声波在不同介质中传输速度的差异来具体量化研磨垫的使用寿命，通过超声波检测方式对研磨垫进行厚度测量，可得到当前研磨垫的厚度准确数据，从而能够实时检测研磨垫的磨损情况，使研磨垫得到充分的利用；本发明专利技术具有客观、直接确认研磨垫使用周期的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种在线检测研磨垫使用周期的装置及检测方法
本专利技术涉及半导体集成电路设备
，更具体地，涉及一种可对研磨垫使用周期进行在线检测的装置及检测方法。
技术介绍
在晶圆制造中，随着制程技术的升级、导线与栅极尺寸的缩小，光刻(Lithography)技术对晶圆表面的平坦程度(Non-uniformity)的要求越来越高，使得化学机械研磨(ChemicalMechanicalPolishing，简称CMP)工艺得到广泛的应用。由于研磨速率、研磨垫摩擦系数与研磨时间呈相同的变化趋势，均是随着研磨时间的增加而急剧的降低，因此对研磨垫的损耗进行及时有效的监测就非常必要了。在现有技术条件下，研磨垫的使用寿命主要按照以下方式定义：①定义研磨垫的研磨时间；②定义使用研磨垫研磨的晶圆个数；③同时定义①和②，且以先到者定义为使用寿命。但是，上述监测方式有一定的局限性。当对不同的晶圆进行研磨工艺时，由于不同产品的晶圆其膜质和研磨压力的不同，会造成对研磨垫不同的损耗，因此在相同的研磨时间下，损耗会有很大的不同；同样，在相同的研磨晶圆个数的前提下，如果研磨的是不同产品的晶圆，其对研磨垫的损耗也会不同。因此，目前的研磨垫监测方法是一种主观、间接的监测方法，其针对不同晶圆在同一个研磨垫上进行研磨工艺时，不能实时检测研磨垫的磨损情况，进而造成研磨垫不能得到充分的利用，从而增大了生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种在线检测研磨垫使用周期的装置及检测方法，能实时检测研磨垫的磨损情况，使研磨垫得到充分的利用。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种在线检测研磨垫使用周期的装置，包括：壳体，悬设于研磨台面上方，所述研磨台面表面贴有研磨垫；第一、第二超声波发生器，设于壳体内，用于分别产生高低不同频率的超声波；第一、第二发射器，并列设于壳体下端，用于向研磨垫垂直发射对应来自第一、第二超声波发生器的超声波；接收器，设于壳体下端，用于接收由研磨垫及研磨台面分别反馈的不同频率的超声波信号；算法控制及输出单元，设于壳体内，用于对接收器接收的超声波反馈信号进行计算，以得到当前研磨垫的厚度并输出。优选地，所述壳体设于位于研磨台面上方的独立支架、研磨垫修整臂或研磨头轨道上，并在受带动时在研磨台面上方移动。优选地，所述接收器平行设于第一、第二发射器之间的壳体下端。优选地，所述第一超声波发生器产生的超声波频率为30-40KHz，所述第二超声波发生器产生的超声波频率为90-100KHz，所述第一发射器为发射所述第一超声波发生器产生的30-40KHz频率超声波的低频发射器，所述第二发射器为发射所述第二超声波发生器产生的90-100KHz频率超声波的高频发射器。优选地，所述算法控制及输出单元通过超声波发射及反馈的频率差值与间隔时间计算研磨垫厚度的变化，并过滤杂讯。一种在线检测研磨垫使用周期的检测方法，使用上述的在线检测研磨垫使用周期的装置，包括以下步骤：步骤S01：将在线检测研磨垫使用周期的装置定位于研磨台面上方，并对准研磨台面表面的研磨垫；步骤S02：打开第一、第二超声波发生器，使其分别发生高低不同频率的超声波，并通过第一、第二发射器向研磨垫垂直发射；步骤S03：通过接收器接收由研磨垫及研磨台面分别反馈的不同频率的超声波信号；步骤S04：通过算法控制及输出单元对接收器接收的超声波反馈信号进行计算，得到当前研磨垫的厚度，并对研磨垫的使用状况进行输出。优选地，步骤S02中，使所述第一超声波发生器发生频率为30-40KHz的超声波，并通过第一发射器向研磨垫垂直发射该30-40KHz频率的超声波，同时，使所述第二超声波发生器发生频率为90-100KHz的超声波，并通过第二发射器向研磨垫垂直发射该90-100KHz频率的超声波。优选地，步骤S04中，利用所述算法控制及输出单元通过超声波发射及反馈的频率差值与间隔时间计算研磨垫厚度的变化，并过滤杂讯。优选地，在一次检测过程中，对研磨垫不同位置进行多次超声波发射及反馈，并通过所述算法控制及输出单元对各次超声波发射及反馈结果分别进行计算，以得到当前研磨垫在不同位置处的厚度分布及平均厚度。优选地，步骤S04中，还包括通过所述算法控制及输出单元判断收到的超声波反馈频率是否在阈值内，并在超出阈值时输出警报。从上述技术方案可以看出，本专利技术通过超声波检测方式对研磨垫进行厚度测量，可得到当前研磨垫的厚度准确数据，从而能够实时检测研磨垫的磨损情况，使研磨垫得到充分的利用；本专利技术利用声波在不同介质中传输速度的差异来具体量化研磨垫的使用寿命，具有客观、直接的特点。附图说明图1是本专利技术一较佳实施例的一种在线检测研磨垫使用周期的装置使用状态示意图；图2是本专利技术一较佳实施例的一种在线检测研磨垫使用周期的装置结构示意图；图3是本专利技术一较佳实施例的一种在线检测研磨垫使用周期的检测方法流程图；图中：1、壳体，2、第一超声波发生器，2’、第二超声波发生器，3、第一发射器，3’、第二发射器，4、接收器，5、算法控制及输出单元，6、机台控制电脑，7、研磨垫，8、研磨台面，9、固定单元。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本专利技术的实施方式时，为了清楚地表示本专利技术的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本专利技术的限定来加以理解。在以下本专利技术的具体实施方式中，请参阅图1，图1是本专利技术一较佳实施例的一种在线检测研磨垫使用周期的装置使用状态示意图。如图1所示，本专利技术的一种在线检测研磨垫使用周期的装置，悬空设置在研磨机台中的研磨台面上方。具体为，所述装置具有一个壳体1，所述装置可通过其壳体1与一固定单元9进行安装固定，使所述壳体(即装置)悬空设置在研磨机台中研磨台面8的上方。其中，所述固定单元9可以利用研磨机台中的研磨垫修整臂或研磨头轨道，也可以是单独设置在研磨机台中的独立支架；所述壳体1可通过法兰垂直安装在所述固定单元9下端，并位于研磨台面8的上方。所述研磨台面8的表面粘贴有研磨垫7。所述固定单元9可以运动，这样，所述壳体1在受到固定单元9带动时，即可在研磨台面8上方移动，以便可以对研磨垫7的不同位置进行多点厚度检测。请参阅图2，图2是本专利技术一较佳实施例的一种在线检测研磨垫使用周期的装置结构示意图。如图2所示，在线检测研磨垫使用周期的装置设有壳体1，在壳体1内装有两个超声波发生器，分别是第一超声波发生器2和第二超声波发生器2’；以及在壳体1内装有算法控制及输出单元5；壳体1下端装有两个发射器，分别是第一发射器3和第二发射器3’。其中，第一发射器3连接壳体1内的第一超声波发生器2，第二发射器3’连接壳体1内的第二超声波发生器2’。第一、第二超声波发生器用于分别产生高低不同频率的超声波，第一、第二发射器用于接收对应来自第一、第二超声波发生器的超声波，并向其下方的研磨垫垂直发射该来自第一、第二超声波发生器的超声波。所述第一超声波发生器可产生频率为30-40KHz的低频超声波，所述第二超声波发生器可产生频率为90-100KHz的高频超声波；所述第一发射器可为发射所述第一超声波发生器产生的30-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在线检测研磨垫使用周期的装置，其特征在于，包括：壳体，悬设于研磨台面上方，所述研磨台面表面贴有研磨垫；第一、第二超声波发生器，设于壳体内，用于分别产生高低不同频率的超声波；第一、第二发射器，并列设于壳体下端，用于向研磨垫垂直发射对应来自第一、第二超声波发生器的超声波；接收器，设于壳体下端，用于接收由研磨垫及研磨台面分别反馈的不同频率的超声波信号；算法控制及输出单元，设于壳体内，用于对接收器接收的超声波反馈信号进行计算，以得到当前研磨垫的厚度并输出。

【技术特征摘要】
1.一种在线检测研磨垫使用周期的装置，其特征在于，包括：壳体，悬设于研磨台面上方，所述研磨台面表面贴有研磨垫；第一、第二超声波发生器，设于壳体内，用于分别产生高低不同频率的超声波；第一、第二发射器，并列设于壳体下端，用于向研磨垫垂直发射对应来自第一、第二超声波发生器的超声波；接收器，设于壳体下端，用于接收由研磨垫及研磨台面分别反馈的不同频率的超声波信号；算法控制及输出单元，设于壳体内，用于对接收器接收的超声波反馈信号进行计算，以得到当前研磨垫的厚度并输出。2.根据权利要求1所述的在线检测研磨垫使用周期的装置，其特征在于，所述壳体设于位于研磨台面上方的独立支架、研磨垫修整臂或研磨头轨道上，并在受带动时在研磨台面上方移动。3.根据权利要求1所述的在线检测研磨垫使用周期的装置，其特征在于，所述接收器平行设于第一、第二发射器之间的壳体下端。4.根据权利要求1所述的在线检测研磨垫使用周期的装置，其特征在于，所述第一超声波发生器产生的超声波频率为30-40KHz，所述第二超声波发生器产生的超声波频率为90-100KHz，所述第一发射器为发射所述第一超声波发生器产生的30-40KHz频率超声波的低频发射器，所述第二发射器为发射所述第二超声波发生器产生的90-100KHz频率超声波的高频发射器。5.根据权利要求1所述的在线检测研磨垫使用周期的装置，其特征在于，所述算法控制及输出单元通过超声波发射及反馈的频率差值与间隔时间计算研磨垫厚度的变化，并过滤杂讯。6.一种在线检测研磨垫使用周期的检测方法，使用权利要求1所述的在线检测研磨垫使用周期的装置，其特征在于，包括以...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴文俊，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31