研磨垫监测装置及监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种研磨垫监测装置，用于监测所述研磨垫是否划伤晶圆，研磨垫监测装置包括色差测量单元和判断单元。色差测量单元用于实时测量研磨垫表面的色差值，判断单元用于判断研磨垫是否划伤所述晶圆。当研磨垫表面的色差值大于或等于阈值时，则判定研磨垫会划伤所述晶圆。显示单元以图表的形式实时显示色差值和阈值。当所述研磨垫表面的色差值小于所述阈值时，则判定所述研磨垫不会划伤所述晶圆。在本发明专利技术提供的研磨垫监测装置中，通过色差测量单元实时测量所述研磨垫表面的色差，色差测量单元向所述判断单元实时反馈测量结果信号，进而通过所述判断单元判断所述研磨垫是否会划伤晶圆。相应的，本发明专利技术还提供一种研磨垫的监测方法。

【技术实现步骤摘要】
研磨垫监测装置及监测方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种研磨垫监测装置及监测方法。
技术介绍
多层金属化技术被引入到集成电路制造工艺中，此技术使芯片的垂直空间得到有效的利用，并提高了器件的集成度。但这项技术使得晶圆表面不平整度加剧，由此引发的一系列问题(如引起光刻胶厚度不均进而导致光刻受限)严重影响了大规模集成电路(LSD)的发展。针对这一问题，业界先后开发了多种平坦化技术，主要有反刻、玻璃回流、旋涂膜层等，但效果并不理想。直到化学机械研磨(ChemicalMechanicalPolish，CMP)应用于晶圆的平坦化，使得晶圆表面平坦化上的效果较传统的平坦化技术有了极大的改善，从而使之成为了大规模集成电路制造中有关键地位的平坦化技术。化学机械研磨是一个通过化学反应过程和机械研磨过程共同作用的工艺。通常地，在化学机械研磨过程中研磨头向晶圆背面施加一定的压力，以使晶圆正面紧贴研磨垫。所述研磨垫是粘贴于研磨盘上，当研磨盘在马达的驱动下进行旋转时，带动所述研磨垫旋转，研磨头也进行相应运动以带动晶圆运动，如此实现了晶圆和研磨垫产生相对运动。以使晶圆正面与研磨垫产生机械摩擦。同时，研磨液通过研磨液供应管路输送到研磨垫上，并通过离心力均匀地分布在研磨垫上。研磨工艺所使用的研磨液一般包含有化学腐蚀剂和研磨颗粒，通过化学腐蚀剂和所述待研磨表面的化学反应生成较软的容易被去除的材料，然后通过机械摩擦将这些较软的物质从被研磨晶圆正面去掉，从而达到晶圆表面平坦化的目的。在晶圆的化学机械研磨工艺中，晶圆不可避免的会遇到一些划伤缺陷，而划伤缺陷会直接导致晶圆制品的良率降低。另外，等工程师发现晶圆出现划伤缺陷时，往往是在研磨工艺结束后，此时已是一段时间之后了，而在这段时间里，相关的化学机械研磨设备又已加工了许多晶圆，而这些晶圆也会出现划伤缺陷，如此便会造成较大的损失。虽然目前不能彻底解决晶圆的划伤缺陷，但是如果能够实时监测及判断化学机械研磨工艺过程中研磨垫是否划伤晶圆，并且化学机械研磨设备发出预警，就可以让工程师及时做出响应以达到减少损失的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种监测方法及监测装置，能够实时监测及判断化学机械研磨工艺过程中研磨垫是否划伤晶圆。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种研磨垫监测装置，包括：色差测量单元，用于实时测量所述研磨垫表面的色差值；判断单元，用于判断所述色差值与一阈值的大小，当所述研磨垫表面的色差值大于或等于所述阈值时，则判定所述研磨垫会划伤晶圆，当所述研磨垫表面的色差值小于所述阈值时，则判定所述研磨垫不会划伤所述晶圆；显示单元，以图表的形式实时显示所述色差值和所述阈值。可选的，所述研磨垫具有若干层，所述研磨垫的最顶层与次顶层的颜色不同。可选的，所述研磨垫具有若干层，所述研磨垫的最顶层被划伤时，研磨液和所述研磨垫的次顶层反应使得所述研磨垫表面产生色差。可选的，所述色差值包括明度差异值、红/绿差异值和黄/蓝差异值。可选的，所述色差测量单元为色差仪。可选的，所述色差仪为非接触式的防水色差仪。可选的，所述色差仪向所述研磨垫表面投射线状的测量光，所述测量光沿所述研磨垫的径向延伸，所述测量光的长度大于或等于所述研磨头的直径且小于或等于所述研磨垫的半径。可选的，所述色差仪在工作时，环境的照度为150LX-250LX。可选的，所述色差测量单元为视觉传感器。可选的，还包括报警单元，当所述判断单元判定所述研磨垫会划伤所述晶圆时，则所述报警单元报警。可选的，所述报警单元为声光报警器。此外，本专利技术还提供了一种研磨垫的监测方法，包括：实时测量所述研磨垫表面的色差值，判断所述色差值与一阈值的大小，当所述研磨垫表面的色差值大于或等于所述阈值时，则判定所述研磨垫会划伤晶圆，当所述研磨垫表面的色差值小于所述阈值时，则判定所述研磨垫不会划伤所述晶圆。在本专利技术提供的研磨垫监测装置中，通过色差测量单元实时测量所述研磨垫表面的色差值，研磨垫表面的色差值较大则表明研磨垫上残留的黁粒已经在研磨垫上留下痕迹，研磨垫上残留的黁粒也会导致晶圆在研磨的过程中产生划伤缺陷。色差测量单元基于所述研磨垫表面的色差的变化，实时的向所述判断单元反馈色差值，所述判断单元通过对比所述色差值与阈值，以判断所述研磨垫是否会划伤所述晶圆。此外，显示单元以图表的形式实时显示所述色差值和所述阈值，便于管控，有利于更早地发现所述研磨垫是否会划伤所述晶圆。相应的，本专利技术还提供一种研磨垫的监测方法，实时测量所述研磨垫表面的色差值，判断所述色差值与一阈值的大小，当所述研磨垫表面的色差值大于或等于所述阈值时，则判定所述研磨垫会划伤晶圆，当所述研磨垫表面的色差值小于所述阈值时，则判定所述研磨垫不会划伤所述晶圆。附图说明图1为本专利技术实施例中的一种化学机械研磨设备；图2为本专利技术实施例中的研磨垫监测装置的第一示意图；图3为本专利技术实施例中的研磨垫监测装置的第二示意图；图4为本专利技术实施例中的研磨垫监测方法的流程图；其中，附图标记如下：100-研磨头；200-研磨垫；300-研磨盘；400-研磨液输送管；500-色差仪；510-测量光；600-控制器；700-声光报警器。具体实施方式下面将结合示意图对本专利技术的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本专利技术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、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。图1为本实施例中的一种化学机械研磨设备。如图1所示，所述化学机械研磨设备包括研磨头100、研磨盘300、研磨液输送管400和研磨垫200。采用所述化学机械研磨设备的研磨工艺包括：将晶圆反转180度之后，利用所述研磨头100吸附晶圆背面，然后以所述晶圆正面朝下的方式放置与所述研磨头100与所述研磨垫200之间；所述研磨液输送管400用于将研磨液输送至所述研磨垫200，所述研磨液用于与晶圆表面材料发生化学反应，将不溶物质转化为易溶物质，或将高硬度物质进行软化。所述研磨垫200可拆卸的设置于所述研磨盘300面的上表面，研磨盘300转动以带动所述研磨垫200转动，然后利用研磨垫200和研磨头100之间的相对运动，即两者之间的线速度的差异，迫使超细固体粒子研磨颗粒对所述晶圆表面的凸出点进行研磨，以达到晶圆表面平坦化的目的。本实施例提供的研磨垫200包括由例如聚亚胺脂(polyurethane)等材料所构成的基材，以其厚度方向的一个面作为研磨面。另外，为了使研磨液能容易地在晶圆表面与研磨垫200的研磨面之间流动，从而利用研磨垫200旋转时的离心力作用而均匀地分布于研磨面上，在基材的研磨面一侧形成有一条或多条(朝向研磨面开口的沟槽，沟槽在基材的研磨面上具有圆环形的开口。在经过多次研磨作业后，沟槽有可能会因与研磨液中黁粒(从晶圆表面磨下来的颗粒)的摩擦或研磨液的腐蚀作用而发生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种研磨垫监测装置，其特征在于，包括：/n色差测量单元，位于所述研磨垫上方，用于实时测量所述研磨垫表面的色差值；/n判断单元，用于判断所述色差值与一阈值的大小，当所述研磨垫表面的色差值大于或等于所述阈值时，则判定所述研磨垫会划伤晶圆，当所述研磨垫表面的色差值小于所述阈值时，则判定所述研磨垫不会划伤所述晶圆；/n显示单元，以图表的形式实时显示所述色差值和所述阈值。/n

【技术特征摘要】
1.一种研磨垫监测装置，其特征在于，包括：
色差测量单元，位于所述研磨垫上方，用于实时测量所述研磨垫表面的色差值；
判断单元，用于判断所述色差值与一阈值的大小，当所述研磨垫表面的色差值大于或等于所述阈值时，则判定所述研磨垫会划伤晶圆，当所述研磨垫表面的色差值小于所述阈值时，则判定所述研磨垫不会划伤所述晶圆；
显示单元，以图表的形式实时显示所述色差值和所述阈值。


2.如权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述研磨垫具有若干层，所述研磨垫的最顶层与次顶层的颜色不同。


3.如权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述研磨垫具有若干层，所述研磨垫的最顶层被划伤时，研磨液和所述研磨垫的次顶层反应使得所述研磨垫表面产生色差。


4.如权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述色差值包括明度差异值、红/绿差异值和黄/蓝差异值。


5.如权利要求4所述的监测装置，其特征在于，所述色差仪为非接触式...

【专利技术属性】
技术研发人员：沙酉鹤，谢越，
申请(专利权)人：上海新昇半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31