一种抛光监测装置和抛光监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种抛光监测装置和抛光监测方法，所述抛光监测装置包括抛光头，所述抛光头包括柔性膜和承载体，所述柔性膜包括柔性膜主体和若干间隔件，若干个间隔件、柔性膜主体和承载体围成若干个间隔的气体腔；与气体腔连通的气路；压力控制模块包括若干个压力传感单元、若干个信号处理单元、控制单元和若干个压力调节单元，所述控制单元适于根据所述若干个信号处理单元的输出信号一一对应控制所述若干个压力调节单元调节对应的气路中的压强。本发明专利技术通过监测抛光过程中柔性膜内气体压强的波动频率来实时监测去除量，压力控制模块根据监测结果实时调整抛光去除量，避免了将抛光去除量的监测和调整分别进行的繁琐过程，显著提高了效率。高了效率。高了效率。

【技术实现步骤摘要】
一种抛光监测装置和抛光监测方法


[0001]本专利技术涉及半导体加工
，具体涉及一种抛光监测装置和抛光监测方法。

技术介绍

[0002]集成电路制造工艺过程通常是指将导体、半导体、绝缘层以一定的工艺顺序沉积在特定的基板上(如硅基晶圆)。在制造工艺过程中，CMP(化学机械抛光)设备主要用于对晶圆在膜沉积工艺后的微观粗糙表面进行全局平坦化处理。其中由于晶圆边缘处在和保持环、抛光垫和抛光液相互剧烈作用的外端，因此边缘处非常容易产生“过抛”或“抛光不足”等去除量不均现象。随着特征尺寸的持续缩小，单个器件越发地靠近晶圆的边缘，晶圆边缘的去除不均匀对于工艺过程以及产品良率的影响越来越大，而现有的光学原理监测晶圆边缘去除量的方法均与抛光过程是分别进行的，不能根据边缘去除情况随时调整柔性膜边缘区域压力大小。在现有技术方案中，如果边缘去除不均匀，需要反复调整工艺参数并需要反复监测去除量，过程繁琐，效率低下。

技术实现思路

[0003]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有晶圆抛光过程中，抛光去除量的监测和调整需要分别进行，过程繁琐，效率低下的问题，从而提供一种晶圆抛光监测装置和监测方法。
[0004]本专利技术提供一种抛光监测装置，包括：抛光头，所述抛光头包括柔性膜和承载体，所述柔性膜包括柔性膜主体和位于柔性膜主体朝向所述承载体一侧表面的若干间隔件，所述若干间隔件、所述柔性膜主体和所述承载体围成的若干个间隔的气体腔；若干个气路，所述若干个气路分别一一对应与若干气体腔连通；压力控制模块，所述压力控制模块包括：若干个压力传感单元、若干个信号处理单元、控制单元和若干个压力调节单元，所述若干个气路一一对应与所述若干个压力传感单元连接，所述若干个压力传感单元的信号输出端一一对应与所述若干个信号处理单元的信号输入端电连接，所述控制单元适于根据所述若干个信号处理单元的输出信号一一对应控制所述若干个压力调节单元调节对应的气路中的压强，所述若干个压力调节单元一一对应与所述若干个气路连接。
[0005]可选的，所述若干间隔件包括第一间隔件至第N间隔件，N为大于或等于2的整数；所述若干个间隔的气体腔包括第一气体腔至第N气体腔；所述若干个气路包括第一气路至第N气路；所述若干个压力传感单元包括第一压力传感单元至第N压力传感单元；所述若干个信号处理单元包括第一信号处理单元至第N信号处理单元；所述若干个压力调节单元包括第一压力调节单元至第N压力调节单元；第i气路与第i气体腔连通，第i气路与第i压力传感单元连接，第i压力传感单元的信号输出端与第i信号处理单元的信号输入端电连接；第i压力调节单元与第i气路连接，所述控制单元适于根据第一信号处理单元至第N信号处理单元的输出信号分别控制所述第一压力调节单元至第N压力调节单元对应的气路中的压强；i为大于或等于1且小于或等于N的整数。
[0006]可选的，N等于2，所述若干间隔件包括第一间隔件和第二间隔件；所述若干个间隔的气体腔包括第一气体腔和第二气体腔；所述若干个气路包括第一气路和第二气路；所述若干个压力传感单元包括第一压力传感单元和第二压力传感单元；所述若干个信号处理单元包括第一信号处理单元和第二信号处理单元；所述若干个压力调节单元包括第一压力调节单元和第二压力调节单元。
[0007]可选的，若干间隔件呈环状结构，第k+1个间隔件环绕第k个间隔件设置，k为大于或等于1且小于或等于N
‑
1的整数。
[0008]可选的，所述第一气体腔对应所述柔性膜主体的边缘区域，所述第二气体腔对应所述柔性膜主体的中心区域；所述控制单元适于对所述第一信号处理单元的输出信号和所述第二信号处理单元的输出信号进行对比，并根据对比的结果控制所述第一压力调节单元调节第一气路中的压强、控制所述第二压力调节单元调节第二气路中的压强。
[0009]可选的，还包括抛光垫，所述柔性膜适于将晶圆按压在所述抛光垫上进行抛光。
[0010]本专利技术还提供一种抛光监测方法，使用上述的抛光监测装置，包括：使用所述抛光头对晶圆进行抛光，柔性膜主体背向所述承载体的一侧表面按压晶圆；在晶圆抛光过程中，所述若干个压力传感单元感测气路中压强的变化情况并一一对应传递至所述若干个信号处理单元；所述控制单元根据所述若干个信号处理单元的输出信号一一对应控制所述若干个压力调节单元调节对应的气路中的压强。
[0011]可选的，所述若干间隔件包括第一间隔件至第N间隔件，N为大于或等于2的整数；所述若干个间隔的气体腔包括第一气体腔至第N气体腔；所述若干个气路包括第一气路至第N气路；所述若干个压力传感单元包括第一压力传感单元至第N压力传感单元；所述若干个信号处理单元包括第一信号处理单元至第N信号处理单元；所述若干个压力调节单元包括第一压力调节单元至第N压力调节单元；第i气路与第i气体腔连通，第i气路与第i压力传感单元连接；i为大于或等于1且小于或等于N的整数；所述若干个压力传感单元感测气路中压强的变化情况并一一对应传递至所述若干个信号处理单元的步骤包括：第i压力传感单元感测气路中压强的变化情况并递至所述第i信号处理单元；所述控制单元根据所述若干个信号处理单元的输出信号一一对应控制所述若干个压力调节单元调节对应的气路中的压强的步骤包括：所述控制单元根据第一信号处理单元至第N信号处理单元的输出信号分别控制所述第一压力调节单元至第N压力调节单元调节对应的气路中的压强。
[0012]可选的，N等于2，所述若干间隔件包括第一间隔件和第二间隔件；所述若干个间隔的气体腔包括第一气体腔和第二气体腔；所述若干个气路包括第一气路和第二气路；所述若干个压力传感单元包括第一压力传感单元和第二压力传感单元；所述若干个信号处理单元包括第一信号处理单元和第二信号处理单元；所述若干个压力调节单元包括第一压力调节单元和第二压力调节单元。
[0013]可选的，所述信号处理单元的输出信号为频谱图。
[0014]可选的，所述第一信号处理单元的输出信号的频率带宽为第一频率带宽，所述第二信号处理单元的输出信号的频率带宽为第二频率带宽，所述控制单元根据所述第一频率带宽和所述第二频率带宽的对比结果，控制所述第一压力调节单元调节所述第一气路中的压强，控制所述第二压力调节单元调节所述第二气路中的压强。
[0015]可选的，当所述第一频率带宽大于所述第二频率带宽且所述第一频率带宽与所述
第二频率带宽的差值的绝对值大于所述第二频率带宽的阈值倍数时，所述控制单元控制所述第一压力调节单元增加第一气路中的压强，同时所述控制单元控制所述第二压力调节单元降低第二气路中的压强。
[0016]可选的，当所述第一频率带宽小于所述第二频率带宽且所述第一频率带宽与所述第二频率带宽的差值的绝对值大于所述第一频率带宽的阈值倍数时，所述控制单元控制所述第一压力调节单元降低第一气路中的压强，同时所述控制单元控制所述第二压力调节单元增加第二气路中的压强。
[0017]可选的，当所述第一频率带宽与所述第二频率带宽的差值的绝对值小于所述第一频率带宽的阈值倍数且所述第一频率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抛光监测装置，其特征在于，包括：抛光头，所述抛光头包括柔性膜和承载体，所述柔性膜包括柔性膜主体和位于柔性膜主体朝向所述承载体一侧表面的若干间隔件，所述若干间隔件、所述柔性膜主体和所述承载体围成的若干个间隔的气体腔；若干个气路，所述若干个气路分别一一对应与若干气体腔连通；压力控制模块，所述压力控制模块包括：若干个压力传感单元、若干个信号处理单元、控制单元和若干个压力调节单元，所述若干个气路一一对应与所述若干个压力传感单元连接，所述若干个压力传感单元的信号输出端一一对应与所述若干个信号处理单元的信号输入端电连接，所述控制单元适于根据所述若干个信号处理单元的输出信号一一对应控制所述若干个压力调节单元调节对应的气路中的压强，所述若干个压力调节单元一一对应与所述若干个气路连接。2.如权利要求1所述的抛光监测装置，其特征在于，所述若干间隔件包括第一间隔件至第N间隔件，N为大于或等于2的整数；所述若干个间隔的气体腔包括第一气体腔至第N气体腔；所述若干个气路包括第一气路至第N气路；所述若干个压力传感单元包括第一压力传感单元至第N压力传感单元；所述若干个信号处理单元包括第一信号处理单元至第N信号处理单元；所述若干个压力调节单元包括第一压力调节单元至第N压力调节单元；第i气路与第i气体腔连通，第i气路与第i压力传感单元连接，第i压力传感单元的信号输出端与第i信号处理单元的信号输入端电连接；第i压力调节单元与第i气路连接，所述控制单元适于根据第一信号处理单元至第N信号处理单元的输出信号分别控制所述第一压力调节单元至第N压力调节单元对应的气路中的压强；i为大于或等于1且小于或等于N的整数。3.如权利要求2所述的抛光监测装置，其特征在于，N等于2，所述若干间隔件包括第一间隔件和第二间隔件；所述若干个间隔的气体腔包括第一气体腔和第二气体腔；所述若干个气路包括第一气路和第二气路；所述若干个压力传感单元包括第一压力传感单元和第二压力传感单元；所述若干个信号处理单元包括第一信号处理单元和第二信号处理单元；所述若干个压力调节单元包括第一压力调节单元和第二压力调节单元。4.如权利要求2所述的抛光监测装置，其特征在于，若干间隔件呈环状结构，第k+1个间隔件环绕第k个间隔件设置，k为大于或等于1且小于或等于N
‑
1的整数。5.如权利要求3所述的抛光监测装置，其特征在于，所述第一气体腔对应所述柔性膜主体的边缘区域，所述第二气体腔对应所述柔性膜主体的中心区域；所述控制单元适于对所述第一信号处理单元的输出信号和所述第二信号处理单元的输出信号进行对比，并根据对比的结果控制所述第一压力调节单元调节第一气路中的压强、控制所述第二压力调节单元调节第二气路中的压强。6.如权利要求1所述的抛光监测装置，其特征在于，还包括抛光垫，所述柔性膜适于将晶圆按压在所述抛光垫上进行抛光。7.一种抛光监测方法，使用如权利要求1至6任一项所述的抛光监测装置，其特征在于，包括：使用所述抛光头对晶圆进行抛光，柔性膜主体背向所述承载体的一侧表面按压晶圆；在晶圆抛光过程中，所述若干个压力传感单元感测气路中压强的变化情况并一一对应传递至所述若干个信号处理单元；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓亮，尹影，庞浩，司马超，
申请(专利权)人：北京烁科精微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：