一种基于声波的抛光头的监测方法及监测系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于声波的抛光头的监测方法及监测系统，监测方法包括：在测试保持环围绕测试保持环的中心轴旋转的过程中，采用声波传输液发射单元喷射声波传输液，声波传输液发射单元和测试保持环之间形成第一液柱；同时，采用声波发射单元通过第一液柱对测试保持环发射第一检测声波；采用声波接收单元接收测试保持环对第一检测声波反射后第一反馈声波；根据第一检测声波和第一反馈声波的波形分布获取第一沟槽以及第一沟槽之间的测试保持环的研磨面的测试表面形貌；采用形貌分析单元获取测试表面形貌的缺陷信息。通过上述的监测方法，可以实时监测保持环的质量，避免由于抛光头的质量问题导致的产品良率下降。头的质量问题导致的产品良率下降。

【技术实现步骤摘要】
一种基于声波的抛光头的监测方法及监测系统


[0001]本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种基于声波的抛光头的监测方法及监测系统。

技术介绍

[0002]伴随着摩尔定律的发展，化学机械平坦化(chemical mechanical planarization，简称CMP)在半导体工艺过程中的作用越来越重要。抛光头作为CMP设备的关键零部件，抛光头的质量直接关系到晶圆的加工质量。抛光头的核心加工部分由与晶圆接触的保持环和压力膜组成。保持环表面有沟槽，在工作时与抛光垫表面接触，随着工作时间的变长，其表面磨损，沟槽变浅，同时也可能出现崩边、裂纹等缺陷。同时，保持环沟槽具有导流抛光液的功能，清洗不到位时，会产生结晶，造成沟槽堵塞，进而影响产品加工，降低良率。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题在于如何实现抛光头的质量在线监测，避免由于抛光头的质量问题导致的产品良率下降的问题。
[0004]本专利技术提供一种基于声波的抛光头的监测方法，包括：提供测试抛光头，所述测试抛光头包括测试保持环，所述测试保持环的研磨面一侧设置有若干第一沟槽；在测试保持环围绕测试保持环的中心轴旋转的过程中，采用声波传输液发射单元对相邻第一沟槽之间的测试保持环的研磨面以及所述第一沟槽中喷射声波传输液，所述声波传输液发射单元和所述测试保持环之间形成第一液柱；在采用声波传输液发射单元对相邻第一沟槽之间的测试保持环的研磨面以及所述第一沟槽中喷射声波传输液的过程中，采用声波发射单元通过所述第一液柱对所述测试保持环发射第一检测声波；采用声波接收单元接收所述测试保持环对所述第一检测声波反射后沿第一液柱传输的第一反馈声波；根据所述第一检测声波和第一反馈声波的波形分布获取第一沟槽以及第一沟槽之间的测试保持环的研磨面的测试表面形貌；采用形貌分析单元获取测试表面形貌的缺陷信息。
[0005]可选的，还包括：提供标定抛光头，所述标定抛光头包括标定保持环，所述标定保持环的研磨面一侧设置有若干第二沟槽；所述基于声波的抛光头的监测方法还包括：在标定保持环围绕标定保持环的中心轴旋转的过程中，采用声波传输液发射单元对相邻第二沟槽之间的标定保持环的研磨面以及所述第二沟槽中喷射声波传输液，所述声波传输液发射单元和所述标定保持环之间形成第二液柱；在采用声波传输液发射单元对相邻第二沟槽之间的标定保持环的研磨面以及所述第二沟槽中喷射声波传输液的过程中，采用声波发射单元通过所述第二液柱对所述标定保持环发射第二检测声波；采用声波接收单元接收所述标定保持环对所述第二检测声波反射后沿第二液柱传输的第二反馈声波；根据所述第二检测声波和第二反馈声波的波形分布获取第二沟槽以及第二沟槽之间的标定保持环的研磨面的标定表面形貌；采用形貌分析单元获取测试表面形貌的缺陷信息的步骤包括：分析单元
根据测试表面形貌和标定表面形貌之间的差异获取测试表面形貌的缺陷信息。
[0006]可选的，还包括：采用磨损分析单元获取测试保持环的研磨面的磨损量。
[0007]可选的，基于声波的抛光头的监测方法还包括：提供测试平台，声学测试模块设置在所述测试平台上；在标定保持环围绕标定保持环的中心轴旋转的过程中，标定保持环的研磨面朝向所述测试平台和声学测试模块，标定保持环的与标定保持环的研磨面相对的表面至测试平台的表面的距离固定；根据所述声波发射单元发射第二检测声波和声波接收单元接收第二反馈声波的时间差获取声学测试模块至标定保持环的研磨面之间的标定距离；在测试保持环围绕测试保持环的中心轴旋转的过程中，测试保持环的研磨面朝向所述测试平台和声学测试模块，测试保持环的与测试保持环的研磨面相对的表面至测试平台表面的距离等于标定保持环的与标定保持环的研磨面相对的表面至测试平台的表面的距离；根据所述声波发射单元发射第一检测声波和声波接收单元接收第一反馈声波的时间差获取声学测试模块至测试保持环的研磨面之间的测试距离；根据测试距离和标定距离之间的差异获取测试保持环的研磨面的磨损量。
[0008]可选的，还包括：声波发射单元、声波接收单元和声波传输液发射单元构成声学测试模块；在测试保持环围绕测试保持环的中心轴旋转的过程中，沿着测试保持环的径向分布若干个声学测试模块。
[0009]本专利技术还提供一种基于声波的抛光头的监测系统，用于检测测试抛光头中的测试保持环，所述测试保持环的研磨面一侧设置有若干第一沟槽，包括：旋转驱动单元，所述旋转驱动单元适于驱动测试保持环围绕测试保持环的中心轴旋转；声波传输液发射单元，所述声波传输液发射单元适于在测试保持环围绕测试保持环的中心轴旋转的过程中，对相邻第一沟槽之间的测试保持环的研磨面以及所述第一沟槽中喷射声波传输液，所述声波传输液发射单元和所述测试保持环之间适于形成第一液柱；声波发射单元，所述声波发射单元适于通过所述第一液柱对所述测试保持环发射第一检测声波；声波接收单元，所述声波接收单元适于接收所述测试保持环对所述第一检测声波反射后沿第一液柱传输的第一反馈声波；表面形貌获取单元，所述表面形貌获取单元适于根据所述第一检测声波和第一反馈声波的波形分布，获取第一沟槽以及第一沟槽之间的测试保持环的研磨面的测试表面形貌；形貌分析单元，所述形貌分析单元适于获取测试表面形貌的缺陷信息。
[0010]可选的，还适于监测标定抛光头中的标定保持环，所述标定抛光头包括标定保持环，所述标定保持环的研磨面一侧设置有若干第二沟槽，其特征在于，所述旋转驱动单元还适于驱动测试保持环围绕测试保持环的中心轴旋转；所述声波传输液发射单元还适于在标定保持环围绕标定保持环的中心轴旋转的过程中，对相邻第二沟槽之间的标定保持环的研磨面以及所述第二沟槽中喷射声波传输液，所述声波传输液发射单元和所述标定保持环之间适于形成第二液柱；所述声波发射单元还适于通过所述第二液柱对所述标定保持环发射第二检测声波；所述声波接收单元还适于接收所述标定保持环对所述第二检测声波反射后沿第二液柱传输的第二反馈声波；所述表面形貌获取单元还适于根据所述第二检测声波和第二反馈声波的波形分布，获取第二沟槽以及第二沟槽之间的标定保持环的研磨面的标定表面形貌；所述形貌分析单元根据测试表面形貌和标定表面形貌之间的差异获取测试表面形貌的缺陷信息。
[0011]可选的，声波发射单元、声波接收单元和声波传输液发射单元构成声学测试模块；
基于声波的抛光头的监测系统还包括：测试平台，声学测试模块设置在所述测试平台上；标定保持环的研磨面朝向所述测试平台和声学测试模块，标定保持环的与标定保持环的研磨面相对的表面至测试平台的表面的距离固定；测试保持环的研磨面朝向所述测试平台和声学测试模块，测试保持环的与测试保持环的研磨面相对的表面至测试平台表面的距离等于标定保持环的与标定保持环的研磨面相对的表面至测试平台的表面的距离；距离获取单元，距离获取单元适于根据所述声波发射单元发射第二检测声波和声波接收单元接收第二反馈声波的时间差获取声学测试模块至标定保持环的研磨面之间的标定距离；距离获取单元还适于根据声波发射单元发射第一检测声波和声波接收单元接收第一反馈声波的时间差获取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于声波的抛光头的监测方法，其特征在于，包括：提供测试抛光头，所述测试抛光头包括测试保持环，所述测试保持环的研磨面一侧设置有若干第一沟槽；在测试保持环围绕测试保持环的中心轴旋转的过程中，采用声波传输液发射单元对相邻第一沟槽之间的测试保持环的研磨面以及所述第一沟槽中喷射声波传输液，所述声波传输液发射单元和所述测试保持环之间形成第一液柱；在采用声波传输液发射单元对相邻第一沟槽之间的测试保持环的研磨面以及所述第一沟槽中喷射声波传输液的过程中，采用声波发射单元通过所述第一液柱对所述测试保持环发射第一检测声波；采用声波接收单元接收所述测试保持环对所述第一检测声波反射后沿第一液柱传输的第一反馈声波；根据所述第一检测声波和第一反馈声波的波形分布获取第一沟槽以及第一沟槽之间的测试保持环的研磨面的测试表面形貌；采用形貌分析单元获取测试表面形貌的缺陷信息。2.根据权利要求1所述的基于声波的抛光头的监测方法，其特征在于，还包括：提供标定抛光头，所述标定抛光头包括标定保持环，所述标定保持环的研磨面一侧设置有若干第二沟槽；所述基于声波的抛光头的监测方法还包括：在标定保持环围绕标定保持环的中心轴旋转的过程中，采用声波传输液发射单元对相邻第二沟槽之间的标定保持环的研磨面以及所述第二沟槽中喷射声波传输液，所述声波传输液发射单元和所述标定保持环之间形成第二液柱；在采用声波传输液发射单元对相邻第二沟槽之间的标定保持环的研磨面以及所述第二沟槽中喷射声波传输液的过程中，采用声波发射单元通过所述第二液柱对所述标定保持环发射第二检测声波；采用声波接收单元接收所述标定保持环对所述第二检测声波反射后沿第二液柱传输的第二反馈声波；根据所述第二检测声波和第二反馈声波的波形分布获取第二沟槽以及第二沟槽之间的标定保持环的研磨面的标定表面形貌；采用形貌分析单元获取测试表面形貌的缺陷信息的步骤包括：分析单元根据测试表面形貌和标定表面形貌之间的差异获取测试表面形貌的缺陷信息。3.根据权利要求2所述的基于声波的抛光头的监测方法，其特征在于，还包括：采用磨损分析单元获取测试保持环的研磨面的磨损量。4.根据权利要求3所述的基于声波的抛光头的监测方法，其特征在于，声波发射单元、声波接收单元和声波传输液发射单元构成声学测试模块；基于声波的抛光头的监测方法还包括：提供测试平台，声学测试模块设置在所述测试平台上；在标定保持环围绕标定保持环的中心轴旋转的过程中，标定保持环的研磨面朝向所述测试平台和声学测试模块，标定保持环的与标定保持环的研磨面相对的表面至测试平台的表面的距离固定；根据所述声波发射单元发射第二检测声波和声波接收单元接收第二反馈声波的时间差获取声学测试模块至标定保持环的研磨面之间的标定距离；
在测试保持环围绕测试保持环的中心轴旋转的过程中，测试保持环的研磨面朝向所述测试平台和声学测试模块，测试保持环的与测试保持环的研磨面相对的表面至测试平台表面的距离等于标定保持环的与标定保持环的研磨面相对的表面至测试平台的表面的距离；根据所述声波发射单元发射第一检测声波和声波接收单元接收第一反馈声波的时间差获取声学测试模块至测试保持环的研磨面之间的测试距离；根据测试距离和标定距离之间的差异获取测试保持环的研磨面的磨损量。5.根据权利要求1所述的基于声波的抛光头的监测方法，其特征在于，还包括：声波发射单元、声波接收单元和声波传输液发射单元构成声学测试模块；在测试保持环围绕测试保持环的中心轴旋转的过程中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴燕林，周庆亚，田洪涛，张康，李嘉浪，
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：