本发明专利技术公开了一种用于化学机械抛光设备的抛光液物理参数测量装置及测量方法。化学机械抛光设备包括抛光头、转台、抛光盘和抛光垫，其中抛光垫设置有通孔。抛光液物理参数测量装置包括传感器，传感器设置在抛光盘内且适于通过抛光垫内的通孔与抛光液接触以测量抛光液的物理参数；变送器，变送器设置在转台内且与传感器相连用于将传感器的测量信号转换为标准电信号；和处理单元，处理单元与变送器相连用于获取标准电信号以得到抛光液的物理参数。根据本发明专利技术实施例的抛光液物理参数测量装置可以在线测量并得到抛光头与抛光垫之间的抛光液的物理参数。本发明专利技术还公开了一种具有所述抛光液物理参数测量装置的化学机械抛光设备。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于化学机械抛光设备的抛光液物理参数测量装置以及利用所述抛光液物理参数测量装置测量抛光液物理参数的测量方法，本专利技术还涉及一种安装有所述抛光液物理参数测量装置的化学机械抛光设备。
技术介绍
在集成电路制造工艺流程中，需要对晶圆表面的膜层进行平坦化抛光，以满足后续的工艺的需求，化学机械抛光(CMP)是目前普遍采用的平坦化方式。化学机械抛光的基本原理是由抛光头和抛光盘的旋转产生抛光所需要的相对运动，晶圆放在抛光头内，抛光垫粘贴在抛光盘表面，通过抛光头对工件施加一定压力，使晶圆压在抛光垫表面，依靠晶圆和抛光垫之间的相对运动，并借助于抛光液中的磨粒实现对工件表面的精加工。化学机械抛光一方面需要得到较高的去除率，以提高生产效率，另一方面需要得到较高的平整度，必须将晶圆的不均勻度控制在合理范围内，否则将造成晶圆的报废。为了得到较好的平整度，需要对抛光压力进行精确地控制，很多相关技术已经应用，例如区域压力控制技术。但是这种控制技术只能控制晶圆的背压，而晶圆与抛光垫之间实际的压力分布情况是未知的，目前还没有很好的手段去测量。由于晶圆与抛光垫的相对运动，抛光液会在接触面形成流体动压润滑或混合润滑，实际施加在晶圆背面的背压是由流体压力和接触压力共同承担的，只有知道流体的压力分布才能反算出接触压力分布。而接触压力是实际抛光过程中影响机械作用的主要因素。温度对于抛光垫的物理性能，抛光液的化学性能有很大影响。因而温度分布情况对于化学机械抛光也会产生一定影响。因此弄清楚晶圆与抛光垫之间实际的压力和温度分布情况，对于压力控制的实施和提高晶圆的抛光质量具有重要意义。到目前为止，化学机械抛光接触面的接触压力分布多采用离线测量，接触面的流体压力多基于简易实验台的模型研究，不能很好地揭示实际工况下的压力情况，对于温度的测量多采用红外的方式，不够准确。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种为此，本专利技术的一个目的在于提出一种可以在线测量并得到抛光液的物理参数的用于化学机械抛光设备的抛光液物理参数测量装置。本专利技术的另一个目的在于提出一种利用所述抛光液物理参数测量装置在线测量抛光液的物理参数的测量方法。本专利技术的再一个目的在于提出一种安装有所述抛光液物理参数测量装置的化学机械抛光设备。为了实现上述目的，根据本专利技术第一方面的实施例提出一种用于化学机械抛光设备的抛光液物理参数测量装置，所述化学机械抛光设备包括抛光头、转台、设置在所述转台的上表面上的抛光盘和设置在所述抛光盘的上表面上且与所述抛光头相对的抛光垫，其中所述抛光垫设置有通孔，根据本专利技术实施例的抛光液物理参数测量装置包括传感器，所述传感器设置在所述抛光盘内且适于通过所述抛光垫内的通孔与抛光液接触以测量所述抛光液的物理参数；变送器，所述变送器设置在所述转台内且与所述传感器相连用于将所述传感器的测量信号转换为标准电信号；和处理单元，所述处理单元与所述变送器相连用于获取所述标准电信号以得到所述抛光液的物理参数。根据本专利技术实施例的用于化学机械抛光设备的抛光液物理参数测量装置在所述抛光盘内设置所述传感器，所述传感器通过所述抛光垫上的通孔与抛光液接触，并且在化学机械抛光过程中所述传感器随着所述抛光盘一起旋转从而以扇形形式扫描整个晶圆表面，因此所述抛光液物理参数测量装置可以在线测量所述抛光头与所述抛光垫之间的抛光液的物理参数(即晶圆与所述抛光垫之间的抛光液的物理参数)。所述抛光液物理参数测量装置还通过设置与所述传感器相连的所述变送器以将所述传感器的测量信号转换为标准电信号，并且通过设置与所述变送器相连的所述处理单元以在线得到所述抛光液的物理参数。另外，根据本专利技术实施例的抛光液物理参数测量装置可以具有如下附加的技术特征根据本专利技术的一个实施例，所述转台的上表面上设有第一凹槽，所述抛光盘覆盖所述第一凹槽以限定出第一容纳腔，其特征在于，所述变送器设置在所述第一容纳腔内。根据本专利技术的一个实施例，所述抛光盘的上表面上设有第二凹槽，所述抛光垫覆盖所述第二凹槽以限定出第二容纳腔，其特征在于，所述传感器设置在所述第二容纳腔内且与所述通孔对应。根据本专利技术的一个实施例，所述抛光液物理参数测量装置还包括安装板，所述安装板设置在所述第二容纳腔内，所述传感器安装在所述安装板上。通过在所述第二容纳腔内设置所述安装板，可以使所述传感器(特别是所述传感器为多个的时候)更方便地设置在所述第二容纳腔内。根据本专利技术的一个实施例，所述通孔为多个且沿所述抛光盘的径向间隔开地排列，所述传感器为多个且沿所述抛光盘的径向间隔开地排列，其中所述多个传感器与所述多个通孔对应。通过设置多个所述传感器可以同时在不同的位置测量晶圆和所述抛光垫之间的抛光液的物理参数，从而可以提高测量数据的密度，以便更准确地得到所述抛光液的物理参数的分布情况。根据本专利技术的一个实施例，所述多个通孔沿所述抛光盘的径向等间隔地排列，所述多个传感器沿所述抛光盘的径向等间隔地排列。根据本专利技术的一个实施例，所述多个通孔沿所述抛光盘的多个径向排列，所述多个传感器沿所述抛光盘的多个径向排列成多个一维线性阵列。这样可以进一步提高测量数据的密度，从而更准确地得到所述抛光液的物理参数的分布情况。根据本专利技术的一个实施例，所述安装板为多个，所述多个一维线性阵列对应地安装在所述多个安装板上。根据本专利技术的一个实施例，所述传感器为温度传感器和/或压力传感器，所述变送器为温度变送器和/或压力变送器，其中所述温度传感器与所述温度变送器相连，所述压力传感器与所述压力变送器相连。根据本专利技术的一个实施例，所述处理单元包括导电滑环，所述导电滑环的旋转部分安装到所述转台上且与所述变送器相连，其中所述导电滑环的旋转部分的旋转中心轴线与所述转台的旋转中心轴线重合；采集卡，所述采集卡与所述导电滑环的静止部分相连以采集所述标准电信号；信号转换器，所述信号转换器与所述采集卡相连以将所述标准电信号转换成数字信号；计算模块，所述计算模块与所述信号转换器相连以利用所述数字信号计算得到所述抛光液的物理参数；和显示终端，所述显示终端与所述计算模块相连用于显示所述抛光液的物理参数。根据本专利技术第二方面的实施例提出一种化学机械抛光设备，所述化学机械抛光设备包括转台；抛光盘，所述抛光盘设置在所述转台的上表面上；抛光垫，所述抛光垫设置在所述抛光盘的上表面上且设置有通孔；抛光头，所述抛光头与所述抛光垫相对；抛光液物理参数测量装置，所述抛光液物理参数测量装置为根据本专利技术第一方面所述的抛光液物理参数测量装置，其中传感器设置在所述抛光盘内且适于通过所述抛光垫内的通孔与抛光液接触以测量所述抛光液的物理参数，变送器设置在所述转台内且与所述传感器相连用于将所述传感器的测量信号转换为标准电信号，处理单元与所述变送器相连用于获取所述标准电信号以得到所述抛光液的物理参数。根据本专利技术实施例的化学机械抛光设备通过设置根据本专利技术第一方面所述的抛光液物理参数测量装置，从而可以在线测量并得到所述抛光头与所述抛光垫之间的抛光液的物理参数(即晶圆与所述抛光垫之间的抛光液的物理参数)。这样，利用所述化学机械抛光设备对晶圆进行化学机械抛光可以提高晶圆的平整度。根据本专利技术的一个实施例，所述转台的上表面上设有第一凹槽，所本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于化学机械抛光设备的抛光液物理参数测量装置，所述化学机械抛光设备包括抛光头、转台、设置在所述转台的上表面上的抛光盘和设置在所述抛光盘的上表面上且与所述抛光头相对的抛光垫，其中所述抛光垫设置有通孔，其特征在于，所述抛光液物理参数测量装置包括：传感器，所述传感器设置在所述抛光盘内且适于通过所述抛光垫内的通孔与抛光液接触以测量所述抛光液的物理参数；变送器，所述变送器设置在所述转台内且与所述传感器相连用于将所述传感器的测量信号转换为标准电信号；和处理单元，所述处理单元与所述变送器相连用于获取所述标准电信号以得到所述抛光液的物理参数。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：路新春，赵德文，何永勇，雒建斌，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。