[發明專利]研磨墊調節裝置

無效

• 申請號: 201010130264.0
• 申請日: 2010-03-11
• 公開（公告）號: CN102189484A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 高思瑋;魏紅建;齊寶玉;吳端毅
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: B24B37/00
• 分類號: B24B37/00;B24B53/00
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 牛崢;王麗琴

技術領域

本發明涉及半導體化學機械研磨領域，特別涉及一種研磨墊調節裝置。

背景技術

目前，晶片(wafer)的平坦化制作工藝都是依賴化學機械研磨機臺來完成，現有化學機械研磨機臺的剖面結構示意圖，如圖1所示。該機臺包括研磨臺101、研磨墊(pad)102、研磨頭103、研磨墊調節裝置(pad?condition)104和鉆石研磨盤(diamond?disk)105。研磨臺101承載研磨墊102，當進行研磨時，首先將待研磨的晶圓W架設在研磨頭103上，使晶圓W的待研磨面與旋轉的研磨墊102對向配置，此時，在研磨墊102上可提供由研磨粒和化學助劑所構成的研漿(slurry)；接著，研磨頭103提供給晶片W可控制的負載如壓力，而將晶片W的待研磨面緊壓于研磨墊102上，隨著晶片與研磨墊之間的相對運動，以及研磨墊上研漿的噴灑，實現對晶片的研磨，形成晶片平坦的表面。同時，在研磨過程中，會不斷在研磨墊102上產生研磨下的雜質，這就需要鉆石研磨盤105不斷對研磨墊102表面進行清理，鉆石研磨盤105安裝于研磨墊調節裝置104上，鉆石研磨盤105表面有一層金剛石附著層，與旋轉的研磨墊102相對配置，鉆石研磨盤105在旋轉狀態下清理研磨墊102表面的雜質。化學機械研磨機臺可用于各種材料的研磨，例如實現對多晶硅、銅、鎢、淺溝槽隔離(STI)、層間介質層(ILD)或金屬間介質層(IMD)等的研磨。

現有研磨墊調節裝置的剖面結構示意圖如圖2所示。該裝置包括：托盤201、軸202、支臂203和基座204。

托盤201，用于附著鉆石研磨盤，現有技術一般用螺絲將鉆石研磨盤安?裝在托盤上；

與托盤201連接，在垂直機臺方向上伸縮的軸202，用于控制鉆石研磨盤與研磨墊之間的距離；

與軸202連接的支臂203，在水平方向，且在一定角度內擺動，用于控制鉆石研磨盤與研磨墊接觸的范圍；

與支臂203連接的基座204，用于將研磨墊調節裝置固定在研磨臺上。

需要說明的是，在研磨墊調節裝置內部設有馬達，通過傳動系統帶動托盤和鉆石研磨盤旋轉，所述傳動系統包括皮帶、傳動軸和變速齒輪等，而且馬達上安裝有解碼器(encoder)，能夠監測馬達的轉速。當馬達依舊在工作，傳動部件失效時，encoder是無法偵測到鉆石研磨盤的旋轉情況的，因此機臺會繼續工作，晶片會繼續研磨，而研磨下的雜質卻沒有及時得到清理，從而影響到產品的質量。

另一方面，現有化學機械研磨機臺無法偵測鉆石研磨盤在垂直方向上移動的實際位置，只能根據機臺的預先設置，認為鉆石研磨盤已經下降到工作位置，所述工作位置為與研磨墊接觸，可以進行清理操作的位置。如果鉆石研磨盤因機械問題無法下降到工作位置時，機臺無法得到告警信息，仍然認為鉆石研磨盤可以正常工作，此時，機臺也會繼續工作，晶片會繼續研磨，而研磨下的雜質卻沒有及時得到清理，從而影響到產品的質量。

發明內容

有鑒于此，本發明解決的技術問題是：實時監測鉆石研磨盤的轉速和位置。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案具體是這樣實現的：

本發明公開了一種研磨墊調節裝置，用于控制鉆石研磨盤清理化學研磨機臺研磨墊上的雜質，包括附著鉆石研磨盤的托盤、軸、支臂和基座，該裝置還包括霍爾傳感器、永磁體和微處理器；

永磁體，內嵌安裝于托盤上，用于產生磁通量信號；

霍爾傳感器，安裝于支臂上，與永磁體相對配置，用于在托盤旋轉時，接收所述永磁體產生的磁通量信號，將所述磁通量信號轉變為電信號；

微處理器，用于讀取所述電信號，對電信號進行分析處理，獲得鉆石研磨盤的轉速和在垂直方向上的位置信息。

所述微處理器對電信號進行分析處理的過程為：根據單位時間內電信號的個數確定鉆石研磨盤的轉速；根據電信號的幅值確定鉆石研磨盤的位置。

所述永磁體的個數不小于6個，呈圓狀均勻內嵌安裝于托盤上，且靠近托盤的邊緣。

所述電信號為電壓脈沖信號或者電流脈沖信號。

所述鉆石研磨盤通過永磁體吸附于托盤上。

每個永磁體安裝于托盤上對應的安裝孔內。

所述永磁體位于安裝孔的中心，所述永磁體的四周，安裝孔的空隙中填充有絕緣材料。

所述安裝孔的截面形狀為倒梯形。