[发明专利]研磨垫调节装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体化学机械研磨领域，特别涉及一种研磨垫调节装置。

背景技术

目前，晶片(wafer)的平坦化制作工艺都是依赖化学机械研磨机台来完成，现有化学机械研磨机台的剖面结构示意图，如图1所示。该机台包括研磨台101、研磨垫(pad)102、研磨头103、研磨垫调节装置(pad condition)104和钻石研磨盘(diamond disk)105。研磨台101承载研磨垫102，当进行研磨时，首先将待研磨的晶圆W架设在研磨头103上，使晶圆W的待研磨面与旋转的研磨垫102对向配置，此时，在研磨垫102上可提供由研磨粒和化学助剂所构成的研浆(slurry)；接着，研磨头103提供给晶片W可控制的负载如压力，而将晶片W的待研磨面紧压于研磨垫102上，随着晶片与研磨垫之间的相对运动，以及研磨垫上研浆的喷洒，实现对晶片的研磨，形成晶片平坦的表面。同时，在研磨过程中，会不断在研磨垫102上产生研磨下的杂质，这就需要钻石研磨盘105不断对研磨垫102表面进行清理，钻石研磨盘105安装于研磨垫调节装置104上，钻石研磨盘105表面有一层金刚石附着层，与旋转的研磨垫102相对配置，钻石研磨盘105在旋转状态下清理研磨垫102表面的杂质。化学机械研磨机台可用于各种材料的研磨，例如实现对多晶硅、铜、钨、浅沟槽隔离(STI)、层间介质层(ILD)或金属间介质层(IMD)等的研磨。

现有研磨垫调节装置的剖面结构示意图如图2所示。该装置包括：托盘201、轴202、支臂203和基座204。

托盘201，用于附着钻石研磨盘，现有技术一般用螺丝将钻石研磨盘安 装在托盘上；

与托盘201连接，在垂直机台方向上伸缩的轴202，用于控制钻石研磨盘与研磨垫之间的距离；

与轴202连接的支臂203，在水平方向，且在一定角度内摆动，用于控制钻石研磨盘与研磨垫接触的范围；

与支臂203连接的基座204，用于将研磨垫调节装置固定在研磨台上。

需要说明的是，在研磨垫调节装置内部设有马达，通过传动系统带动托盘和钻石研磨盘旋转，所述传动系统包括皮带、传动轴和变速齿轮等，而且马达上安装有解码器(encoder)，能够监测马达的转速。当马达依旧在工作，传动部件失效时，encoder是无法侦测到钻石研磨盘的旋转情况的，因此机台会继续工作，晶片会继续研磨，而研磨下的杂质却没有及时得到清理，从而影响到产品的质量。

另一方面，现有化学机械研磨机台无法侦测钻石研磨盘在垂直方向上移动的实际位置，只能根据机台的预先设置，认为钻石研磨盘已经下降到工作位置，所述工作位置为与研磨垫接触，可以进行清理操作的位置。如果钻石研磨盘因机械问题无法下降到工作位置时，机台无法得到告警信息，仍然认为钻石研磨盘可以正常工作，此时，机台也会继续工作，晶片会继续研磨，而研磨下的杂质却没有及时得到清理，从而影响到产品的质量。

发明内容

有鉴于此，本发明解决的技术问题是：实时监测钻石研磨盘的转速和位置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明公开了一种研磨垫调节装置，用于控制钻石研磨盘清理化学研磨机台研磨垫上的杂质，包括附着钻石研磨盘的托盘、轴、支臂和基座，该装置还包括霍尔传感器、永磁体和微处理器；

永磁体，内嵌安装于托盘上，用于产生磁通量信号；

霍尔传感器，安装于支臂上，与永磁体相对配置，用于在托盘旋转时，接收所述永磁体产生的磁通量信号，将所述磁通量信号转变为电信号；

微处理器，用于读取所述电信号，对电信号进行分析处理，获得钻石研磨盘的转速和在垂直方向上的位置信息。

所述微处理器对电信号进行分析处理的过程为：根据单位时间内电信号的个数确定钻石研磨盘的转速；根据电信号的幅值确定钻石研磨盘的位置。

所述永磁体的个数不小于6个，呈圆状均匀内嵌安装于托盘上，且靠近托盘的边缘。

所述电信号为电压脉冲信号或者电流脉冲信号。

所述钻石研磨盘通过永磁体吸附于托盘上。

每个永磁体安装于托盘上对应的安装孔内。

所述永磁体位于安装孔的中心，所述永磁体的四周，安装孔的空隙中填充有绝缘材料。

所述安装孔的截面形状为倒梯形。