[发明专利]一种保持研磨率稳定的装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造技术领域，尤其涉及一种保持研磨率稳定的装置及其方法。

背景技术

在半导体制程技术中，表面平坦化是处理高密度微影的一项重要技术，因没有高低落差的平坦表面才能避免曝光散射，而达成精密的图案转移(pattern transfer)。平坦化技术主要有旋涂式玻璃法(Spin-on Glass；SOG)与化学机械研磨(CMP)两种，但在半导体制程技术进入毫微米(Sub-half-micron)之后，旋涂式玻璃法已无法满足所需求的平坦度，所以化学机械研磨技术是现在唯一能提供超大型积体电路(Very-Large Scale Integration；ULSI)制程，“全面性平坦化(global planarization)”的一种技术。

图1为现有化学机械研磨机台的剖面结构示意图。参照图1，化学机械研磨机台包括研磨转盘11；研磨垫13，铺在研磨转盘11上；调节器14，用以刮削研磨垫13；调节器悬臂15，与调节器14连接，用以控制调节器14的旋转。在利用化学机械研磨机台对晶圆16进行化学机械研磨时，首先利用晶圆抓取元件17将晶圆16的正面压在研磨垫13上，而在晶圆16与研磨垫13之间分布有研磨液，以帮助打磨晶圆16表面，调节器14具有锐利表面，通过其锐利表面对研磨垫13进行刮削，调节器14以一定的压力对研磨垫13进行刮削，使研磨垫13能够保持一定的粗糙度，进而保持晶圆16与研磨垫13之间的摩擦力以得到较为稳定的研磨率。

然而由于调节器14在刮削的过程中也会逐渐磨损，调节器14的使用寿命会影响研磨速率。图2为调节器的使用寿命与化学机械研磨率之间的关系示意图。参照图2，横坐标表示调节器的使用寿命，纵坐标表示化学机械研磨率。在调节器14的初始阶段21，调节器14的锋利度较高，在一定的压力下能够得到较高的研磨率，然而此时其自身的磨损也相对较大，初始阶段21研磨率下降的速度较快；在调节器14的稳定阶段22，调节器14的锋利度相对稳定，能给予研磨垫13充分的刮削，研磨率的降幅不大；在调节器14的后期阶段23，调节器14的磨损较大，无法给研磨垫13充分的刮削，此时研磨率有明显的下降。调节器14的超出使用寿命阶段24，在此阶段已经无法达到生产的要求。

为了使生产能在较为稳定的研磨率中进行，以得到期望的薄膜厚度，常常采用如下方法解决上述问题：限定调节器14的使用寿命，使研磨不会进入到超出使用寿命阶段24；根据产品研磨的结果，考虑到研磨率的变化，通过计算对研磨时间进行补偿。然而这两种方法都是基于对研磨率的控制，如果研磨率变化较大，则两种方法均不适用。此外，还可以调整调节器14的压力设定，但是目前这种压力调整通常是经验上的，并不精确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了一种保持研磨率稳定的装置及其方法，以解决如何保持研磨率稳定的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供了一种保持研磨率稳定的装置，包括调节器、与所述调节器连接的悬臂、研磨垫，所述调节器用以刮削所述研磨垫表面，所述悬臂内具有电机，保持研磨率稳定的装置还包括：检测分析单元，与所述电机信号连接，所述检测分析单元用以检测所述电机的扭矩，并且根据所述电机的扭矩调整所述调节器的程式设定；控制单元，与所述检测分析单元信号连接，接收所述程式设定并控制所述电机的转速。

进一步的，在保持研磨率稳定的装置中，所述检测分析单元包括扭矩传感器以及数据分析器，所述扭矩传感器与所述电机信号连接，所述扭矩传感器与所述数据分析器信号连接。

进一步的，在保持研磨率稳定的装置中，所述程式设定包括所述调节器对所述研磨垫的压力以及所述调节器与所述研磨垫之间的距离。

本发明提供还提供了一种保持研磨率稳定的方法，包括：利用检测分析单元检测电机的扭矩，并且根据所述电机的扭矩调整调节器的程式设定；控制单元接收所述程式设定并控制所述电机的转速。

进一步的，在所述保持研磨率稳定的方法中，所述检测分析单元包括扭矩传感器以及数据分析器，所述扭矩传感器检测电机的扭矩，所述数据分析器根据检测得到的所述扭矩调整所述调节器的程式设定。

进一步的，在所述保持研磨率稳定的方法中，所述数据分析器根据所述扭矩调整所述研磨垫的压力。

进一步的，在所述保持研磨率稳定的方法中，所述数据分析器根据所述扭矩调整所述调节器与所述研磨垫之间的距离。