專利名稱：一種改善化學機械研磨研磨均勻度的方法
技術領域：
本發明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種改善化學機械研磨研磨均勻度的方法。
背景技術：
在半導體制造中，化學機械研磨(CMP，ChemicalMechanical Planarization)技術可以實現整個晶圓的平坦化，成為芯片制造工藝中重要的步驟之一。在CMP的制作工藝過程中，硅片表面的氧化膜厚度的均勻性非常重要，硅片表面氧化膜厚度將會影響到電子器件的電性能參數，厚度不均勻會使同一硅片上制作出的器件性能產生差異，影響成品率。CMP護圈主要作用就是用于防止晶圓在CMP研磨過程中滑出研磨頭，以及給研磨墊施加一定的壓力，以提高CMP工藝的整體均勻度。護圈在使用過程中會被磨損，其厚度逐漸變薄，當護圈的厚度薄到一定程度時，就需要換新的護圈，以保證護圈在CMP研磨過程中可以很好地圈住晶圓，防止晶圓在運動過程中脫離研磨頭的控制，造成滑片。而在CMP工藝中，護圈在研磨過程中向研磨墊(pad)表面施加的壓力也是一個重要的參數。在護圈的使用過程中，護圈的消耗使得護圈厚度的減少，也就是護圈相對膜墊片的突出高度d會減少， 從而使得護圈對研磨墊的實際壓力有一定的波動，會影響CMP工藝整體均勻度。中國專利CN201283537Y公開了一種CMP邊緣壓敷環，在該CMP邊緣壓敷環的外周設以可觀察的標記，作為該CMP邊緣壓敷環使用壽命的參考基準。當CMP邊緣壓敷環在使用中被磨損，厚度逐漸變薄，觸碰到預先設的標記時，即可認為該CMP邊緣壓敷環已達到使用壽命。但該發明存在以下缺陷僅僅實現監控使用壽命，無法實現壽命的延長，也無法改善CMP研磨均勻度；美國專利US 7311586 (具有直接氣動晶圓研磨壓的化學機械研磨頭裝置及其制造方法，Apparatus and method for chemical-mechanical polishing (CMP) head having direct pneumatic wafer polishing pressure)公開了一禾中通過在控制膜墊片(membrane)上下移動來延長護圈使用時間的方法，但該發明存在以下缺陷1.膜墊片面積較大，質地較軟，不容易精確控制膜墊片各處移動距離一致；2.方法復雜。

發明內容
針對上述存在的問題，本發明的目的是提供一種改善化學機械研磨研磨均勻度的方法，在保證護圈的作用的前提下，通過維持護圈對研磨墊的壓力不隨護圈消耗而波動，改善CMP研磨均勻度，方法簡單，實施容易。本發明的目的是通過下述技術方案實現的
一種改善化學機械研磨研磨均勻度的方法，其中，通過一監控回路實現，所述監控回路包括依次連接的控制器、氣墊和厚度傳感器，所述氣墊設于護圈的上方與其他部件連接處； 所述厚度傳感器實時監測所述護圈的損耗程度，所述控制器得到所述厚度傳感器信號后控制所述氣墊進行運動，所述氣墊將所述護圈向外推出，以保證在所述護圈的使用期間所述護圈與膜墊片的相對高度維持不變；當所述厚度傳感器檢測到所述護圈厚度被消耗到一定程度時，所述控制器發出報警信號。上述改善化學機械研磨研磨均勻度的方法，其中，還包括在所述護圈側面作出一定長度范圍的刻度標記。上述改善化學機械研磨研磨均勻度的方法，其中，在所述護圈側面從其表面開始， 每0. 5毫米做一個刻度，直至所做標記長度滿足1厘米，用于簡單目測護圈厚度的消耗程度。上述改善化學機械研磨研磨均勻度的方法，其中，所述氣墊充氣膨脹來補充所述護圈被消耗的厚度，以延長所述護圈的使用時間。上述改善化學機械研磨研磨均勻度的方法，其中，所述厚度傳感器位于研磨頭承載裝置上。與已有技術相比，本發明的有益效果在于通過檢測護圈的損耗程度，實時的將護圈往外推出的方式，保證了在護圈的使用期間護圈與膜墊片(membrane)的相對高度維持不變。這樣就可以很好地避免CMP工藝過程中護圈壓力波動而影響研磨均勻度的問題，提高了護圈在使用期間的工作效率；同時，本方法也對單個護圈的使用時間有一定的延長。


圖1是本發明改善化學機械研磨研磨均勻度的方法中的監控回路及研磨頭的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合原理圖和具體操作實施例對本發明作進一步說明。如圖1所示，本發明改善化學機械研磨研磨均勻度的方法通過一監控回路實現， 監控回路包括依次連接的控制器1、氣墊2和厚度傳感器3，控制器1用于數據、命令的接收與傳輸，氣墊2設于護圈4的上方與其他部件連接處，厚度傳感器3設在研磨頭0載裝置上， 用于實時監測護圈4的損耗程度，控制器1得到厚度傳感器3信號后控制氣墊2進行運動， 氣墊2將護圈4向外推出，以保證在護圈4的使用期間護圈4與膜墊片5的相對高度d維持不變。當厚度傳感器3檢測到護圈4厚度被消耗到一定程度時，控制器1發出報警信號。另外，還需提前在護圈4側面做出一定長度范圍的標記41，比如從護圈4表面開始，每0. 5毫米做一個刻度，一直標注一厘米，可用于簡單的目測護圈厚度的消耗程度，并在通常認為護圈4已達到使用壽命處預先區別于其他刻度標記出來。厚度傳感器3檢測護圈4被消耗掉的厚度，同時在護圈4上方與其他部件連接處的氣墊2通過充氣膨脹來補充護圈4被消耗的厚度，即通過將護圈4往外推出一定厚度的方式，延長護圈4的使用時間。厚度傳感器3與氣墊2通過控制器1控制，控制器1可以采用單片機或者其他小型控制裝置，以保證護圈4相對膜墊片5的突出高度d保持不變。當厚度傳感器3檢測到護圈4厚度被消耗到一定程度時，即表示護圈4使用壽命快要到了，此時需要換新的護圈。綜上所述，本發明改善化學機械研磨研磨均勻度的方法在保證護圈的作用的前提下，可以通過護圈側面刻度目測護圈的使用情況，同時也可以自動預告以及延長的護圈的使用壽命，保證護圈使用期間對研磨墊施加的壓力不因為護圈被消耗而波動，與傳統化學機械研磨方式相容。 以上對本發明的具體實施例進行了詳細描述，但本發明并不限制于以上描述的具體實施例，其只是作為范例。對于本領域技術人員而言，任何對該改善化學機械研磨研磨均勻度的方法進行的等同修改和替代也都在本發明的范疇之中。因此，在不脫離本發明的精神和范圍下所作出的均等變換和修改，都應涵蓋在本發明的范圍內。
權利要求
1.一種改善化學機械研磨研磨均勻度的方法，其特征在于，通過一監控回路實現，所述監控回路包括依次連接的控制器、氣墊和厚度傳感器，所述氣墊設于護圈的上方與其他部件連接處；所述厚度傳感器實時監測所述護圈的損耗程度，所述控制器得到所述厚度傳感器信號后控制所述氣墊進行運動，所述氣墊將所述護圈向外推出，以保證在所述護圈的使用期間所述護圈與膜墊片的相對高度維持不變；當所述厚度傳感器檢測到所述護圈厚度被消耗到一定程度時，所述控制器發出報警信號。
2.根據權利要求1所述的改善化學機械研磨研磨均勻度的方法，其特征在于，還包括在所述護圈側面作出一定長度范圍的刻度標記。
3.根據權利要求2所述的改善化學機械研磨研磨均勻度的方法，其特征在于，在所述護圈側面從其表面開始，每0. 5毫米做一個刻度，直至所做標記長度滿足1厘米，用于簡單目測護圈厚度的消耗程度。
4.根據權利要求1所述的改善化學機械研磨研磨均勻度的方法，其特征在于，所述氣墊充氣膨脹來補充所述護圈被消耗的厚度，以延長所述護圈的使用時間。
5.根據權利要求1所述的改善化學機械研磨研磨均勻度的方法，其特征在于，所述厚度傳感器位于研磨頭承載裝置上。
全文摘要
本發明公開了一種改善化學機械研磨研磨均勻度的方法，其中，通過一監控回路實現，監控回路包括依次連接的控制器、氣墊和厚度傳感器，氣墊設于護圈的上方與其他部件連接處；厚度傳感器實時監測護圈的損耗程度，控制器得到厚度傳感器信號后控制氣墊進行運動，氣墊將所述護圈向外推出，以保證在護圈的使用期間護圈與膜墊片的相對高度維持不變；當厚度傳感器檢測到護圈厚度被消耗到一定程度時，控制器發出報警信號。本發明通過檢測護圈的損耗程度，實時的將護圈往外推出的方式，保證了在護圈的使用期間護圈與膜墊片的相對高度維持不變，很好地避免CMP工藝過程中護圈壓力波動而影響研磨均勻度的問題。
文檔編號B24B37/34GK102441841SQ201110250220
公開日2012年5月9日 申請日期2011年8月29日 優先權日2011年8月29日
發明者張守龍, 白英英, 陳玉文 申請人:上海華力微電子有限公司