本發明涉及半導體技術領域，具體涉及一種CMP設備拋光頭掉片檢測方法和系統。

背景技術：

半導體集成電路芯片制造工藝中平坦化技術已成為與光刻和刻蝕同等重要且相互依賴的不可缺少的關鍵技術之一。而化學機械平坦化(Chemical Mechanical Planarization,CMP)工藝便是目前最有效、最成熟的平坦化技術。化學機械拋光系統是集拋光、清洗、干燥、在線檢測、終點檢測等技術于一體的化學機械平坦化技術。CMP設備是完全自動化的，不需要人為手動操作，保證晶圓在生產過程中每一模塊每一環節的安全性，對于安全生產、降低損耗、提高生產率、增加產能、提高企業利潤具有重要的意義。CMP設備主要是通過拋光頭對晶圓吸附運載到拋光墊上進行拋光，拋光結束后再由拋光頭運回晶圓裝載支架卸載放片。

現有技術中，在吸附晶圓和載片傳輸的過程中，晶圓會因為各種原因在各個位置脫離拋光頭的吸附膜發生掉片的情況，此時拋光盤在旋轉，頭也在旋轉，那么晶圓掉落不僅會對晶圓造成破壞性的損傷，對拋光頭、拋光盤以及擋板也會有造成損傷的可能性。另外，發生晶圓和設備損傷的情況時，機臺必須停機清理，更換耗材并進行維護和測試，損失已損壞晶圓和耗材的同時，還降低了產能和效率，對企業的正常生產和生產利潤造成很大的影響。

技術實現要素：

本發明旨在至少解決上述技術問題之一。

為此，本發明的一個目的在于提出一種CMP設備拋光頭掉片檢測方法，用于檢測吸附膜是否掉片，從而避免對拋光頭、拋光盤以及擋板造成損傷，提高產能和效率。

為了實現上述目的，本發明的實施例公開了一種CMP設備拋光頭掉片檢測方法，包括以下步驟：在拋光頭真空抓片的過程以及載片傳送的過程中，監測所述拋光頭的抓片區域的真空吸附壓力；如果所述真空吸附壓力超過預定壓力閾值，則認定所述拋光頭掉片，并控制停止運行所述拋光頭。

根據本發明實施例的CMP設備拋光頭掉片檢測方法，實時檢測抓片區域的壓力，并對這些區域的壓力變化進行比較分析，以此為條件來判斷是否發生掉片，從而避免對拋光頭、拋光盤以及擋板造成損傷，提高產能和效率。

另外，根據本發明上述實施例的CMP設備拋光頭掉片檢測方法，還可以具有如下附加的技術特征：

進一步地，所述拋光頭的抓片區域包括多個負壓吸附點，當所述多個負壓吸附點中存在至少一個吸附點的真空吸附壓力超過所述預定壓力閾值時，認定所述拋光頭的掉片。

進一步地，所述預定壓力閾值是根據所述拋光頭的抓片區域在正常抓片是采用的吸附壓力設定的。

進一步地，在判斷所述拋光頭掉片后，還包括：進行報警。

本發明的另一個目的在于提出一種CMP設備拋光頭掉片檢測系統，用于檢測吸附膜是否掉片，從而避免對拋光頭、拋光盤以及擋板造成損傷，提高產能和效率。

為了實現上述目的，本發明的實施例公開了一種CMP設備拋光頭掉片檢測系統，包括：壓力監測模塊，所述壓力監測模塊與拋光頭相連，以在所述拋光頭真空抓片的過程以及載片傳送的過程中，監測所述拋光頭的抓片區域的真空吸附壓力；控制模塊，所述控制模塊分別與所述壓力監測模塊和所述拋光頭的電子控制單元相連，以在所述真空吸附壓力超過預定壓力閾值時則判所述認定所述拋光頭掉片，并在認定所述拋光頭掉片后控制停止運行所述拋光頭。

根據本發明實施例的CMP設備拋光頭掉片檢測系統，實時檢測抓片區域的壓力，并對這些區域的壓力變化進行比較分析，以此為條件來判斷是否發生掉片，從而避免對拋光頭、拋光盤以及擋板造成損傷，提高產能和效率。

另外，根據本發明上述實施例的CMP設備拋光頭掉片檢測系統，還可以具有如下附加的技術特征：

進一步地，所述拋光頭的抓片區域包括多個負壓吸附點，所述控制模塊進一步用于當所述多個負壓吸附點中存在至少一個吸附點的真空吸附壓力超過所述預定壓力閾值時，認定所述拋光頭掉片。

進一步地，所述預定壓力閾值是根據所述拋光頭的抓片區域在正常抓片是采用的吸附壓力設定的。

進一步地，還包括：報警模塊，所述報警模塊與所述控制模塊相連，以根據所述控制模塊發送的報警信號進行報警；其中，所述控制模塊還用于在認定所述拋光頭掉片后，向所述報警模塊發送所述信號。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是本發明實施例的CMP設備拋光頭掉片檢測方法的流程圖；

圖2(a)-(c)分別是本發明一個實施例中晶圓與拋光頭貼合、松動和脫落的示意圖；

圖3是本發明一個實施例中采用三個負壓吸附點的吸附壓力曲線圖；

圖4是本發明一個實施例的CMP設備拋光頭掉片檢測系統的結構框圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

參照下面的描述和附圖，將清楚本發明的實施例的這些和其他方面。在這些描述和附圖中，具體公開了本發明的實施例中的一些特定實施方式，來表示實施本發明的實施例的原理的一些方式，但是應當理解，本發明的實施例的范圍不受此限制。相反，本發明的實施例包括落入所附加權利要求書的精神和內涵范圍內的所有變化、修改和等同物。

以下結合附圖描述本發明。

圖1是本發明實施例的CMP設備拋光頭掉片檢測方法的流程圖。如圖1所示，一種CMP設備拋光頭掉片檢測方法，包括以下步驟：

S110：在拋光頭真空抓片的過程以及載片傳送的過程中，監測拋光頭的抓片區域的真空吸附壓力。

S120：如果真空吸附壓力超過預定壓力閾值，則認定拋光頭掉片，并控制停止運行拋光頭。

具體地，圖2(a)-(c)分別是本發明一個實施例中晶圓與拋光頭貼合、松動和脫落的示意圖。如圖2(a)-(c)所示，晶圓2開始處于與拋光頭1貼合狀態，一旦有異常情況會有松動，進而會脫落。在晶圓2與吸附膜3緊密貼合與脫落的狀態下，抓片區域壓力都是平穩不變的，而在晶圓2與吸附膜3接觸出現松動的瞬間，抓片區域的壓力會有一個跳變，通過抓取這個壓力跳變，來判斷晶圓2與吸附膜3的接觸狀態，實現拋光頭1的掉片監測，并在控制停止運行拋光頭1。

在本發明的一個實施例中，拋光頭的抓片區域包括多個負壓吸附點，當多個負壓吸附點中存在至少一個吸附點的真空吸附壓力超過預定壓力閾值時，認定拋光頭的掉片。

在本發明的一個示例中，圖3是本發明一個實施例中采用三個負壓吸附點的吸附壓力曲線圖。如圖3所示，三條曲線分別代表三個負壓吸附點的壓力變化曲線。橫軸坐標代表采樣點，或者序號，每隔200ms采樣一次，橫軸總共50個采樣點，總時長10s。在15×200ms-18×200ms期間，三個負壓吸附點的壓力發生跳變，且壓力大于預定壓力閾值(在本示例中，預定壓力閾值為-1.5psi)，由此認定拋光頭的掉片。需要說明的是，負壓吸附點可以為一個或多個，且當負壓吸附點為多個時，可以隨機或選定其中的一個或多個吸附晶圓。

在本發明的一個實施例中，預定壓力閾值是根據拋光頭的抓片區域在正常抓片是采用的吸附壓力設定的。正常抓片指的是晶圓與拋光頭之間處于貼合狀態，如圖2(a)所示。根據正常抓片是的壓力值設定預定壓力閾值針對性強，對拋光頭掉片判斷準確性高。

在本發明的一個實施例中，在判斷拋光頭掉片后，還包括：進行報警。報警的方式可以包括進行蜂鳴報警和向指定終端進行報警。

本發明實施例的CMP設備拋光頭掉片檢測方法，通過監測拋光頭抓片區域的壓力變化來判斷拋光頭真空抓片以及載片傳送的過程中是否發生掉片，在掉片時及時停止拋光頭設備，有效保護晶圓和拋光頭設備、提高機臺可靠性和智能化控制。

圖4是本發明一個實施例的CMP設備拋光頭掉片檢測系統的結構框圖。如圖4所示，一種CMP設備拋光頭掉片檢測系統，包括：壓力監測模塊210和控制模塊220。

其中，壓力監測模塊210與拋光頭相連，以在拋光頭真空抓片的過程以及載片傳送的過程中，監測拋光頭的抓片區域的真空吸附壓力。控制模塊220分別與壓力監測模塊210和拋光頭的電子控制單元相連，以在真空吸附壓力超過預定壓力閾值時則判認定拋光頭掉片，并在認定拋光頭掉片后控制停止運行拋光頭。

在本發明的一個實施例中，拋光頭的抓片區域包括多個負壓吸附點，控制模塊220進一步用于當多個負壓吸附點中存在至少一個吸附點的真空吸附壓力超過預定壓力閾值時，認定拋光頭掉片。

在本發明的一個實施例中，預定壓力閾值是根據拋光頭的抓片區域在正常抓片是采用的吸附壓力設定的。

在本發明的一個實施例中，本發明實施例的CMP設備拋光頭掉片檢測系統還包括報警模塊，報警模塊與控制模塊相連，以根據控制模塊發送的報警信號進行報警。其中，控制模塊220用于在認定拋光頭掉片后，向報警模塊發送信號。

需要說明的是，本發明實施例的CMP設備拋光頭掉片檢測系統的具體實施方式與本發明實施例的CMP設備拋光頭掉片檢測方法的具體實施方式類似，具體參見方法部分的描述，為了減少冗余，不作贅述。

另外，本發明實施例的CMP設備拋光頭掉片檢測方法和系統的其它構成以及作用對于本領域的技術人員而言都是已知的，為了減少冗余，不做贅述。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

盡管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的范圍由權利要求及其等同限定。