TW201236813A - Device and method for measuring physical parameters of polishing slurry and chemical mechanical polishing apparatus - Google Patents

Description

201236813 ^ 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 [0001] 本發明涉及一種用於化學機械拋光設備的拋光液物 理參數測量裝置以及利用所述拋光液物理參數測量裝置 測量拋光液物理參數的測量方法，本發明還涉及一種安 裝有所述拋光液物理參數測量裝置的化學機械拋光設備 【先前技術】 在積體電路製造工藝流程中，需要對晶圓表面的膜 層進行平坦化拋光，以滿足後續的工藝的需求，化學機 械拋光（CMP )是目前普遍採用的平坦化方式。 化學機械拋光的基本原理是：由抛光頭和拋光盤的 旋轉產生拋光所需要的相對運動，晶圓放在拋光頭内， 拋光塾枯貼在拋光盤表面，通過拋光頭對工件施加一定 壓力，使晶圓壓在拋光墊表面，依靠晶圓和拋光墊之間 的相對運動，並借助於拋光液中的磨粒實現對工件表面 的精加工。 化學機械拋光一方面需要得到較高的去除率，以提 高生產效率，另一方面需要得到較高的平整度，必須將 晶圓的不均勻度控制在合理範圍内’否則將造成晶圓的 報廢。為了得到較好的平整度，需要對拋光壓力進行精 確地控制，很多相關技術已經應用，例如區域壓力控制 技術。但是這種控制技術只能控制晶圓的背壓，而晶圓 與拋光塾之間實際的壓力分佈情況是未知的，目前還没 有很好的手段去測量。 100128834 由於晶圓與抛光塾的相對運動，抛光液會在接觸面 表單編號A0101 第4頁/共26頁 1^3379002 201236813 形成流體動壓潤滑或混合潤滑，實際施加在晶圓背面的 背壓是由流體壓力和接觸壓力共同承擔的，只有知道流 體的壓力分佈才能反算出接觸壓力分佈。而接觸壓力是 實際拋光過程中影響機械作用的主要因素。 溫度對於抛光墊的物理性能，拋光液的化學性能有 很大影響。因而溫度分佈情況對於化學機械拋光也會產 生一定影響。 因此弄清楚晶圓與拋光墊之間實際的壓力和溫度分

[0003]

佈情況’對於壓力控制的實施和提高晶圓的拋光品質具 有重要意義。 到目前為止，化學機械拋光接觸面的接觸壓力分佈 多採用離線蜊量，接觸面的流體壓力多基於簡易實驗台 的模型研究’不能很好地揭示實際工況下的壓力情況， 對於溫度的洌量多採用紅外的方式，不夠準確。 【發明内容】 本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之 ·—· 〇 為此’本發明的一個目的在於提出一種可以線上測 量並得到拋光液的物理參數的用於化學機械拋光設備的 拋光液物理參數測量裝置。 本發明的另一個目的在於提出一種利用所述拋光液 物理參數測量装置線上測量拋光液的物理參數的測量方 法0 本發明的再一個目的在於提出一種安裝有所述拋光 液物理參數夠量裝置的化學機械拋光設備。 為了實現上述目的，根據本發明第一方面的實施例 100128834 表單編號A0101 第5頁/共26頁 1003379002-0 201236813 提出一種用於化學機械拋光設備的拋光液物理參數測量 裝置’所述化學機械拋光設備包括拋光頭、轉臺、設置 在所述轉臺的上表面上的拋光盤和設置在所述拋光盤的 上表面上且與所述拋光頭相對的抛光墊’其中所述拋光 墊設置有通孔，根據本發明實施例的拋光液物理參數測 量裝置包括：感測器，所述感測器設置在所述拋光盤内 且適於通過所述拋光墊内的通孔與拋光液接觸以測量所 述抛光液的物理參數；變送器，所述變送器設置在所述 轉臺内且與所述感測器相連用於將所述感測器的測量信 號轉換為標準電信號；和處理單元，所述處理單元與所 述變送器相連用於獲取所述標準電信號以得到所述拋光 液的物理參數。 根據本發明實施例的用於化學機械拋光設備的拋光 液物理參數測量裝置在所述拋缝内設置所述感測器， 所述感測ι§通過所述拋終上的通孔與拋統接觸，並 且在化學機械抛光過程中所述感測ϋ隨著所述拋光盤- 起旋轉從而以4形形式掃描整個晶圓表面，因此所述拋 光液物理參數測量裝置可以線上測量所述減頭與所述 拋光整之_拋光液的物理參數（即晶圓與所述拋光塾 之間賴光液的物理參數）。所述拋光液物理參數測量 裝置還通過叹置與所述感測器相連的所述變送器以將所 述感測器的測量信號轉換為標準電信號，並且通過設置 與所述變送器相連㈣述處理單Μ線上得到所述拋光 液的物理參數。 另外’根據本發明實施例的拋光液物理參數測量裝 置可以具有如下附加的技術特徵： 100128834 表單編號Α0101 1003379002-0 第6頁/共26頁 201236813 根據本發明的一個實施例，所述轉臺的上表面上設 有第一凹槽，所述拋光盤覆蓋所述第一凹槽以限定出第 一容納腔，其特徵在於，所述變送器設置在所述第一容 納腔内》 根據本發明的一個實施例，所述拋光盤的上表面上 設有第二凹槽，所述拋光墊覆蓋所述第二凹槽以限定出 第二容納腔，其特徵在於，所述感測器設置在所述第二 容納腔内且與所述通孔對應。

根據本發明的一個實施例，所述拋光液物理參數測 量裝置還包括安裝板’所述安裝板設置在所述第二容納 腔内，所述感測器安裝在所述安裝板上。通過在所述第 二容納腔内設置所述安裝板，可以使所述感測器（特別 是所述感測器為多個的時候）更方便地設置在所述第二 各納腔内。

根據本發明的一個實施例，所述通孔為多個且沿所 述拋光盤的徑向間隔開地排列，所述感測器為多個且沿 所述拋光盤的徑向間隔開地排列，其中所述多個感測器 與所述多個通孔對應。通過設置多個所述感測器可以同 時在不同的位置測量晶圓和所述拋光勢之間的抛光液的 物理參數，從而可以提高測量資料的密度，以便更準择 地得到所述拋光液的物理參數的分佈情/兄。 根據本發明的一㈣_，#多個通孔沿所述拋 光盤的徑向等間隔地排列，所述多姻感測器沿所述拋光 100128834 盤的徑向等間隔地排列。 _ a述多個通孔沿所述拋 根據本發明的一個實施例，所 多個感别器沿所述抛光盤的 光盤的多個徑向排列，所述 1003379002-0 表單編號A0101 第7頁/共26頁 201236813 多個徑向排列成多個_維線性陣列。這樣可以進—步提 高測量資料的密度’從而更準杨得到所述拋光液的物 理參數的分佈情況。 根據本發明的一個實施例，所述安裝板為多個，所 述多個一維線性陣列對應地安裝在所述多個安裝板上。 根據本發明的一個實施例，所述感測器為溫度感測 器和/或壓力感測器，所述變送器為溫度變送器和/或壓 力變送器’其中所述溫度感測器與所述溫度變送器相連 ，所述壓力感測器與所述壓力變送器相連。 根據本發明的一個實施例，所述處理單元包括：導 電滑環’所料電轉的旋轉部分安裝賴述轉臺上且 與所述變送_連，其中所述導電滑環的旋轉部分的旋 轉中心轴線與所述轉臺的旋轉中心軸線重合；採集卡， 所述採集切所述導電滑環的靜止部分相相採集所述 標準電信號；信號轉換器’所述錢轉換n與所述採集 卡相連以將所述標準電信號轉換成數位信號；計算模組 ’所述計算模組與所述信號轉換目相湘所述數位 信號計算得到所述拋光液的物理參數；和顯示終端所 述顯不終端與所述計算模組相連用於顯示所述拋光液的 物理參數。 根據本發明第二方面的實施例提出一種化學機械拋 光設備，所述化學機械拋光設備包括：轉臺；拋光盤， 所述拋光盤設置在所述轉4的上表面上；M光塾，所述 拋光墊設置在所述拋光盤的上表面上且設置有通孔；拋 光頭，所述拋光頭與所述拋光墊相對；拋光液物理參數 測量裝置，所述拋光液物理參數測量裝置為根據本發明 100128834

表單编號A0101 第8頁/共26 I 1003379002-0 201236813 第一方面所述的拋光液物理參數測量裝置，其中感測器 設置在所述拋光盤内且適於通過所述拋光墊内的通孔與 拋光液接觸以測量所述拋光液的物理參數，變送器設置 在所述轉臺内且與所述感測器相連用於將所述感測器的 測量信號轉換為標準電信號，處理單元與所述變送器相 連用於獲取所述標準電信號以得到所述拋光液的物理參 數。 根據本發明實施例的化學機械拋光設備通過設置根 據本發明第一方面所述的拋光液物理參數測量裝置，從 而可以線上測量並得到所述拋光頭與所述拋光墊之間的 拋光液的物理參數（即晶圓與所述拋光墊之間的拋光液 的物理參數）。這樣，利用所述化學機械拋光設備對晶 圓進行化學機械拋光可以提高晶圓的平整度。 根據本發明的一個實施例，所述轉臺的上表面上設 有第一凹槽，所述拋光盤覆蓋所述第一凹槽以限定出第 一容納腔，所述變送器設置在所述第一容納腔内。 根據本發明的一個實施例，所述拋光盤的上表面上 設有第二凹槽，所述拋光墊覆蓋所述第二凹槽以限定出 第二容納腔，所述感測器設置在所述第二容納腔内。 根據本發明第三方面的實施例提出一種拋光液物理 參數的測量方法，所述測量方法包括：A)在化學機械拋 光過程中，利用如申請專利範圍第卜10項中任一項所述 的拋光液物理參數測量裝置的感測器以扇形形式掃描整 個晶圓表面，並利用所述感測器測量拋光液的物理參數 以得到測量信號；和B)利用變送器將所述感測器的測量 信號轉換為標準電信號，然後利用處理單元按照一定頻 100128834 表單編號A0101 第9頁/共26頁 1003379002-0 201236813 率獲取所述標準電信號以得到所述拋光液的物理參數。 根據本發明實施例的測量方法通過利用根據本發明 第一方面所述的拋光液物理參數測量裝置的感測器以扇 形形式掃描整個晶圓表面，從而可以線上測量並得到拋 光液的物理參數。 根據本發明的一個實施例，所述感測器為溫度感測 器和/或壓力感測器以測量拋光液的溫度和/或壓力。 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 實踐瞭解到。 【實施方式】 [0004] 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，僅用於解釋本發 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π縱向"、” 橫向"、"上"、”下”、"前”、"後”、M左"、n右"、”豎直 "、”水準”、"頂””底”、”内”外”等指示的方位或 位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了 便於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π第一"、M第二”僅用於描述目的，而不 能理解為指示或暗示相對重要性。 在本發明的描述中，除非另有規定和限定，需要說 100128834 表單編號A0101 第10頁/共26頁 1003379002-0 201236813 明的是’術語”安裝"、”相連"、"連接,，應做廣義理解， 例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件内 部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接 相連，對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體 情況理解上述術語的具體含義。 下面參照第1-4圖描述根據本發明實施例的用於化學 機械拋光設備的拋光液物理參數測量裝置。如第1-4圖所 示，所述化學機械拋光設備包括拋光頭10、轉臺2〇、設 置在轉臺1〇的上表面上的拋光盤30和設置在拋光盤30的 上表面上且與拋光頭10相對的拋光墊4〇，其中拋光墊40 設置有通孔41。根據本發明實施例的拋光液物理參數測 量裝置包括感測器50、變送器60和處理單元70。感測器 50設置在拋光盤30内且適於通過拋光墊40内的通孔41與 拋光液接觸以測量所述拋光液的物理參數《變送器60設 置在轉臺20内且與感測器5〇相連用於將感測器50的測量 信號轉換為標準電信號。處理單元70與變送器60相連用 於獲取所述標準電信號以得到所述拋光液的物理參數。 根據本發明實施例的用於化學機械拋光設備的拋光 液物理參數測量裝置在拋光盤3〇内設置感測器50，感測 器50通過拋光墊4〇上的通孔41與拋光液接觸，並且在化 學機械拋光過程中感測器5〇隨著拋光盤30—起旋轉從而 以扇形形式掃描整個晶圓表面，因此所述拋光液物理參 數測量裝置可以線上測量拋光液的物理參數。所述拋光 液物理參數測量裝置還通過設置與感測器50相連的變送 器60以將感測器50的測量信號轉換為標準電信號，並且 通過設置與變送器60相連的處理單元70以線上得到所述 100128834 表單編號A0101 第11頁/共26頁 1003379002-0 201236813 拋光液的物理參數β 在本發明的一些實施例中，轉臺20的上表面上可以 設置有第—凹槽，拋光盤3〇可以覆蓋所述第一凹槽以限 定出第一容納腔2〗，變送器60可以設置在第一容納腔21 内。 如第卜4圖所示，在本發明的一些實施例中，通孔 41可以是多個且沿拋光盤30的徑向間隔開地排列，且感 測器5 0可以是多個且沿拋光盤3 〇的徑向間隔開地排列， 其中多個感測器50可以與多個通孔41對應。也就是說， 感測器5 0的數量和位置分別與通孔4丨的數量和位置相對 應。通過設置多個感測器50可以同時在不同的位置測量 晶圓11和拋光墊40之間的拋光液的物理參數，從而可以 提高測量資料的密度，以便更準確地得到所述拋光液的 物理參數的分佈情況。在本發明的一個具體示例中，多 個感測器50可以沿拋光盤3 0的徑向間隔開地排列成—個 一維線性陣列。具體地，多個通孔41可以沿拋光盤3〇的 徑向等間隔地排列，且多個感測器5〇可以沿拋光盤3〇的 徑向等間隔地排列，其中多個感測器5〇可以與多個通孔 41對應。 在本發明的一些示例中，感測器5〇可以是溫度感測 器和/或壓力感測器’變送器60可以是溫度變送器和/或 壓力變送器，其中所述溫度感測器與所述溫度變送器相 連’所述壓力感測器與所述壓力變送器相連。在本發明 的一個具體示例中，感測器50可以是溫度感測器且可以 是多個，所述多個溫度感測器可以沿拋光盤3 〇的徑向間 隔開地排列成一個一維線性陣列。在本發明的另一個具 100128834 表單編號Α0101 1003379002-0 第12頁/共26頁 201236813 體示例中，感測器5 〇可以是壓力感測器且可以是多個， 所述多個壓力感測器可以沿拋光盤3 〇的徑向間隔開地排 列成一個一維線性陣列。具體地，感測器5〇可以是多個 溫度感測器和多個壓力感測器，所述多個溫度感測器和 所述多個壓力感測器可以分別沿拋光盤3〇的徑向間隔開 地排列成一個一維溫度感測器線性陣列和一個一維壓力 感測器線性陣列以同時測量拋光液的溫度和壓力。

100128834 如第4圖所示，在本發明的一個實施例中，多個通孔 41可以沿拋光盤30的多個徑向排列，且多個感測器5〇可 以沿拋光盤30的多個徑向排列成多個一維線性陣列。這 樣可以進一步提高測量資料的密度，從而更準確地得到 所述拋光液的物理參數的分佈情況。其中，所述一維線 性陣列可以包括一個感測器5〇，也可以包括多個感測器 50。可以是多個溫度感測器沿拋光盤3〇的多個徑向排列 成多個一維溫度感測器線性陣列，也可以是多個壓力感 測器沿拋光盤30的多個徑向排列成多個一維麼力感測器 線性陣列，還可以是多個溫度感測器和多個Μ力感測器 沿拋光盤3G的多個徑向排列成多個—維溫度感測器線性 陣列和多個一維壓力感測器線性陣列以同時測量拋光液 的度和壓力。具體地，所述多個一維線性陣列可以均 勻地設置在拋光盤30内，即所述多個一維線性陣列可以 等角度地設置在拋光盤3〇内，相鄰兩個所述一維線性陣 列間隔的角度（例如90度）可以相同。 在本發明的一些示例中，拋光盤30可以設置有安裝 孔感測器5 0可以安裝在所述安裝孔内。當感測器5 〇為 一個時’可以設置-個所述安I孔。當感測器5()為多個 表單編就 A0101 s 1 ο *5· / u 〇ύ -ε- 1 003379002-0 201236813 時，可以設置多個所述安裝孔，感測器50可以對應地安 裝在所述安裝孔内。 如第1圖所示，在本發明的一些實施例中，拋光盤30 的上表面上可以設置有第二凹槽，拋光墊40可以覆蓋所 述第二凹槽以限定出第二容納腔31，感測器5 0可以設置 在第二容納腔31内。當感測器50的數量較多時，通過在 拋光盤30的上表面上設置所述第二凹槽，可以更方便地 設置感測器50。 在本發明的一個具體示例中，所述拋光液物理參數 測量裝置還可以包括安裝板80，安裝板80可以設置在第 二容納腔31内，感測器50可以安裝在安裝板80上。通過 在第二容納腔31内設置安裝板80，可以進一步便於感測 器50 (特別是感測器50為多個的時候）設置在第二容納 腔31内，並且可以使多個感測器50更方便地和準確地沿 拋光盤30的徑向間隔開地排列。具體地，安裝板80可以 是長條形，且所述長條形的兩端為圓弧狀，從而可以與 第二容納腔31的内壁相配合。 在本發明的一個實施例中，安裝板80可以是多個， 所述多個一維線性陣列可以對應地安裝在多個安裝板80 上，即一個所述一維線性陣列可以安裝在一個安裝板80 上。 如第1圖所示，在本發明的一些實施例中，處理單元 70可以包括導電滑環71、採集卡72、信號轉換器、計算 模組和顯示終端73。導電滑環71的旋轉部分可以安裝到 轉臺20上且可以與變送器60相連，導電滑環71的旋轉部 分的旋轉中心軸線與轉臺20的旋轉中心軸線重合。這樣 100128834 表單編號A0101 第14頁/共26頁 1003379002-0 201236813

的旋轉部分可以縣轉㈣—起旋轉。採 ,、72 了讀導電滑環71的靜止料相連 準電信號。所述信號轉換器可以與採集切相連 述標準電信_換成-«。所料算_可以盘所 =Γ器相連以利用所述數位信號計算得到所述拋 光液的物轉數。顯轉㈣可叫所料算模組相連 用於顯示所述拋光液的物理參數。具體地，顯示終端73 可以疋已有的顯示器。在本發明的—個具體示例中，可 以利用電腦與採集卡72相連，且所述電腦具有所述信號 轉換器、所述計算模組和顯示終端73。 下面參照第1圖描述根據本發明實施例的化學機械抛 光设備。如第1圖所示，根據本發明實施例的化學機械拋 光設備包括轉臺20、拋光盤3〇、拋光墊4〇、拋光頭1〇和 拋光液物理參數測量裝置。拋光盤30設置在轉臺20的上 表面上，拋光墊4〇設置在拋光盤3〇的上表面上且設置有 通孔，拋光頭10與拋光墊40相對。所述拋光液物理參數 測量裝置為上述的拋光液物理參數測量裝置。其中，感 測器50設置在拋光盤30内且適於通過抛光塾4〇内的通孔 41與拋光液接觸以測量所述拋光液的物理參數，變送器 60設置在轉臺20内且與感測器50相連用於將感測器50的 測量信號轉換為標準電信號，處理單元7〇與變送器60相 連用於獲取所述標準電信號以得到所述拋光液的物理參 數。 根據本發明實施例的化學機械拋光設備通過設置所 述拋光液物理參數測量裝置，從而可以線上測量並得到 晶圓11與拋光墊40之間的拋光液的物理參數。這樣，利 100128834 表單編號Α0101 第15頁/共26頁 1( 201236813 學機械抱光可 用所述化學機械拋光設備對晶圓n進行化 以提向晶圓11的平整度。 ’轉臺20的上表面上可

蓋所述第一凹槽以限定出第二容納腔31， 在本發明的一個具體示例中，轉臺 以設置有第一凹槽，拋光盤30可以覆蓋 限定出第一容納腔21，變误訊 如圖1所示，拋光 抛光墊40可以覆 ’感測器50可以 设置在第二容納腔31内。當感測器5〇的數量較多時通 過在拋光盤30的上表面上設置所述第二凹槽可以更方 便地設置感測器50。 下面參照第5圖描述根據本發明實施例的拋光液物理 參數的測量方法。如第5圖所示，根據本發明實施例的所 述測量方法包括： A) 在化學機械拋光過程中，利用上述的拋光液物理 參數測畺裝置的感測器5 0以扇形形式掃描整個晶圓表面 ，並利用感測器5 0測量拋光液的物理參數以得到測量信 號；和 B) 利用變送器6 0將感測器5 〇的測量信號轉換為標 準電信號，然後利用處理單元70按照一定頻率獲取所述 標準電彳§说以传到所述抛光液的物理參數。 具體地’如第5圖所示，R』為感測器5〇的徑向位置， j為感測器50的編號，i為物理參數測量資料的採集角度 位置的編號。根據需要控制採集卡72的採樣頻率，即可 以控制相鄰兩次採集的角度位置間隔。感測器50隨著拋 光盤3 0 —起旋轉，以使感測器5 0以扇形的形式掃過整個 100128834 表單編號A0101 第16頁/共26頁 1003379002-0 201236813

晶圓表面，這樣可以得到晶圓11與拋光墊4〇的整個接觸 面的拋光液的物理參數（例如溫度和壓力）的分佈情况 。例如，感測器50的數量為η個，物理參數測量資料獲取 的次數為m次，則感測器50隨著拋光盤30旋轉一周可以得 到mxn個資料。如第5圖所示，在i = i的位置處開始採集距 離測量資料，在i=m的位置處結束採集距離測量資料。其 中 了以利用相應的感測裔來測置抛光液的某一物理參 數。例如，利用溫度感測器來測量拋光液的溫度，或者 利用壓力感測器來測量抛光液的壓力，或者利用溫度感 測器和壓力感測器來測量拋光液的溫度和壓力。 根據本發明實施例的用於化學機械拋光設備的拋光 液物理參數測量裝置可以線上測量並得到拋光頭1〇與拋 光墊40之間的拋光液的物理參數。這樣可以利用安裝有 所，拋光液物理參數測量裝置的化學機械㈣設備獲得 更向的晶圓11的平整度。 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徵、結構、材 料或者特點包含於本發_至少—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指的是 相同的實施例或示例。而且1述的具體特徵、結構、 材料或者特點可以在任何的—個或多個實施例或示例中 以合適的方式結合。 100128834 儘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 1003379002-0 表單編號A0101 第17頁/共26頁 201236813 和變型，本發明的範圍由申請專利範圍及其等同物限定 0 【圖式簡單說明】 [0005] 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： 第1圖是根據本發明的一個實施例的拋光液物理參數測量 裝置的結構示意圖； 第2圖是第1圖的俯視圖； 第3圖是根據本發明的再一個實施例的拋光液物理參數測 量裝置的結構示意圖； 第4圖是根據本發明的又一個實施例的拋光液物理參數測 量裝置的結構示意圖； 第5圖是利用根據本發明實施例的拋光液物理參數測量裝 置測量拋光液的物理參數的示意圖。 【主要元件符號說明】 [0006] CMP化學機械拋光 10拋光頭 11晶圓 20轉臺 21第一容納腔 30拋光盤 31第二容納腔 40拋光墊 41通孔 5 0感測器 100128834 表單編號A0101 第18頁/共26頁 1003379002-0 201236813 60變送器 70處理單元 71導電滑環 72採集卡 73顯示終端 80安裝板 j感測器5 0 i物理參數測量資料的採集角度位置 R.感測器50的徑向位置

J

CJ 100128834 表單編號A0101 第19頁/共26頁 1003379002-0

Claims (1)

1. 201236813 七、申請專利範圍： 1 . 一種用於化學機械拋光設備的拋光液物理參數測量裝置， 所述化學機械拋光設備包括拋光頭、轉臺、設置在所述轉 臺的上表面上的拋光盤和設置在所述拋光盤的上表面上且 與所述拋光頭相對的拋光墊，其中所述拋光墊設置有通孔 ，其特徵在於，所述拋光液物理參數測量裝置包括： 感測器，所述感測器設置在所述拋光盤内且適於通過所述 拋光墊内的通孔與拋光液接觸以測量所述拋光液的物理參 數； 變送器，所述變送器設置在所述轉臺内且與所述感測器相 連用於將所述感測器的測量信號轉換為標準電信號；和 處理單元，所述處理單元與所述變送器相連用於獲取所述 標準電信號以得到所述拋光液的物理參數。 2 .如申請專利範圍第1項所述的用於化學機械拋光設備的拋 光液物理參數測量裝置，所述轉臺的上表面上設有第一凹 槽，所述拋光盤覆蓋所述第一凹槽以限定出第一容納腔， 其特徵在於，所述變送器設置在所述第一容納腔内。 3 .如申請專利範圍第1項所述的用於化學機械拋光設備的拋 光液物理參數測量裝置，所述拋光盤的上表面上設有第二 凹槽，所述拋光墊覆蓋所述第二凹槽以限定出第二容納腔 ，其特徵在於，所述感測器設置在所述第二容納腔内且與 所述通孔對應。 4 .如申請專利範圍第3項所述的用於化學機械拋光設備的拋 光液物理參數測量裝置，其特徵在於，還包括安裝板，所 述安裝板設置在所述第二容納腔内，所述感測器安裝在所 100128834 表單編號A0101 第20頁/共26頁 1003379002-0 201236813 述安裝板上。 5 .如申請專利範圍第4項所述的用於化學機械拋光設備的拋 光液物理參數測量裝置，所述通孔為多個且沿所述拋光盤 的徑向間隔開地排列，其特徵在於，所述感測器為多個且 沿所述拋光盤的徑向間隔開地排列，其中所述多個感測器 與所述多個通孔對應。 6 .如申請專利範圍第5項所述的用於化學機械拋光設備的拋

   ϋ 光液物理參數測量裝置，所述多個通孔沿所述拋光盤的徑 向等間隔地排列，其特徵在於，所述多個感測器沿所述拋 光盤的徑向等間隔地排列。 7 .如申請專利範圍第5項所述的用於化學機械拋光設備的拋 光液物理參數測量裝置，所述多個通孔沿所述拋光盤的多 個徑向排列，其特徵在於，所述多個感測器沿所述拋光盤 的多個徑向排列成多個一維線性陣列。 8 .如申請專利範圍第7項所述的用於化學機械拋光設備的拋 光液物理參數測量裝置，其特徵在於，所述安裝板為多個 ，所述多個一維線性陣列對應地安裝在所述多個安裝板上 〇 9 .如申請專利範圍第1-8項中任一項所述的用於化學機械拋 光設備的拋光液物理參數測量裝置，其特徵在於，所述感 測器為溫度感測器和/或壓力感測器，所述變送器為溫度 變送器和/或壓力變送器，其中所述溫度感測器與所述溫 度變送器相連，所述壓力感測器與所述壓力變送器相連。 10 .如申請專利範圍第1項所述的用於化學機械拋光設備的拋 光液物理參數測量裝置，其特徵在於，所述處理單元包括 100128834 表單編號A0101 第21頁/共26頁 1003379002-0 201236813 » 導電滑環，所述導電滑環的旋轉部分安裝到所述轉臺上且 與所述變送器相連，其中所述導電滑環的旋轉部分的旋轉 中心轴線與所述轉臺的旋轉中心軸線重合； 採集卡，所述採集卡與所述導電滑環的靜止部分相連以採 集所述標準電信號； 信號轉換器，所述信號轉換器與所述採集卡相連以將所述 標準電信號轉換成數位信號； 計算模組，所述計算模組與所述信號轉換器相連以利用所 述數位信號計算得到所述拋光液的物理參數；和 顯示終端，所述顯示終端與所述計算模組相連用於顯示所 述拋光液的物理參數。 11 . 一種化學機械拋光設備，其特徵在於，包括： 轉臺； 拋光盤，所述拋光盤設置在所述轉臺的上表面上； 拋光墊，所述拋光墊設置在所述拋光盤的上表面上且設置 有通孔； 拋光頭，所述拋光頭與所述拋光墊相對； 拋光液物理參數測量裝置，所述拋光液物理參數測量裝置 為如申請專利範圍第1-10項中任一項所述的拋光液物理 參數測量裝置，其中感測器設置在所述拋光盤内且適於通 過所述拋光墊内的通孔與拋光液接觸以測量所述拋光液的 物理參數，變送器設置在所述轉臺内且與所述感測器相連 用於將所述感測器的測量信號轉換為標準電信號，處理單 元與所述變送器相連用於獲取所述標準電信號以得到所述 拋光液的物理參數。 12 .如申請專利範圍第11項所述的化學機械拋光設備，其特徵 100128834 表單編號A0101 第22頁/共26頁 1003379002-0 201236813 在於，所述轉臺的上表面上設有第一凹槽，所述拋光盤覆 蓋所述第一凹槽以限定出第一容納腔，所述變送器設置在 所述第一容納腔内。 13 .如申請專利範圍第11或12項所述的化學機械拋光設備， 其特徵在於，所述拋光盤的上表面上設有第二凹槽，所述 拋光墊覆蓋所述第二凹槽以限定出第二容納腔，所述感測 器設置在所述第二容納腔内。 14 . 一種拋光液物理參數的測量方法，其特徵在於，所述測量 方法包括： A )在化學機械拋光過程中，利用如申請專利範圍第卜10 項中任一項所述的拋光液物理參數測量裝置的感測器以扇 形形式掃描整個晶圓表面，並利用所述感測器測量拋光液 的物理參數以得到測量信號；和 B)利用變送器將所述感測器的測量信號轉換為標準電信 號，然後利用處理單元按照一定頻率獲取所述標準電信號 以得到所述拋光液的物理參數。 15 .如申請專利範圍第14項所述的測量方法，其特徵在於，所 述感測器為溫度感測器和/或壓力感測器以測量拋光液的 溫度和/或壓力。 100128834 表單編號A0101 第23頁/共26頁 1003379002-0