[发明专利]化学机械研磨异常探测装置

说明书

本发明涉及一种探测晶片在化学机械研磨过程的情况的探测器，且特别是涉及一种晶片在化学机械研磨过程中探测研磨的晶片产生刮伤或破裂的情况的探测器。

化学机械研磨法(Chemical-Mechanical Polishing，CMP)是提供VLSI(超大规模集成)或ULSI(特大规模集成)工艺过程的“全面性平坦化”(GlobalPlanarization)的一种技术，这种技术是利用类似“磨具”的机械式研模原理，配合适当的化学助剂(Reagent)，把晶片表面高低起伏不一的轮廓加以磨平的平坦化技术。

图1表示化学机械研磨平坦化工艺过程的设备简图。在图1中，一个用来进行晶片14研磨的研磨台10，以及一个用来抓住被研磨晶片14的握柄(Holder)16所组成。其中，握柄16抓住晶片14的背面，然后，把晶片14的正面压在铺有一层研磨垫(Polishing Pad)12的研磨台10上，以进行所谓的化学机械研磨。

当化学机械研磨在进行时，研磨台10与握柄16均顺着一定的方向旋转，而且在研磨时，用来帮助化学机械研磨进行的化学助剂(未表示)，持续不停地供应到研磨台10上。即利用化学助剂所提供的化学反应，以及晶片14在研磨台10上所承受的机械研磨，把晶片14上凸出的沉积层一步一步地加以去除。

当晶片在进行化学机械研磨平坦化工艺过程时，有时研磨台上的研磨污染物，会使研磨的晶片造成严重的刮伤或破裂。而且，当晶片发生严重的刮伤或破裂时，研磨台无法及时监测与发出警告信号，以停止晶片进行化学机械研磨平坦化工艺过程，并及时清除造成问题的研磨污染物。由于现代的工艺过程皆持续进行，当在后段工艺过程发现晶片发生严重的刮伤或破裂时，已有多批晶片因研磨台的研磨污染物造成刮伤或破裂，这时才开始往前寻找受损的晶片，往往造成数量众多的晶片报废。

因此本发明系提供一种化学机械研磨异常探测装置，可以及时探测到晶片在研磨的过程中是否受到研磨台的研磨污染物的影响而发生严重的刮伤或破裂的情况，以避免造成数量众多的晶片报废。

本发明系提供一种化学机械研磨异常探测装置包括：一电动机；一个逆变器，将直流电源转换为交流电源，并将交流电源供应给电动机；一个控制电路，控制逆变器所输出的交流电流的大小及工作与否；一个传感器，将电动机的转速转换为转速信号，并输出转速信号至控制电路；以及，一个探测器，探测逆变器输出至电动机的交流电流的大小，以输出停机信号至控制电路。

本发明系提供一种化学机械研磨异常探测装置包括：一电动机；一个逆变器，将直流电源转换为交流电源，并将交流电源供应给电动机；一个控制电路，控制逆变器所输出的交流电流的大小及工作与否；一个转速传感器将电动机的转速转换为转速信号，并输出转速信号至控制电路；一个电流探测器，检测电动机的交流电流的大小，并且输出电流信号。一个中继控制器，接收电流探测器的电流信号，并且输出驱动信号；以及，一个机械研磨控制器，接收中继(relay)空制器的驱动信号，以输出停机信号至控制电路。

本发明系提供一种化学机械研磨异常探测装置，当晶片在研磨的过程发生严重的刮伤或破裂时，在机械研磨会有异常的应力，则电气系统亦有异常的电流，探测电气系统的电流变化，就可以及时探测到晶片在研磨的过程中是否发生刮伤或破裂的情况。

为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文介绍较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

图1表示化学机械研磨平坦化工艺过程的设备简图；

图2表示本发明的化学机械研磨电路方块图；

图3表示本发明的较佳实施例的化学机械研磨电路方块图；以及

图4A，图4B，图4C表示由电流互感器测量三相交流感应电动机的相电流的波形。

标号说明：    

10：研磨台

12：研磨垫

14：晶片

16：握柄

20，36：直流电源

22：逆变器(inverter)

24：电动机

26：传感器

28：探测器

30，38：控制电路

32：三相交流感应电动机

34：三相逆变器(three phase inverter)

40：转速传感器

42：电流互感器

44：中继控制器

46：机械研磨控制器

48：晶体管

50：二极管