[实用新型]化学机械研磨头限位环的使用寿命自动测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种检测装置，尤其涉及一种化学机械研磨头限位环的测量装置。 

背景技术

CMP是指化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing)，或称为化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization)。化学机械研磨工艺是一个复杂的工艺过程，它是将晶圆表面与研磨垫的研磨表面接触，然后，通过晶圆表面与研磨表面之间的相对运动将晶圆表面平坦化，通常采用化学机械研磨设备，也称为研磨机台或抛光机台来进行化学机械研磨工艺。所述研磨机台包括一化学机械研磨头，进行研磨工艺时，将要研磨的晶圆附着在研磨头上，该晶圆的待研磨面向下并接触相对旋转的研磨垫，研磨头提供的下压力将该晶圆紧压到研磨垫上，所述研磨垫是粘贴于平台上，当该平台在马达的带动下旋转时，研磨头也进行相对运动；同时，研磨液通过研磨液供应管路输送到研磨垫上，并通过离心力均匀地分布在研磨垫上。研磨工艺所使用的研磨液一般包含有化学腐蚀剂和研磨颗粒，通过化学腐蚀剂和所述待研磨表面的化学反应生成较软的容易被去除的材料，然后通过机械摩擦将这些较软的物质从被研磨晶圆的表面去掉，达到全局平坦化的效果。 

具体请参阅图1，其为化学机械研磨头的使用状态示意图。研磨机台的研磨垫6上注入研磨液后，通过研磨头4中的薄膜(membrane)8将晶圆7压在研磨垫上6进行研磨。研磨的目的是将晶圆7上的介电层(oxide  layer)与金属层(metal layer)磨平，使其全面平坦化进而进行立体布线或者多层布线，提升配线密度(pattern density)，同时降低缺陷密度(defect density)，提升制程良率。目前，利用纳米技术的CMP是最有效实现晶圆表面平坦化的方法。 

请继续参阅图1，所述化学机械研磨头4还包括一个用于限制晶圆7在化学机械研磨头4所控制的区域活动的环形部件，即限位环5，也称为保持环，所述限位环5为圆形无端环，所述限位环5的内径配合晶圆的外径，用以套合晶圆的外周边进行定位，以防止晶圆滑出限位环5之外；在进行研磨时，所述限位环5的下表面会与研磨垫6接触。请参阅图2，其为所述限位环的仰视示意图。由图2可见，所述限位环5的下表面四周均布设有若干个沟槽51，所述沟槽51贯穿限位环5的宽度，所述沟槽51用以在晶圆研磨旋转时，利用旋转产生的离心力甩出研磨所产生的废弃物，并有利于研磨液经所述沟槽51流入和流出。 

然而，由于限位环在研磨过程中会与研磨垫接触并相互摩擦，因而限位环会产生磨损，有一定的使用寿命。对于限位环的使用寿命，通常我们会针对不同的制程，把限位环的使用寿命设定在4000片到7000片晶圆范围内。目前，主要采用人工记录的方式，来记录限位环的使用片数(即使用该限位环研磨的晶圆的数量)。但是经常会发生人工记录失误的现象，若当前剩余使用寿命远小于实际可用寿命，提前更换并报废了该限位环，造成了浪费，这种失误并不容易被及时发现，即使被发现也无法准确还原其当前真实的使用寿命；若当前剩余使用寿命远大于实际可用寿命，会导致限位环过度磨损，造成产品出现严重的缺陷，甚至造成滑片和破片，而这种失误也不容易被及时发现；另外，同种限位环在使用至相同的片数以后其磨损程度并不一致，因为其磨损程度还需要取决使用过程中的各种条件，如压力，温度，研磨液流量大小等因素。 

综上所述，仅仅以限位环研磨的晶圆的片数来限制限位环的使用寿命是很片面的、而且操作繁琐，容易出错。一旦，该限位环的历史晶圆使用片数的记录丢失，该限位环的剩余使用寿命就无从获得。因此，如何提供 一种化学机械研磨头限位环的使用寿命自动测量装置是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种化学机械研磨头限位环的使用寿命自动测量装置，通过测得的沟槽深度并利用沟槽深度和限位环的使用寿命的正比例关系可以测算出限位环的剩余使用寿命。 

为了达到上述的目的，本实用新型采用如下技术方案： 

一种化学机械研磨头限位环的使用寿命自动测量装置，所述限位环上布设有若干沟槽，所述自动测量装置包括控制装置和用于检测所述沟槽深度的检测装置，所述检测装置和所述控制装置连接。 

优选地，所述检测装置是深度检测仪器。 

优选地，所述深度检测仪器是直线位移传感器，所述直线位移传感器包括可变电阻滑轨和带有顶针的滑块，所述滑块相对所述可变电阻滑轨移动。