[发明专利]一种针对抛光设备的压力分布检测系统及方法

说明书

本发明公开了一种针对抛光设备的压力分布检测系统及方法，该压力分布检测系统包括：抛光设备、压力分布检测设备和上位机；环状腔体用于为晶圆抛光提供压力；微结构型柔性压力传感器阵列包括若干个传感器单元，并呈阵列交叉分布组成圆形阵列传感器的感应区域；抛光头安装至所述圆形阵列传感器的一侧；圆形阵列传感器通过所述传感器接口与所述信号采集模块连接；信号采集模块通过所述传输硬件与所述上位机连接。本发明通过抛光头与圆形阵列传感器的一侧连接，结合环状腔体施压，使圆形阵列传感器可对抛光头各区域进行实时地压力分布检测；传感器阵列为传感器单元通过阵列交叉分布组成的圆形阵列，不易翘曲且包含更多采样点，可以提高检测精度。

技术领域

本发明涉及传感器应用领域，尤其涉及一种针对抛光设备的压力分布检测系统及方法。

背景技术

集成电路制造工艺过程通常是指将导体、半导体、绝缘层以一定的工艺顺序沉积在包括硅基晶圆在内的特定的基板上。晶圆作为集成电路的衬底，其制造加工的成品质量与效率直接影响后续制程，并决定了最后成品芯片的质量。在制造工艺过程中，抛光工序是为去除晶圆表面的凹凸或起伏的必要工序，常使用CMP(Chemical Mechanical Polishing，化学机械抛光)法进行镜面加工。现有的抛光设备在工作过程中，通过对抛光头内的气囊(Membrane)充气产生下压力作用于被抛晶圆，以保证晶圆与抛光垫之间的摩擦力能够符合工艺需求。对于晶圆各压力区施以适当的抛光压力，可以提高晶圆的平坦度，便于后续精密加工；因此对晶圆抛光头不同扇区抛光压力检测和控制的系统非常重要。现有技术通常采用对气囊容腔进行压力检测，并由电气比例阀对抛光头内的气囊容腔进行压力调节，由设置在电气比例阀出口部位的压力传感器作为闭环回路中的反馈元件；但对气囊容腔检测无法采集真实的抛光压力，而采用网格传感器采集抛光头施加在晶圆上的压力无法做到实时监测，且会产生误差，进而采集精度较低。

发明内容

本发明提供了一种针对抛光设备的压力分布检测系统及方法，以解决现有技术无法实时对抛光头进行高精度压力检测的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种针对抛光设备的压力分布检测系统，包括：抛光设备、压力分布检测设备和上位机；

其中，所述抛光设备为抛光头，抛光头的底座包括若干个环状腔体；其中，所述环状腔体用于为晶圆抛光提供压力；

所述压力分布检测设备包括：圆形阵列传感器、信号采集模块和传输硬件；其中，所述圆形阵列传感器包括：微结构型柔性压力传感器阵列和传感器接口；所述微结构型柔性压力传感器阵列包括若干个传感器单元，且所述若干个传感器单元呈阵列交叉分布组成圆形阵列传感器的感应区域；

所述抛光头安装至所述圆形阵列传感器的一侧；所述圆形阵列传感器通过所述传感器接口与所述信号采集模块连接；所述信号采集模块通过所述传输硬件与所述上位机连接；其中，所述上位机用于控制压力分布检测设备对抛光设备进行压力分布检测。

本发明通过抛光头与圆形阵列传感器的一侧连接，通过环状腔体施压，使得圆形阵列传感器可对抛光头的各区域进行实时地压力分布检测；而微结构型柔性压力传感器阵列为传感器单元通过阵列交叉分布组成的圆形阵列，更适合抛光设备的压力检测，不易翘曲，而圆形阵列传感器中更多采样点可以提高检测精度。

进一步地，所述信号采集模块包括：伪影消除电路和MCU；

所述MCU分别与所述伪影消除电路、所述传感器接口；所述MCU还通过传输硬件与所述上位机连接；

所述伪影消除电路用于虚拟隔离所述圆形阵列传感器中的被测电阻；

所述MCU用于根据所述上位机的指令，控制所述圆形阵列传感器进行压力分布检测；以及用于接收所述伪影消除电路的采集信息；以及用于将所述采集信息传输至所述上位机。