CN101422867B - Smart conditioner rinse station - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于监控研磨衬垫调整机构的方法及设备。在一个实施例中,半导体基材研磨系统包括冲洗站、研磨表面、调整件以及调整机构。所述调整机构可选择性将调整件定位于研磨表面及冲洗站上方。并提供至少一个传感器且将所述传感器配置成在位于冲洗站上方时检测所述调整件的第一位置及第二位置。
The present invention provides a method and device for monitoring a grinding pad adjustment mechanism. In one embodiment, a semiconductor substrate grinding system includes a rinse station, a grinding surface, an adjustment member, and an adjustment mechanism. The adjustment mechanism selectively positions the adjustment member over the abrasive surface and the rinse station. And at least one sensor is provided and configured to detect the first position and the second position of the adjustment member when located above the rinse station.
Description
本申请是提交于2006年1月10日,申请号为“200680009439.4”,题为“智能调整器冲洗站”的专利申请的分案申请。This application is a divisional application of the patent application entitled "Intelligent Adjuster Rinsing Station" filed on January 10, 2006 with the application number "200680009439.4".
技术领域 technical field
本发明实施例大致是关于化学机械研磨系统。更明确而言,本发明实施例是关于监控化学机械研磨系统的研磨表面调整机构的方法及设备。Embodiments of the present invention generally relate to chemical mechanical polishing systems. More specifically, embodiments of the present invention relate to methods and apparatus for monitoring a polishing surface adjustment mechanism of a chemical mechanical polishing system.
背景技术 Background technique
化学机械研磨为制造高密度集成电路的常用工艺之一。化学机械研磨通过移动基材并在研磨液体存在的情况下使基材接触研磨表面,以将半导体基材上沉积的材料层平坦化。经由化学及机械的运动的组合,材料会从与研磨表面接触的基材表面移除。Chemical mechanical polishing is one of the commonly used processes in the manufacture of high-density integrated circuits. Chemical-mechanical polishing planarizes deposited layers of material on semiconductor substrates by moving the substrate and bringing the substrate into contact with an abrasive surface in the presence of an abrasive liquid. Through a combination of chemical and mechanical motion, material is removed from the substrate surface in contact with the abrasive surface.
为达到所欲的研磨效果,研磨表面必须周期性整理或调整。其中一种调整工艺是在常用于化学机械研磨的聚氨酯研磨垫上进行,所述调整工艺被配置用于恢复研磨表面液体维持的特性,并从研磨表面移除嵌杂的材料。另一种调整工艺通常是在有固定研磨粒的研磨表面上进行,所述另一种调整工艺被配置成呈现结构(所述结构包含研磨性研磨材料)内的研磨元素,同时从研磨材料的上表面移除粗糙物,并整平包含研磨表面的结构,使之具有均匀高度。In order to achieve the desired grinding effect, the grinding surface must be periodically cleaned or adjusted. One such conditioning process is performed on polyurethane polishing pads commonly used in chemical mechanical polishing, and the conditioning process is configured to restore the liquid retention properties of the abrasive surface and remove entrapped material from the abrasive surface. Another conditioning process, typically performed on an abrasive surface with fixed abrasive grains, is configured to present abrasive elements within a structure comprising an abrasive abrasive material while extracting the abrasive from the abrasive material. The upper surface removes asperities and levels the structure containing the ground surface to a uniform height.
在一个实施例中,研磨表面调整器包括可替换的调整件,例如金刚石盘(diamond disk),所述金刚石盘可与研磨表面上移动的调整头相耦接。调整件在旋转时会下降与研磨表面接触。调整头大致扫过旋转研磨表面,以让调整件调整研磨表面的预定区域。In one embodiment, the abrasive surface conditioner includes a replaceable conditioner, such as a diamond disk, which is coupleable to a conditioner head that moves over the abrasive surface. As the trim member rotates, it descends into contact with the abrasive surface. The adjustment head generally sweeps across the rotating grinding surface to allow the adjustment member to adjust a predetermined area of the grinding surface.
常规调整器通常利用调整头内的隔板来控制调整件的高度。隔板后的腔室通常会受压而降下调整件,并于调整期间压抵研磨垫的研磨表面。在调整完成后,空腔会排空,并允许通过上弹簧偏压的辅助缩回调整件。Conventional adjusters typically utilize a bulkhead within the adjustment head to control the height of the adjustment member. The chamber behind the baffle is normally pressurized to lower the adjustment member and press against the abrasive surface of the polishing pad during adjustment. After the adjustment is complete, the cavity empties and allows the adjustment member to be retracted by the upper spring biased assist.
加压及排空腔室会致使隔板重复张紧及松弛。此外,调整件的上升及下降更会对隔板施加应力。然而,弹性隔板如同所有弹性材料,都有有限寿命。若不维修或更换,最终隔板的劣化会使得调整效果变差。为避免不可避免的劣化,隔板通常以设定的时间间隔作更换,例如在预先选定的调整循环数后进行更换。然而,常规的方法效率并不佳。有时,隔板在更换时仍处于良好状况,形成无谓的停机且增加成本。在其他时候,处于糟糕状况的隔板却仍未予以更换,使得研磨垫的调整劣化。Pressurizing and emptying the chamber causes repeated tensioning and relaxation of the diaphragm. In addition, the rising and falling of the adjusting member will further exert stress on the diaphragm. However, elastic diaphragms, like all elastic materials, have a finite life. If not repaired or replaced, eventually the diaphragm will deteriorate and the adjustment will be poor. To avoid inevitable deterioration, the diaphragms are usually replaced at set intervals, for example after a pre-selected number of conditioning cycles. However, conventional methods are not efficient. Sometimes bulkheads are replaced in good condition, causing unnecessary downtime and increasing costs. At other times, the diaphragm is in poor condition and remains unreplaced, deteriorating pad conditioning.
因此,本领域需要一种用于监控研磨垫调整机构的方法及设备。Therefore, there is a need in the art for a method and device for monitoring a polishing pad adjustment mechanism.
发明内容 Contents of the invention
本发明是提供一种用于监控研磨垫调整机构的方法及设备。在一个实施例中,提供用于监控调整器的设备,所述设备包括传感器,所述传感器经安置以在调整件未装配处理衬垫时检测调整件的性能属性。性能属性可能包括下压力(downforce)、功率传输或调整表面的状况中的至少一个,以及其他可能会影响调整性能的属性。The invention provides a method and equipment for monitoring a grinding pad adjustment mechanism. In one embodiment, an apparatus for monitoring an adjuster is provided, the apparatus comprising a sensor positioned to detect a performance attribute of an adjuster when the adjuster is not equipped with a process liner. Performance attributes may include at least one of downforce, power transfer, or condition of tuning surfaces, among other properties that may affect tuning performance.
在另一实施例中,半导体基材研磨系统包括冲洗站、研磨表面、调整件以及调整机构。所述调整机构可选择性将调整件定位在研磨表面及冲洗站上方。并提供至少一个传感器,所述至少一个传感器被配置以在设于冲洗站上方时检测调整件的第一位置及第二位置。In another embodiment, a semiconductor substrate grinding system includes a rinse station, a grinding surface, an adjustment member, and an adjustment mechanism. The adjustment mechanism selectively positions the adjustment member over the abrasive surface and the rinse station. And at least one sensor is provided, the at least one sensor is configured to detect the first position and the second position of the adjustment member when disposed above the flushing station.
在另一实施例中,半导体基材研磨系统具有研磨表面及调整机构,所述调整机构可在研磨表面上方的调整位置与研磨表面旁侧的非调整位置之间移动。提供传感器并将所述传感器配置成检测调整件在非调整位置时的性能属性。In another embodiment, a semiconductor substrate grinding system has a grinding surface and an adjustment mechanism movable between an adjusted position above the grinding surface and an unadjusted position beside the grinding surface. A sensor is provided and configured to detect a performance attribute of the adjustment member in the non-adjustment position.
在发明另一方面中,提供一种表征调整机构的方法。所述方法包括感测调整机构的性能属性的度量(metric),并根据所感应的度量判定是否落在工艺窗内。In another aspect of the invention, a method of characterizing an adjustment mechanism is provided. The method includes sensing a metric of a performance attribute of the adjustment mechanism and determining whether it is within a process window based on the sensed metric.
在另一实施例中,用于校准调整机构的部件的方法包括启动调整机构的调整件,以使所述调整件移动于第一及第二位置之间。继而,分析使调整件作动于第一位置及第二位置之间所需的时间。In another embodiment, a method for calibrating a component of an adjustment mechanism includes actuating an adjustment member of an adjustment mechanism to move the adjustment member between first and second positions. Then, the time required to actuate the adjusting member between the first position and the second position is analyzed.
附图说明 Description of drawings
因此本发明前述特征及态样均可由前文略述的实施方式并参照实施例及附图的方式获致更详细的领会。然而应注意的是,附图仅为发明一般实施例且不应视为对本发明范围的限制,因为本发明亦涵盖其他等效实施例。Therefore, the above-mentioned features and aspects of the present invention can be understood in more detail by referring to the above-mentioned implementation manners and referring to the embodiments and the accompanying drawings. It is to be noted, however, that the appended drawings are only typical embodiments of the invention and are not to be considered limiting of its scope, for the invention may cover other equally effective embodiments.
图1是调整机构具有冲洗站的一个实施例的例示性研磨系统的俯视图。FIG. 1 is a top view of an exemplary grinding system with an embodiment of an adjustment mechanism having a rinse station.
图2是图1的调整机构及冲洗站的一个实施例的截面侧视图。2 is a cross-sectional side view of one embodiment of the adjustment mechanism and flushing station of FIG. 1 .
图3A及3B分别描绘冲洗站的一个实施例的侧视及俯视图。3A and 3B depict side and top views, respectively, of one embodiment of a rinse station.
图4A、4B及4C是说明使用冲洗站的方法;以及4A, 4B and 4C illustrate the method of using the rinse station; and
图5是描绘冲洗站的传感器时序的图表。Figure 5 is a graph depicting sensor timing for a rinse station.
为便于了解,文中尽可能以相同附图标记标示图中相同元件。应可理解的是,来自一个实施例的元件亦可在不另描述下适用于其他实施例。For ease of understanding, the same reference numerals are used to designate the same elements in the drawings as much as possible. It should be understood that elements from one embodiment can also be applied to other embodiments without further description.
具体实施方式 Detailed ways
图1是例示性研磨系统100的俯视图,所述研磨系统100具有本发明的冲洗站135的一个实施例。所述研磨系统100大致包括工厂接口104、清洗件106及研磨件108。可受益于本发明的两研磨系统为可从加州圣塔克拉拉应用材料公司获得的锁上式的化学机械研磨系统以及REFLEXION LK EcmpTM。可受益于本发明的另一研磨系统是描述于Birang等人于2001年6月12日所领证的美国专利第6,244,935号案,标题为“Apparatus and Methods for ChemicalMechanical Polishing with an Advanceable Polishing Sheet(利用具有可推进的研磨薄板的化学机械研磨的设备及方法)”一文中。FIG. 1 is a top view of an
设置控制器160以协助系统100控制及整合。控制器160通常包括中央处理单元(CPU)、存储器以及支持电路(未示出)。所述控制器160耦接至系统100的不同元件以助对例如平坦化、清洁及传送等处理的控制。A
在一个实施例中,工厂接口104包括第一或接口机械臂110,所述机械臂110适于将基材从一个或多个基材储存匣112传送至第一传送站114。第二机械臂116被定位于工厂接口104及研磨件108之间,且被设置成在工厂接口104的第一传送站114与研磨件108上设置的第二传送站118之间传送基材。清洁件106通常设置在、或接近工厂接口104处,且适于在接口机械臂110将基材送返基材储存匣112之前清洁并干燥由研磨件108送回的基材。In one embodiment, the
研磨件108包括至少一个研磨站126及设在基座140上的传送装置120。在图1所示的实施例中,研磨件108包括三个研磨站126,每个研磨站126各具有平台130,所述平台130支撑研磨材料128,基材在所述平台130上进行处理。The
传送装置120支撑至少一个研磨头124,所述研磨头120在处理期间可固持基材。在图1所示的实施例中,传送装置120是旋转台,所述旋转台在所述旋转台的四个支臂122的每一个上各支撑一个研磨头124。传送装置的一个支臂122被切除以呈现第二传送站118。传送装置120有助于使固持在各研磨头124中的基材在第二传送站118及研磨站126之间移动,使基材于所述研磨站处进行处理。研磨头124被配置成在研磨的同时固持基材。研磨头124耦接至传送机构,其中所述传送机构被设置用以使固持在研磨头124中的基材在传送站118及研磨站126之间移动。而可受益于本发明的一种研磨头为可从应用材料公司获得的TITAN HEADTM基材承载件。The
第二传送站118包括负载杯142、输入缓冲器144、输出缓冲器146及传送站机械臂148。所述输入缓冲器144可承接由第二机械臂116传送至研磨件108的基材。所述传送站机械臂148可将基材从输入缓冲器144传送至负载杯142。所述负载杯142可将基材垂直传送至研磨头124(所述研磨头124于工艺期间可固持基材)。经研磨的基材从研磨头124被传送至负载杯142,并接着通过传送站机械臂148移至输出缓冲器146。经研磨的基材会通过第二机械臂116从输出缓冲器146传送至第一传送站114,并接着传送通过清洁件106。可受益于本发明的第二传送站是描述于2000年12月5日由Tobin所领证的美国专利第6,156,124号,标题为“Wafer Transfer Station for a ChemicalMechanical Polisher(用于化学机械研磨器的晶片传送站)”一文中。The
研磨液输送系统102包括至少一个研磨液体供应器150,所述供应器150耦接到至少一个研磨液输送臂组件152。一般而言,各个研磨站126设有各自的输送臂组件152,所述输送臂组件152座落于各平台130附近以在研磨期间提供研磨液。在图1所示实施例中,三个研磨站126各具有相连的输送臂组件152。The
各研磨站126的平台130可支撑研磨材料128。在处理期间,在存在由输送系统102所提供的研磨液的情况下,通过研磨头124使基板抵靠研磨材料128。平台130旋转以在基材及研磨材料128之间提供至少一部份的研磨运动。或者,研磨运动可通过以线性、轨道式、随机、旋转或其他运动的方式移动所述研磨头124或研磨材料128的至少一者来给予。
研磨材料128可由发泡聚合物形成,所述发泡聚合物例如聚氨酯、导电性材料、固定研磨性材料或上述发泡聚合物的组合。固定研磨性材料(fixed abrasive material)大致包括多个研磨性元素,所述多个研磨性元素设在可弯曲背板上。在一个实施例中,所述研磨性元素是由几何形状组成,所述几何形状由浮置在聚合物粘结剂中的研磨性粒子形成。研磨材料128可为衬垫状或网状。
调整机构134是设在邻近各研磨站126处,且适于平整或调整各个平台130上的研磨材料128。各调整机构134适于在不含研磨材料128以及平台130的位置(如图1所示)与位于研磨材料128上方的调整位置之间移动。在所述调整位置中,所述调整机构134被启动以接合研磨材料128,并使研磨材料128的表面达到可形成所欲研磨结果的状态。在不含研磨材料128及平台130的位置中,调整机构134经定位以与冲洗站135接合。The
图2是所述调整机构134接合在所述冲洗站135内的一个实施例的截面图。所述调整机构134大致包括头组件202,所述头组件202通过臂206耦接至支撑件204。所述支撑件204被设置通过研磨件108的底座140。轴承212则设在底座140及支撑件204之间,以利于支撑件204的旋转。致动器210耦接于所述底座140及所述支撑件204之间,以控制支撑件204的旋转方位。致动器210(例如气动汽缸、伺服电动机、机动滚珠螺杆、谐波传动或其他适于控制支撑件204旋转方位的运动控制元件)可使从支撑件204延伸的支臂206绕支撑件204旋转,因此使头组件202相对于所述研磨站126横向定位。调整件208耦接至头组件202底部,并可选择性压抵平台130以调整研磨材料128。FIG. 2 is a cross-sectional view of one embodiment of the
调整件208的高度大致以加压可扩展腔室290的方式予以控制,所述可扩展腔室290被位于头组件202中的隔板240部分约束。设于头组件202中的弹簧242可提供上偏压力,以在隔板240后的腔室290排空或抽真空时协助调整件208缩回。适用于本发明调整机构的所述范例是描述于Lischka等人于2003年4月10日申请的美国专利申请号第10/411,752号,标题为“Conditioner Mechanism for ChemicalMechanical Polishing(用于化学机械研磨的调整器机构)”一文中,以及Osterheld等人于2003年6月3日所领证的美国专利第6,572,446号,标题为“Chemical Mechanical Polishing Pad Conditioning Elementwith Discrete Points and Compliant Membrane(具有分立点和顺应薄膜的化学机械研磨垫调整件)”一文中。虽然图2所示调整头组件202示出旋转隔板240及弹簧242,但应可理解冲洗站135中也可具有使用其他致动机构(例如全隔板、传送带、弹簧、致动器及类似者)的调整头组件202的特征,下文将进一步讨论。此外,应可理解此处教示也可用于校准其他工艺设备的元件,例如研磨头124中的隔板及/或囊状物,或其他会消耗使用寿命的元件。The height of the
支撑件204可遮罩驱动轴214,所述驱动轴214将底座140下方的电机216耦接至邻近支臂206第一端220的滑轮218。传送带222设于支臂206中,并可操作地耦接所述滑轮218及头组件202,由此使电机216能选择性旋转调整件208。传送带222可为任何适于在电机216及头组件202之间传送旋转运动的元件。The
来自液体控制系统226的控制液体导管224是经由支撑件204及支臂206旋转,并耦接至头组件202。所述液体控制系统226包括气体供应器及不同控制元件(亦即,阀门、调节器及类似者),以协助施加及/或移除头组件202的腔室290的液体压力。在一个实施例中,液体控制系统226可提供空气或氮气以控制调整件208相对于平台130(或底座140)的高度,并在调整期间控制调整件208靠抵研磨材料128所施加的压力(例如调整头的下降力)。Control
调整件108在未使用时被移至冲洗站135。冲洗站135大致包括本体230、一个或多个传感器250以及冲洗喷嘴234。在一个实施例中,本体230是通过支撑件238安置于底座140上。本体230也可直接耦接至支撑件238。或者,本体230可经由安装板232耦接至支撑件238。使本体230高于底座140有助于调整件208冲洗时的液体排放及其他碎屑的移除,如下文将进一步讨论。
一个或多个传感器250经设置以检测调整器性能的度量。若干可被感测的调整器性能度量包括调整器下压力、调整表面的参数、功率传输(例如用于调整器旋转)、密封及隔板性能以及冲洗液体流动及其他类似度量。在一个实施例中,传感器250是经配置以相对于所述头组件202在多个预定延伸位置感测调整件208的位置。传感器250可定位于适于检测预定位置处的调整件208的位置的任何位置。或者,一个或多个传感器可位于冲洗站135远程的位置处。例如,一个或多个传感器250可定位在头组件202、支臂206、底座140之中或之上,或适合感应调整件208相对于头组件202的位置的其它位置。在图2所示实施例中,至少一个传感器250耦接至本体230。One or
冲洗喷嘴234可从液体源236提供清洁液体以冲洗或清洁调整件208的工作表面。喷嘴234经定位以有效冲洗调整件208和/或头组件202的其他元件。在一个实施例中,冲洗喷嘴234位于安装板232处。Rinse
图3A及3B分别绘示冲洗站135的一个实施例的侧视及俯视图。冲洗站135的本体230包括支臂302及支架306。支臂302可以任何其他方式耦接至安装板232,例如通过数个螺栓(未示出)耦接至安装板232。支臂302包括具轮廓的内缘330及突出部304。内缘330轮廓经设计以在接合冲洗站135时(如图2所示)留下调整件208的空隙。突出部304在下降至冲洗站135时可提供对调整件208的硬式阻挡。因此,在调整件208位于冲洗站135内时,调整件208设置在支臂302的内缘330的邻近处,且可在下降时接触突出部304。典型地,突出部304的轮廓应可让冲洗臂234冲洗调整件208(亦即,除去突出部304以暴露调整件208底部的绝大部分)。3A and 3B illustrate side and top views, respectively, of one embodiment of a rinse
可选择的是,用于表征调整器性能的传感器250之一可为设于突出部304中的传感器390,所述传感器390适于检测调整下压力的度量。因此,当调整件208被致动而靠抵突出部304时,传感器390可向控制器提供指示下压力的度量,所述度量可与预期值或工艺窗的值相比较。若所感测的下压力超出工艺窗及/或与预期值为不同值时,控制器可对该事件加标记,通知操作者或中断处理操作。传感器390所提供的数据也可用于确定性能趋势,以预测或监控使用寿命。此外,下压力传感器390可通过提供实现随时间检测力变化的数据的方式检测密封及/或隔板泄漏、压力供应气流及类似者。Optionally, one of the
亦可选择的是,除直接向控制器160提供表征信息外,专用的电力线载波(PLC)292或其他计算设备也可监控传感器250。电力线载波292可有耦接至控制器160的输出端,以标注那些已识别为控制器会终止或改变调整及/或基材处理的潜在调整器性能问题。Alternatively, in addition to providing characterization information directly to
图2所示实施例中还描绘了一个或多个传感器250,包括第一传感器312,设于支臂302的内缘330上;以及第二传感器316,耦接至支臂302的底表面。传感器250可包括任何适合的传感器,用于检测调整件208的位置。在一个实施例中,第一传感器312为穿透式(break-through)传感器,所述第一传感器312经配置以透射及接收光束(以虚线314表示),以感测位于两者之间的插入物(即,调整件208)。Also depicted in the embodiment of FIG. 2 is one or
在一个实施例中,第二传感器316是邻近传感器,所述邻近传感器位于突出部304的部分318的下方。所述邻近传感器或第二传感器316可检测位于距离突出部304的部分318预定距离处或位于所述部分318之上的调整件208。In one embodiment, the
传感器312、316一般耦接至PLC 292或其他适于记录数据(由传感器取得的数据)的其它设备,例如条形图表纸记录器(strip chart recorder)或存储器模组。通过检测调整件208在冲洗站135不同处所处的位置,将可有效执行调整机构134的各种校准,如下文将进一步讨论。The
支架306是可调整地以任何适当方式耦接至支臂302,例如,通过设置成穿过狭长槽310的螺钉或螺栓(未示出)的方式。支架306的调整可使支架306中形成的支撑突出部308与支臂302的突出部304对齐,由此在位于冲洗站135时为头组件202的调整件208提供延伸的支撑面积。延伸的支撑面积可避免在调整件208下降且靠抵突出部304时不均匀的力施加至头组件202的所述元件。
在另一实施例中,传感器390可经配置以提供指示调整件208的表面状况的度量。例如,传感器390可为检测调整件表面状况的粗糙传感器。在另一示例中,传感器390可为可视地监控调整件208的表面状况的相机。应理解的是,来自调整件208表面的图像可作电子分析,以判定调整状况,例如缺少金刚石或研磨物及类似者。也应理解的是传感器390也可配置以提供指示调整件208的削减速率(cut rate)的度量。In another embodiment,
冲洗喷嘴234经定位以提供冲洗和/或清洁液给调整件208的底表面和/或头组件202。在一个实施例中,所述冲洗喷嘴234是以适当方式(例如以螺纹接合)耦接至安装板232。喷嘴234的配置及位置经选择,以在头组件202位于冲洗站135中时可将液体流导向调整件208上的所欲位置。喷嘴234则耦接至流体源236。可构想冲洗喷嘴234也可替代地耦接至研磨系统100的不同元件,例如底座140,只要所述喷嘴234安设在适于分配冲洗和/或清洁液至调整件208和/或头组件202的位置即可。Rinse
亦可选择的是,也可在元件320或冲洗站135的其他位置形成额外的喷嘴,并耦接至液体源236。例如,在图3A及3B所示实施例中,第二喷嘴324是形成于安装板232中并经定位以沿调整件208和/或头组件202周围喷涂冲洗和/或清洁液。Optionally, additional nozzles may also be formed elsewhere on element 320 or rinse
在一个实施例中,用于表征调整器的传感器250之一可经定位以检测清洁液至冲洗站135的流动。例如,在图3B所示实施例中,传感器322(例如流传感器)可与提供液体至喷嘴234的导管通过接口连接,并被配置以提供冲洗站135中的流的度量,由此将调整件208是否正如预期般被冲洗的指示提供给PLC 292。In one embodiment, one of the
在另一实施例中,用于表征调整件的传感器250之一可被定位以检测调整件的旋转运动。例如,在图2B所示实施例中,传感器252(例如旋转传感器)可与传送带222和/或头组件202或其他元件接口连接,并被配置以提供指示调整件208旋转的度量,由此将调整件208以预定方式旋转的指示提供给PLC 292。In another embodiment, one of the
在操作中,使调整机构134旋转以将头组件202及调整件208放置在冲洗站135上方。可从喷嘴322及324供应清洁液,以移除调整件208及/或头组件202表面上的任何碎屑(例如,研磨浆、粒状物质及类似者)。In operation, the
调整件208更可经由加压腔室290而下降以接触冲洗站135的突出部304、308(如图2所示)。当调整件208下降时,PLC 292可记录调整件208接触突出部304时的对应数据(例如当束314被打断时)。PLC292还记录调整件208接触突出部304时的对应数据,如第二传感器316所测得者。The
通过比较调整件208通过第一传感器312及第二传感器316时所记录的数据,便可得到调整件208向下移动已知距离之间(即,传感器312、316之间)的时间。所述时间可与预定时间量比较,或可在多个循环期间绘制时间的图表,以监控启动调整件208的向下移动的时间趋势。By comparing the data recorded when the
调整件相对于冲洗站135的移动表征也可利用一个或多个参数取得,例如调整件的热运动(亦即腔室290的加压)之间的时间、在不同高度的腔室压力和/或改变速率等。此外,也可监控调整器底表面的清洁度、损伤和/或磨损。再者,调整器的操作方面(例如下压力、旋转速率、削减率及清洁度等)均可与工艺窗比较,以让调整器可再作清洁或在调整研磨表面前作表面处理,以避免工艺异常。Characterization of movement of the adjustment member relative to flushing
例如,图4A描绘用于监控调整机构的方法400,所述方法是参照图2及图3A-B所示设备进行说明。方法400起始于步骤402,在所述步骤402中调整件208是以加压腔室290的方式向下降至冲洗站135。所述方法在步骤404处继续,在所述步骤404记录下降调整件208至突出部304的预定距离内的所需时间。所记录的时间可能为开始腔室加压及触发传感器之间的时间。For example, FIG. 4A depicts a
在一个实施例中,步骤404包括次步骤406,在第一传感器312感应到调整件208时(例如,当调整件208阻断第一传感器312的发射器及接收器对之间的光束314),计时器开始计时。在次步骤408处,计时器在第二传感器316检测到突出部304上的调整件208时会终止计时。或者,可在步骤406处记录起始时间并在步骤408处记录终止时间,从终止时间减去起始时间便可计算到得下降调整件208的所需时间。In one embodiment,
在其他实施例中,传感器312、316可检测到调整件208的间隔位置。例如,传感器312、316或所述方法可配置以记录升起头组件202的所需时间。此外亦可进行的是,传感器252可用以检测调整件208的旋转。通过记录升起、下降或旋转调整件208的所需时间,即可监控调整机构134的头组件202的隔板、弹簧或其他元件的状况。In other embodiments, the
在另一范例中,图4B描绘用于监控调整机构的方法410,所述方法参照图2及图3A-B所示的设备来描述。所述方法410起始于步骤412,亦即在例如数据库中储存下降调整件208的所需时间时。其次,在步骤414处,分析下降调整件208的所需时间。下降调整件208的所需时间可以许多不同方式分析。例如,在次步骤416处,下降头组件的所需时间可在多个循环上进行绘图,以决定或监控下降调整件208所需的时间的变化。或者也可结合的是,可使用次步骤418来将调整件208下降至预定阈值的所需时间进行比较。In another example, FIG. 4B depicts a
继而,在步骤420处,依据步骤414的分析决定动作进程。例如,在步骤422处,可做出决定以修复或替换头组件202的隔板240。或者,分析值也可指出隔板240仍处于可接受状态且可继续使用,如次步骤424所示。步骤420处所作的决定也可以不同方式进行。Then, at
例如,在将下降调整件208所需时间在多个循环上绘图的实施例中(如于次步骤416中),可依据图表曲线的斜率变化做出决定,所述曲线的斜率可指出隔板240的状况有快速劣化的倾向。或者,在使用次步骤418之前,可将预选的阈值与下降调整件208的所需时间作比较,以在下降调整件208的所需时间超过阈值时,指出隔板240的劣化达到需替换的更换点。For example, in embodiments where the time required to lower
应可理解的是方法410的步骤412及次步骤416也可忽略。例如,方法410可仅包括将下降调整件208的所需时间与预定阈值作比较(如步骤418),而无需参考先前数值,因此,也无需储存下降调整件208或在数个循环时间上绘图的所需时间。It should be understood that
图4C为另一监控调整机构的方法440的流程图。所述方法440起始于步骤442,即通过检测指示调整机构134的特性的度量。该度量可被提供给控制器160和/或PLC 292,所述控制器160和/或PLC 292负责监控调整器功能和/或一个或多个传感器的性能,如前文所述。在步骤444处,分析从传感器导出的度量和/或信息。分析值可包括判定所述特性是否落在工艺窗内、判定是否需要维护、判定元件的磨耗率、依据磨耗率判定即将需要维护、判定调整件208是否需更换、判定功率传输部(例如传送带、轴承等)是否需要维修、判定调整件208是否应再做清洁、判定调整件的清洁是否依规定操作、以及判定调整操作是否需延滞或更改。应可理解的是,许多其他性能/调整器状态指标亦应作监控。于步骤446处,若分析值指出所感测的度量超出要求或落在工艺窗外,便需在步骤448处进行修正动作。修正动作的范例包括标示需维护和/或更换元件、调整下压力、调整转速、调整衬垫调整例程以应付调整器的削减率、疏通液体线、再清洁调整件、预测进一步维修的需求以及标示可能的调整异常及类似者。若在步骤446处的分析指出性能落在规范内,方法将返回至步骤442处以持续监控调整机构134。FIG. 4C is a flowchart of another
图5绘示传感器时序的图表,表示可被监控、记录或图表化的额外变量等,以进一步表征调整机构134的关键元件。图5描绘数字状态,即第一传感器(线506)、第二传感器(线508)及压力指令(线510)随时间(沿轴504)的“开启”或“关闭”状态(沿轴502)。FIG. 5 depicts a graph of sensor timing, representing additional variables that may be monitored, recorded, or graphed, etc., to further characterize key elements of the
压力指令是加压或排空隔板240压力以升起或下降调整件208的指令。图表可任意起始于调整件208下降并置放靠抵突出部304之处。在时间520处,压力指令状态由关闭转为开启,取决于升起调整件208的指令。在时间522处,第二传感器316的状态由开启转为关闭,表示调整件208已开始升起并不再位于突出部304上。在时间524处,第一传感器312的状态由关闭转为开启,表示调整件208已通过第一传感器312。A pressure command is a command to pressurize or evacuate
压力指令的改变状态以及第二传感器316的改变状态之间的时间长度标示为T1。T1表示发出升起调整件208指令与将调整件208举离突出部304之间所耗费的时间量。压力指令的状态改变与第一传感器312的状态改变之间的时间长度则标示为T2。T2表示发出升起调整件208的命令与调整件208抵达接近第一传感器312的上方位置处之间所耗费的时间量。T2及T1之间的时间差指出调整件208在突出部304的下方位置与接近第一传感器312的上方位置之间行进的实际所需时间。The length of time between the change state of the pressure command and the change state of the
在时间526处,压力指令的状态是由开启转为关闭,与下降调整件208的命令相关联。在时间528处,第一传感器312的状态是由开启转为关闭,表示调整件208已开始下降并不再接近第一传感器312。在时间530处,第二传感器316的状态由关闭转为开启,表示调整件208已接触突出部304。At time 526 , the state of the pressure command is changed from ON to OFF, associated with the command to drop
压力指令的状态改变与第一传感器312的状态改变之间的时间长度标示为T3。T3是指发出下降调整件208的命令与调整件208从接近第一传感器312的位置下降之间所耗费的时间量。压力指令的状态改变与第二传感器316的状态改变之间的时间长度标示为T4。T4表示发出下降调整件208的命令与调整件208抵达突出部304上之间所耗费的时间量。T4及T3之间的时间差表示调整件208在接近第一传感器312的上方位置与突出部304上的下方位置之间行进实际所需的时间量。The length of time between the change of state of the pressure command and the change of state of the
时间长度的任一者或组合均可被监控和/或在一段时间上绘图,如前文图4A及图4B所述,以判定隔板240是否需要维修或更换。或者,也可监控其他运动(例如头组件202的转动),以表征所欲关键元件的状态。Any one or combination of the lengths of time may be monitored and/or plotted over time, as previously described with respect to FIGS. 4A and 4B , to determine whether the
因此,前文已提供监控调整机构的方法及设备。在一个实施例中,提供智能冲洗站以在未使用时清洁调整机构,并表征调整机构的关键元件,例如隔板、弹簧及类似者。可在一段时间上表征调整机构,以检测趋势或与预定阈值作比较,以检测调整机构性能的劣化程度并避免不当调整。虽然前述设备及方法是参照调整机构进行说明,然而应理解的是前述教示亦可作变化以监控或表征其他系统中的关键元件。Therefore, the method and device for monitoring and adjusting the mechanism have been provided above. In one embodiment, an intelligent flushing station is provided to clean the adjustment mechanism when not in use, and to characterize key elements of the adjustment mechanism, such as diaphragms, springs, and the like. The adjustment mechanism can be characterized over a period of time to detect trends or compared to predetermined thresholds to detect degradation in the performance of the adjustment mechanism and avoid improper adjustments. While the foregoing apparatus and methods have been described with reference to adjustment mechanisms, it should be understood that the foregoing teachings can also be varied to monitor or characterize critical components in other systems.
虽然前文是关于本发明的实施例,然而也可设计其他及进一步的实施例,而不悖离发明的基本范围,且本发明的范围应由所附权利要求界定。Although the foregoing relates to embodiments of the invention, other and further embodiments may be devised without departing from the basic scope of the invention, which shall be defined by the appended claims.
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