CMP设备抛光头掉片检测方法和系统技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种CMP设备抛光头掉片检测方法和系统。
背景技术
半导体集成电路芯片制造工艺中平坦化技术已成为与光刻和刻蚀同等重要且相
互依赖的不可缺少的关键技术之一。而化学机械平坦化(Chemical Mechanical
Planarization,CMP)工艺便是目前最有效、最成熟的平坦化技术。化学机械抛光系统是集
抛光、清洗、干燥、在线检测、终点检测等技术于一体的化学机械平坦化技术。CMP设备是完
全自动化的，不需要人为手动操作，保证晶圆在生产过程中每一模块每一环节的安全性，对
于安全生产、降低损耗、提高生产率、增加产能、提高企业利润具有重要的意义。CMP设备主
要是通过抛光头对晶圆吸附运载到抛光垫上进行抛光，抛光结束后再由抛光头运回晶圆装
载支架卸载放片。
现有技术中，在吸附晶圆和载片传输的过程中，晶圆会因为各种原因在各个位置
脱离抛光头的吸附膜发生掉片的情况，此时抛光盘在旋转，头也在旋转，那么晶圆掉落不仅
会对晶圆造成破坏性的损伤，对抛光头、抛光盘以及挡板也会有造成损伤的可能性。另外，
发生晶圆和设备损伤的情况时，机台必须停机清理，更换耗材并进行维护和测试，损失已损
坏晶圆和耗材的同时，还降低了产能和效率，对企业的正常生产和生产利润造成很大的影
响。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种CMP设备抛光头掉片检测方法，用于检测吸
附膜是否掉片，从而避免对抛光头、抛光盘以及挡板造成损伤，提高产能和效率。
为了实现上述目的，本发明的实施例公开了一种CMP设备抛光头掉片检测方法，包
括以下步骤：在抛光头真空抓片的过程以及载片传送的过程中，监测所述抛光头的抓片区
域的真空吸附压力；如果所述真空吸附压力超过预定压力阈值，则认定所述抛光头掉片，并
控制停止运行所述抛光头。
根据本发明实施例的CMP设备抛光头掉片检测方法，实时检测抓片区域的压力，并
对这些区域的压力变化进行比较分析，以此为条件来判断是否发生掉片，从而避免对抛光
头、抛光盘以及挡板造成损伤，提高产能和效率。
另外，根据本发明上述实施例的CMP设备抛光头掉片检测方法，还可以具有如下附
加的技术特征：
进一步地，所述抛光头的抓片区域包括多个负压吸附点，当所述多个负压吸附点
中存在至少一个吸附点的真空吸附压力超过所述预定压力阈值时，认定所述抛光头的掉
片。
进一步地，所述预定压力阈值是根据所述抛光头的抓片区域在正常抓片是采用的
吸附压力设定的。
进一步地，在判断所述抛光头掉片后，还包括：进行报警。
本发明的另一个目的在于提出一种CMP设备抛光头掉片检测系统，用于检测吸附
膜是否掉片，从而避免对抛光头、抛光盘以及挡板造成损伤，提高产能和效率。
为了实现上述目的，本发明的实施例公开了一种CMP设备抛光头掉片检测系统，包
括：压力监测模块，所述压力监测模块与抛光头相连，以在所述抛光头真空抓片的过程以及
载片传送的过程中，监测所述抛光头的抓片区域的真空吸附压力；控制模块，所述控制模块
分别与所述压力监测模块和所述抛光头的电子控制单元相连，以在所述真空吸附压力超过
预定压力阈值时则判所述认定所述抛光头掉片，并在认定所述抛光头掉片后控制停止运行
所述抛光头。
根据本发明实施例的CMP设备抛光头掉片检测系统，实时检测抓片区域的压力，并
对这些区域的压力变化进行比较分析，以此为条件来判断是否发生掉片，从而避免对抛光
头、抛光盘以及挡板造成损伤，提高产能和效率。
另外，根据本发明上述实施例的CMP设备抛光头掉片检测系统，还可以具有如下附
加的技术特征：
进一步地，所述抛光头的抓片区域包括多个负压吸附点，所述控制模块进一步用
于当所述多个负压吸附点中存在至少一个吸附点的真空吸附压力超过所述预定压力阈值
时，认定所述抛光头掉片。
进一步地，所述预定压力阈值是根据所述抛光头的抓片区域在正常抓片是采用的
吸附压力设定的。
进一步地，还包括：报警模块，所述报警模块与所述控制模块相连，以根据所述控
制模块发送的报警信号进行报警；其中，所述控制模块还用于在认定所述抛光头掉片后，向
所述报警模块发送所述信号。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变
得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得
明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施例的CMP设备抛光头掉片检测方法的流程图；
图2(a)-(c)分别是本发明一个实施例中晶圆与抛光头贴合、松动和脱落的示意
图；
图3是本发明一个实施例中采用三个负压吸附点的吸附压力曲线图；
图4是本发明一个实施例的CMP设备抛光头掉片检测系统的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终
相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、
“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为
基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗
示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对
本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对
重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相
连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可
以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是
两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本
发明中的具体含义。
参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述
和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施
例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的
实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
以下结合附图描述本发明。
图1是本发明实施例的CMP设备抛光头掉片检测方法的流程图。如图1所示，一种
CMP设备抛光头掉片检测方法，包括以下步骤：
S110：在抛光头真空抓片的过程以及载片传送的过程中，监测抛光头的抓片区域
的真空吸附压力。
S120：如果真空吸附压力超过预定压力阈值，则认定抛光头掉片，并控制停止运行
抛光头。
具体地，图2(a)-(c)分别是本发明一个实施例中晶圆与抛光头贴合、松动和脱落
的示意图。如图2(a)-(c)所示，晶圆2开始处于与抛光头1贴合状态，一旦有异常情况会有松
动，进而会脱落。在晶圆2与吸附膜3紧密贴合与脱落的状态下，抓片区域压力都是平稳不变
的，而在晶圆2与吸附膜3接触出现松动的瞬间，抓片区域的压力会有一个跳变，通过抓取这
个压力跳变，来判断晶圆2与吸附膜3的接触状态，实现抛光头1的掉片监测，并在控制停止
运行抛光头1。
在本发明的一个实施例中，抛光头的抓片区域包括多个负压吸附点，当多个负压
吸附点中存在至少一个吸附点的真空吸附压力超过预定压力阈值时，认定抛光头的掉片。
在本发明的一个示例中，图3是本发明一个实施例中采用三个负压吸附点的吸附
压力曲线图。如图3所示，三条曲线分别代表三个负压吸附点的压力变化曲线。横轴坐标代
表采样点，或者序号，每隔200ms采样一次，横轴总共50个采样点，总时长10s。在15×200ms-
18×200ms期间，三个负压吸附点的压力发生跳变，且压力大于预定压力阈值(在本示例中，
预定压力阈值为-1.5psi)，由此认定抛光头的掉片。需要说明的是，负压吸附点可以为一个
或多个，且当负压吸附点为多个时，可以随机或选定其中的一个或多个吸附晶圆。
在本发明的一个实施例中，预定压力阈值是根据抛光头的抓片区域在正常抓片是
采用的吸附压力设定的。正常抓片指的是晶圆与抛光头之间处于贴合状态，如图2(a)所示。
根据正常抓片是的压力值设定预定压力阈值针对性强，对抛光头掉片判断准确性高。
在本发明的一个实施例中，在判断抛光头掉片后，还包括：进行报警。报警的方式
可以包括进行蜂鸣报警和向指定终端进行报警。
本发明实施例的CMP设备抛光头掉片检测方法，通过监测抛光头抓片区域的压力
变化来判断抛光头真空抓片以及载片传送的过程中是否发生掉片，在掉片时及时停止抛光
头设备，有效保护晶圆和抛光头设备、提高机台可靠性和智能化控制。
图4是本发明一个实施例的CMP设备抛光头掉片检测系统的结构框图。如图4所示，
一种CMP设备抛光头掉片检测系统，包括：压力监测模块210和控制模块220。
其中，压力监测模块210与抛光头相连，以在抛光头真空抓片的过程以及载片传送
的过程中，监测抛光头的抓片区域的真空吸附压力。控制模块220分别与压力监测模块210
和抛光头的电子控制单元相连，以在真空吸附压力超过预定压力阈值时则判认定抛光头掉
片，并在认定抛光头掉片后控制停止运行抛光头。
在本发明的一个实施例中，抛光头的抓片区域包括多个负压吸附点，控制模块220
进一步用于当多个负压吸附点中存在至少一个吸附点的真空吸附压力超过预定压力阈值
时，认定抛光头掉片。
在本发明的一个实施例中，预定压力阈值是根据抛光头的抓片区域在正常抓片是
采用的吸附压力设定的。
在本发明的一个实施例中，本发明实施例的CMP设备抛光头掉片检测系统还包括
报警模块，报警模块与控制模块相连，以根据控制模块发送的报警信号进行报警。其中，控
制模块220用于在认定抛光头掉片后，向报警模块发送信号。
需要说明的是，本发明实施例的CMP设备抛光头掉片检测系统的具体实施方式与
本发明实施例的CMP设备抛光头掉片检测方法的具体实施方式类似，具体参见方法部分的
描述，为了减少冗余，不作赘述。
另外，本发明实施例的CMP设备抛光头掉片检测方法和系统的其它构成以及作用
对于本领域的技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示
例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何
的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不
脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本
发明的范围由权利要求及其等同限定。