提供了一种用于半导体晶片的化学机械抛光（ＣＭＰ）设备的装载装置。所述装载装置包括：装载杯，具有杯状盆缸；杯板，安装在盆缸中；装载板，支撑在杯板上以能够吸收震动并安置晶片；驱动装置和驱动杆，在抛光装置的平台和轴之间水平旋转并垂直移动装载杯；臂，连接在装载杯和驱动杆之间。在盆缸、杯板和装载杯的装载板的一个或多个相互对应的位置处形成至少一个通孔。在处于对应装载杯的位置的每个通孔中插入并安装至少一个探头组合件，该探头组合件用于光学检测在晶片上的抛光点的抛光厚度。在驱动装置的一侧设置光学厚度检测装置，该光学厚度检测装置能够将光施加到在晶片上的层上以检测反射光谱波长，并以通过从所检测的反射光谱波长之间的光谱干涉信号提取的物理量变化来检测晶片的层厚度。在臂中设置将每个探头组合件和厚度检测装置连接的光纤电缆。因此，在对先放入的晶片执行抛光处理后和在对后续放入的晶片执行抛光处理前，或在对同一先放入的晶片执行后续抛光处理前，可以通过安装在用于单步或多步抛光处理的ＣＭＰ设备中的至少一个装载装置来测量晶片上的层的厚度，从而更快地传输并反映对后续晶片的抛光有用的信息，提高晶片抛光精度并简化ＣＭＰ设备的结构。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于半导体晶片的化学机械抛光(CMP)设备的装载装 置，更具体来讲，涉及这样一种用于半导体晶片的CMP设备的装载装置，即， 可以在对先放入的晶片进行抛光处理之后和对随后放入的晶片进行抛光处理 之前，或对同一先放入的晶片进行后续抛光处理之前，通过安装在用于单步 或多步抛光工艺的CMP设备中的至少一个装载装置来测量晶片上的层的厚 度，因此，对抛光后续晶片有用的信息可以被更快地传递和反映，从而提高 晶片抛光精度并简化CMP设备的结构。
技术介绍
通常，化学机械抛光(CMP)设备是用于抛光晶片表面的重要的半导体设 备。CMP设备通常包括抛光装置和装载装置。抛光装置包括平台，抛光垫 附着在该平台上；抛光液提供器，向抛光垫提供用于化学抛光的抛光液；轴 (spindle)，依靠设置在抛光垫上方的抛光载具(polishing carrier)夹持晶片并使 晶片接触抛光垫旋转，从而物理地抛光晶片，等等。装载装置通过机器人臂 从晶片盒(wafer cassette)将晶片传送到抛光载具头(head of the polishing carrier) 以能够将晶片装载到抛光载具头/将晶片从抛光载具头卸载。在半导体处理中，控制任何处理都是重要的，例如处理对象(诸如晶片) 的抛光处理，即，通过实时监控其进展并在合适的时间点将其终止，这称为 处理结束点或抛光结束点的检测。有一种适合检测这种抛光结束点并向处理 模型控制器(process module controller)发送信号以完成处理的装置。这种装置 被称为结束点检测器(EPD)。特别地，在利用CMP设备进行CMP处理的情况下，通过测量晶片在抛 光前和抛光后的厚度来检测抛光结束点。所以，通常应用利用光学系统的在 线度量厚度观寸量4支术(in-line metrological thickness measurement technique)。 在 基于在线度量厚度测量技术的半导体晶片表面抛光处理中的抛光结束点可以 通过如下方法检测从光源发光，在抛光前和抛光后晶片表面上反射光，并允许光电探测器(或探头组合件)来接收反射的光并测量所接收到的光的干涉的变化。按照这样的方式，可以获得关于去除率(removalrate)的信息，并且当 随后的晶片被抛光时可以应用所述关于去除率的信息，从而能实现更精确的 抛光控制。这种晶片抛光处理可以一次只抛光通过装载装置传递在单个平台上的一 个晶片。然而，在大多数情况下，该处理需要顺序地抛光通过安装在抛光装 置周围的多个装载装置传递到彼此相邻布置的多个平台上的多个晶片，这被 称为多步抛光处理。本申请人提交的第10-2003-0018522号和第10-2003-0027043号韩国专利 申请中公开了这种用于通过采用如前所述的半导体晶片的光学厚度测量技术 来检测抛光结束点的传统方法和装置的具体示例。第10-2003-0018522号韩国专利申请公开了当通过光学系统检测到将晶 片上的层抛光至预定厚度的处理结束点时，通过利用干涉现象而不是像先前 技术依赖反射光的强度来检测层的厚度的变化的技术。应用这种技术，可以 精确地检测抛光处理的结束点。第10-2003-0027043号韩国专利申请公开了 一种技术配置，其中，在CMP 设备的平台中安装了探头组合件，使得探头组合件的探针(tip)可以接近晶片 的表面，以在抛光晶片表面的同时允许实时识别抛光信息。根据在现有专利申请的说明书中公开的具体实施例，通过在抛光垫中钻 孔并将该孔用透光的保护盖覆盖来形成透射窗，通过透射窗将光直接施加到 晶片上，并基于反射光的性质的变化来检测层厚度的变化。换言之，传统技 术检测抛光结束点为在对通过光学传感器(探头)获得的数字数据执行多步修 正的处理中4企测到特殊变化时的时间点，并在此时间点停止抛光处理。在如上所述的传统技术中，用于检测光的探头组合件被安装在抛光设备 的平台中，执行抛光处理，被抛光的层的厚度的变化可以被同时实时地追踪， 从而可以检测抛光结束点。这里，光被施加在晶片上的指定位置，分析依据 晶片的层厚度的反射光的波形信号，以获得厚度信息。这里，可以通过指令 系统在反射光的波形的指定的波峰或波谷停止抛光处理来指示抛光结束点。然而，传统的检测结束点的方法和设备具有下面的问题。首先，由于通过CMP设备化学地并机械地抛光晶片的表面(图案表面)， 所以在通过检测晶片表面获得的数据中混杂有大量的噪声和非必要数据。因此，与现有方法相比，需要处理大量的复杂数据。根据图案类型，会降低结 束点的检测精度。其次，在抛光垫上形成有透射窗的结构中，在表面抛光处理过程中，在 晶片和探头的探针之间存在的水或抛光液导致反射特性(例如，折射)的改变 (失真现象)。此外，透射窗表面的损坏会降低透射和反射性能，同时形成在抛光垫上的透射窗(透光保护盖)与抛光载具和调节器(conditioner)之间引起物理 摩擦。结果，会降低结束点检测精度。此外，晶片的表面会被透射窗划伤或 不平坦地抛光，从而引起缺陷并降低抛光垫的寿命。第三，由于透光比率根据晶片和探头之间的距离或覆盖探头的端部以保 护探头的探头保护器(透光保护盖)的表面状态而变化，所以在检测结束点的测 量中会出现误差。为了补偿这种测量误差，需要单独的自动增益控制(AGC) 处理，这会使整个抛光处理复杂化。第四，由于晶片和探头组合件两者在晶片表面抛光处理中都旋转，所以两者首先应该是同步的。这会给简单且方便的设备操作设置障碍。同时，在抛光前和抛光后，被控制为将要抛光直至指定的抛光结束点的 晶片被传送到安装在抛光装置的一侧的晶片台上，所述抛光结束点由上述结 束点检测方法和装置检测。测量晶片的层的预抛光状态是否正常，或晶片的 层是否被抛光至期望的合适的厚度，从而测试以处理晶片上的缺陷。这里， 应用了厚度测量检测技术。在多个晶片的连续单步抛光处理的情况下，厚度 测量检测技术是用于提取关于先放入的晶片的抛光信息以提供可以在随后放 入的晶片的抛光处理中反映的信息。并且，在单个晶片的多步抛光处理的情 况下，厚度测量检测技术是用于提取关于放入的晶片的抛光信息以提供可以 在晶片的后续抛光处理中反映的信息。与结束点检测装置相似的光学在线度 量厚度测量检测装置被用于执行厚度测量检测技术。更具体地讲，传统的在线度量晶片层厚度测量技术在抛光设备的晶片台 中执行，并通常在抛光处理开始前或在完成抛光和清洁处理后对晶片执行。 在晶片上的多个指定位置施加光，并分析反射光的波形信号和晶片的层厚度 之间的相关性，并将所述相关性转换为信息，从而可以获得关于层厚度的信 息。因此，可以确定处理过的晶片是否已经被正常地抛光。然而，由于该方法和装置的特性，在先放入的晶片已完成所有抛光处理 后，传统的在线度量晶片层厚度测量技术只可获得关于去除率的信息，例如，关于层厚度的信息。因此，在获得关于抛光处理的信息中有相应的延迟，因此，所获得的信息的价值和实用性(availability)也必然相应地降低。此外，在 晶片被传送到光学系统的位置后，只能在用于测量层厚度的单独的晶片台中 测量晶片的层厚度，使得整个抛光处理被延迟。此外，晶片台增大了设备的 尺寸，因此降低了布置和空间利用率。
技术实现思路
技本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于半导体晶片的化学机械抛光（ＣＭＰ）设备的装载装置，所述装载装置包括：装载杯，具有杯状盆缸；杯板，安装在盆缸中；装载板，支撑在杯板上以能够吸收震动并安置晶片；驱动装置和驱动杆，在抛光装置的平台和轴之间水平旋转并垂直移动装载杯；臂，连接在装载杯和驱动杆之间，所述装载装置具有如下特征：在盆缸、杯板和装载杯的装载板的一个或多个相互对应的位置处形成至少一个通孔；在处于装载杯的对应位置处的每个通孔中，插入并安装至少一个探头组合件，该探头组合件用于光学检测在晶片上的 抛光点的抛光厚度；在驱动装置的一侧设置光学厚度检测装置，该光学厚度检测装置能够将光施加到晶片上的层上以检测反射光谱波长，并通过从所检测的反射光谱波长之间的光谱干涉信号提取的物理量的变化来检测晶片的层厚度；在臂中设置将每个探头 组合件和厚度检测装置连接的光纤电缆。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR 2005-11-25 10-2005-01132161、一种用于半导体晶片的化学机械抛光(CMP)设备的装载装置，所述装载装置包括装载杯，具有杯状盆缸；杯板，安装在盆缸中；装载板，支撑在杯板上以能够吸收震动并安置晶片；驱动装置和驱动杆，在抛光装置的平台和轴之间水平旋转并垂直移动装载杯；臂，连接在装载杯和驱动杆之间，所述装载装置具有如下特征在盆缸、杯板和装载杯的装载板的一个或多个相互对应的位置处形成至少一个通孔；在处于装载杯的对应位置处的每个通孔中，插入并安装至少一个探头组合件，该探头组合件用于光学检测在晶片上的抛光点的抛光厚度；在驱动装置的一侧设置光学厚度检测装置，该光学厚度检测装置能够将光施加到晶片上的层上以检测反射光谱波长，并通过从所检测的反射光谱波长之间的光谱干涉信号提取的物理量的变化来检测晶片的层厚度；在臂中设置将每个探头组合件和厚度检测装置连接的光纤电缆。2、 根据权利要求1所述的装载装置，其特征在于 所述抛光装置包括至少一对抛光载具和平台，所述至少一对抛光载具和平台能够对形成在一个晶片上的层执行一次或多次多步抛光，并在对先放 入的晶片执行抛光处理后和在对后续放入的晶片执行抛光处理前，或在对同 一先放入的晶片执行后续抛光处理前，能够提取关于设置在抛光载具和平台 之间的至少 一 个晶片的层厚度的信息。3、 根据权利要求1所述的装载装置，其特征在于 所述探头组合件包括光纤电缆，与厚度检测装置的光源连接；箍圈，围绕光纤电缆；作为透射窗的透光保护盖，结合到在通孔处插入装载板中的 光纤电缆和箍圈的顶端；探头探针...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗永民，金昶一，许宁秀，
申请(专利权)人：KC科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]
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