内装有光传感器的抛光垫制造技术

一种光传感器，它包括光源（２８）和检测器（３０），该检测器位于抛光垫（１０）的槽（１４）内，从而面向要被抛光的表面。光源发出的光被正被抛光的表面反射，检测器检测该反射光。检测器所产生的电信号被传输到位于抛光垫的中央开口（１２）内的集线器（２０）。可处理的抛光垫与该集线器可拆卸地机械和电子地连接。该集线器包括电路（７８，５８），所述电路用于向光传感器供电，并用于将电信号传输到非转动部分（２６）。本发明专利技术还介绍了实现这些任务的几种技术。即使在抛光机进行抛光的同时，该系统也能够连续地监视正被抛光的表面的光学特性，并确定抛光工序的终点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体晶片处理，更具体地说，本专利技术涉及一 种在半导体晶片上执行化学机械拋光操作时所使用的可处理的抛光 垫，该抛光垫包括一光传感器，在进行抛光操作的同时，所述光传 感器监视被抛光表面的状况，从而确定加工终点。
技术介绍
专利技术人为Birang等、公告日为1999年4月13日、专利号为 US5，893，796的美国专利文献以及该专利的后续申请，即公告日为 2000年4月4日、专利号为US6，045，439的美国专利文献介绍了设置在 抛光垫上的窗口的若干设计。要被抛光的晶片位于抛光垫顶部，抛 光垫位于一刚性平台上，从而对晶片下表面进行抛光处理。在抛光 操作期间，利用一位于所述刚性平台下方的干涉仪对该表面进行监 视。该干涉仪引导激光束向上，为了使激光束到达晶片下表面，激 光束必须通过平台上的一个开口，然后连续向上通过抛光垫。为了 阻止在平台的开口上方积聚残渣，在抛光垫上设置一窗口。无论窗口如何形成，应该指出的是，干涉仪传感器总是位于平台下方，而 决不位于抛光垫上。专利技术人为Tang 、公告日为1999年9月7日的美国专利文献 US5， 949， 927介绍了若干在抛光操作期间监视抛光表面的技术。在一 个实施例中，Tang介绍了一种嵌入抛光垫内的光纤电缆。这种电缆 仅仅是光的导体。进行传感的光源和检测器位于抛光垫的外侧。但 是Tang没有介绍将光源和检测器设置在抛光垫内。在Tang的一些实施例中，使用光纤解耦器将光纤内的光从转动元件传送到固定元件。 在其它实施例中，对转动元件上的光信号进行探测，所获得的电信 号通过电滑动环被传送给固定元件。但是在Tang的专利中没有介绍 利用无线电波、声波、调制后的光束或磁感应将电信号传送到固定 元件。专利技术人为Schultz 、公告日为1992年1月21日的美国专利 US5，081，796介绍了另一种光终点传感系统，还介绍了一种方法，在 部分抛光之后，将晶片移动到这样一个位置，即一部分晶片从平台 的边缘伸出。利用干涉仪测量该伸出部分上的磨损，以确定是否应 该继续进行抛光加工。总之，虽然在本领域中，有几种公知的在抛光操作期间监视抛 光表面的技术，但是这些技术中没有一种是令人完全满意的。Tang 介绍的光纤束太昂贵同时易碎；使用Birang等人所介绍的设置在平 台下方的干涉仪要求在支承抛光垫的平台上制造一通孔。因此本发 明人设计出一种监视系统，它既经济又坚固，并充分利用了现有技 术中某些零件在小型化方面的发展。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种内部设置有光传感器的抛光垫， 在抛光操作期间，该传感器用于监视被抛光晶片表面的诸如反射率 等光学特性。光传感器所获得的实时数据确保操作终点的确定。本专利技术的另一目的是提供一种向抛光垫内的光传感器供电的设备。本专利技术的另一目的是提供一种供电设备，利用电力将表示光学 特性的电信号从转动的抛光垫传输到相邻的非转动部分。本专利技术的另一目的是提供一种包含光传感器的可处理的抛光 垫，该抛光垫可拆卸地与一不可处理的集线器相连，所述集线器包 含电源和信号处理电路。根据本专利技术， 一种包含光源和检测器的光传感器被设置在抛光 垫的盲孔内，并且面朝正被抛光的表面。光源发出的光被正被抛光 的表面反射，检测器检测该反射光并产生与反射回检测器的光强度 相关的电信号。利用位于抛光垫的层之间的薄导体，将检测器所产生的电信号 从检测器所在位置径向向内地输送到抛光垫的中央开口 。可处理抛光垫与一集线器可拆卸地机械及电子地连接。该集线 器与抛光垫一起转动。集线器包括电路，所述电路用于向光传感器 供电，也用于将检测器产生的电信号传输到系统的非转动部分。考 虑到电路的成本，不将该集线器当作可处理件。当抛光垫由于使用 而被磨损后，它与光传感器以及薄导体一起被废弃。根据本专利技术，可以采用几种供电方法以操作集线器内的电路以 及光传感器内的光源。在最佳实施例中，变压器的次级线圈包含在 转动的集线器内，初级线圈位于抛光机的一个相邻的非转动部分上。 在第一实施例中，太阳能电池或光伏阵列被安装在转动的集线器内，并被位于抛光机的非转动部分上的光源照亮。在另一个实施例中， 电力由集线器内的电池提供。在另一个实施例中，转动抛光垫或转 动集线器内的导线穿过安置在抛光机的相邻的非转动部分上的永久 磁铁所产生的磁场，以构成永磁发电机。根据本专利技术，利用几种技术中的任一种，将代表正被抛光表面 的光学特性的电信号从转动集线器输送到抛光机的一个相邻的固定 部分。在优选实施例中，利用要被传输的电信号对位于相邻非转动 部分上的检测器所接收到的光束进行调频。在另一个实施例中，利 用无线电通信线路或声传输线路输送电信号。在另一个实施例中， 可以将信号施加到转动集线器上的变压器的初级线圈，然后位于抛 光机的相邻非转动部分上的变压器的次级线圈接收该信号。该变压 器可以与将电力输送到集线器的变压器是同一个变压器，或者是不 同的变压器。通过下文结合附图对本专利技术的几个优选实施例进行的说明，本 专利技术的新颖性特征，即关于构造和操作方法的特征以及其它优点和 目的将变得更加清楚。然而应该理解的是，所述附图仅用于说明本 专利技术，但是并不限制本专利技术的范围。附图说明图l是一个分解透视图，显示了本专利技术最佳实施例中的元件的总体布置；图2是一个从前方及顶部方向看的透视图，显示了在本专利技术最佳 实施例中所使用的光传感器；图3是一个侧视图，显示了在另一个实施例中所使用的光传感器；图4是一个显示了符合本专利技术最佳实施例的集线器的中间横截 面视图；图5是一个显示了符合本专利技术第一实施例的集线器的中间横截 面视图；图6是一个显示了符合本专利技术第二实施例的集线器的中间横截 面视图；图7是一个显示了符合本专利技术第三实施例的集线器的中间横截 面视图。具体实施方式本专利技术所使用的晶片是复合结构，它包括不同材料层。通常最 外层被抛光处理，直到到达最外层与其底层的界面为止。到达这一 点就可以说己经到达抛光操作的终点。本专利技术的抛光垫适于检测从 氧化层到硅层的转变以及从金属到氧化物或其它材料的转变。很明显，停止抛光机的操作，将晶片取出进行检测，然后将晶 片重新设置在抛光机内并重新启动抛光机，这对于确定加工是否己 足够充分是一种效率极低的方法。在本专利技术中理想的是，抛光操作 一直进行直到本专利技术的光传感器提供信息确定已经到达加工终点为 止。虽然本专利技术的主要目的是检测终点，但是也考虑应用本专利技术的 其它可能性。其中包括确定距终点还有多远，在晶片的不同区域上 采集数据，以及对晶片表面进行测绘。虽然在下文介绍中仅有一个 光传感器，应该认识到，本专利技术也可以在抛光垫内设置多个光传感 器。 通过在抛光垫内嵌入光传感器和其它元件，本专利技术对通用抛光 垫进行了改进。未改进的抛光垫很容易在市场上购买到，新泽西州Newark的Rodel公司所制造的型号为IC1000的抛光垫就是一种通用 的未改进的抛光垫。也可以使用Thomas West公司所制造的垫。通过 下文的介绍，就会理解在本专利技术中如何对这些垫进行改进和使用。在讨论中将看到，本专利技术的光传感器检测正被抛光表面的光学 特性。通常所述表面的光学特性是反射率。然而也可以检测表面的 其它光学特性，其中包括极化强度、吸收率以及光致发光性(如果 有)。用于检测这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抛光晶片的方法，该方法包括如下步骤：提供在晶片的表面上执行抛光操作中使用的抛光垫和提供在所述抛光垫内的光学装置用于在抛光操作期间检测所述表面的光学特征；提供在所述抛光垫内的导体装置用于将来自所述光学装置的电信号传导到所述 抛光垫的中央部分，提供晶片；用抛光垫抛光晶片；以及在抛光操作期间检测所述表面的光学特征。

【技术特征摘要】
US 2000-6-9 09/590,4701、一种抛光晶片的方法，该方法包括如下步骤提供在晶片的表面上执行抛光操作中使用的抛光垫和提供在所述抛光垫内的光学装置用于在抛光操作期间检测所述表面的光学特征；提供在所述抛光垫内的导体装置用于将来自所述光学装置的电信号传导到所述抛光垫的中央部分，提供晶片；用抛光垫抛光晶片；以及在抛光操作期间检测所述表面的光学特征。2、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述提供抛光垫的 步骤还包括提供用于将来自所述抛光垫的中央部分的电信号传递 到远离抛光垫的位置的装置。3、 一种抛光晶片的方法，该方法包括如下步骤 提供在晶片的表面上执行抛光操作中使用的抛光垫和提供在所述抛光垫内的光学装置用于在抛光操作期间检测所述表面的光学特 征；提供晶片； 用抛光垫抛光晶片；在抛光操作期间检测所述表面的光学特征；其中所述抛光晶片的步骤包括在抛光垫与所述晶片接触的同时 旋转抛光垫；以及所述提供抛光垫的步骤还包括提供电感耦合系统，该电感耦 合系统可操作地将来自旋转期间的抛光垫的电信号感应地传递到固 定的接收装置；所述电感耦合系统包括固定到抛光垫的第一变压器 绕组，以便第一变压器绕组与抛光垫一起旋转，和在所述固定的接 收装置内的第二变压器绕组，以及将来自光学传感器的电信号传送 到第一变压器绕组的装置。4、 如权利要求3所述的方法，其特征在于，包括将来自光学传感器的电信号传送到第一变压器绕组的进一步步骤。5、 如权利要求4所述的方法，其特征在于，包括将来自第一变压器绕组的电信号传送到第二变压器绕组的进一步步骤。6、 如权利要求5所述的方法，其特征在于，包括将来自第二变压器绕组的电信号传送到信号处理电路的进一步步骤。7、 一种拋光垫装置，其用于对晶片表面进行抛光并收集及传输 关于所述晶片表面状况的数据，所述抛光垫装置包括抛光垫；用于在所述晶片表面引导光的装置，所述装置位于所述抛光垫内；用于检测来自所述晶片表面的反射光并相应于所述反射光产生 电信号的装置，所述用于检测光的装置位于所述抛光垫内；相应于所述反射光处理所述电信号并产生一相应的处理后信号 的装置，所述用于处理电信号的装置位于所述抛光垫内；用于传送所述处理后的信号的传送装置，所述传送装置可操作 地连接到所述用于处理电信号的装置。8、 如权利要求7所示的抛光垫装置，其特征在于，所述传送装置包括无线电频率传送装置。9、 如权利要求7所示的抛光垫装置，其特征在于，所述传送装 置包括用于传送光信号的装置。10、 如权利要求7所示的抛光垫装置，其特征在于，所述传送装置包括用于传送声波的装置。11、 如权利要求8所示的抛光垫装置，其特征在于，所述用于引 导光的装置和所述用于检测光的装置被封装在薄盘内。12、 如权利要求9所示的抛光垫装置，其特征在于，所述用于引 导光的装置和所述用于检测光的装置被封装在薄盘内。13、 如权利要求10所示的抛光垫装置，其特征在于，所述用于 引导光的装置和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：SH沃尔夫，
申请(专利权)人：斯特拉斯保，
类型：发明
国别省市：US[美国]