抛光装置制造方法及图纸

一种抛光装置，它包括：一抛光台；一抛光垫，被安装于抛光台上并在其上具有对待抛光工作件抛光的抛光面；一顶环，用于固定工作件并使工作件紧压抛光垫；及一光学传感器，其设置于抛光台中，用以测量形成于工作件上的薄膜之厚度。该抛光垫包括：一衬垫，有一孔界定于其中；一可透光窗口，其设置于孔内，用于使光可通过其中；及一支撑件，用于阻止可透光窗口凸出在抛光垫的抛光面上。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【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具有抛光垫的抛光装置，更进一步涉及一种具有抛光垫的抛光装置，用于抛光工作件(比如半导体基板)至平坦镜面光洁度。在化学机械抛光法中，在半导体基板之表面已经被抛光一段时间后，抛光过程必须在预定位置或预定时间完成。比如，有些集成电路设计要求二氧化硅或类似物的绝缘膜(绝缘层)留在铜、铝或类似物的金属互连线路上。因金属层或其它膜层在随后处理过程中进一步沉积于绝缘层上，这种绝缘层被称作中间层。这种情况下，若半导体基板过度抛光，则下方的金属层将暴露于抛光面上。因此，抛光过程需要以这样一种状态完成，即使得预定厚度的中间层保持未抛光。根据另一抛光过程，具有某种图案的互连沟槽形成于半导体基板的表面，在铜层沉积在半导体基板上之后，以铜或铜合金填补互连沟槽，然后借助于化学机械抛光(CMP)法去除不需要的铜层部分。特别是在半导体基板上的铜层借助于化学机械抛光法选择性去除，只留下铜层在互连沟槽中，更具体地说，要求去除铜层直到二氧化硅或类似物的绝缘层暴露于互连沟槽以外的表面为止。另外，在某些情况下，预定布线图案用之互连沟槽形成于半导体基板里，诸如铜或铜合金等导电材料填充在此种半导体基板的沟槽，然后借助于化学机械抛光法(CMP)移除在半导体基板表面上不需要的导电材料部分。当铜层借助于化学机械抛光法(CMP)抛光后，必须将在半导体基板上的铜层在留在沟槽中作为布线电路的状态下选择性去除，亦即互连沟槽。尤其是在互连沟槽以外半导体基板的表面上的铜层需要被去除直至二氧化硅或类似物的绝缘层暴露在抛光表面上为止。在这些情况下，若半导体基板被过度抛光直到将在互连沟槽中的铜层连同绝缘层一并去除，这样在该半导体基板上的电路的电阻将升高以至于可能必须抛弃半导体基板，结果导致大量资源耗损。相反地，若半导体基板抛光不足而留下铜层在绝缘层上，则在半导体基板上的互连线路无法按要求而彼此分开，反而在互连线路之间造成短路。结果，需要再度抛光半导体基板，这样就会提高其制造成本。当另一层铝或类似物之金属膜形成于半导体基板上且借助于化学机械抛光法(CMP)抛光时也会发生前述问题。因此，提议使用光学传感器来检测化学机械抛光法CMP处理的终点，特别是将包括发光组件及光检测组件的光学传感器设置在抛光装置中。光学传感器的发光组件施加光到半导体基板的抛光面上，光检测组件检测从抛光面反射的光的反射变化，借助于此测量在该抛光面上的绝缘层或金属层的厚度。这样利用测量的薄膜厚度来检测得化学机械抛光法(CMP)处理的终点。在进行化学机械抛光法(CMP)处理的抛光装置中，安装在抛光台之上表面上的抛光垫通常具有较低的透光度。因此，将来自光传感器的光由抛光垫下方施加至设置于抛光台上的半导体基板的抛光面时，具有高的光透射率的可透光窗口允许光通过其中。可透光窗口设置于抛光垫中，来自光传感器的光经由可透光窗口施加在半导体基板的抛光面上。附图说明图1为部分放大横截面图，其显示现有技术中包括可透光窗口的双层抛光垫。如附图1所示，抛光垫310包含上层垫311及下层垫312，上层垫311具有设置于其中的孔311a以及可透光窗口341，可透光窗口341设置于上层垫311的孔311a中，下层垫312具有设置于其中的光通道孔312a，光通道孔312a的直径小于孔311a，具有不同直径的孔311a、312a之间设置一阶梯313。在现有技术中，抛光垫310之制造如下施加粘着剂至上层垫311的下表面以及下层垫312的上表面，且上层垫311及下层垫312在垂直方向彼此压合，因此，上层垫311及下层垫312彼此结合。然后，将可透光窗口341嵌合于孔311a中，可透光窗口341借助于施加于阶梯313上表面的粘着剂而结合到下层垫312。但是，因可透光窗口341只在阶梯313的上表面结合到下层垫312，因此其结合面积以及其结合强度较小。因此，可透光窗口341可能会从抛光垫310剥离。依据施加在抛光垫310的力，可透光窗口341可能无法完全剥离，但也会部分地剥离，于是在可透光窗口341与下层垫312或阶梯313之间产生间隙。这样形成的间隙可使在抛光垫310的上表面上的抛光液渗漏至可透光窗口341的下表面上。当抛光液粘着在可透光窗口341的下表面时，可透光窗口341的反射率大减，因而难以使用光学传感器检测出半导体基板的抛光面的反射率的变化。在此种情况下，无法以高准确度测得半导体基板的薄膜厚度。若抛光液进入到可透光窗口341与阶梯313之间的间隙中，则由于抛光垫的泡胀，弹性不均之区域在抛光垫310中产生，此区域对半导体基板的抛光过程将造成不良影响。此外，若有低透光性的抛光液无规律地进入可透光窗口341与光学传感器之间，则借助于光学传感器检测的信号变得不稳定，使检测的结果不可靠。如前所述，可透光窗口341装设于定义在上层垫311中的孔311a之中，孔311a的面积略大于可透光窗口341的面积，以让可透光窗口341容易装设于孔311a中。因此，在可透光窗口341已设置于孔311a中之后，可透光窗口341与孔311a间有个小间隙314。这样的话，抛光液容易进入小间隙内并且在小间隙314内硬化，硬化后的抛光液可能会造成放置在抛光垫310的上表面得待抛光半导体基板形成刮痕。专利技术概述因此，本专利技术的目的在于提供一种具有抛光垫的抛光装置，它使光学传感器能够以高精度稳定测量被抛光的表面的薄膜厚度，并且可以防止被抛光的表面被刮伤。根据本专利技术第一方面，提供一种抛光装置，包括一抛光台；一抛光垫，被安装于该抛光台上，并在其上具有用于对待抛光工作件抛光的抛光面；一顶环，用于固定该工作件，并使该工作件紧压该抛光垫；及一光学传感器，设置于该抛光台中，用以测量在该工作件上形成的薄膜厚度，该抛光垫包括一衬垫，有一孔界定于其中；一可透光窗口，其设置于该孔内以允许光通过其中；及一支撑件，用于防止该可透光窗口凸出在所述抛光垫的抛光面上。根据本专利技术的一个优选方案，该支撑件被设置在可透光窗口的下表面。根据本专利技术的一个优选方案，该衬垫与可透光窗口采用粘着剂紧密结合。根据本专利技术的一个优选方案，支撑件包括一弹性支撑密封件，以阻止被提供到抛光垫的抛光面上的抛光液被引入到可透光窗口和光学传感器中间。根据本专利技术的一个优选方案，抛光垫包括一上层垫和一置于上层垫下面的下层垫。根据本专利技术的一个优选方案，该支撑件包括一可透光支撑体。根据本专利技术的一个优选方案，该抛光垫进一步包括一加强元件，它放置在可透光窗口和可透光支撑体中间，以防止可透光窗口在工作件被抛光时所施加的压力下被弯曲。根据本专利技术的一个优选方案，该加强元件有形状记忆能力。根据本专利技术的一个优选方案，该衬垫包括一上层垫和一放置于上层垫之下的下层垫。根据本专利技术第二方面，提供一种抛光装置，包括一抛光台；一抛光垫，被安装于所述的抛光台上，并在其上具有用于对待抛光工作件抛光的抛光面；一顶环，用以固定所述工作件，并使所述工作件紧压所述抛光垫，及一光学传感器，设置于所述的抛光台中，用以检测对所述工作件进行抛光的终点，所述的抛光垫包括一衬垫，有一孔界定于其中；一可透光窗口，其设置于所述孔内，用于使光可通过其中；所述的衬垫与所述的可透光窗口采用粘着剂紧密结合；及一支撑件，设置于所述的可透光窗口的下表面，用于在所述抛光面的修整处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抛光装置，包括：一抛光台；一抛光垫，被安装于所述的抛光台上，并在其上具有用于对待抛光工作件抛光的抛光面；一顶环，用于固定所述工作件，并使所述工作件紧压所述抛光垫；及一光学传感器，设置于所述抛光台中，用以测量在所述的工作件 上形成的薄膜厚度，所述的抛光垫包括：一衬垫，有一孔界定于其中；一可透光窗口，其设置于所述的孔内以允许光通过其中；及一支撑件，用于防止所述可透光窗口凸出在所述抛光垫的抛光面上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2002-3-7 2002-0622701.一种抛光装置，包括一抛光台；一抛光垫，被安装于所述的抛光台上，并在其上具有用于对待抛光工作件抛光的抛光面；一顶环，用于固定所述工作件，并使所述工作件紧压所述抛光垫；及一光学传感器，设置于所述抛光台中，用以测量在所述的工作件上形成的薄膜厚度，所述的抛光垫包括一衬垫，有一孔界定于其中；一可透光窗口，其设置于所述的孔内以允许光通过其中；及一支撑件，用于防止所述可透光窗口凸出在所述抛光垫的抛光面上。2.根据权利要求1所述的一种抛光装置，其中，所述支撑件设置在所述可透光窗口的下表面。3.根据权利要求2所述的一种抛光装置，其中，所述的衬垫与所述的可透光窗口采用粘着剂紧密结合。4.根据权利要求3所述的一种抛光装置，其中，所述的支撑件包括一弹性支撑密封件，以防止被提供到所述抛光垫的所述的抛光面上的抛光液被导入所述可透光窗口和所述的光学传感器之间。5.根据权利要求4所述的一种抛光装置，其中，所述的抛光垫包括一上层垫和一置于所述的上层垫下面的下层垫。6.根据权利要求3所述的一种抛光装置，其中，所述的支撑件包括一可透光支撑体。7.根据权利要求6所述的一种抛光装置，其中，所述的抛光垫进一步包括一加强元件，它设置在所述的可透光窗口和所述的可透光支撑体之间，以防止所述的可透光窗口在所述的工作件被抛光时所施加的压力下被弯曲。8.根据权利要求7所述的一种抛光装置，其中，所述加强元件有形状记忆能力。9.根据权利要求8所述的一种抛光装置，其中，所述衬垫包括一上层垫和一放置于所述的上层垫之下的下层垫。10.一种抛光装置，包括一抛光台；一抛光垫，被安装于所述的抛光台上，并在其上具有用于对待抛光工作件抛光的抛光面；一顶环，用以固定所述工作件，并使所述工作件紧压所述抛光垫，及一光学传感器，设置于所述的抛光台中，用以检测对所述工作件进行抛光的终点，所述的抛光垫包括一衬...

【专利技术属性】
技术研发人员：大田真朗，清水一男，
申请(专利权)人：株式会社荏原制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]