【技术实现步骤摘要】
本技术属于化学机械抛光，尤其是涉及一种化学机械抛光的在线监测装置。
技术介绍
1、在目前的半导体集成电路芯片制造流程中，化学机械抛光(cmp)是其中一项重要的工艺步骤。化学机械平坦工艺采用抛光垫和抛光液对晶圆研磨，通过机械与化学相结合的方式，实现晶圆表面形貌的平坦化。在工艺过程中，抛光终点的判断十分重要，即判断达到预期的移除量或预期的厚度，完成工艺过程。
2、早期的化学机械抛光工艺采用研磨时间控制工艺终点，精度低，可靠性差。为适应工艺，发展了一系列终点检测方法，基于力学的终点检测，主要监测由研磨工艺中材料摩擦力变化导致的电机力矩变化，需要有明显不同摩擦系数的两种介质层，应用范围较小；基于电磁的终点检测，主要监测由晶圆表面金属层产生的涡流，应用于金属膜厚度的检测，无法应用于绝缘材料；基于光学的终点检测，主要测量晶圆反射的光强，采用单色激光监测研磨工艺中材料反射率的变化，需要有明显不同反射率的两种介质层，并且对于透明介质层，反射的光强为各介质表面反射光的干涉光强，通过干涉光强的变化可以获得移除量信息，但无法获得薄膜厚度信息；基于光谱的终点检测由光学方法发展而来，采用多色光、宽谱光、白光等光源，接收晶圆反射的光谱信息，通过光谱信息与薄膜厚度的对应关系监测厚度变化，应用于透明介质膜的厚度检测。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本技术提供一种化学机械抛光的在线监测装置，其结合自由空间传播和光纤传播两种光束的传播方式，实现高精度检测。
2、本技术解决其技术问题
3、光源；
4、光学镜组，用于接收光源发出的光束，并产生准直光束；
5、反射单元，用于接收准直光束并将其反射形成入射光路；
6、检测探头，设于抛光垫的通光窗口下方，其至少包括石英导光管和单芯光纤，所述石英导光管用于接收入射光路，并将其从检测探头靠近晶圆的一端出射，所述单芯光纤用于接收经过晶圆表面反射的出射光路；
7、探测器，与所述单芯光纤连接，用于接收出射光路，以获取对应的光谱信息，确定晶圆抛光的终点。
8、进一步的，所述检测探头还包括外壳；所述石英导光管包覆在单芯光纤的外周，所述外壳包覆在石英导光管的外周，且外壳、石英导光管和单芯光纤同心设置；或者，所述石英导光管和单芯光纤相邻设置，所述外壳包覆在石英导光管和单芯光纤的外周。
9、进一步的，所述石英导光管和单芯光纤靠近晶圆一端的端面齐平，且所述石英导光管靠近晶圆的端面具有倒角。
10、进一步的，所述倒角为直线倒角，其倾斜角度为0-45°；或者，所述倒角为圆倒角，其圆角曲率为0-2mm-1。
11、进一步的，在所述石英导光管和单芯光纤远离晶圆的一端，单芯光纤突出于石英导光管。
12、进一步的，所述石英导光管的外径为1-4mm，所述单芯光纤的外径为0.1-2mm。
13、进一步的，所述光源为宽谱光源，其波长为200-2000nm；所述准直光束的直径为1-10mm。
14、进一步的，所述探测器为光谱仪；所述探测器获取对应的光谱信息，转换成晶圆表面介质膜的厚度信息，确定晶圆抛光的终点。
15、进一步的，还包括参考光采样单元，其设于光学镜组和检测探头之间，用于监测光源的光强。
16、进一步的，所述参考光采样单元包括第一分光镜和第二分光镜，所述准直光束经过第一分光镜形成信号光和参考光，所述信号光透过第一分光镜进入检测探头。
17、本技术的有益效果是：1)采用独特的检测光路系统，从光源到检测探头的光源光路采用自由空间传播，从检测探头到探测器的信号光路采用光纤传播，两种光束的传播方式依靠检测探头的特殊设计得以良好过渡，使得整个检测光路系统能够结合两种光束传播方式各自的优势，实现高精度的检测；2)光源的大部分光强都能够充分到达检测探头处，解决了光束从光源到光纤存在的较大的耦合损耗；3)在信号光路上采用光纤来收集有效信号，使得信号收集点位与晶圆表面能够充分接近，以及依靠光纤的稳定传输，使得信号能够稳定到达探测器；4)从石英导光管端面出射的光可以得到聚焦，检测光能量的聚集可以使信号光的强度进一步增加，提升检测精度，检测区域的缩小可以限定检测探头在晶圆上的检测范围，更精确的定位检测位置；5)通过对检测光路系统以及探头的独特设计，具有高精度，准确定位，低噪声等优势，更适应于目前的工艺需求；6)实现了化学机械抛光的在线监测，监测装置属于化学机械抛光系统的一部分，其依托于cmp的抛光模组，随着抛光盘一起转动，在抛光研磨的工艺过程中进行检测，为结束抛光的时间点提出依据，一旦到达抛光终点即刻可以停止进行抛光；7)整体尺寸紧凑；8)采用信号控制方式调节光源并实时监测光强，保证测量信号的稳定性，提升探测精度，延长光源的使用寿命。
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1.一种化学机械抛光的在线监测装置，其特征在于：设于抛光盘内，可随抛光盘转动，其包括，
2.根据权利要求1所述的化学机械抛光的在线监测装置，其特征在于：所述检测探头还包括外壳；所述石英导光管包覆在单芯光纤的外周，所述外壳包覆在石英导光管的外周，且外壳、石英导光管和单芯光纤同心设置；或者，所述石英导光管和单芯光纤相邻设置，所述外壳包覆在石英导光管和单芯光纤的外周。
3.根据权利要求1或2所述的化学机械抛光的在线监测装置，其特征在于：所述石英导光管和单芯光纤靠近晶圆一端的端面齐平，且所述石英导光管靠近晶圆的端面具有倒角。
4.根据权利要求3所述的化学机械抛光的在线监测装置，其特征在于：所述倒角为直线倒角，其倾斜角度为0-45°；或者，所述倒角为圆倒角，其圆角曲率为0-2mm-1。
5.根据权利要求1所述的化学机械抛光的在线监测装置，其特征在于：在所述石英导光管和单芯光纤远离晶圆的一端，单芯光纤突出于石英导光管。
6.根据权利要求1所述的化学机械抛光的在线监测装置，其特征在于：所述石英导光管的外径为1-4mm，所述单芯光纤的外
7.根据权利要求1所述的化学机械抛光的在线监测装置，其特征在于：所述光源为宽谱光源，其波长为200-2000nm；所述准直光束的直径为1-10mm。
8.根据权利要求1所述的化学机械抛光的在线监测装置，其特征在于：所述探测器为光谱仪；所述探测器获取对应的光谱信息，转换成晶圆表面介质膜的厚度信息，确定晶圆抛光的终点。
9.根据权利要求1所述的化学机械抛光的在线监测装置，其特征在于：还包括参考光采样单元，其设于光学镜组和检测探头之间，用于监测光源的光强。
10.根据权利要求9所述的化学机械抛光的在线监测装置，其特征在于：所述参考光采样单元包括第一分光镜和第二分光镜，所述准直光束经过第一分光镜形成信号光和参考光，所述信号光透过第一分光镜进入检测探头。
...【技术特征摘要】
1.一种化学机械抛光的在线监测装置，其特征在于：设于抛光盘内，可随抛光盘转动，其包括，
2.根据权利要求1所述的化学机械抛光的在线监测装置，其特征在于：所述检测探头还包括外壳；所述石英导光管包覆在单芯光纤的外周，所述外壳包覆在石英导光管的外周，且外壳、石英导光管和单芯光纤同心设置；或者，所述石英导光管和单芯光纤相邻设置，所述外壳包覆在石英导光管和单芯光纤的外周。
3.根据权利要求1或2所述的化学机械抛光的在线监测装置，其特征在于：所述石英导光管和单芯光纤靠近晶圆一端的端面齐平，且所述石英导光管靠近晶圆的端面具有倒角。
4.根据权利要求3所述的化学机械抛光的在线监测装置，其特征在于：所述倒角为直线倒角，其倾斜角度为0-45°；或者，所述倒角为圆倒角，其圆角曲率为0-2mm-1。
5.根据权利要求1所述的化学机械抛光的在线监测装置，其特征在于：在所述石英导光管和单芯光纤远离晶圆的一端，单芯光纤突出于石英...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨哲，周远鹏，朱政挺，喻康，
申请(专利权)人：杭州众硅电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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