公开了一种抛光位于晶片上的材料层并同时测量所述层的厚度变换的方法。光线从位于抛光垫中的光学传感器指向所述晶片的表面。反射光线的强度由同样位于抛光垫中的光线检测器测量。在去除所述层时，反射的光线的强度随着层厚度的变化以正弦规律变化。通过在沿正弦曲线的两个或多个位置点测量层的绝对厚度，校准所述正弦曲线，从而曲线的波长的一部分对应于层的厚度的变化。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体晶片加工的
，并且更具体地讲，涉及用于化学机械抛光中的一次性抛光垫。该抛光垫包括用于在进行抛光操作时监控所抛光的表面的状态的光学传感器，因而允许确定加工的终点。
技术介绍
在Birang等人的1999年4月13日授权的美国专利No.5893796以及2000年4月4日授权的继续专利No.6045439中，说明了安装在抛光垫中的窗的多种结构。待抛光的晶片位于抛光垫的顶部，并且抛光垫坐靠在刚性台板上，从而在晶片的下侧表面上进行抛光。在抛光加工的过程中，通过干涉仪监控该表面，其中所述干涉仪位于所述刚性的台板下方。干涉仪向上发出激光束，并且为了使该激光束到达晶片的下侧表面，该激光束必须穿过台板中的开口，并且然后继续向上穿过抛光垫。为了防止浆料在台板中的开口上聚积，窗设置在抛光垫中。不论窗所形成的方式，清楚的是，干涉仪传感器总是位于台板下方并且从不位于抛光垫中。在Tang的1999年9月7日授权的美国专利No.5949927中，说明了用于在抛光加工的过程中监控所抛光的表面的多种方法。在一个实施例中，Tang提出了嵌在抛光垫中的光纤带。这种带仅仅是一种光导体。进行检测的光源以及探测器位于垫的外侧。而Tang并未建议将光源以及检测器包括在抛光垫内。在一些Tang的实施例中，光纤解耦器被用于将光纤中的光从转动部件传输至固定部件。在其它实施例中，光学信号在转动部件上被检测到，并且最终的电信号经由电滑环传输至固定部件。在Tang的专利文献中，没有建议借助于无线电波、声波、调制光束或者通过磁感应将电信号传输至固定部件。在Schultz的、1992年1月21日授权的美国专利No.5081796中所述的另一个光学终点检测系统中，说明了一种方法，其中在局部抛光之后，晶片移动至晶片的一部分伸出台板的边缘的位置处。在该伸出部分上的磨损是由干涉测量法测量以确定是否应该继续抛光加工。在以前试图将传感器安装在抛光垫的过程中，在抛光垫中形成开口，并且光学传感器借助于粘合剂在所述开口中被粘结就位。然而，随后的检测表明粘合剂的使用并不能确保防止抛光浆料(可包括活性化学物品)进入光学传感器，并且防止抛光浆料透过抛光垫到达支承台。总之，尽管在现有
中公知多种技术用于在抛光加工的过程中监控所抛光的表面，但是这些技术中没有一种是完全令人满意的。由Tang所述的光纤束是价格昂贵的并且是潜在易碎的；并且由Birang所利用的将干涉仪安置于台板下方的应用要求制造穿过台板的开口，其中所述台板支承着抛光垫。因此，本专利技术人着手设计一种监控系统，其将是价格便宜并且坚固的，利用了近来一些部件小型化的优势。
技术实现思路
以下所述的一次性抛光垫是由聚氨酯泡沫构成。所述抛光垫包含用于在线监控所抛光的晶片表面的光学特性的光学传感器。此外，来自光学传感器的实时数据使得可在不卸下晶片进行离线检测的条件下确定加工的终点。这极大提高了抛光加工的效率。待抛光的晶片是包含不同材料层的复合结构。通常，最外层被抛光，直至到达该层与下一层的交界面。此时认为已到达抛光操作的终点。抛光垫以及附带的光学部件和电子器件可以检测到从氧化层到硅层的过渡，以及从金属层到硅层或其他材料层的过渡。所述抛光垫涉及通过将光学传感器和其它元件嵌入传统的抛光垫中而改型所述传统的抛光垫。未改型的抛光垫广泛地商业有售，Newark，New Jersey的Rodel公司制造的IC 1000型抛光垫就是一种传统未改型的抛光垫。也可采用Thomas West公司制造的抛光垫。光学传感器检测所抛光的表面的光学特性。大体上，表面的光学特性是指它的反射率。但是，表面的其它光学特性也可被检测，包括表面的偏光性、表面的吸光率以及表面的光致发光性(若存在)。用于检测这些不同的特性的方法在光学
中是公知的，并且通常这些方法仅涉及向光学系统增加偏光器或光谱滤波器。因此，在下文说明中更多使用术语“光学特性”。除光学部件外，一次性抛光垫也提供用于向抛光垫中的光学传感器供电的装置。一次性抛光垫还提供用于供电的装置，其用于将代表光学特性的电信号从转动的抛光垫传输至邻近的不转动的接收器。垫可拆卸地连接至非一次性的毂部，该毂部包含电源和信号处理电路。包含光源和检测器的光学传感器被布置在抛光垫内的盲孔中，从而面向所抛光的表面。光源产生的光线被所抛光的表面反射，检测器检测所反射的光线。检测器产生与反射回检测器的光线的强度有关的电信号。检测器所产生的电信号，通过隐藏在抛光垫的各层中的细导体，从所述检测器所在的位置从径向向内地传导至抛光垫的中心开口处。一次性抛光垫以机械和电子的方式可拆卸地连接至随着抛光垫而转动的毂部。所述毂部包含电子电路，其涉及向光学传感器供电，并且将检测器产生的电信号传输至系统的不转动的部分。由于这些电路的代价，所述毂部并不被认为是一次性的。在抛光垫磨损不能使用之后，其连同光学传感器和细导体一起被丢弃。用于操作毂部内的电路和用于向光学传感器的光源供电的电能可通过多种方法提供。在一个实施例中，感应器的副绕组包括在转动的毂部中，而主绕组位于抛光机的相邻的不转动的部分上。在另一实施例中，太阳能电池或光电阵列安装在转动的毂部上，并被安装在机器的不转动部分上的光源照射。在另一实施例中，电能来自位于毂部内的电池。而在另一实施例中，转动的抛光垫中的或转动的毂部中的导电体穿过安装在抛光机的邻近的不转动部分上的永磁体的磁场，以构成磁电机。代表所抛光的表面的光学特性的电信号，通过任意多种方法，从转动的毂部传输至抛光机的相邻的固定部分。在一个实施例中，待传输的电信号被用来以频率调制由位于相邻的不转动的结构上的检测器所接收的光束。在其它实施例中，信号通过无线电线路或声波线路被传输。而在另一实施例中，信号被施加至位于转动的毂部上的感应器的主绕组，并被位于抛光机的邻近的不转动部分上的感应器的副绕组接收。该感应器可与用于将电能耦合进毂部中的感应器相同，也可以是不同的感应器。在传感器的顶部与晶片的下侧之间必须存在可通的光路。但是，空出区域是不可接受的，因为其会迅速由抛光浆料充满，从而导致其不适于作为一种光学介质。另外，空出区域会在均质且均匀弹性的抛光垫中产生较大的机械不连续性。此外，光学传感器的各部件必须不与所抛光的晶片直接机械接触，以避免擦伤晶片的表面。为了克服该问题，采用下文详细描述的技术，光学传感器被嵌入抛光垫中。这些技术已经成功克服了上述缺点。另外，所检测的光的强度传输了关于在抛光过程中从层去除的材料的量的信息。随着表面层被去除，所检测的光的强度随时间以正弦规律变化。正弦曲线上任意两个连续的波峰之间的距离表示所去除的材料的特定的量。因而，可以通过校准正弦曲线，并且然后通过统计抛光过程中所测量或观察到的波峰的个数，而在线测量在抛光过程中所去除的材料的总量。同样地，通过以下方式可测量所去除的材料的量，即通过校准正弦曲线、测量正弦曲线上起始点与终点之间的距离、然后在该距离与所去除的材料的量之间建立联系。附图说明图1示出了化学机械抛光机利用嵌有光学传感器的抛光垫而抛光晶片的俯视图；图2是透视分解图，其示出了安置在抛光垫中的毂部的各元件以及光学组件的大体结构；图3是光学传感器的前侧俯向透视图； 图4是侧视图，示出了不带有棱镜的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种抛光位于晶片上的材料层并且同时检测所述层的厚度变化的系统，所述系统包括：适于抛光所述层的抛光垫；安置在所述抛光垫中的传感器组件，其中所述传感器组件包含：光源，其适于发出已知波长的光线；光线检测器，其适于检测入射在所述光线检测器上的光线的强度；以及光学组件盘，所述光源和所述光线检测器包含在所述光学组件盘中，而所述光学组件盘可透过预定波长的光线；用于向所述光源和所述光线检测器输电的装置，所述用于输电的装置操作性连接至所述传感器组件；以及操作性连接至所述光线检测器的处理器，在抛光的过程中，入射在所述光线检测器上的光线的强度根据抛光的时间以正弦规律变化，所述处理器被编程以测量代表所检测的信号随时间而变化的强度的正弦曲线，而所述处理器进一步被编程以测量所述正弦曲线的波长。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：艾丽斯M达尔林普尔，罗伯特J霍瑞尔，
申请(专利权)人：斯特拉斯保，
类型：发明
国别省市：US[美国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。