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】
【国外来华专利技术】
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抛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。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。因此本专利技术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。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。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。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已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)。用于检测这些不同特性的技术在光学领域中是公知的，通常在光学系统内添加一极化镜或滤光器。为此原因，在下文中，使用更通用的术语“光学特性”。在下文中所使用的术语“光学”和“光”包括紫外线光、可见光和红外线光。术语“无线电”和“声学”也是广义词。如附图说明图1所示，抛光垫10具有圆形形状并具有一中央圆形开口12，根据本专利技术，在抛光垫上形成一盲孔14，盲孔14向上敞开，从而面向要被抛光的表面。根据本专利技术，将光传感器16设置在盲孔14内，从光传感器16延伸到中央开口12的带状导线18被嵌在抛光垫内。当使用抛光垫时，从上方将集线器20插入中央开口12内，并使位于抛光垫下方的底座22与集线器20的螺纹部分啮合而固定该集线器。如图4所示，抛光垫10被夹持在集线器和底座之间。在研磨期间，抛光垫、集线器和底座一起围绕中心垂直轴线24转动。如图1和图4～7所示，显示了抛光机的非转动部分26。所述非转动部分最好邻近集线器20并位于集线器20的上方，虽然不是本专利技术的一部分，但是非转动部分26是本专利技术的附属部分，它的作用将在下文详细说明。图2是一个从前方及上方所看到的透视图，详细显示了在本专利技术最佳实施例中所使用的光传感器16。该光传感器16包括一光源28、一检测器30、一反射表面32和带状导线18。带状导线18包括一些大致平行地叠置在一起的导体，用于向光源28供电，并用于将检测器30的输出电信号传输到中央开口12。最好光源28和检测器30是相匹配的。通常光源28是发光二极管，检测器30是光电二极管。光源28所发射光束的中央轴线首先沿水平方向被引导，但是当到达反射表面32后，光线被向上引导，从而撞击要被抛光的表面并且被抛光表面反射。反射光线还被反射表面32重新引导，从而反射光进入检测器30，检测器30产生表示检测器所接收到的光线强度的电信号。图2所示配置用于节省传感器的高度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在对工件表面进行抛光操作时所使用的抛光垫，其特征在于：在进行抛光操作期间，位于所述抛光垫内的光学装置检测所述表面的光学特征。

【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：斯蒂芬H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]