[發明專利]研磨終點探測方法、裝置及研磨機臺

無效

• 申請號: 201310062507.5
• 申請日: 2013-02-27
• 公開（公告）號: CN103084968A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 張明華;嚴鈞華;黃耀東;方精訓;彭樹根
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: B24B37/013
• 分類號: B24B37/013;B24B37/04;B24B37/26
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 陸花

技術領域

本發明涉及CMOS半導體器件制造工藝，特別涉及固態磨料化學機械工藝研磨終點探測方法、裝置及研磨機臺。

背景技術

現有的固態磨料化學機械研磨機臺的結構如圖1和圖2所示，所述研磨機臺，包括研磨盤1、研磨襯墊2、研磨墊3、研磨盤驅動馬達4、用于驅動研磨墊3在所述研磨襯墊2上移動的研磨墊驅動機構、以及用于吸附晶圓6的研磨頭7，所述研磨襯墊2設置于所述研磨盤1的上方，所述研磨盤驅動馬達4驅動所述研磨盤1轉動，所述研磨頭7位于所述研磨墊3的上方。該研磨機臺還包括馬達電流偵測裝置11，所述馬達電流偵測裝置和所述研磨盤驅動馬達4串聯。

該研磨機臺目前只有一種利用馬達電流變化來探測研磨終點的探測方法，利用晶圓6研磨到不同材料時摩擦力產生變化進而使得帶動研磨盤1的研磨盤驅動馬達4電流產生變化的信號轉變點作為研磨終點。若要馬達電流探測裝置11實現研磨終點的成功探測，要求晶圓6的被研磨層與研磨停止層（即被研磨層的下一層）在化學機械研磨過程中所產生相差比較明顯的摩擦力。馬達電流探測研磨終點的電流曲線如下圖3所示，所探測到的馬達電流信號在研磨過程中的變化幅度不大。因此，該探測方法，捕捉晶圓研磨終點的準確性不是很高，且該探測方法適用范圍較小，可重復性與穩定性比較較差。

因此，如何提供一種準確性高、穩定性好、可重復且適用范圍廣泛的研磨終點探測方法、裝置及研磨機臺是本領域技術人員亟待解決的一個技術問題。

發明內容

本發明的目的是披露一種用于固態磨料化學機械研磨工藝的研磨終點探測方法及裝置，可以準確性高、穩定性好、可重復的探測晶圓的研磨終點。

為了達到上述的目的，本發明采用如下技術方案：

一種研磨終點探測方法，包括如下步驟：

步驟一，發射一激光至晶圓的被研磨層；

步驟二，所述晶圓對所述激光進行反射；

步驟三，通過分析經由所述晶圓反射的反射光的光強信號變化來判定是否到達研磨終點。

優選的，在上述的研磨終點探測方法中，所述步驟三中，當晶圓的被研磨層被局部研磨完露出下層反射率不同的材料時，所述反射光的光強信號開始變化，當晶圓的被研磨層被全部磨完后所述反射光的光強信號變化趨緩時，判定晶圓的被研磨層到達研磨終點。

本發明還公開了一種研磨終點探測裝置，用于探測位于研磨墊上的晶圓的被研磨層是否到達研磨終點，包括激光發射器和信號探測裝置，所述激光發射器發出的激光經所述晶圓的被研磨面反射后入射至所述信號探測裝置。

優選的，在上述的研磨終點探測裝置，所述激光發射器和所述信號探測裝置設置于研磨盤內的一頂部開口的腔室內，位于所述研磨盤上方的研磨襯墊和研磨墊對應設有供所述激光穿射的研磨襯墊窗口和研磨墊窗口。

優選的，在上述的研磨終點探測裝置，所述研磨墊窗口和所述研磨襯墊窗口采用透光材料。

本發明還公開了一種研磨機臺，包括研磨盤、研磨襯墊、研磨墊、研磨盤驅動馬達、用于驅動研磨墊在所述研磨襯墊上移動的研磨墊驅動機構、以及用于吸附晶圓的研磨頭，所述研磨襯墊設置于所述研磨盤的上方，所述研磨盤驅動馬達驅動所述研磨盤轉動，所述研磨頭位于所述研磨墊的上方，還包括激光發射器和信號探測裝置，所述激光發射器發出的激光經所述晶圓的被研磨面反射后入射至所述信號探測裝置。

優選的，在上述的研磨機臺中，所述研磨墊沿自身的縱向中部設有一研磨墊窗口，所述研磨襯墊在自身圓心的一側設有研磨襯墊窗口，所述研磨襯墊窗口位于所述研磨墊窗口的下方，所述研磨盤上對應所述研磨襯墊的位置開設有一用于容納所述激光發射器和所述信號探測器的容納腔。

優選的，在上述的研磨機臺中，所述研磨墊窗口和所述研磨襯墊窗口采用透光材料。

優選的，在上述的研磨機臺中，所述研磨墊驅動機構包括研磨墊驅動卷筒和研磨墊回收卷筒，所述研磨墊的一端繞設于所述研磨墊驅動卷筒上，所述研磨墊的另一端繞設于所述研磨墊回收卷筒上，所述研磨墊驅動卷筒和所述研磨墊回收卷筒分別設置于所述研磨盤的兩側。