[實用新型]終點探測裝置和化學機械研磨裝置

有效

• 申請號: 201320805342.1
• 申請日: 2013-12-09
• 公開（公告）號: CN203650250U
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 王賢超;奚民偉;王沖
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: B24B49/12
• 分類號: B24B49/12;B24B37/013;B24B37/27
• 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: 屈蘅;李時云

技術領域

本實用新型涉及半導體制造領域，尤其涉及一種終點探測裝置和化學機械研磨裝置。

背景技術

隨著半導體技術的發展，更符合小型化、高效能等特點的3D晶圓越來越受到青睞，廣泛的被業界采用。

請參考圖1，圖1為現有技術中3D晶圓的結構示意圖，包括載片晶圓10和器件晶圓20，其中，所述器件晶圓20形成有半導體器件，所述半導體器件形成在一襯底上，所述載片晶圓10的材質為硅，其用于承載所述器件晶圓20，具體地，將所述器件晶圓20形成有半導體器件的一面與所述載片晶圓10進行貼合連接，將所述器件晶圓20設有襯底的一面暴露出，然后對所述器件晶圓20暴露出襯底的一面進行化學機械研磨，即將其打薄處理，通常保留的襯底的厚度L1范圍是1.5μm～70μm，這樣便于后續對保留的襯底進行刻蝕形成通孔，再形成連接線與所述半導體器件進行連接等工藝。

由于保留的襯底的厚度較薄，增加了化學機械研磨工藝的難度，化學機械研磨無法精確控制研磨后保留的襯底的厚度是否符合要求，現有技術中，通常會在化學機械研磨工藝中采用終點探測控制方式來判斷研磨程度是否符合要求。終點探測控制方式通常包括：1、光學終點探測方式（Optical?Endpoint?Control），采用可見光和反射光的光程差來判別研磨終點；2、電機轉矩（Motor?torque?Endpoint?Control），利用不同材料轉矩的不同來判別研磨終點；3、電流檢測終點探測方式（I-scan?Endpoint?Control），采用檢測待研磨材料上的電流值的方法來判別研磨終點。然而，襯底的材質通常為不透可見光的材質，因此可見光的終點探測方式在此無法適用，在此需要研磨的材質為單一材質，因此無法利用不同材料轉矩的不同來判別研磨終點，而且所述襯底一般為半導體材料，正常情況下不導電，因此，也無法采用電流檢測終點探測方式來判別研磨終點。

有鑒于此，現有技術中在對3D晶圓進行化學機械研磨之前，先測量所述器件晶圓20的初始厚度，然后先初步進行化學機械研磨，再測量所述3D晶圓的厚度，并計算出研磨速率，依次對化學機械研磨進行修改，再對所述3D晶圓進行最終研磨，若最終研磨后得到的厚度依舊不符合要求，就需要對其進行重新研磨。可見，現有技術中的方法耗時耗力，十分繁瑣，并且重新研磨的頻率相當高。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種終點探測裝置和化學機械研磨裝置，能夠快速實時的檢測出研磨保留的厚度，降低重新研磨的頻率。

為了實現上述目的，本實用新型提出了一種終點探測裝置，用于探測3D晶圓的保留厚度，所述終點探測裝置包括：

光源發射器、棱鏡組和分光儀，所述棱鏡組位于所述光源發射器和分光儀之間，所述光源發射器、棱鏡組和分光儀均位于所述3D晶圓的一側，使所述光源發射器發射出的光線透過所述棱鏡組到達所述3D晶圓的表面，并使所述3D晶圓的表面反射以及內部反射出的光線透過所述棱鏡組到達所述分光儀。

進一步的，在所述的終點探測裝置中，所述棱鏡組包括一反射棱鏡、透射棱鏡以及聚光鏡，所述反射棱鏡、透射棱鏡和聚光鏡由遠及近的排列在所述3D晶圓的一側。

進一步的，在所述的終點探測裝置中，所述光源發射器與所述反射棱鏡位于同一水平高度。

進一步的，在所述的終點探測裝置中，所述分光儀與所述透射棱鏡位于同一水平高度。

進一步的，本實用新型還提出了一種化學機械研磨裝置，采用上文中任意一種終點探測裝置，所述化學機械研磨裝置包括：

研磨盤、研磨墊、晶圓承載裝置和終點探測裝置，其中，所述終點探測裝置位于所述研磨盤內部，所述研磨墊貼在所述研磨盤的表面，所述晶圓承載裝置位于所述研磨墊上表面。

進一步的，在所述的機械研磨裝置中，所述研磨盤設有一凹槽，所述凹槽設有一透光孔，所述終點探測裝置嵌入所述凹槽之中，所述棱鏡組與透光孔處于同一垂直線上。

進一步的，在所述的機械研磨裝置中，所述凹槽為長條形，一邊寬范圍是30mm～200mm，另一邊寬范圍是70mm～200mm，長范圍是200mm～350mm。

進一步的，在所述的機械研磨裝置中，所述晶圓承載裝置包括承載手臂、定位環和隔膜，所述定位環固定在所述承載手臂上，并位于靠近所述研磨墊的一面，所述隔膜固定于所述定位環上。