[發明專利]晶片研磨系統

有效

• 申請號: 201810118109.3
• 申請日: 2018-02-06
• 公開（公告）號: CN109773647B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 金圣教
• 申請（專利權）人: 凱斯科技股份有限公司
• 主分類號: B24B37/005
• 分類號: B24B37/005;B24B37/00
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 姜虎;陳英俊

本發明涉及借助于利用了多重波長光的相位差檢測的晶片研磨系統，在位于研磨頭的鄰接的第一壓力腔與第二壓力腔下側的第一基準位置和第二基準位置，接收光干涉信號，在位于第一基準位置與第二基準位置之間的連接位置也接收光干涉信號，合算鄰接的位置之間的相位差，獲得在第一基準位置與第二基準位置的晶片研磨層厚度偏差信息，從而即使在研磨工序中不算出晶片研磨層的厚度，也能夠在研磨結束時間點均勻地控制晶片研磨層的厚度分布。

技術領域

本發明涉及借助于相位差檢測的晶片研磨系統，詳細而言，涉及一種在研磨工序中，即使沒有完全算出研磨層的厚度，也通過控制光干涉信號的相位差(phasedifference)來實時準確地調節研磨層的厚度的晶片研磨系統。

背景技術

化學機械式研磨(CMP)裝置是，為了在半導體元件制造過程中實現用于消除由在反復執行掩蔽、蝕刻及布線工序等的同時生成的晶片表面凸凹引起的晶胞區與周邊電路區之間的高度差的廣域平坦化，并且改善因電路形成用觸點/布線膜的分離及高集成器件化而導致的晶片表面粗糙度等，而用于對晶片的表面進行精密研磨加工的裝置。

在這種CMP裝置中，承載頭在研磨工序前后，以晶片的研磨面與研磨墊相向的狀態，對所述晶片加壓，以進行研磨工序，同時，一旦研磨工序結束，則將晶片直接或間接地真空吸附后，以把持的狀態，移動到下一個工序。

圖1a是化學機械式研磨裝置1的概略圖。如圖1所示，化學機械式研磨裝置1在旋轉11d的研磨盤10的研磨墊11上通過承載頭20對晶片W加壓并實現研磨，同時，漿料從漿料供應部(圖上未示出)供應至研磨墊11上并進行濕式研磨。而且，在此過程中，在調節器40進行旋轉40d運動和回旋運動的同時，調節盤對研磨墊11進行表面改性，通過研磨墊11的細微槽，將漿料供應給晶片W。

另一方面，隨著半導體元件的集成化，需要精密研磨晶片W的研磨層的厚度。為此，以往正如在大韓民國授權專利公報第10-542474號中所公開的，試圖以如下方式檢測研磨層厚度：在進行研磨工序的過程(S10)中，從發光部向晶片的研磨面照射光(S20)，光接收部接收從研磨層反射的反射光(S30)，追蹤被接收的反射光的光干涉信號，間接地掌握研磨層的厚度變化(S40)。在圖1a中，發光部和光接收部均標為附圖標記“50”，既可以配置于貫通研磨墊和研磨盤的貫通孔，也可以配置于研磨盤上。

但是，在通過CVD工序等沉積于晶片W的透光性研磨層(例如，氧化物層)的厚度為通常的厚度(例如，程度)的情況下，通過觀察從研磨面反射的干涉光的個數或變化趨勢，可以掌握研磨結束時間點，但在沉積于晶片W的氧化物層的厚度為非正常的過厚的厚度(例如，至)的情況下，很難通過以上方式來掌握研磨層的厚度，也難以準確檢測研磨結束時間點。

更具體而言，從晶片W的氧化物層反射的干涉光如圖1b及圖1c所示，以按各個波長上下移動的方式變化，隨著氧化物層的厚度因氧化物層的研磨而變薄，各波長的波形間隔縮小。而且，光譜特定波長(例如，500nm的波長；λ1)相對于時間軸(sec)的波形如圖1d所示。因此，在沉積于晶片W的氧化物層的厚度為通常厚度的情況下，例如可以預先確認氧化物層的厚度在第二個上側峰值點A2達到目標厚度(大致)，使研磨在氧化物層的目標厚度下結束。

但是，在沉積于晶片W的氧化物層的厚度比通常厚度更厚的情況下(大致)，即使研磨晶片W直至達到預定的第二個上側峰值點A2，晶片W的氧化物層的厚度也無法達到目標厚度。即，通常，在氧化物層的厚度更厚的情況下，盡管需要進行研磨，直至達到時間上超過預定次數的上側峰值點A2的上側峰值點A3，但是，以干涉波的峰值是否達到既定次數為基礎來檢測研磨結束時間點，只會按照沉積于晶片W的初期氧化物層厚度偏差帶來誤差。