化學(xué)機(jī)械拋光終點(diǎn)偵測裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種化學(xué)機(jī)械拋光終點(diǎn)偵測裝置及方法，該終點(diǎn)偵測裝置至少包括：用于探測晶圓研磨表面溫度變化的紅外探測器，其中，所述晶圓至少包括基底層和位于基底層上的待拋光層，所述待拋光層與基底層具有不同的導(dǎo)熱系數(shù)；與所述紅外探測器電連接的數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)，處理分析紅外探測器輸出溫度的變化，獲得一溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線，根據(jù)該曲線判斷晶圓拋光終點(diǎn)。本發(fā)明提供的化學(xué)機(jī)械拋光終點(diǎn)偵測裝置通過數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)處理紅外探測器輸出的溫度信息后，獲得晶圓拋光表面的溫度梯度隨時(shí)間的變化曲線，這樣可方便的從獲得的曲線中判斷出化學(xué)機(jī)械拋光的終點(diǎn)。
【專利說明】化學(xué)機(jī)械拋光終點(diǎn)偵測裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種化學(xué)機(jī)械拋光終點(diǎn)偵測裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體器件特征尺寸的減小，如果晶片表面出現(xiàn)過大的起伏，那么后續(xù)的一系列的工藝對線寬的控制將會(huì)變得越來越困難。因此，在半導(dǎo)體工藝流程中，化學(xué)機(jī)械拋光(Chemical Mechanical Polishing, CMP)是非常重要的一道工序，有時(shí)也稱之為化學(xué)機(jī)械平坦化(Chemical Mechanical Planarization, CMP)。所謂化學(xué)機(jī)械拋光，它是采用化學(xué)與機(jī)械綜合作用從半導(dǎo)體硅片上去除多余材料，并使其獲得平坦表面的工藝過程。
[0003]具體來說，這種拋光方法通常是將待拋光的晶圓IA由拋光頭2A夾持，并將其以一定壓力壓于一高速旋轉(zhuǎn)的拋光墊3A上，并在包含有化學(xué)拋光劑和研磨顆粒的拋光液4A的作用下通過拋光墊3A與晶片IA的相互摩擦達(dá)到平坦化的目的，如圖1所示為傳統(tǒng)的拋光機(jī)臺(tái)示意圖。一般來說，化學(xué)機(jī)械拋光過程中通常會(huì)用到拋光墊修整器5A來修理拋光墊3A，避免拋光墊3A上的研磨液4A硬化刮傷晶圓，另外還會(huì)有一個(gè)終點(diǎn)偵測裝置，用于偵測晶圓表面拋光的終點(diǎn)，即判斷拋光處理是否完成，如圖1所示箭頭指示處為拋光平板中安裝終點(diǎn)偵測裝置的位置。
[0004]對于化學(xué)機(jī)械拋光研磨終點(diǎn)的偵測，現(xiàn)有技術(shù)中有的是利用拋光平臺(tái)6B中渦流傳感器7B來檢測研磨終點(diǎn)，如圖2所示，這種方法是通過磁場在晶圓IB表面的金屬層IlB中感應(yīng)出渦流，并探測金屬層IlB被去除時(shí)磁通量產(chǎn)生的變化，而磁通量的變化又可導(dǎo)致主線圈中電流的變化，并且根據(jù)所測的數(shù)據(jù)可以適時(shí)調(diào)整施加在晶圓IB上的壓力。使晶圓IB達(dá)到更好的拋光表面。由此可見，線圈中電流的變化反映了金屬層IB厚度的變化，根據(jù)線圈中電流的變化可判斷出金屬層IlB的厚度，進(jìn)而確定研磨終點(diǎn)。但是在拋光金屬層IlB的過程中，金屬層IlB的厚度將會(huì)變得很薄甚至沒有，而磁場也會(huì)因受到干擾等原因無法滿足較好的終點(diǎn)監(jiān)測條件。
[0005]另外，還有利用光束入射不同厚度的薄膜后其反射強(qiáng)度不同來判斷研磨終點(diǎn)，如圖3所示，在拋光墊3C內(nèi)設(shè)有一透明窗口 31C，當(dāng)進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光制程時(shí)，固定于拋光平臺(tái)6C中的激光光源SC可發(fā)射出一激光光束，該激光光束通過反射片的引導(dǎo)經(jīng)透明窗口 31C入射到晶圓IC需要拋光的金屬層11C，隨后光束從晶圓表面反射被光學(xué)檢測器9C所接收，系統(tǒng)通過光學(xué)檢測器9C所接收到的光束的強(qiáng)度來判斷拋光的終點(diǎn)。這種方法的入射或反射的激光光束在途中可能會(huì)遭到一些其他物質(zhì)如研磨顆?；蛭廴疚锏挠绊懚l(fā)生散射，導(dǎo)致強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化，這樣的話終點(diǎn)偵測的結(jié)果將會(huì)受到干擾而造成誤判。
[0006]因此，如何更準(zhǔn)確的判斷化學(xué)機(jī)械拋光的終點(diǎn)是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種化學(xué)機(jī)械拋光終點(diǎn)偵測裝置及方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中拋光終點(diǎn)偵測裝置判斷不夠準(zhǔn)確的問題。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種終點(diǎn)偵測裝置，其至少包括:
[0009]用于探測晶圓拋光過程中表面溫度變化的紅外探測器，其中，所述晶圓至少包括基底層和位于基底層上的待拋光層，所述待拋光層與基底層具有不同的導(dǎo)熱系數(shù)；
[0010]與所述紅外探測器電連接的數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)，處理分析紅外探測器輸出溫度的變化，獲得一溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線，根據(jù)該曲線判斷晶圓拋光終點(diǎn)。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述紅外探測器在垂直方向上正對著所述待拋光層。
[0012]本發(fā)明的另一目的是提供一種化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)，該系統(tǒng)至少包括:
[0013]拋光平臺(tái)；
[0014]用于拋光晶圓的拋光墊，其覆蓋于所述拋光平臺(tái)上，其中，所述晶圓至少包括基底層和位于基底層上的待拋光層，所述待拋光層與基底層具有不同的導(dǎo)熱系數(shù)；
[0015]用于固定晶圓的拋光頭，設(shè)于所述拋光墊上；
[0016]用于探測晶圓拋光過程中表面溫度變化的紅外探測器，其設(shè)于所述拋光平臺(tái)中，所述紅外探測器通過探測晶圓表面的紅外輻射獲得晶圓表面溫度的變化；
[0017]與所述紅外探測器電連接的數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)，處理分析紅外探測器輸出溫度的變化，獲得一溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線，根據(jù)該曲線判斷晶圓拋光終點(diǎn)。
[0018]優(yōu)選地，所述拋光平臺(tái)設(shè)有一用于容置所述紅外探測器的空腔。
[0019]優(yōu)選地，所述拋光墊中設(shè)置有與所述空腔相對應(yīng)的透明窗口。
[0020]優(yōu)選地，所述待拋光層與拋光墊接觸，當(dāng)拋光待拋光層后露出基底層。
[0021]優(yōu)選地，所述襯底層為二氧化硅，所述待研磨層為金屬層，所述金屬層為鋁或銅
坐寸ο
[0022]優(yōu)選地，所述化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)還包括一與所述數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)和拋光頭連接的控制系統(tǒng)，根據(jù)所述溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線調(diào)整拋光頭施加在晶圓上的壓力分布，以便晶圓表面拋光更加均勻。
[0023]本發(fā)明的又一目的是提供一種終點(diǎn)偵測方法，該終點(diǎn)偵測方法至少包括步驟:
[0024]I)先利用紅外探測器探測晶圓拋光過程中表面溫度變化；
[0025]2)獲取晶圓拋光過程中表面溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線；
[0026]3)最后根據(jù)所述的溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線判斷拋光的終點(diǎn)。
[0027]優(yōu)選地，所述溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線從上升再到平穩(wěn)，該上升到平穩(wěn)的拐點(diǎn)處即為拋光的終點(diǎn)。
[0028]本發(fā)明還提供一種化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)的拋光方法，該拋光方法至少包括以下步驟:
[0029]I)將拋光頭置于拋光墊上，使晶圓和拋光墊相接觸，其中，所述晶圓至少包括基底層和位于基底層上的待拋光層，所述待拋光層與基底層具有不同的導(dǎo)熱系數(shù)；
[0030]2)對所述晶圓進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光制程；
[0031]3)利用紅外探測器對晶圓表面紅外輻射進(jìn)行探測，獲得晶圓表面的溫度變化信息，進(jìn)而從數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)獲取晶圓拋光表面溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線；
[0032]4)根據(jù)所述的溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線判斷拋光終點(diǎn)，結(jié)束化學(xué)機(jī)械拋光制程。
[0033]優(yōu)選地，晶圓與拋光墊中的透明窗口相接觸。
[0034]優(yōu)選地，所述步驟4)之前還包括步驟:控制系統(tǒng)響應(yīng)于溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線來調(diào)整所述拋光頭施加在晶圓上的壓力分布，以便晶圓表面拋光更加均勻。
[0035]優(yōu)選地，所述溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線從上升再到平穩(wěn)，該上升到平穩(wěn)的拐點(diǎn)處即為拋光的終點(diǎn)。
[0036]如上所述，本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光終點(diǎn)偵測裝置及方法，具有以下有益效果:通過在拋光平臺(tái)中安裝一紅外探測器，用來探測拋光時(shí)晶圓表面的溫度變化，該紅外探測器與一數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)相連，由數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)獲得表示拋光晶圓表面溫度變化的溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線，從該曲線中即可判斷拋光終點(diǎn)。本發(fā)明的偵測方法簡單易操作，可方便的從溫度梯度曲線中判斷出拋光的終點(diǎn)，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1顯示為傳統(tǒng)的拋光機(jī)臺(tái)示意圖。
[0038]圖2顯示為傳 統(tǒng)的通過渦流傳感器偵測拋光終點(diǎn)的裝置示意圖。
[0039]圖3顯示為傳統(tǒng)的通過入射光偵測拋光終點(diǎn)的裝置示意圖。
[0040]圖4顯示為本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光終點(diǎn)偵測裝置示意圖。
[0041]圖5~7顯示為利用本發(fā)明的終點(diǎn)偵測裝置偵測晶圓拋光終點(diǎn)的原理示意圖。
[0042]圖8顯示為晶圓拋光過程中表面的溫度變化曲線圖。
[0043]圖9顯示為獲得的溫度梯度曲線隨時(shí)間變化曲線圖。
[0044]元件標(biāo)號(hào)說明
[0045]I, 1A, IB, IC晶圓
[0046]11B, IlC金屬層
[0047]11’待拋光層
[0048]12’基底層
[0049]2，2A拋光頭
[0050]3，3A, 3C拋光墊
[0051]31, 31C透明窗口
[0052]4A拋光液
[0053]5A拋光墊修整器
[0054]6，6A，6B，6C拋光平臺(tái)
[0055]61空腔
[0056]7B渦流傳感器
[0057]8C激光光源
[0058]9C光學(xué)檢測器
[0059]10紅外探測器
[0060]11數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)
【具體實(shí)施方式】[0061]以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0062]請參閱附圖。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0063]本發(fā)明提供一種終點(diǎn)偵測裝置，該偵測裝置至少包括:紅外探測器和數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)。
[0064]所述紅外探測器用于探測晶圓拋光時(shí)表面的溫度變化，在拋光過程中，晶圓的表面由于高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生摩擦，其表面溫度會(huì)持續(xù)升高，根絕工藝參數(shù)的不同，溫度甚至可達(dá)到50°C以上。其中，需要進(jìn)行拋光的晶圓至少包括基底層和位于基底層上的待拋光層，所述待拋光層與基底層具有不同的導(dǎo)熱系數(shù)。優(yōu)選地，所述紅外探測器在垂直方向上正對著所述待拋光層，以便紅外探測器更準(zhǔn)確地探測到晶圓拋光時(shí)溫度變化。
[0065]所述數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)與所述紅外探測器電性連接，用于處理分析所述紅外探測器輸出的溫度的變化，獲得一溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線，根據(jù)該曲線判斷晶圓拋光的終點(diǎn)。所述溫度梯度是指每單位長度上溫度的變化。某個(gè)方向上溫度梯度越大，說明溫度變化越劇烈；反之溫度變化越緩慢；溫度梯度為零，則說明溫度處處相等，無梯度。由于所述晶圓的待拋光層與基底層具有不同的導(dǎo)熱系數(shù)，因此，在拋光過程中晶圓表面的溫度梯度是變化的，通過這種變化，進(jìn)而判斷拋光的終點(diǎn)。
[0066]本發(fā)明還提供一種化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)，如圖4所示，該化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)中具有上述提供的終點(diǎn)偵測裝置，所述化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)至少包括:拋光平臺(tái)6、拋光墊3、拋光頭
2、紅外探測器10和數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)11。
[0067]所述拋光平臺(tái)6是可旋轉(zhuǎn)的拋光工作臺(tái)，其旋轉(zhuǎn)方向與晶圓I的旋轉(zhuǎn)方向相反，使覆蓋在拋光平臺(tái)上的拋光墊3與晶圓I表面產(chǎn)生摩擦。
[0068]所述拋光墊3覆蓋在拋光平臺(tái)6上，用于拋光晶圓I。所述拋光墊3可以是雙層結(jié)構(gòu)拋光墊，上層為硬質(zhì)拋光墊，與拋光液一起拋光置于其上的晶圓I ;下層為軟質(zhì)拋光墊，可作為拋光平臺(tái)6和拋光墊3的界面。其中，需要進(jìn)行拋光工藝的晶圓I至少包括基底層和位于基底層上的待拋光層，所述待拋光層與基底層具有不同的導(dǎo)熱系數(shù)。進(jìn)一步地，所述待拋光層與拋光墊3直接接觸，當(dāng)拋光待拋光層后露出基底層。更進(jìn)一步地，所述基底層為二氧化硅，所述待研磨層為金屬層，所述金屬層為鋁或銅。
[0069]所述拋光頭2設(shè)于所述拋光墊3上，用于固定晶圓I。所述拋光墊3通過驅(qū)動(dòng)軸連接到旋轉(zhuǎn)馬達(dá)上，這樣拋光墊便可帶動(dòng)晶圓沿著某一方向旋轉(zhuǎn)。
[0070]另外，所述紅外探測器10設(shè)于所述拋光平臺(tái)6中，用于探測晶圓I拋光過程中表面溫度的變化。晶圓I表面與拋光墊3的高速相對運(yùn)動(dòng)，表面溫度升高，而任何絕對零度以上的物體都會(huì)輻射紅外線，因此，所述紅外探測10器通過探測晶圓I表面的紅外輻射獲得晶圓I表面溫度的變化信息。作為本發(fā)明的一種優(yōu)化的結(jié)構(gòu)，所述拋光平臺(tái)6中先設(shè)置有一空腔61，用于容納所述紅外探測器10。進(jìn)一步地，為了使紅外探測器10更好的接收到晶圓I輻射的紅外線，所述拋光墊3中設(shè)置有與所述空腔相對應(yīng)的透明窗口 31。
[0071]該化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)還包括一數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)11，其與紅外探測器10電性連接，通過處理分析紅外探測器10輸出溫度的變化，獲得一晶圓I表面溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線，根據(jù)該曲線判斷晶圓的拋光終點(diǎn)。
[0072]此外，為了使晶圓I表面拋光更加均勻，該系統(tǒng)包括一控制系統(tǒng)(未予以圖示)，該控制系統(tǒng)分別與所述數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)11和拋光頭2連接，根據(jù)數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)獲得的晶圓I表面溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線可以調(diào)整拋光頭2施加在晶圓I上的壓力分布。
[0073]本發(fā)明再提供一種終點(diǎn)偵測方法，該方法至少包括以下步驟:
[0074](I)先利用紅外探測器10探測晶圓I拋光過程中的表面溫度變化；
[0075](2)獲取晶圓I表面溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線；
[0076](3)最后根據(jù)所述的溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線判斷拋光的終點(diǎn)。
[0077]先利用紅外探測器10對晶圓I表面輻射的紅外線的偵測來獲得晶圓I拋光過程中的表面溫度變化，在用數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)11對紅外探測器10輸出信息的分析來獲得晶圓I表面溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線，所述溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線從上升再到平穩(wěn)，該上升到平穩(wěn)的拐點(diǎn)處即為拋光的終點(diǎn)。
[0078]本發(fā)明另外再提供一種化學(xué)機(jī)械拋光方法，該方法至少包括以下步驟:
[0079](I)將拋光頭2置于拋光墊3上，使晶圓I和拋光墊3相接觸，其中，所述晶圓I至少包括基底層和位于基底層上的待拋光層，所述待拋光層與基底層具有不同的導(dǎo)熱系數(shù)。
[0080]所述待拋光層與拋光墊3直接接觸，當(dāng)拋光待拋光層后露出基底層。優(yōu)選地，所述晶圓I與拋光墊3中的透明窗口 31相接觸。集成電路制造過程中，拋光介質(zhì)層上的金屬層是常見的工藝步驟，因此，所述基底層為二氧化硅，所述待研磨層為金屬層，所述金屬層為鋁或銅。本實(shí)施例中，基底層為二氧化硅，金屬層為銅。其中，銅的導(dǎo)熱系數(shù)為401W/m*k，二氧化硅的導(dǎo)熱系數(shù)為27W/m.k。
[0081](2)對所述晶圓I進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光制程。
[0082]此步驟包括在拋光墊3與所述晶圓I的待拋光層接觸的同時(shí)旋轉(zhuǎn)拋光墊3。所述拋光墊3上可以同時(shí)進(jìn)行多片晶圓I的拋光工藝，其中，每一個(gè)拋光頭2帶動(dòng)一片晶圓I。
[0083](3)利用紅外探測器10對晶圓I表面紅外輻射進(jìn)行探測，獲得晶圓I表面的溫度變化信息，進(jìn)而從數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)11獲取晶圓I拋光表面溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線。
[0084]如圖8所示為晶圓表面溫度變化的曲線。晶圓I剛開始研磨時(shí)，由于表面的全為待拋光層11’金屬銅，如圖5，其導(dǎo)熱性較好，隨著拋光的進(jìn)行，晶圓I表面溫度隨時(shí)間穩(wěn)定上升，但是溫度是處處相等的；到拋光中期時(shí)，部分金屬被去除，露出部分基底層12’ 二氧化硅，如圖6，此時(shí)導(dǎo)熱性能開始下降，溫度上升緩慢，溫度的均勻性也變差，存在溫度差。在拋光結(jié)束前，金屬被全部去除，如圖7，導(dǎo)熱性能由二氧化硅決定，導(dǎo)致溫度均勻性較差，但是溫度差比較穩(wěn)定。拋光結(jié)束后會(huì)有清洗冷卻的步驟，晶圓I的溫度會(huì)降低。
[0085](4)根據(jù)所述的溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線判斷拋光終點(diǎn)，結(jié)束化學(xué)機(jī)械拋光制程。
[0086]如圖9所示為晶圓表面溫度梯度隨時(shí)間的變化曲線，所述溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線從上升再到平穩(wěn)，該上升到平穩(wěn)的拐點(diǎn)處即為拋光的終點(diǎn)。
[0087]當(dāng)晶圓I表面全為金屬時(shí)，溫度處處相等，無梯度，曲線中剛開始呈溫度梯度等于零的情況，隨著金屬的去除，由于二氧化硅導(dǎo)熱性差，所以溫度梯度會(huì)越來越大，曲線上升，當(dāng)金屬全部去除只剩二氧化硅時(shí)，溫度梯度達(dá)到最大，再之后溫度梯度將保持不變，因此，曲線從溫度梯度上升至最大到之后平穩(wěn)不變的拐點(diǎn)處即為拋光的終點(diǎn)，換句話說，此拐點(diǎn)處金屬剛好被全部拋除。
[0088]優(yōu)選地，所述步驟4)之前還包括步驟:控制系統(tǒng)響應(yīng)于溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線來調(diào)整所述拋光頭施加在晶圓上的壓力分布，以便晶圓表面拋光更加均勻。
[0089]綜上所述，本發(fā)明提供一種化學(xué)機(jī)械拋光終點(diǎn)偵測裝置及方法，通過在拋光平臺(tái)中安裝一紅外探測器，用來探測拋光時(shí)晶圓表面的溫度變化，該紅外探測器與一數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)相連，由數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)獲得表示拋光晶圓表面溫度變化的溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線，從該曲線中即可判斷拋光終點(diǎn)。本發(fā)明的偵測方法簡單易操作，可方便的從溫度梯度曲線中判斷出拋光的終點(diǎn)，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0090]所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0091]上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種終點(diǎn)偵測裝置，其特征在于，所述終點(diǎn)偵測裝置至少包括: 用于探測晶圓拋光過程中表面溫度變化的紅外探測器，其中，所述晶圓至少包括基底層和位于基底層上的待拋光層，所述待拋光層與基底層具有不同的導(dǎo)熱系數(shù)； 與所述紅外探測器電連接的數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)，處理分析紅外探測器輸出溫度的變化，獲得一溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線，根據(jù)該曲線判斷晶圓拋光終點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的終點(diǎn)偵測裝置，其特征在于:所述紅外探測器在垂直方向上正對著所述待拋光層。
3.—種化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng),其特征在于,所述拋光系統(tǒng)至少包括: 拋光平臺(tái)； 用于拋光晶圓的拋光墊，其覆蓋于所述拋光平臺(tái)上，其中，所述晶圓至少包括基底層和位于基底層上的待拋光層，所述待拋光層與基底層具有不同的導(dǎo)熱系數(shù)； 用于固定晶圓的拋光頭，設(shè)于所述拋光墊上； 用于探測晶圓拋光過程中表面溫度變化的紅外探測器，其設(shè)于所述拋光平臺(tái)中，所述紅外探測器通過探測晶圓表面的紅外輻射獲得晶圓表面溫度的變化； 與所述紅外探測器電連接的數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)，處理分析紅外探測器輸出溫度的變化，獲得一溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線，根據(jù)該曲線判斷晶圓拋光終點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)，其特征在于:所述拋光平臺(tái)設(shè)有一用于容置所述紅外探測器的空腔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)，其特征在于:所述拋光墊中設(shè)置有與所述空腔相對應(yīng)的透明窗口。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)，其特征在于:所述待拋光層與拋光墊接觸，當(dāng)拋光待拋光層后露出基底層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)，其特征在于:所述基底層為二氧化硅，所述待研磨層為金屬層，所述金屬層為鋁或銅。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)，其特征在于:所述化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)還包括一與所述數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)和拋光頭連接的控制系統(tǒng)，根據(jù)所述溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線調(diào)整拋光頭施加在晶圓上的壓力分布，以便晶圓表面拋光更加均勻。
9.一種終點(diǎn)偵測方法，其特征在于，所述偵測方法至少包括步驟:. 1)先利用紅外探測器探測晶圓拋光過程中的表面溫度變化； . 2)獲取晶圓表面溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線；. 3)最后根據(jù)所述的溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線判斷拋光的終點(diǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)的拋光方法，其特征在于:所述溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線從上升再到平穩(wěn)，該上升到平穩(wěn)的拐點(diǎn)處即為拋光的終點(diǎn)。
11.一種化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)的拋光方法，其特征在于，所述拋光方法至少包括:. 1)將拋光頭置于拋光墊上，使晶圓和拋光墊相接觸，其中，所述晶圓至少包括基底層和位于基底層上的待拋光層，所述待拋光層與基底層具有不同的導(dǎo)熱系數(shù)； . 2)對所述晶圓進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光制程； . 3)利用紅外探測器對晶圓表面紅外輻射進(jìn)行探測，獲得晶圓表面的溫度變化信息，進(jìn)而從數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)獲取晶圓拋光表面溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線；4)根據(jù)所述的溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線判斷拋光終點(diǎn)，結(jié)束化學(xué)機(jī)械拋光制程。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)的拋光方法，其特征在于:晶圓與拋光墊中的透明窗口相接觸。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)的拋光方法，其特征在于:所述步驟4)之前還包括步驟:控制系統(tǒng)響應(yīng)于溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線來調(diào)整所述拋光頭施加在晶圓上的壓力分布，以便晶圓表面拋光更加均勻。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)的拋光方法，其特征在于:所述溫度梯度隨時(shí)間變化的曲線從上升再到平穩(wěn)，該上升到平穩(wěn)的拐點(diǎn)處即為拋光的終點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】B24B37/015GK103978421SQ201310048694
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月7日
【發(fā)明者】熊世偉, 陳楓 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司