[发明专利]研磨终点探测方法、装置及研磨机台

说明书

技术领域

本发明涉及CMOS半导体器件制造工艺，特别涉及固态磨料化学机械工艺研磨终点探测方法、装置及研磨机台。

背景技术

现有的固态磨料化学机械研磨机台的结构如图1和图2所示，所述研磨机台，包括研磨盘1、研磨衬垫2、研磨垫3、研磨盘驱动马达4、用于驱动研磨垫3在所述研磨衬垫2上移动的研磨垫驱动机构、以及用于吸附晶圆6的研磨头7，所述研磨衬垫2设置于所述研磨盘1的上方，所述研磨盘驱动马达4驱动所述研磨盘1转动，所述研磨头7位于所述研磨垫3的上方。该研磨机台还包括马达电流侦测装置11，所述马达电流侦测装置和所述研磨盘驱动马达4串联。

该研磨机台目前只有一种利用马达电流变化来探测研磨终点的探测方法，利用晶圆6研磨到不同材料时摩擦力产生变化进而使得带动研磨盘1的研磨盘驱动马达4电流产生变化的信号转变点作为研磨终点。若要马达电流探测装置11实现研磨终点的成功探测，要求晶圆6的被研磨层与研磨停止层（即被研磨层的下一层）在化学机械研磨过程中所产生相差比较明显的摩擦力。马达电流探测研磨终点的电流曲线如下图3所示，所探测到的马达电流信号在研磨过程中的变化幅度不大。因此，该探测方法，捕捉晶圆研磨终点的准确性不是很高，且该探测方法适用范围较小，可重复性与稳定性比较较差。

因此，如何提供一种准确性高、稳定性好、可重复且适用范围广泛的研磨终点探测方法、装置及研磨机台是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。

发明内容

本发明的目的是披露一种用于固态磨料化学机械研磨工艺的研磨终点探测方法及装置，可以准确性高、稳定性好、可重复的探测晶圆的研磨终点。

为了达到上述的目的，本发明采用如下技术方案：

一种研磨终点探测方法，包括如下步骤：

步骤一，发射一激光至晶圆的被研磨层；

步骤二，所述晶圆对所述激光进行反射；

步骤三，通过分析经由所述晶圆反射的反射光的光强信号变化来判定是否到达研磨终点。

优选的，在上述的研磨终点探测方法中，所述步骤三中，当晶圆的被研磨层被局部研磨完露出下层反射率不同的材料时，所述反射光的光强信号开始变化，当晶圆的被研磨层被全部磨完后所述反射光的光强信号变化趋缓时，判定晶圆的被研磨层到达研磨终点。

本发明还公开了一种研磨终点探测装置，用于探测位于研磨垫上的晶圆的被研磨层是否到达研磨终点，包括激光发射器和信号探测装置，所述激光发射器发出的激光经所述晶圆的被研磨面反射后入射至所述信号探测装置。

优选的，在上述的研磨终点探测装置，所述激光发射器和所述信号探测装置设置于研磨盘内的一顶部开口的腔室内，位于所述研磨盘上方的研磨衬垫和研磨垫对应设有供所述激光穿射的研磨衬垫窗口和研磨垫窗口。

优选的，在上述的研磨终点探测装置，所述研磨垫窗口和所述研磨衬垫窗口采用透光材料。

本发明还公开了一种研磨机台，包括研磨盘、研磨衬垫、研磨垫、研磨盘驱动马达、用于驱动研磨垫在所述研磨衬垫上移动的研磨垫驱动机构、以及用于吸附晶圆的研磨头，所述研磨衬垫设置于所述研磨盘的上方，所述研磨盘驱动马达驱动所述研磨盘转动，所述研磨头位于所述研磨垫的上方，还包括激光发射器和信号探测装置，所述激光发射器发出的激光经所述晶圆的被研磨面反射后入射至所述信号探测装置。

优选的，在上述的研磨机台中，所述研磨垫沿自身的纵向中部设有一研磨垫窗口，所述研磨衬垫在自身圆心的一侧设有研磨衬垫窗口，所述研磨衬垫窗口位于所述研磨垫窗口的下方，所述研磨盘上对应所述研磨衬垫的位置开设有一用于容纳所述激光发射器和所述信号探测器的容纳腔。

优选的，在上述的研磨机台中，所述研磨垫窗口和所述研磨衬垫窗口采用透光材料。

优选的，在上述的研磨机台中，所述研磨垫驱动机构包括研磨垫驱动卷筒和研磨垫回收卷筒，所述研磨垫的一端绕设于所述研磨垫驱动卷筒上，所述研磨垫的另一端绕设于所述研磨垫回收卷筒上，所述研磨垫驱动卷筒和所述研磨垫回收卷筒分别设置于所述研磨盘的两侧。