本發(fā)明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種化學機械拋光終點檢測裝置。

背景技術：

集成電路制造所需的化學機械拋光(chemicalmechanicalpolishing，簡稱cmp)設備中，通常需要配備終點監(jiān)測系統(tǒng)(endpointdetector，簡稱epd)，以增加工藝窗口，更有效地控制工藝。目前cmp系統(tǒng)中epd裝置工作原理主要有光學、渦流、驅動馬達電流、溫度、生成物等方式；其中最常用、也是最有效的是光學檢測方式，其通過檢測晶圓表面反射光的變化來跟蹤工藝進程，判斷工藝終點。

相關的cmp終點檢測裝置采用激光器輸出很短的平行線，然后加入外置的透鏡組合進行發(fā)散、平行處理，達到一定長度的激光線，然后經(jīng)過固定角度的平面反射鏡通過pad窗口(激光線是沿著窗口的長邊)照射到晶圓下表面，其反射光線再通過窗口返回到裝置里的光傳感器，從而檢測到反射激光線的強度，并通過反射激光線的強度確定化學機械拋光工藝的終點。

然而，在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中發(fā)明人發(fā)現(xiàn)相關技術至少存在以下問題：(1)激光器光學光路復雜，容易產(chǎn)生誤差，集成度不夠，造價高；(2)可調(diào)節(jié)性較差，容錯性小，只能用于固定類型的cmp平臺，不能適配與其他廠家的cmp平臺；(3)整體尺寸大，空間利用率低。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的旨在至少在一定程度上解決上述的技術問題之一。

為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種化學機械拋光終點檢測裝置。該裝置通過轉軸可調(diào)節(jié)激光線射向化學機械拋光平臺的拋光盤上窗口的角度，由此，提高了該裝置的可調(diào)節(jié)性，容錯性，可適用于不同廠家的化學機械拋光平臺。

為達到上述目的，本發(fā)明一方面實施例提出的化學機械拋光終點檢測裝置，所述裝置與化學機械拋光平臺配合使用，所述化學機械拋光平臺的拋光盤上設置有窗口，所述裝置包括：平面反射鏡；搭載所述平面反射鏡的轉軸，所述轉軸用于調(diào)整所述平面反射鏡的角度；光發(fā)射模塊，用于發(fā)出激光線，所述激光線經(jīng)由所述平面反射鏡通過所述窗口照射到所述拋光盤上的晶圓表面；光檢測模塊，用于接收經(jīng)由所述窗口接收所述晶圓的反射光線，以根據(jù)所述反射光線確定化學機械拋光工藝的終點。

根據(jù)本發(fā)明實施例的化學機械拋光終點檢測裝置，通過轉軸對平面反射鏡的角度進行調(diào)整，即，通過轉軸可調(diào)節(jié)激光線射向化學機械拋光平臺的拋光盤上窗口的角度，由此，提高了該裝置的可調(diào)節(jié)性，容錯性，可適用于不同廠家的化學機械拋光平臺。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述光發(fā)射模塊為一字線激光器，所述一字線激光器用于在距離所述一字線激光器的預設距離上提供預設長度的激光線。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述一字線激光器發(fā)出的激光線與水平面平行。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述預設長度大于或者等于10毫米，且小于或者等于15毫米。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述裝置還包括：電路模塊，與所述光檢測模塊相連，用于向所述光檢測模塊供電；

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述裝置采用雙層設計結構，所述平面反射鏡、所述轉軸、所述光發(fā)射模塊和所述光檢測模塊設置在第一層中，所述電路模塊設置在第二層，所述第一層和所述第二層之間設置有薄隔板。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述裝置還包括：鎖定部件，所述鎖定部件用于在通過所述轉軸將所述平面反射鏡調(diào)整到預設角度時，鎖定所述轉軸，以固定所述平面反射鏡的角度。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述光檢測模塊為光采集傳感器。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述裝置沿著所述拋光盤的半徑方向放置。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的化學機械拋光終點檢測裝置的結構示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的化學機械拋光終點檢測裝置的俯視圖的示例圖；

圖3是一字線激光器在50mm處形成15mm的激光線的示意圖；

圖4a是橢圓形窗口的尺寸信息的示例圖；

圖4b是現(xiàn)有裝置光線通過橢圓形窗口路徑的示例圖；

圖4c是該實施例裝置中光線通過橢圓形窗口路徑的示例圖；

圖5a是矩形窗口的尺寸信息的示例圖；

圖5b是現(xiàn)有裝置光線通過矩形窗口路徑的示例圖；

圖5c是該實施例裝置中光線通過矩形窗口路徑的示例圖。

附圖標記：

平面反射鏡1；轉軸2；光發(fā)射模塊3；窗口4；拋光盤5；晶圓6；光檢測模塊7；電路模塊8；薄隔板9；外殼10。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

下面參考附圖描述本發(fā)明實施例的化學機械拋光終點檢測裝置。

其中，需要說明的是，該化學機械拋光終點檢測裝置與化學機械拋光平臺配合使用，化學機械拋光平臺的拋光盤上設置有窗口。

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的化學機械拋光終點檢測裝置的結構示意圖。

如圖1所示，該化學機械拋光終點檢測裝置可以包括：

平面反射鏡1。

搭載所述平面反射鏡1的轉軸2，轉軸2用于調(diào)整平面反射鏡1的角度。

光發(fā)射模塊3用于發(fā)出激光線，激光線經(jīng)由平面反射鏡1通過窗口4照射到拋光盤5上的晶圓6表面。

光檢測模塊7用于接收經(jīng)由窗口4接收晶圓6的反射光線，以根據(jù)反射光線確定化學機械拋光工藝的終點。

也就是說，在化學機械拋光終點檢測裝置與化學機械拋光平臺配合使用的過程中，該裝置通過轉軸2可調(diào)節(jié)激光線射入窗口4的角度，不受窗口到平面反射鏡距離的影響，從而適用于不同的化學機械拋光平臺。

其中，窗口4的形狀可以例如為橢圓形或者矩形。

在本發(fā)明的一個實施例中，如圖1所示，該裝置還可以包括電路模塊8，該電路模塊8與光檢測模塊7相連，用于向光檢測模塊7供電。

目前，相關技術中的化學機械拋光終點檢測裝置均采用平鋪設計，尺寸較大，在本發(fā)明的實施例中，為了減少化學機械拋光終點檢測裝置的整體尺寸，該裝置采用雙層設計結構，平面反射鏡1、轉軸2、光發(fā)射模塊3和光檢測模塊7設置在第一層中，電路模塊8設置在第二層。

其中，作為一種示例，如圖1所示，第一層和第二層之間可設置有薄隔板9，以通過薄隔板9將第一層和第二層間隔起來。

其中，需要說明的是，該裝置采用雙層設計縮減了尺寸，可使整個裝置尺寸縮減到15cmx3cmx3cm(長x寬x高)甚至更小的尺寸。

在本發(fā)明的實施例中，該裝置還包括鎖定部件(圖中未示出)，該鎖定部件用于在通過轉軸2將平面反射鏡1調(diào)整到預設角度時，鎖定轉軸2，以固定平面反射鏡1的角度。

在本發(fā)明的實施例中，光檢測模塊7可以為光采集傳感器。

其中，該化學機械拋光終點檢測裝置的俯視圖的示例圖，如圖2所示，圖2中的10表示該終點檢測裝置的外殼。

在本發(fā)明的一個實施例中，為了無需外置透鏡組合對光進行調(diào)整，簡化光路設計，縮短工序，光發(fā)射模塊3可以為一字線激光器，一字線激光器用于在距離一字線激光器的預設距離上提供預設長度的激光線。

在本發(fā)明的實施例中，所述一字線激光器發(fā)出的激光線與水平面平行。

由于光檢測模塊7有光檢測的區(qū)域范圍有限，例如光采集傳感器一般為10mmx10mm的接收區(qū)域，并且，在傳輸過程中光能量有損失，因此，在本發(fā)明的實施例中，所述預設長度大于或者等于10毫米(mm)，且小于或者等于15毫米。

舉例而言，一字線激光器在50mm處形成15mm的激光線的示意圖，如圖3所示。

在本發(fā)明的實施例中，由于窗口的寬很小，一般為10mm左右，為了解決激光線容易射不到窗口或者返回不到光線檢測模塊的問題，該裝置除了通過轉軸2調(diào)整平面反射鏡1的角度之外，還可將該裝置沿著拋光盤5的半徑方向放置，從而使得激光線攝入到窗口的寬邊，可以使得該裝置可在窗口的長邊上進行角度、反射光線等調(diào)節(jié)，增加可調(diào)節(jié)量，增加了可擴展性，適用性強平面反射鏡的角度。

作為一種示例，假設窗口的形狀為橢圓形，橢圓形窗口的尺寸信息的示例圖，如圖4a所示，現(xiàn)有的化學機械拋光終點檢測裝置中激光線的入射光線通過橢圓形窗口的長邊一側射入，并經(jīng)過晶圓反射，從橢圓形窗口反射到出的反射光線的示意圖，如圖4b所示，該實施例中的將化學機械拋光終點檢測裝置沿著拋光盤5的半徑方向放置，并在進行化學機械拋光工藝的終點檢測時，激光線的入射通過橢圓形窗口射入，并經(jīng)過晶圓反射，從橢圓形窗口反射到出的反射光線的示意圖，4c所示。

作為一種示例，假設窗口的形狀為矩形，矩形窗口的尺寸信息的示例圖，如圖5a所示，現(xiàn)有的化學機械拋光終點檢測裝置中激光線的入射光線通過矩形窗口的長邊一側射入，并經(jīng)過晶圓反射，從矩形窗口反射到出的反射光線的示意圖，如圖5b所示，該實施例中的將化學機械拋光終點檢測裝置沿著拋光盤5的半徑方向放置，并在進行化學機械拋光工藝的終點檢測時，激光線的入射通過矩形窗口射入，并經(jīng)過晶圓反射，從矩形窗口反射到出的反射光線的示意圖，5c所示。

通過圖4c和圖5c可以看出，該實施例窗口的尺寸可調(diào)節(jié)余量大大增加，增加了該裝置的可擴展性，提高了該裝置的適用性。

根據(jù)本發(fā)明實施例的化學機械拋光終點檢測裝置，通過轉軸對平面反射鏡的角度進行調(diào)整，即，通過轉軸可調(diào)節(jié)激光線射向化學機械拋光平臺的拋光盤上窗口的角度，由此，提高了該裝置的可調(diào)節(jié)性，容錯性，可適用于不同廠家的化學機械拋光平臺。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關系，除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。