一种CMP终点检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种CMP终点检测装置及方法，该装置包括：第一涡流传感器设置于研磨平台上远离待抛光晶圆导电膜的一侧；第二涡流传感器设置于研磨平台上贴近待抛光晶圆导电膜的一侧，第一涡流传感器的电气参数与第一涡流传感器的电气参数相同；控制器的输出端分别与第一涡流传感器和第二涡流传感器连接，向第一涡流传感器和第二涡流传感器加载工作频率，工作频率为第一涡流传感器和第二涡流传感器的谐振频率，使待抛光晶圆导电膜在第二涡流传感器处产生涡流效应；控制器的输入端分别与第一涡流传感器和第二涡流传感器的输出端连接，根据第一涡流传感器和第二涡流传感器输出电压的差值计算待抛光晶圆导电膜当前厚度。提高了检测的准确性和稳定性。检测的准确性和稳定性。检测的准确性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种CMP终点检测装置及方法


[0001]本专利技术涉及集成电路制造
，具体涉及一种CMP终点检测装置及方法。

技术介绍

[0002]在集成电路制造工艺中，晶圆衬底导电膜在沉淀后，经过化学机械抛光工艺处理，能有效提高光刻工艺的套刻精度。因此，导电膜厚度在化学机械抛光工艺过程中需要实时监测，在预定厚度值停止继续研磨。目前应用实时监测化学机械抛光机的检测方式有光检测、涡流相位差和振幅差检测等检测方式。光检测灵敏度高，但只能用于不同介质之间对光源的反射率差异，确定终点位置，对抛光化学液种类、体量等参数有较强的关系。涡流相位差和振幅差检测方式，对不同厚度的导电膜需要设置的参数较多，使用时比较复杂，检测结果的准确性难以保证。
[0003]随着芯片对晶圆表面薄膜厚度及表面形貌的要求提高，目前技术中光检测、涡流相位差和振幅差检测等检测方式，已不能满足对晶圆导电膜厚度的检测精度的要求。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供一种CMP终点检测装置及方法，解决现有技术中检测方法复杂，检测精度低的问题。
[0005]根据第一方面，本专利技术实施例提供了一种CMP终点检测装置，包括：第一涡流传感器、第二涡流传感器和控制器，其中，
[0006]所述第一涡流传感器设置于研磨平台上远离待抛光晶圆导电膜的一侧；
[0007]所述第二涡流传感器设置于所述研磨平台上贴近所述待抛光晶圆导电膜的一侧，所述第一涡流传感器的电气参数与所述第一涡流传感器的电气参数相同；
[0008]所述控制器的输出端分别与所述第一涡流传感器和所述第二涡流传感器连接，向所述第一涡流传感器和所述第二涡流传感器加载工作频率，所述工作频率为所述第一涡流传感器和所述第二涡流传感器的谐振频率，以使所述待抛光晶圆导电膜在所述第二涡流传感器处产生涡流效应；
[0009]所述控制器的输入端分别与所述第一涡流传感器和所述第二涡流传感器的输出端连接，所述控制器用于根据所述第一涡流传感器和所述第二涡流传感器输出电压的差值计算待抛光晶圆导电膜的当前厚度。
[0010]此装置结构简单，数字化集成度高，配置了电气参数相同的两个涡流传感器，提高了采集数据的准确性和稳定性。
[0011]结合第一方面，在第一方面的第一实施例中，所述CMP终点检测装置，还包括：任意波形发生器、功率放大器和稳幅电路，其中，
[0012]所述控制器的输出端与所述任意波形发生器的输入端连接，所述任意波形发生器的输出端与所述功率放大器的输入端连接，所述控制器控制所述任意波形发生器产生正弦交流信号，所述正弦交流信号的频率为所述第一涡流传感器和所述第二涡流传感器的谐振
频率；
[0013]所述功率放大器的输出端与所述稳幅电路的第一输入端连接，所述稳幅电路的第二输入端外接基准电压，所述稳幅电路的输出端分别与所述第一涡流传感器和所述第二涡流传感器连接；
[0014]所述正弦交流信通过所述功率放大器和所述稳幅电路后加载至所述第一涡流传感器和所述第二涡流传感器上。
[0015]任意波形发生器、功率放大器和稳幅电路的加入，使加载到第一涡流传感器和所述第二涡流传感器的工作频率更加稳定，保证了CMP终点检测装置的稳定性。
[0016]结合第一方面，在第一方面的第二实施例中，所述CMP终点检测装置，还包括：差分放大电路和AD转换电路，其中，
[0017]所述差分放大电路的第一输入端与所述第一涡流传感器的输出端连接，第二输入端与所述第二涡流传感器的输出端连接，输出端与所述AD转换电路的输入端连接，所述AD转换电路的输出端与所述控制器的输入端连接。
[0018]差分放大电路和AD转换电路的加入，消除了共模干扰，实现微小变化的放大检测，提高了检测精度。
[0019]结合第一方面，在第一方面的第三实施例中，所述CMP终点检测装置，所述控制器上设置有通信接口，与外部设备通信连接，将所述当前厚度和/或所述第一涡流传感器和所述第二涡流传感器输出电压的差值发送至外部设备。
[0020]通过将控制器得到的相关数据发送到外部设备，方便对CMP终点检测装置的实时监测及控制，提高了稳定性及此装置的应变能力。
[0021]结合第一方面，在第一方面的任一实施例中，所述第一涡流传感器、第二涡流传感器均由电容、电阻及电感线圈构成，其中，
[0022]所述电阻与所述电感线圈串联后与所述电容并联；
[0023]所述第一涡流传感器的电阻为可变电阻；
[0024]所述电阻与所述电感线圈的连接点引出一个输出端子与所述控制器的输入端连接。
[0025]电感线圈提高了采集数据的准确性和稳定性，可变电阻排除了电气元件自身误差对第一涡流传感器和第二涡流传感器的影响，提高了准确性。
[0026]根据第二方面，本专利技术实施例提供了一种CMP终点检测方法，应用于第一方面任一实施例所述的CMP终点检测装置，所述方法包括：
[0027]将所述CMP终点检测装置安装至研磨平台；
[0028]将待抛光晶圆导电膜放置于所述研磨平台进行抛光，获取所述第一涡流传感器和所述第二涡流传感器输出电压的当前差值；
[0029]判断所述当前差值是否达到预设电压差值，所述预设电压差值为待抛光晶圆导电膜达到设定抛光厚度时对应的电压差值；
[0030]在所述当前差值达到预设电压差值时，确定所述待抛光晶圆导电膜的厚度达到厚度终点值。
[0031]这种实时监测导电膜厚度的方式涉及的参数较少，数字化集成度高，通过检测第一涡流传感器和第二涡流传感器输出电压差值的方式，提高了采集数据的准确性和稳定
性。
[0032]结合第二方面，在第二方面的第一实施例中，在将待抛光晶圆导电膜放置于所述研磨平台进行抛光之前，所述方法还包括：
[0033]将研磨平台空载，通过控制器向第一涡流传感器、第二涡流传感器加载工作频率，对所述第一涡流传感器的电阻进行阻值调节，以使所述第一涡流传感器和所述第二涡流传感器输出电压的差值为第一差值，所述第一差值为输出电压的最小差值；
[0034]将预设最大厚度的晶圆导电膜放置于所述研磨平台进行抛光，直至所述第一涡流传感器和所述第二涡流传感器输出电压的差值达到所述最小差值；
[0035]获取预设最大厚度的晶圆导电膜在抛光过程中的抛光数据，所述抛光数据包括：所述第一涡流传感器和所述第二涡流传感器输出电压的差值、抛光时长及晶圆导电膜厚度；
[0036]基于所述抛光数据建立晶圆导电膜厚度终点值与电压差的关系；
[0037]基于所述待抛光晶圆导电膜对应的目标厚度终点值，利用晶圆导电膜厚度终点值与电压差的关系，确定所述预设电压差值。
[0038]通过对第一涡流传感器和第二涡流传感器的前期校正，提高了工作中采集数据的准确性和稳定性。
[0039]结合第二方面，在第二方面的第二实施例中，所述方法还包括：
[0040]检测所述待抛光晶圆导电膜在达到厚度终点值时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CMP终点检测装置，其特征在于，包括：第一涡流传感器、第二涡流传感器和控制器，其中，所述第一涡流传感器设置于研磨平台上远离待抛光晶圆导电膜的一侧；所述第二涡流传感器设置于所述研磨平台上贴近所述待抛光晶圆导电膜的一侧，所述第一涡流传感器的电气参数与所述第一涡流传感器的电气参数相同；所述控制器的输出端分别与所述第一涡流传感器和所述第二涡流传感器连接，向所述第一涡流传感器和所述第二涡流传感器加载工作频率，所述工作频率为所述第一涡流传感器和所述第二涡流传感器的谐振频率，以使所述待抛光晶圆导电膜在所述第二涡流传感器处产生涡流效应；所述控制器的输入端分别与所述第一涡流传感器和所述第二涡流传感器的输出端连接，所述控制器用于根据所述第一涡流传感器和所述第二涡流传感器输出电压的差值计算待抛光晶圆导电膜的当前厚度。2.根据权利要求1所述的CMP终点检测装置，其特征在于，还包括：任意波形发生器、功率放大器和稳幅电路，其中，所述控制器的输出端与所述任意波形发生器的输入端连接，所述任意波形发生器的输出端与所述功率放大器的输入端连接，所述控制器控制所述任意波形发生器产生正弦交流信号，所述正弦交流信号的频率为所述第一涡流传感器和所述第二涡流传感器的谐振频率；所述功率放大器的输出端与所述稳幅电路的第一输入端连接，所述稳幅电路的第二输入端外接基准电压，所述稳幅电路的输出端分别与所述第一涡流传感器和所述第二涡流传感器连接；所述正弦交流信通过所述功率放大器和所述稳幅电路后加载至所述第一涡流传感器和所述第二涡流传感器上。3.根据权利要求1所述的CMP终点检测装置，其特征在于，还包括：差分放大电路和AD转换电路，其中，所述差分放大电路的第一输入端与所述第一涡流传感器的输出端连接，第二输入端与所述第二涡流传感器的输出端连接，输出端与所述AD转换电路的输入端连接，所述AD转换电路的输出端与所述控制器的输入端连接。4.根据权利要求1所述的CMP终点检测装置，其特征在于，所述控制器上设置有通信接口，与外部设备通信连接，将所述当前厚度和/或所述第一涡流传感器和所述第二涡流传感器输出电压的差值发送至外部设备。5.根据权利要求1－4任一项所述的CMP终点检测装置，其特征在于，所述第一涡流传感器、第二涡流传感器均由电容、电阻及电感线圈构成，其中，所述电阻与所述电感线圈串联后与所述电容并联；所述第一涡流传感器的电阻为可变电阻；所述电阻与所述电感线...

【专利技术属性】
技术研发人员：李坤，张为强，张康，李婷，王嘉琪，赵磊，廉金武，
申请(专利权)人：北京烁科精微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：