電化學拋光終點檢測裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及集成電路制造領域，尤其涉及一種電化學拋光終點檢測裝置及方法。
【背景技術】
[0002]電化學拋光技術是繼化學機械拋光(CMP)后又一種新的平坦化技術。相較于化學機械拋光技術，電化學拋光由于只有拋光液參與電化學反應，因此，在拋光過程中沒有機械應力產生，從而使電化學拋光技術能夠克服傳統的化學機械拋光技術在超微細特征尺寸集成電路制造中的缺陷而被逐漸應用在極大規模集成電路和超大規模集成電路的制造中。
[0003]在目前的電化學拋光工藝中，多采用的是基于時間的離線終點檢測技術，其終點檢測方法是:采取對試片進行預先實驗拋光，取得拋光時間及拋光速率的關系；然后，在電化學拋光工藝之前先測量待拋光的銅膜厚度，再利用已知的拋光速率計算出拋光時間，以控制拋光時間的方式來決定拋光終點。該終點檢測方法雖然簡單、易操作，但是，由于拋光速率或拋光環境的改變等會造成拋光終點時間產生變化，從而導致電化學拋光出現過度拋光或拋光不足的情形，限制了電化學拋光技術的推廣使用。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種電化學拋光終點檢測裝置及方法，旨在實時在線檢測拋光終點，以避免在電化學拋光過程中出現過度拋光或拋光不足的情形。
[0005]根據本發明的一實施例提出的電化學拋光終點檢測裝置，包括晶圓夾盤、拋光噴頭、拋光噴頭致動器、測量探頭、測量探頭致動器及控制模塊。晶圓夾盤夾持晶圓，晶圓夾盤帶動晶圓旋轉。拋光噴頭向晶圓夾盤上的晶圓表面噴射拋光液。拋光噴頭致動器驅動拋光噴頭在晶圓表面上方水平移動。測量探頭測量拋光后晶圓表面的金屬層膜厚值。測量探頭致動器驅動測量探頭在晶圓表面上方水平移動。控制模塊根據測量探頭測量的金屬層膜厚值判斷是否達到拋光終點。在同一時刻，拋光噴頭與測量探頭均在以晶圓的中心為圓心的同一半徑圓上。
[0006]在一個實施例中，還包括拋光噴頭旋轉臂，所述拋光噴頭安裝在拋光噴頭旋轉臂的末端，拋光噴頭旋轉臂的與末端相對的另一端與拋光噴頭致動器連接，拋光噴頭致動器驅動拋光噴頭旋轉臂轉動以帶動拋光噴頭在晶圓表面上方水平移動。
[0007]在一個實施例中，還包括測量探頭旋轉臂,所述測量探頭安裝在測量探頭旋轉臂的末端，測量探頭旋轉臂的與末端相對的另一端與測量探頭致動器連接，測量探頭致動器驅動測量探頭旋轉臂轉動以帶動測量探頭在晶圓表面上方水平移動。
[0008]在一個實施例中，拋光噴頭致動器及測量探頭致動器分別驅動拋光噴頭及測量探頭由靠近晶圓的中心向晶圓的外邊緣移動。
[0009]在一個實施例中，拋光噴頭致動器及測量探頭致動器分別驅動拋光噴頭及測量探頭在晶圓的徑向背向水平移動。
[0010]在一個實施例中，拋光噴頭對準晶圓的一半徑圓并向該半徑圓上噴射拋光液，測量探頭測量該半徑圓上電化學拋光后晶圓表面的金屬層膜厚值，并將測量得到的金屬層膜厚值發送至控制模塊，控制模塊接收該金屬層膜厚值后，將該金屬層膜厚值與終點設定值比較，以判斷是否達到拋光終點，如果沒有達到拋光終點，則繼續進行該半徑圓上的電化學拋光工藝直至測量探頭測量得到的金屬層膜厚值達到終點設定值；如果達到拋光終點，則控制模塊發送控制信號至拋光噴頭致動器和測量探頭致動器，拋光噴頭致動器和測量探頭致動器收到控制模塊發送的控制信號后，分別驅動拋光噴頭和測量探頭移動并對準晶圓的下一個半徑圓。
[0011 ] 在一個實施例中，測量探頭為非接觸式測量探頭。
[0012]根據本發明的一實施例提出的電化學拋光終點檢測方法，包括如下步驟:
[0013]水平移動拋光噴頭和測量探頭，在同一時刻，拋光噴頭與測量探頭均在以晶圓的中心為圓心的同一半徑圓上；
[0014]旋轉晶圓，接通拋光電源，拋光噴頭向其所對準的晶圓的一半徑圓上噴射拋光液，測量探頭測量該半徑圓上電化學拋光后晶圓表面的金屬層膜厚值；
[0015]將測量得到的金屬層膜厚值與終點設定值比較，以判斷是否達到拋光終點，如果沒有達到拋光終點，則繼續進行該半徑圓上的電化學拋光工藝；如果達到拋光終點，則使拋光噴頭和測量探頭移動并對準晶圓的下一個半徑圓。
[0016]在一個實施例中，拋光噴頭及測量探頭由靠近晶圓的中心向晶圓的外邊緣移動。
[0017]在一個實施例中，拋光噴頭及測量探頭在晶圓的徑向背向水平移動。
[0018]綜上所述，本發明提出的電化學拋光終點檢測裝置及方法通過實時在線測量拋光后晶圓表面的金屬層膜厚值，準確控制電化學拋光終點，以避免在電化學拋光過程中出現過度拋光或拋光不足的情形。
【附圖說明】
[0019]圖1揭示了本發明的一實施例的電化學拋光終點檢測裝置的示意圖。
[0020]圖2揭示了電化學拋光過程中拋光終點檢測示意圖。
[0021]圖3揭示了本發明的一實施例的電化學拋光終點檢測方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0022]為詳細說明本發明的技術內容、構造特征、所達成目的及效果，下面將結合實施例并配合圖式予以詳細說明。
[0023]參考圖1所示，揭示了本發明的一實施例的電化學拋光終點檢測裝置的示意圖。根據該實施例提出的一種電化學拋光終點檢測裝置包括夾持晶圓102的晶圓夾盤101、向晶圓夾盤101上的晶圓102表面噴射拋光液的拋光噴頭105、驅動拋光噴頭105在晶圓102表面上方水平移動的拋光噴頭致動器103、測量晶圓102表面待拋光金屬層膜厚的測量探頭108、驅動測量探頭108在晶圓102表面上方水平移動的測量探頭致動器106及控制模塊。
[0024]具體地，晶圓夾盤101夾持晶圓102順時針或逆時針旋轉。拋光噴頭105安裝在拋光噴頭旋轉臂104的末端，拋光噴頭旋轉臂104的與其末端相對的另一端與拋光噴頭致動器103連接。拋光噴頭致動器103設置在晶圓夾盤101的一側，拋光噴頭致動器103驅動拋光噴頭旋轉臂104轉動，從而帶動拋光噴頭105在晶圓102表面的上方水平移動。測量探頭108安裝在測量探頭旋轉臂107的末端，測量探頭旋轉臂107的與其末端相對的另一端與測量探頭致動器106連接。測量探頭致動器106設置在晶圓夾盤101的一側，測量探頭致動器106驅動測量探頭旋轉臂107轉動,從而帶動測量探頭108在晶圓102表面的上方水平移動。在一個實施例中，拋光噴頭致動器103與測量探頭致動器106正相對的布置在晶圓夾盤101的兩側。
[0025]參考圖2，揭示了電化學拋光過程中拋光終點檢測示意圖。如圖2所示，電化學拋光時，拋光噴頭旋轉臂104帶動拋光噴頭105由靠近晶圓102的中心向晶圓102的外邊緣移動。測量探頭旋轉臂107帶動測量探頭108由靠近晶圓102的中心向晶圓102的外邊緣移動。在同一時刻，拋光噴頭105距離晶圓102中心的徑向距離與測量探頭108距離晶圓102中心的徑向距離相等。換言之，在同一時刻，拋光噴頭105與測量探頭108均在以晶圓102的中心為圓心的同一半徑圓上，其目的是保證測量探頭108始終能夠測量到晶圓102上拋光后的金屬層膜厚值，以此判斷是否達到拋光終點。
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