[发明专利]用于半导体晶片的化学机械抛光设备的装载装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于半导体晶片的化学机械抛光(CMP)设备的装载装置，更具体来讲，涉及这样一种用于半导体晶片的CMP设备的装载装置，即，可以在对先放入的晶片进行抛光处理之后和对随后放入的晶片进行抛光处理之前，或对同一先放入的晶片进行后续抛光处理之前，通过安装在用于单步或多步抛光工艺的CMP设备中的至少一个装载装置来测量晶片上的层的厚度，因此，对抛光后续晶片有用的信息可以被更快地传递和反映，从而提高晶片抛光精度并简化CMP设备的结构。

背景技术

通常，化学机械抛光(CMP)设备是用于抛光晶片表面的重要的半导体设备。CMP设备通常包括抛光装置和装载装置。抛光装置包括：平台，抛光垫附着在该平台上；抛光液提供器，向抛光垫提供用于化学抛光的抛光液；轴(spindle)，依靠设置在抛光垫上方的抛光载具(polishing carrier)夹持晶片并使晶片接触抛光垫旋转，从而物理地抛光晶片，等等。装载装置通过机器人臂从晶片盒(wafer cassette)将晶片传送到抛光载具头(head of the polishing carrier)以能够将晶片装载到抛光载具头/将晶片从抛光载具头卸载。

在半导体处理中，控制任何处理都是重要的，例如处理对象(诸如晶片)的抛光处理，即，通过实时监控其进展并在合适的时间点将其终止，这称为处理结束点或抛光结束点的检测。有一种适合检测这种抛光结束点并向处理模型控制器(process module controller)发送信号以完成处理的装置。这种装置被称为结束点检测器(EPD)。

特别地，在利用CMP设备进行CMP处理的情况下，通过测量晶片在抛光前和抛光后的厚度来检测抛光结束点。所以，通常应用利用光学系统的在线度量厚度测量技术(in-line metrological thickness measurement technique)。在基于在线度量厚度测量技术的半导体晶片表面抛光处理中的抛光结束点可以通过如下方法检测：从光源发光，在抛光前和抛光后晶片表面上反射光，并允许光电探测器(或探头组合件)来接收反射的光并测量所接收到的光的干涉的变化。按照这样的方式，可以获得关于去除率(removal rate)的信息，并且当随后的晶片被抛光时可以应用所述关于去除率的信息，从而能实现更精确的抛光控制。

这种晶片抛光处理可以一次只抛光通过装载装置传递在单个平台上的一个晶片。然而，在大多数情况下，该处理需要顺序地抛光通过安装在抛光装置周围的多个装载装置传递到彼此相邻布置的多个平台上的多个晶片，这被称为多步抛光处理。

本申请人提交的第10-2003-0018522号和第10-2003-0027043号韩国专利申请中公开了这种用于通过采用如前所述的半导体晶片的光学厚度测量技术来检测抛光结束点的传统方法和装置的具体示例。

第10-2003-0018522号韩国专利申请公开了当通过光学系统检测到将晶片上的层抛光至预定厚度的处理结束点时，通过利用干涉现象而不是像先前技术依赖反射光的强度来检测层的厚度的变化的技术。应用这种技术，可以精确地检测抛光处理的结束点。

第10-2003-0027043号韩国专利申请公开了一种技术配置，其中，在CMP设备的平台中安装了探头组合件，使得探头组合件的探针(tip)可以接近晶片的表面，以在抛光晶片表面的同时允许实时识别抛光信息。

根据在现有专利申请的说明书中公开的具体实施例，通过在抛光垫中钻孔并将该孔用透光的保护盖覆盖来形成透射窗，通过透射窗将光直接施加到晶片上，并基于反射光的性质的变化来检测层厚度的变化。换言之，传统技术检测抛光结束点为在对通过光学传感器(探头)获得的数字数据执行多步修正的处理中检测到特殊变化时的时间点，并在此时间点停止抛光处理。

在如上所述的传统技术中，用于检测光的探头组合件被安装在抛光设备的平台中，执行抛光处理，被抛光的层的厚度的变化可以被同时实时地追踪，从而可以检测抛光结束点。这里，光被施加在晶片上的指定位置，分析依据晶片的层厚度的反射光的波形信号，以获得厚度信息。这里，可以通过指令系统在反射光的波形的指定的波峰或波谷停止抛光处理来指示抛光结束点。

然而，传统的检测结束点的方法和设备具有下面的问题。

首先，由于通过CMP设备化学地并机械地抛光晶片的表面(图案表面)，所以在通过检测晶片表面获得的数据中混杂有大量的噪声和非必要数据。因此，与现有方法相比，需要处理大量的复杂数据。根据图案类型，会降低结束点的检测精度。