[发明专利]内装有光传感器的抛光垫

说明书

本发明申请是申请号为00819800.4、申请日为2000年7月3日、发明名称为“内装有光传感器的抛光垫”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种半导体晶片处理，更具体地说，本发明涉及一种在半导体晶片上执行化学机械抛光操作时所使用的可处理的抛光垫，该抛光垫包括一光传感器，在进行抛光操作的同时，所述光传感器监视被抛光表面的状况，从而确定加工终点。

背景技术

发明人为Birang等、公告日为1999年4月13日、专利号为US5,893,796的美国专利文献以及该专利的后续申请，即公告日为2000年4月4日、专利号为US6,045,439的美国专利文献介绍了设置在抛光垫上的窗口的若干设计。要被抛光的晶片位于抛光垫顶部，抛光垫位于一刚性平台上，从而对晶片下表面进行抛光处理。在抛光操作期间，利用一位于所述刚性平台下方的干涉仪对该表面进行监视。该干涉仪引导激光束向上，为了使激光束到达晶片下表面，激光束必须通过平台上的一个开口，然后连续向上通过抛光垫。为了阻止在平台的开口上方积聚残渣，在抛光垫上设置一窗口。无论窗口如何形成，应该指出的是，干涉仪传感器总是位于平台下方，而决不位于抛光垫上。

发明人为Tang、公告日为1999年9月7日的美国专利文献US5,949,927介绍了若干在抛光操作期间监视抛光表面的技术。在一个实施例中，Tang介绍了一种嵌入抛光垫内的光纤电缆。这种电缆仅仅是光的导体。进行传感的光源和检测器位于抛光垫的外侧。但是Tang没有介绍将光源和检测器设置在抛光垫内。在Tang的一些实施例中，使用光纤解耦器将光纤内的光从转动元件传送到固定元件。在其它实施例中，对转动元件上的光信号进行探测，所获得的电信号通过电滑动环被传送给固定元件。但是在Tang的专利中没有介绍利用无线电波、声波、调制后的光束或磁感应将电信号传送到固定元件。

发明人为Schultz、公告日为1992年1月21日的美国专利US5,081,796介绍了另一种光终点传感系统，还介绍了一种方法，在部分抛光之后，将晶片移动到这样一个位置，即一部分晶片从平台的边缘伸出。利用干涉仪测量该伸出部分上的磨损，以确定是否应该继续进行抛光加工。

总之，虽然在本领域中，有几种公知的在抛光操作期间监视抛光表面的技术，但是这些技术中没有一种是令人完全满意的。Tang介绍的光纤束太昂贵同时易碎；使用Birang等人所介绍的设置在平台下方的干涉仪要求在支承抛光垫的平台上制造一通孔。因此本发明人设计出一种监视系统，它既经济又坚固，并充分利用了现有技术中某些零件在小型化方面的发展。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种内部设置有光传感器的抛光垫，在抛光操作期间，该传感器用于监视被抛光晶片表面的诸如反射率等光学特性。光传感器所获得的实时数据确保操作终点的确定。

本发明的另一目的是提供一种向抛光垫内的光传感器供电的设备。

本发明的另一目的是提供一种供电设备，利用电力将表示光学特性的电信号从转动的抛光垫传输到相邻的非转动部分。

本发明的另一目的是提供一种包含光传感器的可处理的抛光垫，该抛光垫可拆卸地与一不可处理的集线器相连，所述集线器包含电源和信号处理电路。

根据本发明，一种包含光源和检测器的光传感器被设置在抛光垫的盲孔内，并且面朝正被抛光的表面。光源发出的光被正被抛光的表面反射，检测器检测该反射光并产生与反射回检测器的光强度相关的电信号。

利用位于抛光垫的层之间的薄导体，将检测器所产生的电信号从检测器所在位置径向向内地输送到抛光垫的中央开口。

可处理抛光垫与一集线器可拆卸地机械及电子地连接。该集线器与抛光垫一起转动。集线器包括电路，所述电路用于向光传感器供电，也用于将检测器产生的电信号传输到系统的非转动部分。考虑到电路的成本，不将该集线器当作可处理件。当抛光垫由于使用而被磨损后，它与光传感器以及薄导体一起被废弃。

根据本发明，可以采用几种供电方法以操作集线器内的电路以及光传感器内的光源。在最佳实施例中，变压器的次级线圈包含在转动的集线器内，初级线圈位于抛光机的一个相邻的非转动部分上。在第一实施例中，太阳能电池或光伏阵列被安装在转动的集线器内，并被位于抛光机的非转动部分上的光源照亮。在另一个实施例中，电力由集线器内的电池提供。在另一个实施例中，转动抛光垫或转动集线器内的导线穿过安置在抛光机的相邻的非转动部分上的永久磁铁所产生的磁场，以构成永磁发电机。