[发明专利]用于声学监视及控制穿透硅的通孔显露处理的设备及方法

说明书

可声学地监视及控制使用CMP(化学机械抛光)的TSV(穿透硅的通孔)显露工艺，以检测TSV破损并自动地响应于所述TSV破损。在CMP工艺期间，可分析由一个或多个声传感器接收的声发射，以检测TSV破损，所述一个或多个声传感器被定位成毗邻CMP系统的基板保持器及/或抛光垫。响应于检测到TSV破损，一个或多个补救动作可自动地发生。在一些实施例中，抛光垫压板可具有集成于其中的一个或多个声传感器，所述一个或多个声传感器延伸到安装在所述抛光垫压板上的抛光垫中。作为其他方面，还提供了监视及控制TSV显露工艺的方法。

相关申请

本申请要求2013年5月1日申请、题为“用于声学监视及控制穿透硅的通孔显露处理的设备及方法(APPARATUS AND METHODS FOR ACOUSTICAL MONITORING AND CONTROL OFTHROUGH-SILICON-VIA REVEAL PROCESSING)”的美国非临时专利申请序列第13/874,495号(代理人案卷号：20654/USA)的优先权，所述美国非临时专利申请的全文在此为所有目的通过引用整体结合于此。

技术领域

本发明一般涉及半导体器件制造，且尤其涉及TSV(穿透硅的通孔)的背侧化学机械抛光。

背景技术

亦被称作化学机械平面化的化学机械抛光(CMP)是通常用于在半导体基板上制造集成电路(IC)的工艺。CMP工艺可从部分处理基板移除地形特征和材料，以制造平坦表面供后续处理用。CMP工艺可在一个或更多旋转的抛光垫上使用研磨剂及/或化学活性抛光液，所述一个或更多旋转的抛光垫压抵着基板表面。基板可被保持在基板保持器中，所述基板保持器使基板旋转。基板保持器亦可使基板在(多个)旋转抛光垫的表面上来回振荡。

在制造IC中，3D封装可被用于增加紧凑占地面积方面的电路功能及/或性能。三维封装可涉及使用TSV(穿透硅的通孔)层叠在彼此的顶部之上的IC芯片的互连，以电连接层叠的IC芯片。TSV是延伸通过基板的垂直电导体。为从基板的背侧进入TSV(以供后续电连接下面的另一IC)，CMP可被用于TSV显露工艺中。TSV显露工艺可包括磨削及蚀刻基板的背面，以暴露TSV的从背面突出的残根(stub)。随后将介电膜沉积在背面上。CMP可被用于移除突出的残根及将背面抛光至所需的介电膜厚度，以完成TSV显露工艺。然而，TSV破损(即，一个或更多残根的破损)可发生，其会毁坏基板。因此，期望改进的TSV显露工艺。

发明内容

根据一个方面，提供用于化学机械抛光(CMP)设备的压板。所述压板包括：盘形基底，所述盘形基底被配置成在所述盘形基底的表面上接收抛光垫，所述盘形基底具有至少一个通孔；以及声传感器，所述声传感器被接收在所述至少一个通孔中并从所述盘形基底的表面突出，所述声传感器被配置成被电耦接至控制器。

根据另一方面，提供一种化学机械抛光(CMP)设备，所述CMP设备被配置成执行CMP工艺。所述CMP设备包括：压板，所述压板包括抛光垫；基板保持器，所述基板保持器被配置成保持待抛光的基板，其中所述压板或基板保持器被配置成将基板与抛光垫放置成彼此接触；声传感器，在CMP工艺期间，所述声传感器被定位成毗邻所述抛光垫或基板；以及声处理器，所述声处理器被电耦接至声传感器，且被配置成分析从声传感器接收的一个或多个信号，以检测TSV(穿透硅的通孔)破损。

根据又一方面，提供监视及控制TSV(穿透硅的通孔)显露工艺的方法。所述方法包括：使用化学机械抛光(CMP)工艺处理基板；感测CMP工艺的声发射；以及分析声发射，以检测TSV破损。

从以下详细描述可容易地明白本发明的其他方面、特征和优点，其中描述及图示了若干示例实施例和实施方式，包括构想用于实施本发明的最佳模式。本发明亦可包括其他和不同实施例，数种细节可从不同方面修改，此皆未悖离本发明的范围。因此附图和叙述本质上应视为说明之用、而非限定之意。附图不一定按比例绘制。本发明涵盖落在本发明范围内的所有修改、均等物和替代物。

附图说明