本實(shí)用新型涉及一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置，更為詳細(xì)地涉及一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置，所述化學(xué)機(jī)械研磨裝置為了在化學(xué)機(jī)械研磨工藝中對(duì)晶元研磨層的厚度進(jìn)行測(cè)定，而解決因照射的光的位置而產(chǎn)生的測(cè)定誤差，并且在測(cè)定晶元研磨層厚度方面可更準(zhǔn)確地進(jìn)行信號(hào)處理。

背景技術(shù)：

通常地，化學(xué)機(jī)械研磨(Chemical Mechanical Polishing；CMP)工藝是一種以如下形式使得基板的表面平坦的工藝：以晶元等的基板接觸至旋轉(zhuǎn)的研磨平板上的狀態(tài)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的同時(shí)進(jìn)行機(jī)械研磨，從而達(dá)到預(yù)先規(guī)定的厚度。

為此，如圖1a及圖1b所示，化學(xué)機(jī)械研磨裝置在研磨平板10，以使得研磨墊11 覆蓋于所述研磨平板10上的狀態(tài)進(jìn)行自轉(zhuǎn)的同時(shí)，通過(guò)研磨頭20將晶元W向研磨墊11 的表面加壓的同時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而平坦地研磨晶元的表面。為此，設(shè)置有使得調(diào)節(jié)盤 (conditioning disk)31旋轉(zhuǎn)(30r)的同時(shí)進(jìn)行改質(zhì)的調(diào)節(jié)器(conditioner)30，并且將執(zhí)行化學(xué)研磨的研磨液通過(guò)研磨液供給部40供給至研磨墊11的表面，所述調(diào)節(jié)盤31以規(guī)定的加壓力(30F)對(duì)研磨墊的表面進(jìn)行加壓。

此時(shí)，進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝的晶元的研磨層厚度在達(dá)到最終目標(biāo)(target)厚度的狀態(tài)下必須中斷，因此在化學(xué)機(jī)械研磨工藝中通過(guò)厚度感知傳感器50持續(xù)地對(duì)晶元研磨層的厚度進(jìn)行監(jiān)視。根據(jù)情況的不同，在化學(xué)機(jī)械研磨工藝中通過(guò)厚度感知傳感器 50對(duì)晶元的研磨層厚度分配進(jìn)行測(cè)定，從而也可以以通過(guò)控制部70完成厚度分配的形式進(jìn)行控制。

雖然所述厚度感知傳感器50根據(jù)晶元研磨層Le的種類以不同的形式進(jìn)行設(shè)置，但是在為光傳感器的情況下，晶元研磨層Le可全部適用于氧化物層與金屬層。在晶元研磨層Le為氧化物層的情況下，可在從研磨初期階段開始從由光傳感器形成的厚度感知傳感器50獲得晶元研磨層的厚度分配，同時(shí)也可感知研磨完成時(shí)間點(diǎn)。并且在晶元研磨層Le為金屬層的情況下，可感知研磨完成時(shí)間點(diǎn)。

換句話說(shuō)，如圖1b及圖2所示，在以與研磨墊11一同旋轉(zhuǎn)的形式進(jìn)行設(shè)置并且穿過(guò)晶元的下側(cè)時(shí)，在將光信號(hào)Li照射至研磨層Le之后，對(duì)在研磨層Le反射的光接收信號(hào)Lo進(jìn)行接收，并且將光接收信號(hào)Lo傳送至控制部70，從而感知晶元W的研磨層 Le厚度。更為具體地，如圖4及圖5所示，從光傳感器50照射的光信號(hào)Li在穿過(guò)晶元 W的下側(cè)的同時(shí)，穿過(guò)從研磨層的表面Se反射的光接收信號(hào)Lo1與研磨層Le，從而通過(guò)光接收信號(hào)Lo2的干涉信號(hào)或相位差來(lái)得到研磨層的厚度或厚度分配，所述光接收信號(hào)Lo2是從與SiN層的邊界Si反射的，所述SiN層存在于氧化物層的內(nèi)側(cè)。

但是，如圖4及圖5所示，就用于制作半導(dǎo)體元件或組件(package)的晶元W而言，研磨層Le內(nèi)側(cè)的SiN層邊界面Si不平坦而且形成有凹凸99。換句話說(shuō)，用于制作半導(dǎo)體元件或組件的裝置(device)D的區(qū)域形成有凹凸99，由于裝置D的中間區(qū)域B是用于分別對(duì)裝置D進(jìn)行分割的切割線，因此不需要另外安裝即可形成平坦面。

但是，就光傳感器50而言，其直徑wo以非常小的形式形成為2mm以下，從而將光照射至一個(gè)地點(diǎn)并得到研磨層厚度。由此，如圖5所示，在直徑大概為10～20μm的光信號(hào)Li穿過(guò)研磨層Le的表面并照射至中間區(qū)域B的情況下S1、S2，雖然光接收信號(hào) Lo1、Lo2全部被接收至光傳感器50，從而可準(zhǔn)確地測(cè)定研磨層Le的厚度，但是若光信號(hào)Li穿過(guò)研磨層Le的表面并照射至裝置99的凹凸部分99的內(nèi)側(cè)面S3，則因反射方向分別不同從而以失去光接收信號(hào)Lo1、Lo2的一部分的狀態(tài)進(jìn)行接收，因此存在如下問題，由于對(duì)光信號(hào)Li進(jìn)行接收的位置S而導(dǎo)致晶元W的研磨層Le厚度的測(cè)定準(zhǔn)確性存在顯著的差異。

由此，雖然試圖將光信號(hào)Li僅僅照射至沒有形成裝置D的中間區(qū)域B，但是以在自轉(zhuǎn)的晶元W的板面中將光信號(hào)Li僅僅照射至中間區(qū)域B的形式進(jìn)行控制是非常難的，而且目前在現(xiàn)實(shí)中是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型用于解決如上所述的問題，目的在于為了在化學(xué)機(jī)械研磨工藝中對(duì)晶元研磨層的厚度進(jìn)行測(cè)定，從而解決由于照射的光的位置而導(dǎo)致的測(cè)定誤差。

此外，本實(shí)用新型的目的在于，在為了消除由于光的位置而導(dǎo)致的測(cè)定誤差，而較大地放大光傳感器的照射面積的情況下，準(zhǔn)確地感知光傳感器的傳感(sensing)位置，并準(zhǔn)確地感知由于晶元的位置而產(chǎn)生的厚度分配。

通過(guò)如上所述，本實(shí)用新型的目的在于，即使沒有復(fù)雜的控制，也可準(zhǔn)確地對(duì)晶元的研磨層厚度進(jìn)行測(cè)定。

本實(shí)用新型為了達(dá)到如上所述的目的，提供一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置，所述化學(xué)機(jī)械研磨裝置作為一種為了制作多個(gè)裝置而所述裝置對(duì)以間隔中間區(qū)域程度間距的形式配置的晶元的研磨層進(jìn)行研磨的化學(xué)機(jī)械研磨裝置，所述化學(xué)機(jī)械研磨裝置的特征在于，包括：研磨平板，其以所述晶元的所述研磨層接觸的研磨墊覆蓋于上面的形式進(jìn)行自轉(zhuǎn)；光傳感器，其固定于所述研磨平板并與所述研磨平板一同旋轉(zhuǎn)，并且設(shè)置有光發(fā)送部與光接收部，所述光發(fā)送部將多個(gè)光信號(hào)照射至所述晶元的所述研磨層并形成點(diǎn)(spot) 區(qū)域，所述光接收部接收光接收信號(hào)，所述光接收信號(hào)是在所述光發(fā)送部照射的光信號(hào)在所述研磨層反射的；控制部，其從在所述光接收部接收的所述光接收信號(hào)得到所述晶元的研磨層厚度，并且通過(guò)第一光接收信號(hào)感知所述光傳感器是否位于所述晶元的下側(cè)，所述第一光接收信號(hào)是從作為所述光接收部中一部分的感知部得到的。

如上所述，可得到如下效果，在對(duì)作為光的反射信號(hào)的光接收信號(hào)進(jìn)行接收的許多光接收部中將一部分以上構(gòu)成為感知部，所述光是從與擴(kuò)大的點(diǎn)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的多個(gè)光發(fā)送部進(jìn)行照射的，從而感知光接收信號(hào)是否位于晶元的下側(cè)，所述光接收信號(hào)是由在光傳感器中照射的光而產(chǎn)生的，從而通過(guò)光接收信號(hào)準(zhǔn)確地感知晶元研磨層的厚度，所述光接收信號(hào)是通過(guò)來(lái)自于位于晶元的下側(cè)的光發(fā)送部的光而產(chǎn)生的，由此，即使在光傳感器的一部分位于晶元的外部，其他的一部分僅位于晶元的下側(cè)的狀態(tài)下，僅挑選由反射光而產(chǎn)生的光接收信號(hào)，所述反射光是在晶元研磨層反射的，從而即使在晶元的邊緣區(qū)域中也可準(zhǔn)確地得到晶元的研磨層厚度。

在此，所述感知部由所述光接收部的一部分形成，從而與現(xiàn)有技術(shù)相比，可感知大面積的光傳感器的一部分位于所述晶元的下側(cè)的狀態(tài)。

最重要的是，優(yōu)選地，光的點(diǎn)區(qū)域配置為形成與所述裝置的寬度與長(zhǎng)度中任意一個(gè)以上相比更大的直徑，所述光是從所述光傳感器的所述光發(fā)送部照射的。如上所述，使得光信號(hào)射入至晶元的研磨層，并且將光傳感器的光點(diǎn)區(qū)域以比裝置的寬度與長(zhǎng)度中任意一個(gè)以上更大的形式形成，所述光傳感器對(duì)在晶元反射的光接收信號(hào)進(jìn)行接收，以此，由于在晶元研磨層所反射的光接收信號(hào)中也一定地包括光接收信號(hào)，所述光接收信號(hào)是在裝置所在的區(qū)域反射的，因此即使由于光信號(hào)的一部分在裝置所在的區(qū)域中受到損失或者漫反射從而在光傳感器沒有接收到光，也可使得與光信號(hào)的照射位置無(wú)關(guān)地在光接收信號(hào)中受到損失或者漫反射而沒有接收到的光信號(hào)的量變得均勻，進(jìn)而從以放大的面積入射于研磨層并反射的光接收信號(hào)可準(zhǔn)確地感知研磨層的厚度。

為此，優(yōu)選地，所述光傳感器的所述點(diǎn)是可使得一個(gè)裝置設(shè)置于所述點(diǎn)內(nèi)部的形狀。例如，所述光傳感器的所述點(diǎn)直徑可形成為1英寸以上。

此外，所述光信號(hào)的寬度規(guī)定為將所述裝置的寬度與所述中間區(qū)域的寬度加起來(lái)的大小，所述光信號(hào)的長(zhǎng)度可規(guī)定為將所述裝置的長(zhǎng)度與所述中間區(qū)域的長(zhǎng)度加起來(lái)的大小。在此情況下，無(wú)論光信號(hào)存在于晶元的任意位置，使得至少一個(gè)裝置與一個(gè)中間區(qū)域同時(shí)設(shè)置于點(diǎn)內(nèi)部。

換句話說(shuō)，最理想的是所述光信號(hào)的寬度規(guī)定為將所述裝置的寬度與所述中間區(qū)域的寬度加起來(lái)的大小的整數(shù)倍，所述光信號(hào)的長(zhǎng)度規(guī)定為將所述裝置的長(zhǎng)度與所述中間區(qū)域的長(zhǎng)度加起來(lái)的大小的整數(shù)倍。通過(guò)如上所述，從光傳感器射出的點(diǎn)包括規(guī)定的個(gè)數(shù)的裝置與中間區(qū)域，從而可使得在裝置中受到損失或者漫反射的光接收信號(hào)的量始終保持一定。

為此，所述光信號(hào)可形成為與裝置形態(tài)相似的矩形形態(tài)，而不是圓形。更為優(yōu)選地，所述光信號(hào)是與將鄰接于裝置的中間區(qū)域沿著寬度方向與長(zhǎng)度方向一個(gè)一個(gè)合成的形狀相似的形態(tài)的矩形。

另外，所述控制部能夠通過(guò)所述感知部?jī)H在所述光傳感器位于所述晶元的下側(cè)的期間以接收所述光接收信號(hào)的形式對(duì)所述光傳感器進(jìn)行控制。由此，由于不接收在獲得晶元的研磨層厚度時(shí)所不需要的光接收信號(hào)，因此在控制部中使得在獲得研磨層厚度時(shí)所需要的計(jì)算變得更加容易。

另外，所述光接收部在所述研磨墊旋轉(zhuǎn)一圈的期間對(duì)所述光接收信號(hào)進(jìn)行接收；所述控制部通過(guò)所述感知部來(lái)對(duì)所述光傳感器位于所述晶元的下側(cè)的時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，并且將在所述光接收部中接收的所述光接收信號(hào)與所述時(shí)間數(shù)據(jù)映射(mapping)至相同的時(shí)間軸，并且也可僅通過(guò)所述光傳感器位于所述晶元的下側(cè)的部分的所述光接收信號(hào)來(lái)感知所述研磨層的厚度。由此，以在光接收部中全部接收到對(duì)于晶元研磨層厚度的信息的狀態(tài)來(lái)得到晶元研磨層的厚度，以此，在得到研磨層厚度時(shí)所需要的光接收信號(hào)的一部分受到損失的問題可得到解決，并且也可用于在研磨工藝結(jié)束的狀態(tài)下對(duì)光接收信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤并對(duì)研磨工藝的變量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

并且，所述化學(xué)機(jī)械研磨裝置的控制部接收光傳感器的光接收信號(hào)并使得光接收信號(hào)平均化，從而感知所述研磨層的厚度，由此從放大的光信號(hào)所反射的大面積的光接收信號(hào)可準(zhǔn)確地感知研磨層厚度。

如上所述，本實(shí)用新型可得到如下效果，在對(duì)作為光的反射信號(hào)的光接收信號(hào)進(jìn)行接收的許多光接收部中將一部分以上構(gòu)成為感知部，所述光是從與擴(kuò)大的點(diǎn)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的多個(gè)光發(fā)送部進(jìn)行照射的，從而感知光接收信號(hào)是否位于晶元的下側(cè)，所述光接收信號(hào)是由在多個(gè)光發(fā)送部中照射的光而產(chǎn)生的，從而僅通過(guò)光接收信號(hào)計(jì)算晶元研磨層的厚度，所述光接收信號(hào)是通過(guò)來(lái)自于位于晶元的下側(cè)的光發(fā)送部的光而產(chǎn)生的，由此，通過(guò)大面積的光傳感器也可準(zhǔn)確地得到晶元邊緣區(qū)域的研磨層厚度。

不僅如此，本實(shí)用新型還可得到如下有利的效果，使得光信號(hào)射入至晶元的研磨層，并且將光傳感器的光點(diǎn)區(qū)域以比裝置的大小更大的形式放大形成，所述光傳感器對(duì)在晶元反射的光接收信號(hào)進(jìn)行接收，以此，由于在晶元研磨層所反射的光接收信號(hào)也一定地包括光接收信號(hào)，所述光接收信號(hào)是在裝置所在的區(qū)域中反射的，因此即使由于光信號(hào)的一部分在裝置所在的區(qū)域中受到損失或者漫反射從而在光傳感器沒有接收到，也可使得與光信號(hào)的照射位置無(wú)關(guān)地在光接收信號(hào)中受到損失或者漫反射而沒有接收到的光信號(hào)的量變得均勻，進(jìn)而從光接收信號(hào)準(zhǔn)確地感知研磨層的厚度，所述光接收信號(hào)是以放大的面積射入至研磨層并反射的。

通過(guò)如上所述，本實(shí)用新型可得到如下效果，即使沒有對(duì)從光傳感器射出的光信號(hào)的位置進(jìn)行復(fù)雜地控制，也可在化學(xué)機(jī)械研磨工藝中在貫穿晶元的整體面積上準(zhǔn)確地得到研磨層的厚度。

附圖說(shuō)明

圖1a是示出通常的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的正面圖，

圖1b是圖1a的平面圖，

圖2是圖1a的“A”部分的放大圖，

圖3是示出晶元的構(gòu)成的圖，

圖4是圖3的“B”部分的放大圖，

圖5是根據(jù)圖4的切割線V-V的截面圖，

圖6是示出根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的構(gòu)成的正面圖，

圖7是圖6的平面圖，

圖8是圖6的“B”部分的放大圖，

圖9a是示出根據(jù)圖8的切割線C-C的光傳感器配置構(gòu)造的圖，

圖9b是示出與根據(jù)本實(shí)用新型的其他實(shí)施例的圖10的切割線C-C相對(duì)應(yīng)的光傳感器配置構(gòu)造的圖，

圖10是示出光傳感器的光信號(hào)的點(diǎn)(spot)到達(dá)晶元的軌跡的圖，

圖11a是圖10的一部分放大圖，

圖11b是示出根據(jù)本實(shí)用新型的其他實(shí)施形態(tài)的光信號(hào)的點(diǎn)到達(dá)晶元的狀態(tài)的圖，

圖12是根據(jù)圖11a的切割線X-X的截面圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對(duì)根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的化學(xué)機(jī)械研磨裝置100進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。但是，在對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行說(shuō)明時(shí)，為了使得本實(shí)用新型的要旨更清晰，省略對(duì)于公知的功能或構(gòu)成的具體的說(shuō)明。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的化學(xué)機(jī)械研磨裝置100包括：研磨平板10，以晶元 W的研磨面被研磨的形式進(jìn)行接觸的研磨墊11覆蓋于所述研磨平板10；研磨頭20，其將晶元W以設(shè)置于底面的狀態(tài)進(jìn)行加壓的同時(shí)，使得晶元W進(jìn)行自轉(zhuǎn)；調(diào)節(jié)器30，其設(shè)置有調(diào)節(jié)盤31，所述調(diào)節(jié)盤31以加壓的狀態(tài)接觸于研磨墊11的表面并旋轉(zhuǎn)(30r)，從而對(duì)研磨墊11進(jìn)行改質(zhì)；研磨液供給部40，其為了對(duì)晶元W進(jìn)行化學(xué)研磨，從而供給研磨液；光傳感器500，其固定設(shè)置于研磨墊11，并在穿過(guò)調(diào)節(jié)盤31的底面時(shí)，接收將光信號(hào)Li照射至晶元W的研磨層Le并反射的光接收信號(hào)Lo，從而用于感知研磨層 Le的厚度；控制部700，其從在光傳感器500接收的光接收信號(hào)感知研磨墊11的厚度 (包括“厚度變動(dòng)量”)與晶元研磨層Le的厚度(包括“厚度變動(dòng)量”)。

所述研磨平板10以研磨墊11覆蓋于其上面的狀態(tài)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。如圖6及圖7所示，光傳感器500固定于研磨平板10并且構(gòu)成為與研磨墊11一同旋轉(zhuǎn)。由于光傳感器 500與研磨墊11一同旋轉(zhuǎn)，因此控制部700的控制電路也可與研磨平板10一同旋轉(zhuǎn)，并且也可通過(guò)滑環(huán)(slip ring)等的公知裝置來(lái)將施加至光傳感器500的電源以及來(lái)自于光傳感器500的信號(hào)傳送至非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的控制電路。

所述研磨頭20從外部得到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力，從而以將晶元W位于底面的狀態(tài)將晶元W 向研磨墊11加壓的同時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。為此，在研磨頭20的內(nèi)部形成有壓力腔(chamber)，并且可通過(guò)調(diào)節(jié)壓力腔的壓力來(lái)調(diào)節(jié)對(duì)晶元W進(jìn)行加壓的加壓力。

所述調(diào)節(jié)器30以調(diào)節(jié)盤31加壓于研磨墊11的狀態(tài)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(30r)驅(qū)動(dòng)，并且對(duì)調(diào)節(jié)盤30進(jìn)行臂(arm)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(30d)，以此改質(zhì)成研磨液可流入至研磨墊11的表面的環(huán)境。

所述研磨液供給部40將研磨液供給至研磨墊11上，從而研磨液通過(guò)形成于研磨墊 11的表面的微小的槽流入至晶元W。以此，晶元研磨層Le進(jìn)行通過(guò)研磨液的化學(xué)研磨工藝。

如圖6及圖7所示，所述光傳感器500固定于研磨平板10，并且與研磨墊11一同旋轉(zhuǎn)，因此設(shè)置為沿著從研磨墊11的中心以規(guī)定的半徑長(zhǎng)度相間隔的圓形路徑P進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(50r)。設(shè)置于研磨平板10的光傳感器500在從研磨墊11的中心相互不同的間隔距離上設(shè)置多個(gè)，在各個(gè)固定的位置進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，在多個(gè)路徑中得出晶元研磨層 Le的分配。在此情況下，光傳感器500在穿過(guò)晶元W下側(cè)區(qū)域的期間接收光接收信號(hào) Lo，所述光接收信號(hào)Lo是從光傳感器500射出的光信號(hào)Li反射至晶元研磨層Le的。但是，在本實(shí)用新型的其他的實(shí)施形態(tài)中，光傳感器500也可僅設(shè)置一個(gè)。

如圖9a所示，各個(gè)光傳感器500包括：多個(gè)光發(fā)送部510，其將光Li照射至晶元研磨層的多個(gè)位置；光接收部520，其接收光接收信號(hào)Lo，所述光接收信號(hào)Lo是從多個(gè)光發(fā)送部510照射的光Li在晶元研磨層Le反射形成的；感知部530，其對(duì)從多個(gè)光發(fā)送部510中的一部分照射的光進(jìn)行接收，從而感知光傳感器500的相對(duì)晶元W的位置。

就在圖9a中例示的光傳感器500而言，雖然光接收部520配置于中央部，但是如圖 9b所例示的，多個(gè)光接收部520以鄰接于多個(gè)光發(fā)送部510的形式進(jìn)行設(shè)置，并且可對(duì)從光發(fā)送部510照射的光Li的光接收信號(hào)進(jìn)行接收。

并且，對(duì)光傳感器500的相對(duì)晶元W的位置進(jìn)行感知的感知部530、520'在最外圍配置有2個(gè)至4個(gè)，并且對(duì)光傳感器500進(jìn)入至晶元W的下側(cè)的瞬間與光傳感器550從晶元W的下側(cè)移動(dòng)至外部的瞬間進(jìn)行感知。

另外，感知部530由于接收光接收信號(hào)，因此可設(shè)定多個(gè)光接收部520中的一部分，所述光接收信號(hào)是從光發(fā)送部510照射的光反射至晶元研磨層或研磨頭20的固定圈 (retainer ring)的底面的光接收信號(hào)。因此，感知部可在相同的光傳感器500內(nèi)在每個(gè)化學(xué)機(jī)械研磨工藝可設(shè)定為不同位置的光接收部。如上所述，感知部不僅配置于光傳感器500的最外圍，而且還配置于其內(nèi)側(cè)，由此，可準(zhǔn)確地感知到光傳感器500的一些部分是否位于晶元W的下側(cè)外部且光傳感器500的一些其他的部分(圖9b的斜線區(qū)域)是否位于晶元W的下側(cè)內(nèi)側(cè)。

如上所述，由于在光傳感器500的多個(gè)光發(fā)送部510照射的光可僅僅準(zhǔn)確地提取在晶元研磨層Le反射的光接收信號(hào)Lo，因此可消除在許多光接收信號(hào)中因在晶元研磨層未反射的光接收信號(hào)而無(wú)法計(jì)算出準(zhǔn)確的晶元研磨層厚度的現(xiàn)有的問題。特別是，可得到如下的有利效果，與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于是寬度W5更加擴(kuò)大的光傳感器500，因此即使在只有光傳感器500的一部分位于晶元W的下側(cè)，其他的一部分位于晶元的外部的狀態(tài)下，僅將在晶元研磨層Le反射的光接收信號(hào)作為用于計(jì)算晶元研磨層厚度的光接收信號(hào)，也可在晶元的邊緣區(qū)域中得到準(zhǔn)確的研磨層厚度。

如上所述，根據(jù)本實(shí)用新型的化學(xué)機(jī)械研磨裝置100的光傳感器500與現(xiàn)有技術(shù)相比，也可得到如下優(yōu)點(diǎn)，由于其寬度W5更加擴(kuò)大，因此可自動(dòng)地填補(bǔ)在晶元W的裝置D 以及中間區(qū)域B反射的光接收信號(hào)的失真現(xiàn)象。

更為具體地，從光傳感器500的光發(fā)送部510將光信號(hào)Li照射至自轉(zhuǎn)的晶元W的規(guī)定的半徑長(zhǎng)度的位置，并且在光接收部520對(duì)在晶元研磨層Le反射的光接收信號(hào)Lo進(jìn)行接收。

在此，從光傳感器500照射的光信號(hào)Li與現(xiàn)有技術(shù)中以非常小的形式形成為10μm 至20μm的程度不同，如圖11所示，將整齊排列于晶元W的裝置D以包括一個(gè)以上的被放大的大小的點(diǎn)SP照射至研磨層Le。在此，為了將裝置D制造成半導(dǎo)體元件或組件，而被稱作安裝于晶元W的單位。由此，在裝置D的表面，經(jīng)過(guò)用于制作半導(dǎo)體組件的工藝的同時(shí)，形成有用于發(fā)揮自身功能的結(jié)構(gòu)，并形成具有凹凸99的表面。

在此，從光傳感器500的光發(fā)送部510照射的點(diǎn)區(qū)域SP的直徑ds與裝置D的寬度 Wd及長(zhǎng)度Ld中任意一個(gè)以上相比，以更大的形式形成。優(yōu)選地，光傳感器500的點(diǎn)區(qū)域SP形成為可使得一個(gè)裝置D設(shè)置于內(nèi)部的大小。

如上所述，與裝置D的面積(Wd*Ld)相比，將來(lái)自于光傳感器500的光信號(hào)Li 的點(diǎn)區(qū)域SP的大小以更大的形式放大形成，并且形成為可使得一個(gè)裝置D整體設(shè)置于光傳感器500的點(diǎn)區(qū)域SP內(nèi)部的形狀及大小(例如，直徑為1英寸以上的圓形或?qū)蔷€長(zhǎng)度為1英寸以上的矩形)，以此，在晶元研磨層Le反射的光接收信號(hào)Lo中也一定地包括在裝置D所在的區(qū)域反射的光接收信號(hào)。由此，即使光信號(hào)Li的一部分在裝置D 所在的區(qū)域中受到損失或者漫反射而導(dǎo)致不能作為光接收信號(hào)Lo接收至光傳感器，也使得與光信號(hào)Li的照射位置無(wú)關(guān)地在光接收信號(hào)Lo中受到損失或者漫反射而沒有接收到的光信號(hào)的量變得均勻。

由此，如圖11所示，若放大的面積的點(diǎn)區(qū)域SP射入至研磨層Le，則可從光接收信號(hào)Lo準(zhǔn)確地感知研磨層的厚度，所述光接收信號(hào)Lo由在研磨層Le的表面Se反射的反射光Lo1與在研磨層Le的內(nèi)側(cè)邊界Si反射的反射光Lo2構(gòu)成。

另外，如圖11a所示，在從光傳感器500照射的光信號(hào)Li的點(diǎn)區(qū)域SP為圓形的情況下，可根據(jù)點(diǎn)SP的位置使得形成于裝置D之間的中間區(qū)域B的包含寬度稍微產(chǎn)生變動(dòng)。如上所述，即使由于點(diǎn)SP的位置而形成于裝置D之間的中間區(qū)域B的包含寬度稍微產(chǎn)生變動(dòng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，也可準(zhǔn)確地感知研磨層厚度，但是將點(diǎn)區(qū)域SP的形態(tài)以與裝置D的形態(tài)相似的形式形成為矩形或者與此相似的形態(tài)，以此可更為準(zhǔn)確地感知研磨層厚度。

在此，相似的形態(tài)變更為平行四邊形形態(tài)，或者相對(duì)于晶元的板面，考慮到光信號(hào) Li移動(dòng)的軌跡而將兩側(cè)邊(左右邊，或上下邊)的形狀形成為曲面。

例如，如圖11b所示，可將光信號(hào)Li的點(diǎn)區(qū)域SP1'的寬度dw規(guī)定為將裝置D的寬度Wd與中間區(qū)域B的寬度Wb加起來(lái)的大小，并且將光信號(hào)Li的點(diǎn)區(qū)域SP1'的長(zhǎng)度dl 規(guī)定為將裝置D的長(zhǎng)度Ld與中間區(qū)域Lb的長(zhǎng)度加起來(lái)的大小。在此情況下，無(wú)論光信號(hào)Li存在于晶元W板面的任意位置，都使得至少一個(gè)裝置D(包括將分開的合起來(lái))與一個(gè)中間區(qū)域B(裝置D的左右與上下中任意一個(gè))同時(shí)設(shè)置于點(diǎn)SP'內(nèi)部。

對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)張，則在光傳感器500照射的光信號(hào)Li的點(diǎn)區(qū)域SP1'的寬度dw規(guī)定為將裝置D的寬度Wd與中間區(qū)域B的寬度Wb加起來(lái)的大小的整數(shù)倍，并且將光信號(hào)Li 的點(diǎn)區(qū)域SP1'的長(zhǎng)度dl可規(guī)定為將裝置D的長(zhǎng)度Ld與中間區(qū)域B的長(zhǎng)度Lb加起來(lái)的大小的整數(shù)倍。

如上所述，將從光傳感器500射出的光信號(hào)Li的點(diǎn)區(qū)域SP1'形成為以與裝置形態(tài)相似的矩形形態(tài)、或平行四邊形，或者相面對(duì)的2個(gè)邊形成為曲面的形態(tài)代替圓形，從光傳感器500照射的點(diǎn)區(qū)域SP1'包括規(guī)定的個(gè)數(shù)(在圖11b中為1個(gè))的裝置D與中間區(qū)域B，使得在形成有裝置D的區(qū)域中受到損失或者漫反射的光接收信號(hào)的量始終保持一定，由此能夠獲得可更為準(zhǔn)確地得到晶元研磨層的厚度的效果。

所述控制部700得到以放大的點(diǎn)區(qū)域SP、SP'照射至晶元研磨層Le后反射并接收至光傳感器500的光接收部520的光接收信號(hào)Lo的傳送，使得在大面積中反射的光接收信號(hào)Lo的值平均化，從而感知研磨層Le的厚度。在此，平均化并非局限于對(duì)與點(diǎn)SP、 SP'位置相對(duì)應(yīng)的多個(gè)光接收數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均，而是可以進(jìn)行幾何平均，或包括通過(guò)除了最大值與最小值的一部分以外的值來(lái)進(jìn)行算術(shù)平均或者進(jìn)行幾何平均等的統(tǒng)計(jì)方法來(lái)對(duì)平均的概念進(jìn)行提取的公知的全部方法。

另外，所述控制部700對(duì)接收至光傳感器500的感知部530的第一光接收信號(hào)進(jìn)行接收，僅在光傳感器500位于晶元W的下側(cè)的狀態(tài)下，以充當(dāng)從光發(fā)送部510使得光Li 進(jìn)行照射的起動(dòng)裝置(trigger)的形式進(jìn)行控制，并且得到接收至光接收部520的光接收信號(hào)Lo的傳送，由此計(jì)算出晶元研磨層的厚度分配。據(jù)此，由于接收至光傳感器 500的光接收部520的光接收信號(hào)全部為在晶元研磨層反射的信號(hào)，因此可準(zhǔn)確地得到晶元研磨層的厚度。

或者，所述控制部700將接收至光傳感器500的感知部530的第一光接收信號(hào)與接收至光接收部520的光接收信號(hào)映射至相同的時(shí)間軸，從而在接收至光接收部520的許多光接收信號(hào)中僅從在晶元研磨層反射的時(shí)間帶寬的光接收信號(hào)也可以計(jì)算出晶元研磨層厚度分配。

另外，如圖9b所示，在光傳感器500的感知部530被均勻地分散的情況(包括不位于中央部的情況)下，可準(zhǔn)確地感知是否只有光傳感器500的一部分(斜線區(qū)域)位于晶元下側(cè)。由此可得到如下有利的效果，控制部700僅通過(guò)位于晶元下側(cè)的光接收部520 中的光接收信號(hào)，計(jì)算出晶元的厚度，由此以光傳感器500開始進(jìn)入至晶元的下側(cè)的時(shí)間期間所測(cè)定的光接收信號(hào)為基礎(chǔ)，可準(zhǔn)確地得到在晶元邊緣區(qū)域中的研磨層厚度。

如上所述，根據(jù)所構(gòu)成的本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的化學(xué)機(jī)械研磨裝置可得到如下有利的效果，使得光信號(hào)Li射入至晶元W的研磨層Le，并且將光傳感器500的光點(diǎn)區(qū)域SP、SP'的大小以比裝置的大小更大的形式放大形成，所述光傳感器500對(duì)在晶元W 反射的光接收信號(hào)Lo進(jìn)行接收，以此在晶元研磨層Le反射的光接收信號(hào)Lo中一定地包括在裝置所在的區(qū)域反射的光接收信號(hào)，由此，即使由于光信號(hào)的一部分在裝置所在的區(qū)域受到損失或者漫反射從而沒有將光接收至光傳感器，也可使得與光信號(hào)Li的照射位置無(wú)關(guān)地在光接收信號(hào)Lo受到損失或者漫反射而沒有接收到的光信號(hào)的量變得均勻，并且為了在化學(xué)機(jī)械研磨工藝中對(duì)晶元研磨層的厚度te進(jìn)行測(cè)定，而能夠消除由于照射至研磨層Le的光的位置而導(dǎo)致產(chǎn)生測(cè)量值差異的現(xiàn)有的誤差，并且從以放大的面積射入至研磨層并反射的光接收信號(hào)Lo準(zhǔn)確地感知研磨層Le的厚度。

此外，本實(shí)用新型中，使得光傳感器500的光接收部520、530的一部分530(圖9b 的520的一部分)對(duì)光傳感器500在一定程度上是否位于晶元W的下側(cè)進(jìn)行感知，并且僅僅將在位于晶元W的下側(cè)的光發(fā)送部510照射的光的光接收信號(hào)用于計(jì)算研磨層厚度，以此得到的優(yōu)點(diǎn)在于，在貫穿包括晶元W的邊緣區(qū)域的整體區(qū)域，可準(zhǔn)確地得到晶元研磨層的厚度。

以上，對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行舉例說(shuō)明，但本實(shí)用新型的范圍并非僅限定于如上所述的特定實(shí)施例，在權(quán)利要求所記載的范疇內(nèi)可進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏?/p>

標(biāo)號(hào)說(shuō)明

10：研磨平板11：研磨墊

20：研磨頭30：調(diào)節(jié)器

40：研磨液供給部500：光傳感器

510：光發(fā)送部520：光接收部

700：控制部SP、SP'：點(diǎn)區(qū)域

W：晶元Le：研磨層

D：裝置B：中間區(qū)域

Li：光信號(hào)Lo：光接收信號(hào)