專利名稱：測量軸的變形對化學(xué)機(jī)械拋光工藝進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到半導(dǎo)體工藝，更確切地說是涉及到對另一薄膜上的一個(gè)薄膜的清除終點(diǎn)進(jìn)行探測。
在半導(dǎo)體工業(yè)中，選擇性地制作和清除下方襯底上的薄膜，是集成電路生產(chǎn)中的關(guān)鍵步驟。典型的工藝步驟涉及到(1)淀積薄膜；(2)用光刻和腐蝕方法對薄膜區(qū)域進(jìn)行圖形化；(3)淀積用來填充被腐蝕區(qū)域的薄膜；以及(4)用腐蝕或化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)方法整平此結(jié)構(gòu)。
在薄膜清除工藝中，極為重要的是，當(dāng)正確的薄膜厚度已經(jīng)被清除時(shí)(亦即當(dāng)?shù)竭_(dá)終點(diǎn)時(shí))，就要停止此工藝。在典型的CMP工藝中，借助于在存在懸浮液的情況下，以受到控制的壓力相對于拋光墊旋轉(zhuǎn)晶片(或相對于晶片移動拋光墊，或二者兼有)，薄膜被選擇性地從半導(dǎo)體晶片清除。薄膜的過度拋光(清除得太多)使晶片在后續(xù)工藝中無法使用，從而導(dǎo)致成品率損失。薄膜的拋光不足(清除得太少)則需要重復(fù)CMP工藝，這是煩人且費(fèi)錢的。有時(shí)可能沒注意到拋光不足，這也導(dǎo)致成品率損失。
在許多CMP工藝中，必需測量待要清除的層的厚度和各個(gè)晶片的拋光速率，以便確定所需的拋光時(shí)間。CMP工藝簡單地在這一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，然后就停止。由于許多不同的因素影響著拋光速率，且拋光速率本身也能夠在工藝過程中變化，故這一方法遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能令人滿意。
為了在CMP工藝中獲得可靠的終點(diǎn)探測，已經(jīng)建議過大量的其它方法。通常，這些方法各有固有的缺點(diǎn)，例如靈敏度不高、不能提供實(shí)時(shí)監(jiān)測、僅僅能夠用于某些類型的薄膜、或需要將晶片從工藝裝置中移出以測試終點(diǎn)。
Li等人的美國專利5559428描述了一種用感應(yīng)方法對導(dǎo)電膜進(jìn)行原位終點(diǎn)探測的方案。對于適用于不導(dǎo)電的膜的原位實(shí)時(shí)終點(diǎn)探測方案仍然有需求。這種方案還應(yīng)該具有高的探測靈敏度和快速的響應(yīng)時(shí)間。此外，期望探測裝置堅(jiān)固、價(jià)廉且需要的維修少。
一種重要的CMP工藝涉及到清除圖形化的二氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)膜上的多晶硅膜；在清除多晶硅覆蓋層之后，具有部分多晶硅和部分SiO2或Si3N4的表面將被暴露。

圖1示出了典型的CMP裝置10，其中工件100(例如硅晶片)被晶片載體11面朝下固定，并用位于拋光盤13上的拋光墊12進(jìn)行拋光；工件與懸浮液14接觸。用馬達(dá)16驅(qū)動的軸15旋轉(zhuǎn)晶片載體11。圖2A是詳細(xì)圖，示出了覆蓋有多晶硅層104的圖形化的氧化層102。通常，必需將多晶硅目標(biāo)膜清除到高度105，以便完全暴露氧化物圖形，而使氧化層本身基本上原封不動(見圖2B)。因此，成功的終點(diǎn)探測方案必需以非常高的靈敏度探測到氧化層的暴露，并在氧化物被暴露之后的幾秒鐘內(nèi)自動停止CMP工藝(亦即，當(dāng)達(dá)到終點(diǎn)時(shí)，應(yīng)該不需要操作人員的干預(yù))。而且，終點(diǎn)探測方案應(yīng)該有效，而不管晶片的圖形因子如何(亦即，即使暴露的下方氧化層區(qū)域是晶片總面積的一小部分)。
監(jiān)測和控制CMP工藝的一種廣泛使用的方法是監(jiān)測與(a)拋光墊12的頂表面和(b)懸浮液14和被拋光的表面(例如晶片100的表面)之間的摩擦力的變化相關(guān)的馬達(dá)電流的變化。倘若在下方的層被暴露時(shí)，摩擦力有明顯的變化，則此方法是令人滿意的。但對于許多應(yīng)用，包括上述的多晶硅拋光工藝，與各層之間的界面相關(guān)的摩擦力的變化都太小，以致于無法使馬達(dá)電流的變化足以成為CMP工藝終點(diǎn)的可靠標(biāo)志。由于與用來以恒定轉(zhuǎn)速驅(qū)動晶片載體的典型的反饋伺服電流相關(guān)的馬達(dá)電流中的大的噪聲成分，這一問題更為嚴(yán)重。此外，當(dāng)?shù)竭_(dá)終點(diǎn)時(shí)，小的圖形因子(亦即，比之目標(biāo)層的面積，下方的圖形化層的面積相當(dāng)小)僅僅引起摩擦力的小的變化，限制了有用的信號。
當(dāng)采用馬達(dá)電流方法時(shí)，借助于改變工藝參數(shù)(例如拋光墊上的向下壓力以及拋光盤與晶片載體的相對轉(zhuǎn)速)，有時(shí)可以獲得恰當(dāng)?shù)男旁氡?。因此，終點(diǎn)探測的工藝參數(shù)的優(yōu)化危及到CMP工藝的其它方面，從而危及產(chǎn)品晶片的質(zhì)量。
本發(fā)明借助于提供靈敏的實(shí)時(shí)終點(diǎn)探測方法而論述了對薄膜清除工藝的終點(diǎn)探測和控制的上述需求。確切地說，本發(fā)明克服了馬達(dá)電流監(jiān)測方法中固有的上述問題。
下面參照半導(dǎo)體晶片的化學(xué)機(jī)械拋光來描述本發(fā)明，這僅僅是作為一個(gè)具體的例子，而不意味著將本發(fā)明的可應(yīng)用性限制為半導(dǎo)體工藝技術(shù)。本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員可以理解，利用具有在清除目標(biāo)薄膜時(shí)經(jīng)歷扭矩變化的軸的裝置，本發(fā)明可廣泛地應(yīng)用于希望探測覆蓋停止膜的目標(biāo)薄膜的清除終點(diǎn)的任何工藝。根據(jù)本發(fā)明，借助于探測軸上扭矩引起的軸的變形，并根據(jù)軸的變形而產(chǎn)生信號，做到了這一點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的第一情況，軸的變形由直接安裝在軸上或埋置在軸中的傳感器進(jìn)行探測。提供了信號探測器；信號從軸發(fā)射并在探測器處被接收。信號的變化表明扭矩的變化。此信號能夠與工藝終點(diǎn)相關(guān)，從而提供實(shí)時(shí)監(jiān)測能力和工藝控制。
根據(jù)本發(fā)明的第二情況，在軸上二個(gè)軸向分開的位置，提供了反射部分和不反射部分，激光束被引導(dǎo)到二個(gè)位置。當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，各個(gè)位置處的反射部分瞬時(shí)地將激光束引導(dǎo)進(jìn)入探測器，致使一系列反射的脈沖進(jìn)入各個(gè)探測器。軸的變形引起二個(gè)系列脈沖之間的相位變化，這又表明扭矩的變化。然后探測這一變化并理解為工藝終點(diǎn)信號。
本發(fā)明的終點(diǎn)探測方法可以包括當(dāng)終點(diǎn)已經(jīng)達(dá)到時(shí)，停止薄膜清除工藝的步驟，從而提供薄膜清除工藝的自動控制。
根據(jù)本發(fā)明的另一情況，提供了一種用來探測薄膜清除工藝的終點(diǎn)的裝置。用具有軸的裝置來執(zhí)行薄膜清除工藝，其中薄膜清除工藝中的摩擦力在軸上引起扭矩。此裝置包括排列在軸上的用來探測軸上的扭矩引起的軸變形的傳感器，此傳感器根據(jù)軸的變形而產(chǎn)生信號；用來接收此信號的探測器；以及向探測器發(fā)射信號的發(fā)射器。此裝置還可以包括當(dāng)終點(diǎn)已經(jīng)到達(dá)時(shí)，用來停止薄膜清除工藝的控制器。
根據(jù)本發(fā)明的又一情況，為了供具有軸的薄膜清除裝置使用，提供了一種用來探測薄膜清除工藝的終點(diǎn)的裝置，其中來自薄膜清除工藝的摩擦力在軸上引起扭矩。此終點(diǎn)探測裝置包括位于軸上的彼此軸向隔開的第一和第二反射部分；這些部分反射入射光，從而分別產(chǎn)生第一反射信號和第二反射信號。第一探測器和第二探測器分別探測第一和第二反射信號。另一個(gè)探測器探測第一反射信號與第二反射信號之間的相位差，并根據(jù)相位差產(chǎn)生輸出信號。相位差的變化表明軸上扭矩的變化引起的軸變形的變化，從而表明薄膜清除工藝的終點(diǎn)。此裝置還可以包括用來處理輸出信號以便獲得薄膜清除工藝的控制信號的信號處理器以及用來根據(jù)控制信號而控制薄膜清除工藝的控制器。
圖1是可以有利地應(yīng)用本發(fā)明的典型化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)裝置的一般視圖。
圖2A示出了多晶硅和二氧化硅薄膜的安排，其中待要用CMP執(zhí)行薄膜清除。
圖2B示出了圖2A的薄膜安排的CMP工藝的所希望的結(jié)果。
圖3是扭矩引入的軸變形的示意圖。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的使用應(yīng)變計(jì)監(jiān)測CMP工藝終點(diǎn)的裝置。
圖5是處理和利用根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的終點(diǎn)信號的信號處理裝置的示意圖。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的使用軸變形光學(xué)測量來監(jiān)測CMP工藝終點(diǎn)的裝置。
圖7是處理和利用根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的終點(diǎn)信號的信號處理裝置的示意圖。
圖8A示出了在CMP工藝過程中采集的表明工藝終點(diǎn)的信號的例子。
圖8B示出了圖8A的信號的時(shí)間導(dǎo)數(shù)。
下面參照圖形化二氧化硅膜上的多晶硅膜的清除，來描述本發(fā)明的細(xì)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明，在存在懸浮液14的情況下，用直接監(jiān)測載軸15的變形來監(jiān)測晶片100的表面與拋光墊12之間的摩擦力的變化。在拋光工藝中，驅(qū)動晶片載體11的軸15，可以經(jīng)歷扭矩、彎曲、拉力和張力的變化。如圖3示意地所示，軸上的扭矩(例如由于沿方向31的馬達(dá)16的旋轉(zhuǎn)與沿方向32的摩擦力相反而造成的)將引起軸變形。變形的程度取決于軸的直徑，直徑越小的軸更容易變形?？梢砸院侠淼膬r(jià)格用極高的靈敏度測量到這一變形。
第一實(shí)施例應(yīng)變計(jì)測量圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用來監(jiān)測CMP工藝終點(diǎn)的裝置。CMP工藝對目標(biāo)薄膜(例如圖2A所示的多晶硅薄膜104)進(jìn)行清除。當(dāng)與下方的薄膜或圖形的界面被暴露時(shí)(例如，如圖2B所示，當(dāng)多晶硅膜104被減少到高度105，從而暴露圖形化的氧化層102時(shí))，就到達(dá)了工藝的終點(diǎn)。于是發(fā)生被拋光的表面與懸浮液和拋光墊之間的摩擦力的明顯變化。在多晶硅拋光工藝的情況下，當(dāng)拋光組合的多晶硅／氧化層時(shí)，與單獨(dú)拋光多晶硅層時(shí)相比，有不同大小的摩擦力。摩擦力的這一變化導(dǎo)致軸15經(jīng)受的扭矩發(fā)生變化。扭矩的變化引起鍵合在(或埋置在)軸中的應(yīng)變計(jì)201測得的軸變形的變化。應(yīng)變計(jì)201被連接到將信號203播送到探測器210的發(fā)射器202。應(yīng)變計(jì)201可以從Measurement Group，Inc．得到，而相關(guān)的遙測系統(tǒng)可以從BinsfeldCo．，ATI Corp．和WDC Corp．得到。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這一裝置提供了可接受的信噪比，而常規(guī)的滑動環(huán)型發(fā)射器提供不了。
信號203表明軸15的變形所引起的應(yīng)變，它又被直接聯(lián)系到軸經(jīng)受的扭矩。因此，這一裝置產(chǎn)生的信號表明了拋光墊12與懸浮液14和晶片100之間的摩擦力的變化。而且，此信號是原位實(shí)時(shí)產(chǎn)生的。
可以得到各種各樣的合適的應(yīng)變計(jì)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)金屬箔應(yīng)變計(jì)適合于大多數(shù)應(yīng)用。若希望靈敏度更高，則可以采用半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)；這些應(yīng)變計(jì)通常具有100倍于金屬箔應(yīng)變計(jì)的計(jì)量靈敏度。
圖5示意地示出了用來對應(yīng)變計(jì)遙測信號203進(jìn)行譯碼并獲得有用的工藝終點(diǎn)信號的裝置。探測器210將被編碼的信號輸入到信號譯碼器211；被譯碼的信號然后被饋入信號調(diào)節(jié)器212。信號調(diào)節(jié)器212具有電壓或電流形式的輸出220，此輸出然后被饋入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)213執(zhí)行數(shù)字信號處理。數(shù)字輸出221則被輸入到用來控制CMP工藝的控制單元250?？刂茊卧?50包括執(zhí)行以信號221為輸入的算法的計(jì)算機(jī)；根據(jù)此算法，計(jì)算機(jī)分析信號形狀與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系，從而確定工藝終點(diǎn)。終點(diǎn)信號251可以被有利地反饋到拋光裝置10，以便自動地停止工藝。
上述的裝置能夠探測到0．2微應(yīng)變水平的扭矩變化。這對于探測拋光工藝中的界面變化是足夠靈敏的了。
第二實(shí)施例光學(xué)測量圖6示出了本發(fā)明的第二實(shí)施例，其中借助于監(jiān)測二個(gè)光學(xué)信號之間的相位差而探測軸15上的扭矩變化。
二個(gè)圖形化的環(huán)41和42被安裝在軸15上；各個(gè)環(huán)具有交替的反射部分411和不反射部分412。作為變通，軸15可以制造成使反射部分和不反射部分成為其一個(gè)整體部分。用常規(guī)光學(xué)裝置45，把來自激光器44的光分裂成二束410和420。光束410和420分別入射到環(huán)41和42。反射束430和440被附加的光學(xué)元件53和54重新平行校準(zhǔn)，并被二個(gè)分立的光探測器61和62探測。當(dāng)軸15旋轉(zhuǎn)時(shí)，二個(gè)環(huán)上被不反射部分412隔斷的接連的反射部分411，將光反射回到光探測器。因此，一系列光脈沖進(jìn)入各個(gè)探測器。軸15的變形引起二個(gè)環(huán)沿旋轉(zhuǎn)方向彼此相對位移。這又引起探測到的光信號彼此相對相移。因此，被探測器61探測到的脈沖系列與被探測器62探測到的脈沖系列之間的相位關(guān)系的變化，表明了軸15形變的變化，這又表明了軸經(jīng)受的扭矩的變化。
如圖7示意地所示，用雙信道鎖定放大器來實(shí)現(xiàn)反射光束430和440的與相位敏感的探測。來自二個(gè)探測器61和62的輸出71和72，被饋入鎖定放大器701。鎖定放大器701的輸出711對應(yīng)于探測器信號71和72之間的相位差；輸出711被饋入信號調(diào)節(jié)器702。與第一實(shí)施例的裝置相似，信號調(diào)節(jié)器702具有電壓或電流形式的輸出712，它然后被饋入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)703，執(zhí)行數(shù)字信號處理。數(shù)字輸出713然后被輸入到用來控制CMP工藝的控制單元704?？刂茊卧?04包括執(zhí)行以信號713為輸入的算法的計(jì)算機(jī)；根據(jù)此算法，計(jì)算機(jī)分析信號形狀與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系，從而確定工藝終點(diǎn)。如在第一實(shí)施例中那樣，終點(diǎn)信號714可以被有利地反饋到拋光裝置10，以便自動地停止工藝。
應(yīng)該指出的是，在本實(shí)施例中，沒有傳感器固定在軸上；所有的機(jī)械敏感元件都遠(yuǎn)離拋光裝置的運(yùn)動部分。由于這一終點(diǎn)探測方案的基礎(chǔ)是光學(xué)的而不是機(jī)械的，故信號耦合被極大地簡化，從而大大降低了相關(guān)的耦合噪聲，使信噪比好于第一實(shí)施例。
例子圖8A示出了探測到的多晶硅拋光工藝中獲取的扭矩信號的例子。信號的尖銳變化表明已經(jīng)到達(dá)層之間的界面。
應(yīng)該指出的是，與預(yù)定扭矩?cái)?shù)值相反，這一裝置根據(jù)扭矩的變化而探測終點(diǎn)。軸上的扭矩的實(shí)際數(shù)值在不同的拋光工藝中可以變化，致使無法固定表明終點(diǎn)扭矩的具體數(shù)值。因此，如圖8B所示，計(jì)算扭矩信號的時(shí)間導(dǎo)數(shù)，并用此導(dǎo)數(shù)的峰值來表明工藝終點(diǎn)是方便的。
可以理解的是，可以借助于根據(jù)與薄膜的清除相關(guān)的摩擦力的變化而監(jiān)測晶片載軸經(jīng)受的扭矩的變化，來探測覆蓋另一薄膜的任何薄膜的清除終點(diǎn)。在上述的具體實(shí)施例中，拋光墊12和拋光盤13已經(jīng)被示為旋轉(zhuǎn)。但可以理解，倘若軸經(jīng)受薄膜清除工藝中固有的摩擦力引起的扭矩，就不一定非要如此。
根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)公開了利用(1)鍵合在軸上的應(yīng)變計(jì)或(2)用來產(chǎn)生一系列光脈沖的軸上的反射部分和不反射部分，來高靈敏地探測軸經(jīng)受的摩擦力引入的扭矩變化的方法和裝置。用這些方法和裝置，可以在馬達(dá)電流沒有可覺察的變化的情況下，觀察到與薄膜界面的暴露相關(guān)的清晰的信號變化。因此，本發(fā)明的方法和裝置能夠大幅度改善工藝監(jiān)測和控制，特別是當(dāng)薄膜界面處僅僅有微小的摩擦力變化時(shí)更是如此。因此提供了CMP薄膜清除工藝的靈敏的實(shí)時(shí)終點(diǎn)探測和控制。
雖然根據(jù)具體實(shí)施例描述了本發(fā)明，但對于本技術(shù)領(lǐng)域熟練人員來說，考慮到上述的描述，顯然可以做出各種各樣的改變、修正和變化。因此，本發(fā)明被認(rèn)為包羅了所有這些在本發(fā)明的范圍與構(gòu)思以及下列權(quán)利要求中的改變、修正和變化。
權(quán)利要求
1．一種用來探測薄膜清除工藝的終點(diǎn)的方法，其中的薄膜清除工藝采用具有軸的薄膜清除裝置，且此薄膜清除工藝在軸上引起扭矩，此方法包含下列步驟探測扭矩引起的軸的變形；以及根據(jù)軸的變形而產(chǎn)生信號，其中信號的變化表明扭矩的變化，從而表明薄膜清除工藝的終點(diǎn)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包含下列步驟對信號進(jìn)行處理，以獲得薄膜清除工藝的控制信號；以及根據(jù)控制信號而控制薄膜清除工藝。
3．一種用來探測薄膜清除工藝的終點(diǎn)的裝置，其中的薄膜清除工藝采用具有軸的薄膜清除裝置，且此薄膜清除工藝在軸上引起扭矩，此裝置包含用來探測扭矩引起的軸的變形的探測器；以及用來根據(jù)軸的變形而產(chǎn)生信號的信號發(fā)生器，其中信號的變化表明扭矩的變化，從而表明薄膜清除工藝的終點(diǎn)。
4．根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，還包含用來對信號進(jìn)行處理，以獲得薄膜清除工藝的控制信號的信號處理器；以及用來根據(jù)控制信號而控制薄膜清除工藝的控制器。
5．一種用來探測薄膜清除工藝的終點(diǎn)的方法，所述工藝采用具有軸的薄膜清除裝置，其中薄膜清除工藝中的摩擦力在軸上引起扭矩，此方法包含下列步驟在軸上提供傳感器，以探測軸上的扭矩引起的軸的變形；根據(jù)軸的變形而從傳感器產(chǎn)生信號；提供用來接收此信號的探測器；將信號發(fā)射到探測器；以及在探測器處接收信號，其中信號的變化表明扭矩的變化，從而表明薄膜清除工藝的終點(diǎn)。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的方法，還包含下列步驟對信號進(jìn)行處理，以獲得薄膜清除工藝的控制信號；以及根據(jù)控制信號而控制薄膜清除工藝。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述處理步驟還包含分析信號形狀與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系。
8．根據(jù)權(quán)利要求6的方法，還包含當(dāng)已經(jīng)到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，停止薄膜清除工藝的步驟。
9．根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中的薄膜清除工藝包含化學(xué)機(jī)械拋光。
10．根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中的軸旋轉(zhuǎn)，且被拋光的薄膜被連接到軸。
11．根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中的發(fā)射用遙測器件執(zhí)行。
12．一種用來探測薄膜清除工藝的終點(diǎn)的裝置，所述工藝采用具有軸的薄膜清除裝置，其中薄膜清除工藝中的摩擦力在軸上引起扭矩，此裝置包含位于軸上的傳感器，用以探測軸上的扭矩引起的軸變形，此傳感器根據(jù)軸的變形而產(chǎn)生信號；用來接收此信號的探測器；以及將信號發(fā)射到探測器的發(fā)射器，其中信號的變化表明扭矩的變化，從而表明薄膜清除工藝的終點(diǎn)。
13．根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，還包含用來對信號進(jìn)行處理，以獲得薄膜清除工藝的控制信號的信號處理器；以及用來根據(jù)控制信號而控制薄膜清除工藝的控制器。
14．根據(jù)權(quán)利要求13的裝置，其中的信號處理器包含用來分析信號與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系的分析器。
15．根據(jù)權(quán)利要求13的裝置，其中當(dāng)已經(jīng)到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，控制器停止薄膜清除工藝。
16．根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其中的薄膜清除工藝包含化學(xué)機(jī)械拋光。
17．根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，其中的軸旋轉(zhuǎn)，且被拋光的薄膜被連接到軸上。
18．根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其中的發(fā)射器包含遙測器件。
19．一種用來探測薄膜清除工藝的終點(diǎn)的方法，所述工藝采用具有軸的薄膜清除裝置，其中薄膜清除工藝中的摩擦力在軸上引起扭矩，此方法包含下列步驟在軸上提供第一反射部分和第二反射部分，第二反射部分與第一反射部分軸向隔開；使光從所述第一反射部分和第二反射部分反射，從而分別產(chǎn)生第一反射信號和第二反射信號；探測所述第一反射信號和所述第二反射信號之間的相位差；以及根據(jù)相位差產(chǎn)生輸出信號，其中輸出信號的變化表明扭矩變化引起的軸形變的變化，從而表明薄膜清除工藝的終點(diǎn)。
20．根據(jù)權(quán)利要求19的方法，還包含下列步驟對輸出信號進(jìn)行處理，以獲得薄膜清除工藝的控制信號；以及根據(jù)控制信號而控制薄膜清除工藝。
21．根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中所述處理步驟還包含分析信號形狀與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系。
22．根據(jù)權(quán)利要求20的方法，還包含當(dāng)已經(jīng)到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，停止薄膜清除工藝的步驟。
23．根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中的薄膜清除工藝包含化學(xué)機(jī)械拋光。
24．根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中的軸旋轉(zhuǎn)，且被拋光的薄膜被連接到軸上。
25．根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中所述探測相位差的步驟，用雙信道鎖定放大器執(zhí)行。
26．一種用來探測薄膜清除工藝的終點(diǎn)的裝置，所述工藝采用具有軸的薄膜清除裝置，其中薄膜清除工藝中的摩擦力在軸上引起扭矩，此裝置包含位于軸上的第一反射部分和第二反射部分，第二反射部分與第一反射部分軸向隔開，以便對入射在第一反射部分和第二反射部分上的光進(jìn)行反射，從而分別產(chǎn)生第一反射信號和第二反射信號；用來探測第一反射信號的第一探測器；用來探測第二反射信號的第二探測器；以及用來探測第一反射信號與第二反射信號之間的相位差以及用來根據(jù)相位差而產(chǎn)生輸出信號的探測器，其中相位差的變化表明軸上的扭矩變化引起的軸形變的變化，從而表明薄膜清除工藝的終點(diǎn)。
27．根據(jù)權(quán)利要求26的裝置，還包含對輸出信號進(jìn)行處理，以獲得薄膜清除工藝的控制信號的信號處理器；以及用來根據(jù)控制信號而控制薄膜清除工藝的控制器。
28．根據(jù)權(quán)利要求27的裝置，其中的信號處理器包括用來分析信號與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系的分析器。
29．根據(jù)權(quán)利要求27的裝置，其中當(dāng)已經(jīng)到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，控制器停止薄膜清除工藝。
30．根據(jù)權(quán)利要求26的裝置，其中的薄膜清除工藝包含化學(xué)機(jī)械拋光。
31．根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，其中的軸旋轉(zhuǎn)，且被拋光的薄膜被連接到軸上。
32．根據(jù)權(quán)利要求26的裝置，其中用來探測相位差的探測器包含雙信道鎖定放大器。
全文摘要
描述了一種用來探測薄膜清除工藝的終點(diǎn)的方法和裝置,其中用具有連接到軸的拋光表面的拋光裝置來清除薄膜。探測了由拋光表面上的摩擦力引起的扭矩導(dǎo)致的軸的變形。用安裝在軸上的傳感器,或借助于監(jiān)測從軸上二個(gè)點(diǎn)反射的光信號之間的相位差,來執(zhí)行此探測。根據(jù)軸的變形而產(chǎn)生信號。信號的變化表明扭矩的變化,從而表明薄膜清除工藝的終點(diǎn)。此裝置允許實(shí)時(shí)原位監(jiān)測和控制薄膜清除工藝。
文檔編號H01L21/304GK1280049SQ0012045
公開日2001年1月17日 申請日期2000年7月11日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月12日
發(fā)明者李樂平, 王新輝 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司