專利名稱：基片拋光設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有使用光的基片測量裝置的基片拋光設(shè)備，特別是一種能減少基片測量對拋光過程的影響以及提高基片測量裝置的測量精度的基片拋光設(shè)備。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造過程中，基片拋光設(shè)備被用于拋光諸如半導(dǎo)體晶片等的基片的表面到平鏡面光潔度?；瑨伖庠O(shè)備包括其上具有拋光表面的拋光臺。一個基片被壓到拋光臺的拋光表面上。然后，當(dāng)拋光研磨劑被施加到拋光表面時，拋光臺被旋轉(zhuǎn)以拋光基片。在基片拋光過程中，使用光的基片測量裝置曾被推薦作為測量基片上薄膜的裝置。例如，基片的薄膜厚度通過一個基片測量裝置被測量，并且拋光過程的終點能依據(jù)所測的薄膜厚度而被確定。
作為這類基片測量裝置，流束型基片測量裝置被推薦使用。例如，已公布的日本專利文件No.2001-235311描述了一種拋光臺設(shè)置有供水通道的基片測量裝置。供水通道具有設(shè)置在拋光表面上的出口，并且純水通過供水通道被噴射到基片上。兩個光纖被設(shè)置在一個流束中。測量光通過光纖中的一個光纖被發(fā)射到基片，并且從基片的反射光通過光纖中的另一個光纖被接收。然后，基片的薄膜厚度依據(jù)反射光而計算出。
因此，流束型基片測量裝置能供水到位于拋光墊上的一個通孔。因此，就有可能稀釋在拋光臺和基片之間流入到通孔的漿料，并且清洗粘附在基片上的漿料。因此，漿料對測量的影響被減少，從而保持所需的測量能力。
然而，為了保持所需的測量能力，必須供給大量的水。如果用于測量的水從通孔流到拋光墊的表面(拋光表面)，那么漿料被稀釋。漿料的稀釋可能對拋光性能有影響。
將非常詳細地描述水的流出。當(dāng)供水通道覆蓋著基片時，水流出的量非常小。然而，在大多數(shù)傳統(tǒng)基片拋光設(shè)備上，基片的位置被設(shè)置在遠離拋光臺旋轉(zhuǎn)中心，并且供水通道不是一直被基片覆蓋。具體是，隨著拋光臺的旋轉(zhuǎn)，供水通道被基片覆蓋的時段和供水通道不被基片覆蓋的時段交替出現(xiàn)。在供水通道不被基片覆蓋的時段期間，水流出的量增加，從而稀釋漿料以致影響拋光性能。
在上述基片拋光設(shè)備中，如上所述，一個孔口(出口)被制造在拋光表面上從而施加測量光到基片。制造在拋光表面上的孔口最好盡可能小，以便減少對拋光過程的影響。為了減少孔口的尺寸，需要減少容納光纖的空間。在這種環(huán)境下，具有小直徑的光纖被用在基片拋光設(shè)備上以便薄膜厚度測量。
然而，具有小直徑的光纖發(fā)射和接受的光線量少。因此，需要一種能提高接收測量光量與發(fā)射光量的比率(光接收效率)的基片拋光設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于以上背景而提出。因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種能減少測量流體對拋光性能的影響且能增強測量光的光接收效率的基片拋光設(shè)備。
為了實現(xiàn)上面的目的，根據(jù)本發(fā)明第一方面，提供一種基片拋光設(shè)備，其特征是包括基片被壓靠在其上的拋光臺；從拋光臺發(fā)射測量光到基片并接收從基片的反射光用于測量基片上薄膜的光發(fā)射和光接收裝置；用于供給測量流體到設(shè)置在拋光臺的光發(fā)射和光接收位置的流體腔的流體供給通道，測量光和反射光通過測量流體；以及用于控制到流體腔的測量流體的供給的流體供給控制裝置。
根據(jù)本發(fā)明，由于到流體腔的測量流體的供給是被控制的，流體供給就能被限制在可維持測量性能的范圍內(nèi)。因此，測量流體的流出量可被減少，并且測量流體對拋光性能的影響可被減小。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，流體供給控制裝置依據(jù)流體腔與基片之間的位置關(guān)系控制到流體腔的測量流體的供給。
根據(jù)本發(fā)明，測量流體的供給是依據(jù)流體腔與基片之間的位置關(guān)系控制的，所以流體供給就能被限制在可維持測量性能的范圍內(nèi)。因此，測量流體的流出量可被減少，并且測量流體對拋光性能的影響可被減小。
根據(jù)本發(fā)明，例如，流體腔由位于拋光臺上的拋光墊中的通孔構(gòu)成。然而，流體腔并不局限于此。任何流體腔都可以被使用，只要它包括一個流體供給通道的出口部分的空間。因此，就不需要區(qū)分流體腔和流體供給通道之間的邊界。流體腔可以由靠近流體供給通道端部的區(qū)域構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，在流體腔被基片阻擋的阻擋期，流體供給控制裝置噴射測量流體到流體腔。
阻擋期被定義為這樣一個時期，它包括至少一個時段，在該時段流體腔面對基片且測量被執(zhí)行。由于在阻擋期流體腔被基片阻擋，即使測量流體被噴射出，從流體腔流出的量也小。因此，隨著大量的測量流體被提供以及流出量被減少，基片能被測量。
在本發(fā)明范圍內(nèi)，在除阻擋期以外的任何時期，測量流體的供給可能被停止以便停止測量流體的流出。然而，低流速的供給可以如下執(zhí)行。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，在流體腔沒有被基片阻擋的非阻擋期，流體供給控制裝置以比噴射時的流速低的流速供給測量流體到流體腔。
根據(jù)本發(fā)明，由于在非阻擋期流體以低流速被供給到流體腔，漿料在非阻擋期被阻止進入流體腔。因此，在設(shè)置用于測量的光纖的布置情況下，漿料被阻止粘附到用于測量的光纖表面，特別是光纖的端部。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，基片拋光設(shè)備包括強制排放控制裝置，用于依據(jù)流體腔與基片之間的位置關(guān)系控制流體腔中流體的強制排放。
根據(jù)本發(fā)明，由于流體腔中流體的強制排放是依據(jù)流體腔與基片之間的位置關(guān)系控制的，強制排放能在保持測量性能的范圍內(nèi)被執(zhí)行。所以，測量流體的流出量可被減少，并且測量流體對拋光性能的影響可被減小。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，強制排放控制裝置在流體腔被基片阻擋的阻擋期強制排放流體腔中的流體。
根據(jù)本發(fā)明，供給到流體腔的、流體腔中大量的流體在阻擋期能被強制排放，以便減少測量流體流出量。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，在阻擋期結(jié)束以后，在預(yù)定的過阻擋期強制排放控制裝置繼續(xù)強制排放流體腔中的流體。
根據(jù)本發(fā)明，在阻擋期結(jié)束以后，在過阻擋期強制排放仍被繼續(xù)，從而在過阻擋期測量流體流出量可被減少。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，在流體腔被基片阻擋之前，在預(yù)定的預(yù)阻擋期強制排放控制裝置限制流體腔中流體的強制排放。
根據(jù)本發(fā)明，由于在預(yù)阻擋期強制排放被限制，在預(yù)阻擋期流體腔中測量流體量能被增加，直到測量流體完全充滿流體腔。最好采用低流速流體供給使流體腔充滿測量流體。這樣，就在流體腔即將被移動到拋光臺上的基片下面之前，當(dāng)流體腔到達漿料池(漿料堆積在其中)時就可能減少流入到流體腔中的漿料量。減少當(dāng)流體腔通過漿料池時流入到流體腔中的漿料量能提高當(dāng)流體腔通過基片時的測量性能。
依據(jù)漿料、拋光墊等的的規(guī)格，漿料池的尺寸不同。在一些情況下，可能不產(chǎn)生漿料池。在這種情況下，根據(jù)本實施例，在流體腔被基片阻擋之前，流體腔中流體量被增加從而提高測量性能。例如，當(dāng)流體腔在基片下面移動時就有可能減少卷入的氣泡。
根據(jù)本發(fā)明第二方面，提供一種基片拋光設(shè)備，其特征是包括基片被壓靠在其上的拋光臺；從拋光臺發(fā)射光到基片并接收從基片的反射光的光發(fā)射和光接收裝置；用于噴射的第一通道，第一通道輸入發(fā)射光和反射光穿過的流體到設(shè)置在拋光臺的光發(fā)射和光接收位置的流體腔；用于低流速的第二通道，相對于用于輸入流體到流體腔的噴射的第一通道，第二通道受到限制；以及轉(zhuǎn)換裝置，用于轉(zhuǎn)換輸入流體的第一和第二通道。
根據(jù)本發(fā)明，用于噴射的第一通道和用于低流速的第二通道可轉(zhuǎn)換。當(dāng)噴射和低流速供給被轉(zhuǎn)換時，就有可能獲得本發(fā)明的上述優(yōu)點。
根據(jù)本發(fā)明第三方面，提供一種基片拋光設(shè)備，其特征是包括拋光臺，具有基片被壓靠在其上的拋光面；供給流體到拋光臺上的拋光面的通道，其中通道包括用于高流速的通道和用于低流速的通道。根據(jù)本發(fā)明，采用用于高流速和低流速的通道，流速能被恰當(dāng)?shù)乜刂啤?br> 根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，基片拋光設(shè)備包括基片被壓靠在其上的拋光臺；從拋光臺發(fā)射測量光到基片并接收從基片的反射光用于測量基片上薄膜的光發(fā)射和光接收裝置；用于供給測量流體到設(shè)置在拋光臺的光發(fā)射和光接收位置的流體腔的流體供給通道，測量光和反射光通過測量流體；流體供給控制裝置，用于控制到流體腔的測量流體的供給并轉(zhuǎn)換噴射模式和低流速模式，在噴射模式中測量流體被噴射出，在低流速模式中流速比噴射模式的流速低；以及用于控制流體腔中流體的強制排放的強制排放控制裝置。在流體腔被基片阻擋的阻擋期，流體供給控制裝置設(shè)為噴射模式，并且強制排放控制裝置強制排放流體腔(測量室)中的流體。在流體腔被基片阻擋之前的預(yù)設(shè)定的預(yù)阻擋期，流體供給控制裝置設(shè)為低流速模式，并且強制排放控制裝置限制測量室中流體的強制排放。在基片阻擋流體腔完成之后的預(yù)定的過阻擋期，流體供給控制裝置設(shè)為低流速模式，并且強制排放控制裝置強制排放測量室中的流體。
根據(jù)本發(fā)明，在阻擋期，強制排放與流體的噴射同時執(zhí)行。因此，流體流出量被減少，有充足量的測量流體來執(zhí)行測量。此外，在預(yù)阻擋期，低流速供給被執(zhí)行，并且強制排放受到限制。因此，在預(yù)阻擋期，流體腔中測量流體量能增加，且就在流體腔即將被移動到基片下面以前，當(dāng)測量室通過漿料池時，就可能減少流入到流體腔中的漿料量。此外，在過阻擋期，低流速供給被執(zhí)行，并且強制排放被執(zhí)行。因此，流體流出量被減少的同時，漿料被阻止進入流體腔。因而，根據(jù)本發(fā)明，測量流體的流出量被減少，同時保持了測量性能，并且對拋光性能的影響被減少。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，在拋光過程后，流體供給控制裝置設(shè)為低流速模式，并且強制排放控制裝置限制流體腔的強制排放。
根據(jù)本發(fā)明，在拋光過程以后，低流速供給被執(zhí)行，且強制排放被限制。因此，就可能保持測量流體貯存在流體腔的狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明第四方面，提供一種基片拋光設(shè)備，其特征是包括具有用于拋光半導(dǎo)體基片的拋光面的拋光臺；通過設(shè)置在拋光面上的孔口發(fā)射用于測量半導(dǎo)體基片的薄膜的測量光到半導(dǎo)體基片的光發(fā)射光纖；和接收從半導(dǎo)體基片反射的測量光的光接收光纖，其中光發(fā)射光纖的發(fā)射端和光接收光纖的入射端位于彼此相鄰的位置，且從光發(fā)射光纖和光接收光纖到半導(dǎo)體基片的距離根據(jù)光發(fā)射光纖的擴張角和光接收光纖的擴張角確定。
根據(jù)本發(fā)明，采用光發(fā)射光纖的發(fā)射端和光接收光纖的入射端位于彼此相鄰的位置的布置，使得從光發(fā)射光纖發(fā)射且進入光接收光纖的測量光的路徑接近于垂直于基片。因此，就可能增加光接收光纖接收的光量。
通常，為了提高從基片反射光的光接收效率，希望從光發(fā)射光纖的發(fā)射端和光接收光纖的入射端到半導(dǎo)體基片的距離短，然而，當(dāng)光發(fā)射光纖的發(fā)射端和光接收光纖的入射端靠近基片時，基片上的有效作用區(qū)域被減少?！坝行ё饔脜^(qū)域”是通過反射能到達光接收光纖的測量光的作用范圍。根據(jù)本發(fā)明，需要注意這一事實，即有效作用區(qū)域受擴張角的影響，擴張角是光纖的特性之一。從光發(fā)射光纖和光接收光纖到基片的距離根據(jù)擴張角確定。因此，測量光的光接收效率可被提高?！皵U張角”是光纖能接收光的最大角度，且用NA值表示，NA值是表征光纖特性的參數(shù)之一。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，從光發(fā)射光纖和光接收光纖到半導(dǎo)體基片的距離根據(jù)下式計算的L值確定L＝(1-N2)1/2×(2T+C)/2N式中N是光發(fā)射光纖和光接收光纖的NA值，C是芯部直徑，T是包覆層厚度。
由上式計算的L值表示光發(fā)射光纖和光接收光纖能靠近基片而不會減少有效作用區(qū)域的距離。因而，當(dāng)根據(jù)計算的L值設(shè)定距離時，光接收效率得到提高。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，基片拋光設(shè)備包含光發(fā)射和光接收聚集裝置，用于聚集光發(fā)射光纖發(fā)射到半導(dǎo)體基片的測量光，以及聚集從半導(dǎo)體基片反射到光接收光纖的測量光，設(shè)置光發(fā)射和光接收聚集裝置光就能夠覆蓋光發(fā)射光纖的發(fā)射端和光接收光纖的入射端。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，光發(fā)射光纖和光接收光纖中的一個被光發(fā)射光纖和光接收光纖中的另一個環(huán)繞。
根據(jù)本發(fā)明第五方面，提供一種基片拋光設(shè)備，其特征是包括具有用于拋光半導(dǎo)體基片的拋光面的拋光臺；通過設(shè)置在拋光面上的孔口發(fā)射用于測量半導(dǎo)體基片的薄膜的測量光到半導(dǎo)體基片的光發(fā)射光纖；和接收從半導(dǎo)體基片反射的測量光的光接收光纖，其中光發(fā)射光纖的光軸和光接收光纖的光軸彼此相互傾斜。
強光從光纖沿光軸發(fā)射，并且發(fā)射光的強度在距光軸一定的位置變低?？紤]到光纖的靈敏度，相比沿遠離光軸的周邊部分進入的光，光纖能更靈敏地接收沿光軸方向進入的光。根據(jù)本發(fā)明，由于光發(fā)射光纖的光軸和光接收光纖的光軸彼此相互傾斜，就可能提高被光接收光纖接收的反射光的光接收效率。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，光發(fā)射光纖的光軸和光接收光纖的光軸相對于半導(dǎo)體基片的法線對稱。
采用光發(fā)射光纖的光軸和光接收光纖的光軸相對于半導(dǎo)體基片的法線對稱的布置，從基片反射的光的傳播方向大體上與光接收光纖的光軸重合。因而，就可能提高光接收光纖接收的測量光的光接收效率。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，基片拋光設(shè)備包括具有用于拋光半導(dǎo)體基片的拋光面的拋光臺；通過設(shè)置在拋光面上的孔口發(fā)射用于測量半導(dǎo)體基片的薄膜的測量光到半導(dǎo)體基片的光發(fā)射光纖；接收從半導(dǎo)體基片反射的測量光的光接收光纖；和設(shè)置在光發(fā)射光纖的發(fā)射端、用于聚集從光發(fā)射光纖發(fā)射到半導(dǎo)體基片的測量光的光發(fā)射聚集裝置。
根據(jù)本發(fā)明，測量光能被光發(fā)射聚集裝置聚集到基片，且光發(fā)射范圍能被減小。因此，就可能減少對基片上形貌的薄膜測量的影響。希望測量光發(fā)射范圍能減少，從而基片上形貌的不規(guī)則對薄膜測量沒有影響。光發(fā)射聚集裝置可以通過附加透鏡到發(fā)射端或透鏡處理發(fā)射端來形成。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，基片拋光設(shè)備包括具有用于拋光半導(dǎo)體基片的拋光面的拋光臺；通過設(shè)置在拋光面上的孔口發(fā)射用于測量半導(dǎo)體基片的薄膜的測量光到半導(dǎo)體基片的光發(fā)射光纖；接收從半導(dǎo)體基片反射的測量光的光接收光纖；和設(shè)置在光接收光纖的入射端、用于聚集從半導(dǎo)體基片反射到光接收光纖的測量光的光接收聚集裝置。
采用這種布置，從基片反射的光能在光接收光纖的預(yù)定點被聚焦并聚集。因此，噪聲分量可被減少以提高測量光的S/N比率。光接收聚集裝置可以通過附加透鏡到入射端或透鏡處理入射端來形成。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，基片拋光設(shè)備包括具有用于拋光半導(dǎo)體基片的拋光面的拋光臺；通過設(shè)置在拋光面上的孔口發(fā)射用于測量半導(dǎo)體基片的薄膜的測量光到半導(dǎo)體基片的光發(fā)射光纖；接收從半導(dǎo)體基片反射的測量光的光接收光纖；以及用于聚集從光發(fā)射光纖發(fā)射到半導(dǎo)體基片的測量光和聚集從半導(dǎo)體基片反射到光接收光纖的測量光的光發(fā)射和光接收聚集裝置，光發(fā)射和光接收聚集裝置被設(shè)置為能覆蓋發(fā)射光纖的發(fā)射端和光接收光纖的入射端。
根據(jù)本發(fā)明，由于一個光發(fā)射和光接收聚集裝置執(zhí)行聚集到基片的測量光并聚集從基片的反射光，從光發(fā)射光纖發(fā)射的測量光的焦點和從光接收光纖接收的測量光的焦點彼此重合。因此，發(fā)射的測量光能被聚集到基片，且從聚集點反射的光能被聚集到光接收光纖。從而，就可能提高測量光的S/N比率。光發(fā)射和光接收聚集裝置能通過附加覆蓋發(fā)射端和入射端的透鏡到發(fā)射端和入射端或透鏡處理發(fā)射端和入射端來形成。
根據(jù)本發(fā)明第六方面，提供一種基片拋光設(shè)備，其特征是包括具有用于拋光半導(dǎo)體基片的拋光面的拋光臺；用于通過設(shè)置在拋光面上的孔口發(fā)射用于測量半導(dǎo)體基片的薄膜的測量光到半導(dǎo)體基片和接收從半導(dǎo)體基片發(fā)射的測量光的光纖元件，其中光纖元件包括至少一個光發(fā)射光纖和至少一個光接收光纖，并且至少一個光發(fā)射光纖和至少一個光接收光纖中的一個被至少一個光發(fā)射光纖和至少一個光接收光纖中的另一個環(huán)繞。
采用這種布置，就可能增加從基片反射的測量光的光接收比率和提高測量光的S/N比率。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，至少一個光發(fā)射光纖和至少一個光接收光纖中的一個包裹至少一個光發(fā)射光纖和至少一個光接收光纖中的另一個。
采用光發(fā)射光纖和光接收光纖中的一個包裹光發(fā)射光纖和光接收光纖中的另一個的布置，兩個光纖共同的包覆層能被形成在光發(fā)射光纖和光接收光纖之間。采用共同包覆層，就可能減少光發(fā)射光纖芯部和光接收光纖芯部的間距。因此，就可能增加光接收光纖接收光與從基片反射光的比率。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，光纖元件包括光發(fā)射光纖和環(huán)繞光發(fā)射光纖的多個光接收光纖。
由于測量光從光發(fā)射光纖發(fā)射，測量光的作用范圍能被限制。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，光纖元件包括光接收光纖和環(huán)繞光接收光纖的多個光發(fā)射光纖。
根據(jù)本發(fā)明，由于光接收光纖被多個光發(fā)射光纖環(huán)繞，光接收光纖能有效地接收從光發(fā)射光纖發(fā)射的測量光。
根據(jù)本發(fā)明第七方面，提供一種基片拋光設(shè)備，其特征是包括具有用于拋光半導(dǎo)體基片的拋光面的拋光臺；用于通過設(shè)置在拋光面上的孔口發(fā)射用于測量半導(dǎo)體基片的薄膜的測量光到半導(dǎo)體基片和接收從半導(dǎo)體基片發(fā)射的測量光的光纖元件，其中光纖元件包括多個光發(fā)射光纖和多個光接收光纖，并且光發(fā)射光纖和光接收光纖捆綁在一起。
采用這種布置，就可能增加從基片反射的測量光的光接收比率和提高測量光的S/N比率。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，光纖元件被布置為使得多個光發(fā)射光纖被多個光接收光纖環(huán)繞。
通過在光纖元件的中心聚集光發(fā)射光纖，測量光的作用范圍能被限制。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，光纖元件被布置為多個光接收光纖被多個光發(fā)射光纖環(huán)繞。
根據(jù)本發(fā)明，由于光接收光纖被多個光發(fā)射光纖環(huán)繞，光接收光纖能有效地接收從光發(fā)射光纖發(fā)射的測量光。
根據(jù)本發(fā)明第八方面，提供一種基片拋光設(shè)備，其特征是包括具有用于拋光半導(dǎo)體基片的拋光面的拋光臺；用于通過設(shè)置在拋光面上的孔口發(fā)射用于測量半導(dǎo)體基片的薄膜的測量光到半導(dǎo)體基片和接收從半導(dǎo)體基片發(fā)射的測量光的光纖元件，其中光纖元件包括組合光纖，該組合光纖具有分開的橫截面，包括光發(fā)射光纖區(qū)域和光接收光纖區(qū)域。
采用具有光發(fā)射光纖區(qū)域和光接收光纖區(qū)域的布置，兩個光纖共同的包覆層能被形成在各個區(qū)域之間。采用公共包覆層，就可能減少光發(fā)射光纖區(qū)域芯部和光接收光纖區(qū)域芯部的間距。因此，就可能增大從光發(fā)射光纖發(fā)射的測量光的作用區(qū)域和從光接收光纖的光接收區(qū)域的重疊區(qū)域。
雖然上面描述了本發(fā)明的不同方面，本發(fā)明不局限于上述的基片拋光設(shè)備。例如，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種基片測量裝置，其設(shè)置在上述基片拋光設(shè)備上。另外，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，隨同上述基片拋光設(shè)備提供一種基片拋光方法、以及隨同基片測量裝置提供一種基片測量方法。
本發(fā)明的上述和其他目的、特征及優(yōu)點通過下面的描述并結(jié)合以舉例形式說明本發(fā)明優(yōu)選實施例的附圖就會很清楚。


圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的基片拋光設(shè)備的示意圖；圖2是顯示設(shè)置在圖1所示基片拋光設(shè)備上的傳感器的布置的示例的示意圖；圖3是顯示具有圖1所示基片拋光設(shè)備的基片加工設(shè)備的示意圖；
圖4是顯示圖1所示基片拋光設(shè)備上測量流體供給和排放控制的布置的示意圖；圖5是顯示圖1所示基片拋光設(shè)備上基片和拋光臺的通孔之間位置關(guān)系的示意圖；圖6是顯示用于支撐基片的頂圈的布置的示意圖；圖7是顯示圖4所示布置中測量流體供給和排放控制的時間表；圖8是顯示在圖7所示控制下拋光臺通孔中流體量變化的示意圖；圖9是顯示圖4所示布置中另一個測量流體供給和排放控制的時間表；圖10是顯示圖4所示布置中保護罩的橫斷面視圖；圖11是顯示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的基片拋光設(shè)備的布置的示意圖；圖12A和圖12B是顯示在光發(fā)射光纖和光接收光纖及基片之間的光發(fā)射和光接收的簡圖；圖12C是說明發(fā)射到有效作用區(qū)域的測量光量示意圖；圖13A是顯示在光發(fā)射光纖和光接收光纖及基片之間的光發(fā)射和光接收的簡圖；圖13B是顯示從光發(fā)射光纖的發(fā)射端到基片的距離和作用到基片的光量的關(guān)系的示意圖；圖14A和圖14B是說明從光發(fā)射光纖和光接收光纖到基片的距離同基片上有效作用區(qū)域之間關(guān)系的簡圖；圖15是顯示光發(fā)射光纖、光接收光纖和基片的示意圖；
圖16是從光發(fā)射光纖和光接收光纖到基片的距離L與光接收光纖接收的光量之間關(guān)系的一個試驗結(jié)果；圖17是顯示根據(jù)本發(fā)明第三實施例的光發(fā)射光纖和光接收光纖的布置的示意圖；圖18是顯示根據(jù)本發(fā)明第四實施例的光發(fā)射光纖和光接收光纖的示意圖；圖19A和圖19B是放大顯示的要拋光基片表面的簡圖；圖20是根據(jù)本發(fā)明第五實施例的光發(fā)射光纖和光接收光纖的橫斷面視圖；圖21A是顯示傳統(tǒng)實例中作用區(qū)域和光可接收區(qū)域的示意圖；圖21B是顯示第五實施例中作用區(qū)域和光可接收區(qū)域的示意圖；圖22A是顯示使用在第五實施例的變形中的光發(fā)射光纖和光接收光纖的示意圖；圖22B是透鏡被安裝到光發(fā)射光纖和光接收光纖的一個配置實例；圖23是使用在本發(fā)明第六實施例中的光發(fā)射光纖和光接收光纖的橫斷面視圖；圖24是使用在本發(fā)明第六實施例的變形中的光發(fā)射光纖和光接收光纖的橫斷面視圖；圖25是使用在本發(fā)明第七實施例中的光發(fā)射光纖和光接收光纖的橫斷面視圖；圖26是使用在本發(fā)明第八實施例中的光發(fā)射光纖和光接收光纖的橫斷面視圖；
圖27是顯示第八實施例中測量光路徑的簡圖；圖28是使用在本發(fā)明第八實施例變形中的光發(fā)射光纖和光接收光纖的橫斷面視圖；圖29是使用在本發(fā)明第九實施例中的光發(fā)射光纖和光接收光纖的橫斷面視圖；圖30是使用在本發(fā)明第九實施例變形中的光發(fā)射光纖和光接收光纖的橫斷面視圖；以及圖31是使用在本發(fā)明第十實施例中的光纖元件的橫斷面視圖。
具體實施例方式
下面，根據(jù)本發(fā)明實施例的基片拋光設(shè)備將參考圖1到圖31描述。
圖1顯示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的基片拋光設(shè)備10?；瑨伖庠O(shè)備10包括化學(xué)機械拋光(CMP)設(shè)備。基片拋光設(shè)備10具有拋光臺12和頂圈14。其上具有拋光表面16的拋光墊18被安裝在拋光臺12上。頂圈14用下表面支撐基片20且和基片20一起被旋轉(zhuǎn)。頂圈14在遠離拋光臺12中心的位置壓靠基片20到拋光墊18。拋光漿料被供給到拋光墊18和基片20之間。在基片20被壓靠到拋光臺12上的拋光墊18的狀態(tài)下，基片20在存在漿料的情況下被旋轉(zhuǎn)。另外，拋光臺12被旋轉(zhuǎn)?；?0于是被拋光。拋光墊18可以包括由聚氨酯泡沫體制成的拋光布、無紡織物類的拋光布、絨面革類的拋光布、或固定研磨劑類的拋光墊，該拋光墊通過諸如環(huán)氧樹脂的粘結(jié)劑固定拋光研磨劑顆粒而形成。
基片拋光設(shè)備10被用于拋光形成在基片20上的薄膜。當(dāng)薄膜的厚度達到預(yù)定值時拋光完成。在本實施例中，確定拋光完成被稱為終點檢測?；瑨伖庠O(shè)備10具有用于終點檢測的薄膜厚度測量裝置22，將在下文描述。
薄膜厚度測量裝置22將被描述為根據(jù)本發(fā)明的基片測量裝置的一個實例。例如，被測量的薄膜是氧化硅薄膜。薄膜厚度測量裝置22具有安裝在拋光臺(可旋轉(zhuǎn)工作臺)12上的傳感器24、供電單元26、控制器單元28、光源單元30、和安裝在拋光臺12下表面的光度計單元32。
供電單元26通過旋轉(zhuǎn)連接器34接收電力和供給電力到位于薄膜厚度測量裝置22上的各個單元?？刂破鲉卧?8控制薄膜厚度測量裝置22的整個系統(tǒng)。光源單元30供給測量光到傳感器24，并通過傳感器24供給測量光到基片20。傳感器24接收來自基片20的反射光并傳送到光度計單元32。測量光和反射光被通過光纖傳送。在光度計32中，光信號被轉(zhuǎn)換成電信號。電信號在控制器單元28中被處理。
控制器單元28通過旋轉(zhuǎn)連接器34被連接到用于光學(xué)特性的計算單元36。計算單元36被連接到用于光學(xué)特性的判定單元38?？刂破鲉卧?8中處理的信號被傳送到計算單元36，該計算單元計算諸如基片的薄膜厚度、反射強度和光譜等的光學(xué)特性。判定單元38確定諸如基片的薄膜厚度等的光學(xué)特性并執(zhí)行終點檢測，以確定是否基片的薄膜厚度達到預(yù)設(shè)定值。判定的結(jié)果被送往控制基片拋光設(shè)備10的整個系統(tǒng)的拋光控制單元40。
薄膜厚度測量裝置22也具有供給測量流體到傳感器24的供給通道42、和從傳感器24排放測量流體的排放通道44。供給通道42通過旋轉(zhuǎn)接頭46被連接到儲藏容器(未顯示)。排放通道44被連接到用于排放測量室(流體腔)流體的泵48。測量流體通過泵48被排放，且諸如流入到測量室的漿料等的拋光液也被隨測量流體一同排放。
在本實施例中，純水被用作測量流體。純水可以從安裝在諸如具有基片拋光設(shè)備的聯(lián)合裝置等的設(shè)施上的儲藏容器供給。供給通道42和排放通道44用適合的管子或類似物形成。例如，通過用諸如聚酯酮醚(PEEK)的樹脂(非金屬材料)涂敷管子，就可能防止金屬污染物接觸基片。供給通道42和排放通道44可以包括設(shè)置在拋光臺12上的外殼。
如圖1所示，供給通道42具有平行段50，且平行段50包括主通道52和次通道54。主通道52和次通道54分別具有供給控制閥56和58。主通道52被用于高流速供給純水和通過傳感器24噴射純水。次通道54具有節(jié)流孔(未顯示)并被用于低流速供給純水。供給控制閥56被打開和關(guān)上來轉(zhuǎn)換低流速供給純水和噴射純水。
另外，排放通道44具有排放控制閥60。排放控制閥60被用于控制純水強制排放的定時。每一個排放控制閥60和供給控制閥56與58都包括具有電磁閥單元(未顯示)的電磁閥。電磁閥單元與其他單元一樣被安裝在拋光臺12的下表面。
基片拋光設(shè)備10還具有設(shè)置在拋光臺12上、用于冷卻拋光臺12的水冷套62。水冷套62通過旋轉(zhuǎn)接頭46被連接到水池(未顯示)。
圖2顯示傳感器24的布置實例。如上所述，拋光墊18被安裝在拋光臺12上，且使基片與拋光墊18接觸。供給通道42和排放通道44被配置為在拋光臺12上彼此相鄰。供給通道42的供給端口64和排放通道44的排放端口66位于拋光臺12的上表面上。拋光墊18具有通孔68從而露出供給端口64和排放端口66到基片。
光發(fā)射光纖70和光接收光纖72在供給通道42內(nèi)彼此相鄰設(shè)置。光發(fā)射光纖70和光接收光纖72分別被連接到光源單元30和光度計32(圖1)。光發(fā)射光纖70施加從光源單元30供給到基片20的測量光。光接收光纖72接收從基片20的反射光并傳送到光度計單元32。
在上述傳感器24中，諸如純水的測量流體通過供給端口64被供給并通過排放端口66排放。通孔68的內(nèi)部充滿純水或類似物，因此用于拋光的漿料被阻止進入到通孔68。這樣，由于通孔68內(nèi)部保持透明，使用測量光的薄膜測量能圓滿完成。
圖3顯示具有基片拋光設(shè)備10的基片加工設(shè)備80的完整布置?；庸ぴO(shè)備80具有基片盒保持部82、基片移動裝置84、兩個清理室86、和兩個基片拋光設(shè)備10。作為將被拋光的工件的基片從基片盒保持部82被送到基片拋光設(shè)備10。拋光后的基片在清理室中86被清洗和干燥并返回到基片盒保持部82。
另外，基片加工設(shè)備80具有工作窗口88，它被安裝到內(nèi)部安裝有基片拋光設(shè)備10的箱體上。每一個基片拋光設(shè)備10具有用于支撐基片的頂圈14、面對頂圈14設(shè)置的修整器15、設(shè)置在修整器15與頂圈14之間的拋光臺12和用于供給漿料到拋光臺12的噴嘴90。噴嘴90形成用于從漿料容器(未顯示)供給漿料的漿料供給管，即漿料供給裝置。測量流體被從噴嘴(未顯示)的下部供給到拋光臺12。
本實施例的基片拋光設(shè)備10的整個布置已經(jīng)結(jié)合傳感器24的布置進行了描述。下面，將描述本實施例的布置特點。
圖4顯示諸如純水的測量流體供給和排放控制的有關(guān)布置。如上所述，通孔68形成在拋光墊18上，且供給通道42和排放通道44與通孔連通。光發(fā)射光纖70和光接收光纖72被設(shè)置在供給通道42內(nèi)。
供給通道42具有平行段50，且平行段50包括主通道52和次通道54。次通道54具有限制它的節(jié)流孔92。主通道52具有噴射控制閥V1，且次通道54具有低流速控制閥V2。噴射控制閥V1和低流速控制閥V2對應(yīng)于圖1所示的供給控制閥56和58、并形成主通道52和次通道54的轉(zhuǎn)換裝置。
從具有基片拋光設(shè)備10的設(shè)施上的管道中輸送的純水被輸入到供給通道42。從供給通道42供給到通孔68的純水量按照下面設(shè)定。具體地，供給通道42被配置為當(dāng)主通道52的噴射控制閥V1被打開且次通道54的低流速控制閥V2被關(guān)閉時，使純水的流速在50到200cc/min的范圍內(nèi)，以及當(dāng)?shù)土魉倏刂崎yV2被打開且噴射控制閥V1被關(guān)閉時，使純水的流速是50cc/min或更低。采用這種配置，純水通過主通道52被噴射到通孔68且通過次通道54以低流速供給到通孔68。
泵48被設(shè)置在排放通道44，且排放控制閥V3也設(shè)置在排放通道44。排放控制閥V3對應(yīng)于圖1所示的排放控制閥60。在本實施例中，泵48是恒量泵。純水排放量設(shè)定為噴射的純水量的±20％。最好將供給純水量設(shè)定為大于排放純水量以便在測量過程中保持足夠量的水。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，泵48不局限于恒量泵，且恒壓泵可能應(yīng)用到泵48。
通過排放通道44排放的純水量可以通過打開和關(guān)閉排放控制閥V3或運轉(zhuǎn)和停止泵48來控制。泵48可以是具有由壓電元件控制的膜片的隔膜泵。希望泵48接觸純水的部分和/或控制閥V1、V2及V3接觸純水的部分由非金屬材料制成。另外，控制閥V1、V2及V3最好是電磁閥。
噴射控制閥V1、低流速控制閥V2以及排放控制閥V3的打開和關(guān)閉被控制器單元28控制。轉(zhuǎn)動角傳感器94被連接到控制器單元28。轉(zhuǎn)動角傳感器94檢測拋光臺12在旋轉(zhuǎn)方向的角位置?？刂破鲉卧?8根據(jù)轉(zhuǎn)動角傳感器94的檢測信號控制噴射控制閥V1、低流速控制閥V2以及排放控制閥V3的打開和關(guān)閉。
基片20的位置相對于拋光臺12是固定的。通孔68與拋光臺12一起旋轉(zhuǎn)。拋光臺12的角位置的使用使得控制器單元28根據(jù)通孔68與基片20之間位置關(guān)系控制噴射控制閥V1、低流速控制閥V2以及排放控制閥V3。
采用上述布置，根據(jù)本發(fā)明，通孔68對應(yīng)于一個流體腔。光發(fā)射光纖70和光接收光纖72形成用于發(fā)射和接收測量光的光發(fā)射和光接收裝置。供給通道42和排放通道44作為用于諸如純水的測量流體的供給裝置和排放裝置。噴射控制閥V1和低流速控制閥V2與控制器單元28一起形成流體供給控制裝置。同樣，排放控制閥V3與控制器單元28一起形成流體排放控制裝置。另外，供給通道42中主通道52和次通道54對應(yīng)于噴射通道和低流速供給通道。
下面，將參考圖5到圖9描述經(jīng)過控制器單元28的供給和排放控制。
圖5顯示基片20和通孔68(流體腔)之間的位置關(guān)系。如上所述，基片20的位置相對于拋光臺12是固定的，且通孔68與拋光臺12一起旋轉(zhuǎn)。因而，通孔68和基片20之間的位置關(guān)系用通孔68在旋轉(zhuǎn)方向的角位置θ表示。在圖5中，當(dāng)通孔68位于連接拋光臺12的中心和基片20的中心的直線上時，通孔68的角位置θ定義為0度。
在圖5中，當(dāng)θ＝θ1時，通孔68的一端到達基片20，且通孔68開始被基片20覆蓋。當(dāng)θ＝θ2時，通孔68完全通過基片20，且通孔68開始完全不被基片20覆蓋。因而，在θ1≤θ≤θ2期間，基片20位于通孔68的上面。在本實施例，這個時期被稱為“阻擋期”。在除阻擋期之外的任何時期，通孔68不被基片20阻擋，且這個時期被稱為“非阻擋期”，如圖5所示?！胺亲钃跗凇北环譃閮蓚€時期，可“預(yù)阻擋期”和“過阻擋期”。
預(yù)阻擋期被定義為在通孔68被基片20阻擋之前的預(yù)定的時期。在本實施例，預(yù)阻擋期被設(shè)為θ0≤θ≤θ1。θ0被這樣設(shè)定以便為-120度。過阻擋期被定義為通孔68被基片20的阻擋完成之后的預(yù)定的時期。在圖5中，過阻擋期被定義為θ2＜θ＜θ3。θ3為240度(＝360+θ0)，且因此在過阻擋期結(jié)束后下一個預(yù)阻擋期開始。
更準確地說，阻擋期可以如下設(shè)定。
圖6顯示用于支撐基片20的頂圈14的布置。如圖6所示，頂圈14通常在基片20被安裝的支撐表面上具有導(dǎo)環(huán)96。基片20的周邊部分被導(dǎo)環(huán)96環(huán)繞。在這種狀況下，“阻擋期”可以被設(shè)置為這樣一個時期，在此期間通孔到達導(dǎo)環(huán)96且通過基片20并在基片20的相對側(cè)遠離導(dǎo)環(huán)96。根據(jù)這個設(shè)定，導(dǎo)環(huán)96被看作基片20的一部分，且這一構(gòu)造也包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。換句話說，根據(jù)本發(fā)明阻擋期可以是從通孔到達導(dǎo)環(huán)96的時刻到通孔遠離導(dǎo)環(huán)96的時刻這樣一個時期，即，流體腔被基片阻擋的時期。即使除了導(dǎo)環(huán)96之外的其他元件被設(shè)置在基片20周圍，這個依然適用。阻擋期可以不需要考慮諸如導(dǎo)環(huán)96等的元件，而僅僅根據(jù)基片和通孔重疊來設(shè)定。
圖7顯示噴射控制閥V1、低流速控制閥V2以及排放控制閥V3在圖5所示各個時期的打開和關(guān)閉控制。
在預(yù)阻擋期，控制器單元28設(shè)定低流速模式。在低流速模式，噴射控制閥V1被關(guān)閉，且低流速控制閥V2響應(yīng)來自控制器單元28的控制信號被打開。因此，純水通過次通道54以低流速被供給。
另外，在預(yù)阻擋期，控制器單元28控制排放控制閥V3以限制強制排放。在本實施例中，由于排放控制閥V3被關(guān)閉，強制排放停止。
接著，在阻擋期，控制器單元設(shè)定噴射模式。在噴射模式，噴射控制閥V1被打開，且低流速控制閥V2響應(yīng)來自控制器單元28的控制信號被關(guān)閉。因此，大量純水通過主通道52供給，且供給的純水被噴射到通孔68中。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，低流速控制閥V2可以不被關(guān)閉。在這種狀態(tài)下，也可能轉(zhuǎn)換純水的低流速供給和噴射(在下文中與上面相同)。
另外，在阻擋期，控制器單元28控制排放控制閥V3以便執(zhí)行強制排放。排放控制閥V3響應(yīng)來自控制器單元28的控制信號被打開，從而通過泵48執(zhí)行強制排放。
接著，在過阻擋期，控制器單元28從噴射模式轉(zhuǎn)換到低流速模式。因此，噴射控制閥V1被關(guān)閉，且低流速控制閥V2被打開以便減少純水供給量。
另外，在過阻擋期，控制器單元28繼續(xù)執(zhí)行阻擋期時的強制排放。因此，排放控制閥V3保持打開狀態(tài)，且通過泵48執(zhí)行強制排放。
圖8是顯示在上述各個時期通孔68的狀態(tài)的簡圖。首先，將描述圖8中心所示的阻擋期。由于在阻擋期純水被噴射出，通孔68充滿大量的純水。通孔68中的漿料被純水稀釋。特別是，純水在被供給之后立刻直接在供給通道42上方形成一個垂直的液柱，以保持測量所需要的透明度。薄膜厚度測量在阻擋期被執(zhí)行。具體是，在噴射產(chǎn)生的水柱內(nèi)測量光被發(fā)射且發(fā)射光被接收。在阻擋期，通孔68被基片20阻擋，且強制排放被執(zhí)行。因此，從基片20與拋光墊18表面之間流出的純水量可被減少。
因而，在阻擋期，當(dāng)純水的流出被阻止，通孔68中的透明度能被保持住以便獲得所需要的測量能力。
接著，在過阻擋期，純水以低流速被供給到通孔68，且純水從通孔68被強制排放。因此，如圖8所示，純水殘留在通孔68的一部分上。采用這種控制，由于純水的噴射而帶來的漿料稀釋被阻止，且漿料被阻止進入通孔68中。從而，漿料被阻止附著在用于測量的光纖的表面，特別是光纖的端部。
在這方面，由于在過阻擋期不執(zhí)行測量，就可以知道到通孔68的純水供給被完全停止。然而，如果漿料過多地進入到通孔68，那么在下一個阻擋期，漿料可能殘留在通孔68中從而降低透明度。為了防止這一缺點，在本實施例中，在過阻擋期純水以低流速被供給，以便適當(dāng)阻止?jié){料進入通孔68。
接著，將描述預(yù)阻擋期。在預(yù)阻擋期，低流速供給純水繼續(xù)，且強制排放被停止。因此，在通孔68中的純水量增加。由于供給純水量小，流出通孔68的純水量可被減少。
如上所述，在預(yù)阻擋期在通孔68中的純水量被增加，以便用純水充滿流體腔。最好能設(shè)定預(yù)阻擋期的長度，以便通孔68在圖8所示的預(yù)阻擋期充滿純水。采用這種配置，能獲得以下優(yōu)點。
就在拋光臺12上的通孔68即將在基片20下面被移動之前，漿料池出現(xiàn)。由于卷入基片20下面的漿料在基片20的周邊聚集的實際狀況，漿料池產(chǎn)生。更具體地說，采用基片20被頂圈14的導(dǎo)環(huán)96環(huán)繞的布置，漿料池在導(dǎo)環(huán)96的周邊產(chǎn)生。當(dāng)強制排放被執(zhí)行，通孔68以內(nèi)部為空的狀態(tài)到達漿料池。結(jié)果，大量漿料可能流入通孔68從而降低測量性能。然而，在本實施例中，采用上述控制，在通孔68到達漿料池之前通孔68中的純水量被增加。因而，當(dāng)通孔68通過漿料池時流入到通孔68的漿料量被減少。當(dāng)通孔68通過基片20時，流入到通孔68的漿料量的減少提高了測量性能。
漿料池的尺寸依據(jù)漿料、拋光墊等的規(guī)格而不同。在某些情況下，漿料池可能不產(chǎn)生。在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明，在通孔68被基片20阻擋之前，通孔68中純水量增加以便提高測量性能。例如，當(dāng)通孔68在基片下面移動時有可能減少卷入的氣泡。
接著描述拋光過程完成以后的控制。在拋光過程完成以后，控制器單元28設(shè)定低流速模式并停止強制排放。噴射控制閥V1被關(guān)閉，低流速控制閥V2被打開，且排放控制閥V3被關(guān)閉。具體是，類似于預(yù)阻擋期控制的控制被執(zhí)行。在基片拋光完成以后下一個基片拋光開始之前這一控制應(yīng)該被恰當(dāng)?shù)貓?zhí)行。采用這樣的控制，就可能阻止純水在拋光過程(當(dāng)一個基片被放回原處時)完成之后流入通孔68，且阻止?jié){料進入通孔68。
一系列上述控制過程被執(zhí)行，且每次拋光臺作一轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)時純水被噴射到通孔68。然而，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，純水可以每幾個轉(zhuǎn)噴射一次。具體是，純水可以每N(N≥2)轉(zhuǎn)噴射一次。
在這種情況下，在純水不被噴射的任何一轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)中的所有時段(包括預(yù)阻擋期、阻擋期和過阻擋期)，與過阻擋期一樣，低流速供給和強制排放可以執(zhí)行。從就在純水被噴射的阻擋期之前的預(yù)阻擋期直到下一個過阻擋期，圖7所示控制被執(zhí)行。
上述控制適合使用在每多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)實施一次基片測量的情況下。在測量實施的旋轉(zhuǎn)中噴射可以實施。因此，噴射頻率被減少，且純水流出量也被減少。
在上述實施例中，阻擋期決定了流速控制的轉(zhuǎn)換時間。為了設(shè)定一個流速控制，阻擋期的開始點不需要與基片20開始重疊通孔68的時刻精確吻合。例如，在基片20位于通孔68之上以前，當(dāng)通孔(流體腔)68接近基片的一邊在大約10mm之內(nèi)時，阻擋期開始。
在這種情況下，如圖4所示，可以配置傳感器13，用于檢測基片20接近通孔68的時間，以確定阻擋期的開始點。傳感器13發(fā)送信號到確定阻擋期開始點的控制器單元28。傳感器可以包括用于檢測金屬接近的臨近傳感器、光學(xué)傳感器或渦流傳感器。另外，光學(xué)傳感器和渦流傳感器都可以被設(shè)置在拋光臺12上來同時或交替執(zhí)行測量。在圖4中，傳感器13被設(shè)置在旋轉(zhuǎn)的拋光臺12上。然而，這種傳感器可以被設(shè)置在基片20附近，以檢測旋轉(zhuǎn)的拋光臺12的特定點。
另外，通過供給通道42供給的純水量可以增加以便在阻擋期的后半期執(zhí)行純水噴射。在這種情況下，測量需要的透明度能被保持，且由于噴射純水而過度稀釋漿料被阻止。
同樣的，阻擋期的結(jié)束點不需要與基片20結(jié)束重疊通孔68的時刻精確吻合?？紤]圖6所示導(dǎo)環(huán)96的周期設(shè)定可以被看作阻擋期不與基片重疊通孔的時期精確吻合的一個設(shè)定實例。另外，噴射控制閥V1、低流速控制閥V2和排放控制閥V3的轉(zhuǎn)換點可以不精確地為同一個點。
如上所述，依據(jù)不同的上述控制，當(dāng)在噴射模式下測量流體被噴射時，低流速控制閥V2可以不被關(guān)閉。具體是，低流速控制閥V2可以在噴射時與在低流速供給時一樣地被打開。例如，如圖9所示，盡管在阻擋期，噴射控制閥V1、低流速控制閥V2和排放控制閥V3可以被打開，在非阻擋期，只有低流速控制閥V2可以被打開。在這些控制中，也可能轉(zhuǎn)換低流速供給和噴射。從這一點考慮，低流速控制閥V2可以被去掉。
在本實施例中，包括主通道52和次通道54的平行段50被用作向流體腔的流體供給裝置。然而供給通道42可以配置為具有能可變地設(shè)定流體流速到所需值和可變地供給流體的流速控制閥。
拋光墊18周期性更換為新拋光墊。在更換拋光墊18的時候，拋光臺12的帶粘性的表面應(yīng)該保持清潔和干燥狀態(tài)。因而，通過供給通道42的純水供給可能被暫時中止一小段時間。在其他時期，純水最好通過供給通道42供給以便防止光纖70的發(fā)射端和光纖72的入射端干燥。通常，通孔(流體腔)68和供給通道42充滿純水。因此，即使通過供給通道42的純水供給暫時停止一小段時間，光纖70和72不會干燥。
如果更換拋光墊18需要長時間，希望一個保護罩能附加到供給通道42和排放通道44上，以便防止光纖70和72干燥。圖10顯示用于這一目的的、附加到供給通道42和排放通道44上的保護罩190。如圖10所示，保護罩190通過內(nèi)六角螺栓192可分離地附加到拋光臺12上。
在更換拋光墊18時，在拋光臺12的各個部分被清理后，在供給通道42和排放通道44充滿純水的狀態(tài)下，保護罩190被安裝到拋光墊18的通孔68(見圖4)中。然后，保護罩190被內(nèi)六角螺栓192固定到拋光臺12上。保護罩190被設(shè)計為其上表面與拋光臺12的上表面對齊。另外，內(nèi)六角螺栓192被設(shè)置在保護罩190內(nèi)，且內(nèi)六角螺栓192的上表面位于拋光臺12的上表面之下。然后，舊拋光墊被從拋光臺12取下，且新拋光墊被安裝到拋光臺12上。新的拋光墊被安裝到拋光臺12上以便安裝到拋光臺12上的保護罩190被設(shè)置在新拋光墊的通孔68之內(nèi)。在這種情況下，可以使用引導(dǎo)元件，以便在新拋光墊的通孔中使保護罩190對準。
新拋光墊被安裝到拋光臺12上之后，內(nèi)六角螺栓192被從保護罩190上取下。然后，大約長度為12mm的螺釘被插入到位于保護罩190上的通孔194以便抬起并從拋光臺12上取下保護罩190。在那時，螺釘被緩慢依次插入到三個通孔194中，以便保護罩190能從拋光臺12上完全取下而沒有任何結(jié)合。
因此，在更換拋光墊或運輸或長時間儲存拋光臺12時，供給通道42和排放通道44被保護罩190覆蓋以便保護光纖70和72并防止光纖70和72干燥。當(dāng)保護罩190被安裝到拋光臺12上時，純水可以連續(xù)通過供給通道42供給，以便防止光纖70和72干燥。在那時，強制排放純水可以通過排放通道44被執(zhí)行。為了防止微生物再生以實現(xiàn)長期儲存，諸如痕跡量的酒精等的表面活性劑、防腐劑或有機溶劑可能被混合進供給的純水中。
本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例在上面進行了描述。對于本領(lǐng)域人員來說，很明顯，在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)，本實施例可以進行許多變化。例如，測量流體不局限于純水。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明圖1到圖10所示，由于供給測量流體到流體腔依據(jù)流體腔與基片之間的位置關(guān)系來控制，流體供給能被限制在保持測量能力的范圍內(nèi)。因此，測量流體的流出被減少，且測量流體對拋光性能的影響被減少。
根據(jù)本發(fā)明，在流體腔沒有被基片阻擋的非阻擋期，測量流體以低流速被供給到流體腔。因此，在非阻擋期，當(dāng)漿料被阻止進入流體腔時，測量流體被阻止流出。
另外，根據(jù)本發(fā)明，由于強制排放與測量流體供給一起被控制，測量流體被合適地阻止流出流體腔到拋光墊的表面。因此，流出量能進一步被減少。根據(jù)本發(fā)明，在預(yù)阻擋期，強制排放被限制。因此，在流體腔將要在基片下面移動以前，當(dāng)流體腔經(jīng)過漿料池時就可能增加流體腔的測量流體量且減少流入到流體腔的漿料量。
圖11是說明根據(jù)本發(fā)明第二實施例的基片拋光設(shè)備10的示意圖，該圖放大顯示拋光臺(旋轉(zhuǎn)工作臺)12的測量部分。圖11對應(yīng)于圖1中顯示的整體布置中的傳感器12的一個部分。如上所述，拋光墊18被設(shè)置在拋光臺12的拋光墊附著表面78上，且基片20與拋光墊18相接觸。在拋光臺12上供給通道42和排放通道44彼此相鄰配置。
拋光墊18具有通孔(開口)68，且供給通道42和排放通道44與通孔68連通。用于在通孔68中形成供給通道42的管件1068被安裝在拋光臺12上。管件1068的一端形成測量流體的出口1088。出口1088作為供給端口，用于供給通過供給通道42供給到通孔68的測量流體。管件1086位于通孔68內(nèi)。具體地，出口1088位于拋光臺12上方且接近拋光墊18的拋光表面。
管件1086是一個環(huán)形元件且在螺紋部分1092被連接到拋光臺12。更具體地說，螺紋部分1092由管件1086的外螺紋和拋光臺12的內(nèi)螺紋形成，這兩個螺紋彼此耦合。螺紋部分1092被布置為當(dāng)管件1086被固定到拋光臺12時，在管件1086上端的出口1088在通孔68內(nèi)處于一個合適高度。雖然可更換的管件1086被用于本實施例，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，固定在拋光臺12上且不能更換的管子可以被使用。
根據(jù)本實施例，在基片拋光設(shè)備10中，諸如純水等的測量流體通過供給通道42被供給且通過排放通道44被排放。通孔68的內(nèi)部充滿透明純水，且用于拋光的漿料被阻止進入通孔68。因此，就可能使用透射光執(zhí)行測量。
光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082被設(shè)置在供給通道42內(nèi)。光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082被連接到光源單元30和光度計單元32(見圖1)。光發(fā)射光纖1080施加從光源單元30供給的測量光到基片20。光接收光纖1082接收從基片20的反射光并傳送到光度計單元32。
接著，將要描述用于提高從基片20的反射光的光接收效率的光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082的布置。在本實施例中，光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082被彼此相鄰設(shè)置且保持彼此相互接觸。采用這種光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082的布置，光發(fā)射光纖1080的發(fā)射端1094和光接收光纖1082的入射端1096被彼此相鄰設(shè)置且朝向基片20。光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082被如此設(shè)置使得從光發(fā)射光纖1080的發(fā)射端1094和光接收光纖1082的入射端1096到基片20具有距離L。
下面將描述為什么上述布置能提高測量光的光接收效率的原因。首先，描述為什么光發(fā)射光纖和光接收光纖被彼此相鄰設(shè)置的原因，然后描述從光發(fā)射光纖和光接收光纖到基片的距離L的設(shè)定。
圖12A和圖12B是顯示光發(fā)射光纖1080、光接收光纖1082及基片20的簡圖。圖12A顯示了光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082彼此相隔的實例，且圖12B顯示了光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082彼此相鄰的實例。圖12B所示實例對應(yīng)于本實施例中光纖的布置。如圖12A所示，從光發(fā)射光纖1080發(fā)射的測量光被作用到基片20。作用到基片20的測量光從基片20被反射，且一部分反射光被光接收光纖1082接收。被光接收光纖1082接收的測量光的作用范圍被稱為“有效作用區(qū)域”。接著，下面將描述作用到有效作用區(qū)域的測量光量。
圖12C是說明發(fā)射到圖12A中所示的有效作用區(qū)域B1的測量光量和發(fā)射到圖12B中所示的有效作用區(qū)域B2的測量光量的示圖。通常，一個區(qū)域光量用切割該區(qū)域的立體角來表示。如圖12C所示，有效作用區(qū)域B1的立體角Ψ1小于有效作用區(qū)域B2的立體角Ψ2。具體是，發(fā)射到圖12B中所示的有效作用區(qū)域B1的光量比發(fā)射到圖12A中所示的有效作用區(qū)域B1的光量大。從圖12C可以看出，從發(fā)射端1094到基片20靠近垂線1098的范圍具有更大立體角，更大立體角在基片20上切割相同區(qū)域。具體是，位于靠近發(fā)射端1094前面的有效作用區(qū)域具有更大量的發(fā)射光?；谏厦娴脑恚獍l(fā)射光纖1080和光接收光纖1082被布置為使得光發(fā)射光纖1080的發(fā)射端1094和光接收光纖1082的入射端1096彼此相鄰。采用這種布置，因為測量光的路徑得以更接近垂直于基片20，發(fā)射到有效作用區(qū)域的光量增加。因此，測量光的光接收效率提高。
接著，將描述從光發(fā)射光纖1080的發(fā)射端1094和光接收光纖1082的入射端1096到基片20的距離L的設(shè)定。
當(dāng)光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082得以靠近基片20時，單位區(qū)域上發(fā)射到基片20的光量增加。然而，如果光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082過度靠近基片20，那么接收到的反射光量將減少。這些觀點將在后面描述，并將描述用于提高光接收效率的、從光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082到基片20的最佳距離L的設(shè)定。
下面將參考圖13A和13B描述，為什么當(dāng)光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082得以靠近基片20時，所接收的測量光量增加的原因。
圖13A是顯示光發(fā)射光纖1080、光接收光纖1082和基片20的簡圖。如圖13A所示，從光發(fā)射光纖1080發(fā)射的測量光被作用到基片20。作用到基片20的測量光被從基片20反射，且一部分反射光被光接收光纖1082接收。具體是，作用到基片的測量光中被作用到圖13A所示的有效作用區(qū)域B1的光到達光接收光纖1082。因此，發(fā)射到有效作用區(qū)域B1的光量與被光接收光纖1082接收的光量有關(guān)。發(fā)射到有效作用區(qū)域B1的光量和距離之間的關(guān)系將參考圖13B描述。
圖13B是顯示從光發(fā)射光纖1080的發(fā)射端1094到基片20的距離和作用到基片20單位區(qū)域上的光量的關(guān)系的示意圖。圖13B比較地顯示基片20位于P1位置的情況和基片20位于P2位置的情況。在基片20位于P1位置的情況下，作用到基片20的B區(qū)域的光量用切割B區(qū)域的立體角Ψ1表示。在基片20位于P2位置的情況下，作用到基片20的B區(qū)域的光量用切割B區(qū)域的立體角Ψ2表示。這里，通過比較在位置P1的情況下和位置P2的情況下作用到相同區(qū)域B的光量，顯示出在基片20位于P2位置的情況下作用光量比在基片20位于P1位置的情況下作用光量大(Ψ1＜Ψ2)。具體是，圖13B顯示當(dāng)從光發(fā)射光纖1080的發(fā)射端1094到基片20的距離減少時，作用到基片20單位區(qū)域上的光量增加。因此，為了增加發(fā)射到有效作用區(qū)域B1的光量以及增加被光接收光纖1082接收的光量，希望從發(fā)射端1094到基片20的距離短。
然而，當(dāng)光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082過度靠近基片20時，由于一下原因，從基片20反射的光量減少。請參考圖14A和14B。這里，為了便于理解，包覆層和光纖涂層的厚度被忽略。
圖14A和圖14B是說明從光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082到基片20的距離L3、L4同基片20上有效作用區(qū)域B3、B4之間關(guān)系的簡圖。如圖14A和14B所示，從光發(fā)射光纖1080發(fā)射的測量光被作用到基片20。作用到基片20的測量光被從基片20反射，且一部分反射光被光接收光纖1082接收。相比在圖14A中所示實例，在圖14B中所示實例的光發(fā)射光纖1080的發(fā)射端1094和光接收光纖1082的入射端1096位于更靠近基片20的位置。
如圖14A所示，距離L3長時，從光發(fā)射光纖1080發(fā)射的測量光能到達光接收光纖1082的入射端1096的一個邊緣1099。在這種情況下，有效作用區(qū)域B3的寬度由光發(fā)射光纖1080的發(fā)射端1094的寬度決定。從圖14A能看到，當(dāng)距離L3變長時，作用區(qū)域A3逐漸變大，且包括在作用區(qū)域A3的有效作用區(qū)域B3的尺寸保持恒定。
然而，如圖14B所示，當(dāng)距離L4變短時，由于用于發(fā)射和接收光的光纖1080、1082的擴張角，有效作用區(qū)域B4變小。具體是，在圖14B中，從在作用區(qū)域A4上到光接收光纖1082最近的點1100反射的光在位于光接收光纖1082的入射端中心附近的點1101被接收。也就是說，從入射點1101到邊緣1099范圍內(nèi)的部分沒有光被接收。另外，從光可接收區(qū)域C4上到光發(fā)射光纖1080最近的點1102點反射的光，在光接收光纖1082的入射端1096的邊緣1103處被接收。具體是，從點1104到光發(fā)射光纖1080的發(fā)射端1094上的邊緣1105范圍的表面上發(fā)射的光不到達光接收光纖1082。因此，有效作用區(qū)域B4變小。從圖14B中可以看到，當(dāng)距離L4變短時，有效作用區(qū)域B4變小，且接收的光量減少。假設(shè)光發(fā)射光纖1080中心和光接收光纖1082中心之間的距離為零，則當(dāng)L4＝0時，被光接收光纖1082接收的光量為零。
如上所述，為了提高測量光光接收效率的光發(fā)射光纖和光接收光纖的布置是，總能保持當(dāng)有效作用區(qū)域具有如圖14A所示的尺寸時光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082位于距離基片20最近的位置的布置。接著將計算滿足這些條件的距離L。
圖15是顯示光發(fā)射光纖1080，光接收光纖1082和基片20的示意圖。光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082被彼此相鄰布置。光發(fā)射光纖1080的包覆層1108和光接收光纖1082的包覆層1108被設(shè)置在光發(fā)射光纖1080的芯部1106和光接收光纖1082的芯部之間。光發(fā)射光纖1080的芯部1106和光接收光纖1082的芯部相距包覆層1108的厚度。這里，光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082是同類光纖。包覆層1108具有厚度T。實際上，包覆層1108可以被覆蓋層覆蓋，且覆蓋層可進一步被涂上涂層。在這種情況下，覆蓋層和涂層的厚度可以被包括在厚度T中。這里，為了不減少有效作用區(qū)域的尺寸的距離L的最小值被如下計算。當(dāng)C是光纖芯部1106的直徑且N是其數(shù)值孔徑(NA值)時，由圖15存在如下關(guān)系。
tanθ＝(2T+C)/2L…………………………………(1)在空氣中的NA值用sinθ表示。
N＝sinθ……………………………………………(2)公式(1)和公式(2)解出距離L。
L＝(1-N2)1/2×(2T+C)/2N………………………………(3)因此，公式(3)表示的數(shù)值是距離L的最小值。距離L滿足條件i)有效作用區(qū)域不減少，且ii)光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082靠近基片20。因此，公式(3)表示的數(shù)值是距離L的最佳值。
實際上，在基片拋光設(shè)備10中，距離L的最佳值會因光纖的輕微傾斜、測量光路徑的狀況和其他因素而改變。距離L附近，由于靠近光纖端部1094、1096從而接收光量增加，就可以忽略由有效作用區(qū)域減少而減少的接收光量。整個接收光量的變化結(jié)果依據(jù)光纖1080、1082各自規(guī)格而不同。因此，希望調(diào)整從光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082到基片20的距離接近如上所述計算的距離L，從而獲得一個能最大化光接收效率的布置。
圖16是研究從光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082到基片20的距離L與被光接收光纖1082接收的光量之間關(guān)系的一個試驗結(jié)果。這里，光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082被設(shè)置在一個具有鏡面光潔度內(nèi)表面的管件1086中。光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082被布置為使得光發(fā)射光纖1080的發(fā)射端1094和光接收光纖1082的入射端1096位于管子端部出口1088以下2mm處。采用上述布置，從管子端部到基片20的距離被設(shè)定為圖16中L。依據(jù)這個結(jié)果，可以看出，當(dāng)距離L為2.7mm時，接收光量為最大值。當(dāng)距離小于2.7mm時，接收光量迅速減少。當(dāng)距離大于2.7mm時，接收光量也減少。試驗的這個結(jié)果與上述存在一個能最大化光接收效率的最佳距離的描述相一致。
上面描述了本發(fā)明第二優(yōu)選實施例。在根據(jù)本發(fā)明的基片拋光設(shè)備10中，光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082被彼此相鄰設(shè)置。從光發(fā)射光纖1080發(fā)射然后被光接收光纖1082接收的測量光的路徑變成基本上垂直于基片20。具體是，用于執(zhí)行基片20薄膜測量的有效作用區(qū)域基本上位于光發(fā)射光纖1080的發(fā)射端1094和光接收光纖1082的入射端1096的前方。因此，就可能增加發(fā)射到有效作用區(qū)域的光量且增加被光接收光纖1082接收的光量。
另外，從光發(fā)射光纖1080的發(fā)射端1094和光接收光纖1082的入射端1096到基片20的距離依據(jù)光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082的擴張角而計算。更準確地說，只有有效作用區(qū)域不被減少，距離L依據(jù)擴張角設(shè)為一個小值。然后，光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082依據(jù)計算的距離L被設(shè)置從而增強測量光的光接收效率。
接著，下面將描述根據(jù)本發(fā)明第三實施例的基片拋光設(shè)備10。在第三實施例中的基片拋光設(shè)備10與第二實施例中基片拋光設(shè)備10基本上具有同樣的布置，但是具有不同的光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082的布置。
圖17是顯示根據(jù)第三實施例的基片拋光設(shè)備10上的光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082的布置的示意圖。在根據(jù)第三實施例的基片拋光設(shè)備中，光發(fā)射光纖1080的光軸1110和光接收光纖1082的光軸1112是傾斜的。更準確地說，光發(fā)射光纖1080的光軸1110朝光接收光纖1082傾斜。光接收光纖1082的光軸1112朝光發(fā)射光纖1080傾斜。光發(fā)射光纖1080的光軸1110相對于基片20的法線傾斜角度θ1。光接收光纖1082的光軸1112相對于基片20的法線傾斜角度θ2。
強光從光纖沿光軸延伸的方向被發(fā)射。由于光發(fā)射光纖1080的光軸1110朝光接收光纖1082傾斜，就可能增強朝向光接收光纖1082的光的強度。另外，光接收光纖1082對沿光軸方向進入的光具有高靈敏度。由于光接收光纖1082的光軸1112朝光發(fā)射光纖1080傾斜，就可能以高靈敏度接收反射光。因此，就可能提高測量光的光接收效率。
希望光發(fā)射光纖1080的光軸1110傾角θ1等于光接收光纖1082的光軸1112的傾角θ2。由于傾角相等，光發(fā)射光纖1080的光軸1110和光接收光纖1082的光軸1112相對于半導(dǎo)體基片20的法線對稱。因此從基片20反射的光的傳播方向基本上與光接收光纖1082的光軸1112重合。因此，就可能提高測量光的光接收效率。在這種情況下，光發(fā)射光纖1080的發(fā)射端1094和光接收光纖1082的入射端1096可以朝基片20移動。當(dāng)依據(jù)光發(fā)射光纖1080的擴張角使得光接收光纖1082靠近基片20時，就可能減少干擾的影響。
接著，下面將描述根據(jù)本發(fā)明第四實施例的基片拋光設(shè)備10。在第四實施例中的基片拋光設(shè)備10與第三實施例中基片拋光設(shè)備10基本上具有同樣的布置，但是透鏡被安裝到光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082。
圖18是顯示根據(jù)本發(fā)明第四實施例的基片拋光設(shè)備10上的光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082的布置的示意圖。與第三實施例一樣，光發(fā)射光纖1080的光軸和光接收光纖1082的光軸是傾斜的。另外，透鏡1114分別被安裝到光發(fā)射光纖1080的發(fā)射端1094和光接收光纖1082的入射端1096。被安裝到光發(fā)射光纖1080的透鏡1114具有聚集從光發(fā)射光纖1080發(fā)射到基片20的測量光的功能。被安裝到光接收光纖1082的透鏡1114具有聚集從基片20反射的光的功能。
圖19A和圖19B是放大顯示的要拋光基片20表面的簡圖。如圖19A和19B所示，要拋光的基片20的表面是有形貌的。具體是，Al互連部1115形成在SiO2基片1113上，以致形成了對應(yīng)于Al互連部1115的形貌。如圖19A所示，在測量光發(fā)射到的表面上形貌是不規(guī)則的。
根據(jù)本實施例，由于被安裝到光發(fā)射光纖1080的發(fā)射端1094上的透鏡1114聚集到基片20的測量光，測量光能被限定發(fā)射到一小區(qū)域上。如圖19B所示，當(dāng)測量光被發(fā)射到一塊非不規(guī)則區(qū)域(即相對大的互連部)時，薄膜厚度測量能依據(jù)反射光精確執(zhí)行。特別是，在薄膜特性被使用光干涉測量的情況下，這個非常有效。另外，從基片20反射的光被安裝到光接收光纖1082的透鏡1114聚集然后接收。具體如圖19B所示，來自測量光被反射的區(qū)域上的光被聚集，與此同時從其他區(qū)域接收的光被減少。因此，就可能減少噪聲分量并提高測量光的S/N比率。
在本實施例中，透鏡被安裝到光發(fā)射光纖1080的發(fā)射端1094和光接收光纖1082的入射端1096上。然而，替代附加透鏡，透鏡可以通過加工光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082的端部形成。
接著，下面將描述根據(jù)本發(fā)明第五實施例的基片拋光設(shè)備10。在第五實施例中的基片拋光設(shè)備10與第二實施例中基片拋光設(shè)備10基本上具有同樣的布置。
圖20是根據(jù)第五實施例的用于基片拋光設(shè)備10的光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082的橫斷面視圖。在本實施例中，光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082形成光纖元件1116。光接收光纖1082包裹光發(fā)射光纖1080。更準確地說，光發(fā)射光纖1080的芯部被覆蓋層包裹，且光接收光纖1082的芯部被設(shè)置在覆蓋層的外面。光接收光纖1082的芯部進一步被覆蓋層包裹。設(shè)置在光發(fā)射光纖1080芯部和光接收光纖1082芯部之間的覆蓋層作為光發(fā)射光纖1080的覆蓋層和光接收光纖1082的覆蓋層。
圖21A是顯示傳統(tǒng)實例中光發(fā)射光纖1080的作用區(qū)域和光接收光纖1082的光可接收區(qū)域的示意圖，且圖21B是顯示第五實施例中光發(fā)射光纖1080的作用區(qū)域和光接收光纖1082的光可接收區(qū)域的示意圖。從圖21A和21B中可以看到，在第五實施例中由于光接收光纖1082環(huán)繞光發(fā)射光纖1080，光發(fā)射光纖1080發(fā)射的測量光的作用區(qū)域和光接收光纖1082的光可接收區(qū)域在同方向具有重疊區(qū)域。因此，就可能提高從基片反射的測量光的光接收效率。
在第五實施例中，光發(fā)射光纖1080的芯部和光接收光纖1082的芯部通過一個公共包覆層被彼此相鄰設(shè)置。由于芯部之間的間隔如此小，光發(fā)射光纖1080的作用區(qū)域和光接收光纖1082的光可接收區(qū)域能具有大的相重疊區(qū)域。因此，光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082得以更靠近基片20。如上所述，被光接收光纖1082接收的光變得基本上垂直于基片20。因此，在發(fā)射光時立體角變大從而增加光量。
光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082可以通過粘結(jié)或類似方法被整體成形，從而形成光纖元件1116。光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082可以彼此分離。在其他實施例中，這也有效。
圖22A是顯示使用在第五實施例變形中的光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082的示意圖，且圖22B是透鏡1114分別被安裝到光發(fā)射光纖1080的發(fā)射端1094和光接收光纖1082的入射端1096的一個配置實例。在圖22A所示的變形中，透鏡1114被安裝以便覆蓋光發(fā)射光纖1080的發(fā)射端1094和光接收光纖1082的入射端1096。透鏡1114具有聚集從光發(fā)射光纖1080發(fā)射到基片20的測量光的功能，且聚集從基片20的反射光。采用這種布置，聚集測量光的焦點和聚集發(fā)射光的焦點是共同的，與圖22B所示實例不同。因此，從光發(fā)射光纖1080發(fā)射的測量光能被聚集到基片20，且從基片20反射的光能被聚集到光接收光纖1082。因此，就可能提高測量光的S/N比率。
在本實施例中，描述了光發(fā)射光纖1080被光接收光纖1082包裹的布置。然而，光接收光纖1082可以被光發(fā)射光纖1080包裹。在變形中，透鏡1114被安裝到光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082。透鏡可以通過加工光發(fā)射光纖1080的發(fā)射端1094和光接收光纖1082的入射端1096形成。
接著，下面將描述根據(jù)本發(fā)明第六實施例的基片拋光設(shè)備10。在第六實施例中的基片拋光設(shè)備10與第二實施例中基片拋光設(shè)備10基本上具有同樣的布置。
圖23是使用在根據(jù)本發(fā)明第六實施例的基片拋光設(shè)備10上的光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082的橫斷面視圖。光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082形成光纖元件1116。在本實施例中，光發(fā)射光纖1080被多個光接收光纖1082包裹。光接收光纖1082以等間隔布置在光發(fā)射光纖1080周圍。
采用多個光接收光纖1082被設(shè)置在光發(fā)射光纖1080周圍的布置，就可能增加測量光接收的比率且提高測量光的S/N值。在基片拋光設(shè)備10中，光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082被設(shè)置在用于供給測量流體的供給通道42中。采用多個光接收光纖1082被設(shè)置在光發(fā)射光纖1080周圍的布置，測量流體通過光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082之間空間以及光接收光纖1082之間的空間。因此，光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082能被測量流體有效地清潔。
圖24是使用在本發(fā)明第六實施例變形中的光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082的橫斷面視圖。這個變形與上述實施例的不同在于多個光接收光纖1082被隨機設(shè)置成環(huán)繞光發(fā)射光纖1080。具體是，多個光接收光纖1082被捆綁在光發(fā)射光纖1080周圍。同上述實施例一樣，這一布置也具有提高測量光光接收效率的優(yōu)點。
在上述實施例中，多個光接收光纖1082環(huán)繞光發(fā)射光纖1080。然而，多個光發(fā)射光纖1080可以環(huán)繞光接收光纖1082。同第五實施例的變形一樣，透鏡可以被安裝到光發(fā)射光纖1080和多個光接收光纖1082上，以便覆蓋其上的發(fā)射端和各個入射端。
接著，下面將描述根據(jù)本發(fā)明第七實施例的基片拋光設(shè)備10。在第七實施例中的基片拋光設(shè)備10與第二實施例中基片拋光設(shè)備10基本上具有同樣的布置。
圖25是使用在根據(jù)第七實施例的基片拋光設(shè)備10上的光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082的橫斷面視圖。在本實施例中，基片拋光設(shè)備10具有多個光發(fā)射光纖1080和多個光接收光纖1082，它們形成光纖元件1116。多個光發(fā)射光纖1080和多個光接收光纖1082被捆綁在一起。六個光發(fā)射光纖1080或光接收光纖1082被設(shè)置在光發(fā)射光纖1080或光接收光纖1082周圍。光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082被布置為使得兩到四個光接收光纖1082出現(xiàn)在光發(fā)射光纖1080周圍，且兩到四個光發(fā)射光纖1080出現(xiàn)在光接收光纖1082周圍。
因此，適當(dāng)數(shù)量的光接收光纖1082被設(shè)置在光發(fā)射光纖1080周圍，且適當(dāng)數(shù)量的光發(fā)射光纖1080被設(shè)置在光接收光纖1082周圍。因此，就可能通過光接收光纖1082增加測量光的接收比率并提高S/N比率。最好設(shè)置在光發(fā)射光纖1080周圍的光纖包含30-70％的光接收光纖1082，且設(shè)置在光接收光纖1082周圍的光纖包含30一70％的光發(fā)射光纖1080。當(dāng)光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082按照上述比率設(shè)置時，就可能增加測量光的接收比率并提高S/N比率。
接著，下面將描述根據(jù)本發(fā)明第八實施例的基片拋光設(shè)備10。在第八實施例中的基片拋光設(shè)備10與第二實施例中基片拋光設(shè)備10基本上具有同樣的布置。
圖26是使用在根據(jù)本發(fā)明第八實施例的基片拋光設(shè)備10上的光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082的橫斷面視圖。在第八實施例中，與第七實施例一樣，多個光發(fā)射光纖1080和多個光接收光纖1082被捆綁在一起，并形成光纖元件1116。在第八實施例中，一捆多個光發(fā)射光纖1080被多個光接收光纖1082環(huán)繞。
圖27是顯示第八實施例中測量光路徑的簡圖。如圖27所示，采用多個光發(fā)射光纖1080被多個光接收光纖1082環(huán)繞的布置，就可能通過光接收光纖1082提高反射光的光接收效率。另外，由于光發(fā)射光纖1080被捆綁，就可能限制來自光發(fā)射光纖1080的測量光作用的范圍。
圖28是使用在第八實施例變形中的光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082的橫斷面視圖。在本實施例中，一捆多個光接收光纖1082被多個光發(fā)射光纖1080環(huán)繞。采用這種布置，就可能通過光接收光纖1082提高測量光的光接收效率。
如上所述，光接收光纖1082和光發(fā)射光纖1080被設(shè)置在用于測量流體的供給通道42中，因此，測量光的路徑就可能被混合在測量流體中的拋光研磨劑影響。在這種變形中，由于光發(fā)射光纖1080被設(shè)置在光接收光纖1082周圍，反射光能沿光接收光纖1082周圍的每個方向上被接收，從而測量光的路徑不大可能被拋光研磨劑影響。
接著，下面將描述根據(jù)本發(fā)明第九實施例的基片拋光設(shè)備10。在第九實施例中的基片拋光設(shè)備10與第二實施例中基片拋光設(shè)備10基本上具有同樣的布置。
圖29是使用在根據(jù)第九實施例的基片拋光設(shè)備10上的光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082的橫斷面視圖。光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082形成光纖元件1116。在第九實施例中，與第七實施例中一樣，多個光發(fā)射光纖1080和多個光接收光纖1082被捆綁在一起。在第九實施例中，多個光發(fā)射光纖1080環(huán)繞光接收光纖1082，且光接收光纖1082環(huán)繞多個光纖1080。采用這種布置，就可能通過光接收光纖1082提高測量光的光接收效率。
圖30是使用在本發(fā)明第九實施例變形中的光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082的橫斷面視圖。光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082形成光纖元件1116。在這種變形中，光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082的布置與第九實施例中相反。具體是，多個光接收光纖1082環(huán)繞光發(fā)射光纖1080，且光發(fā)射光纖1080環(huán)繞多個光纖1082。采用這種變形，與第九實施例中一樣，就可能通過光接收光纖1082提高測量光的光接收效率。
接著，下面將描述根據(jù)本發(fā)明第十實施例的基片拋光設(shè)備10。在第十實施例中的基片拋光設(shè)備10與第二實施例中基片拋光設(shè)備10基本上具有同樣的布置。
圖31是使用在根據(jù)本發(fā)明第十實施例的基片拋光設(shè)備10上發(fā)射測量光和接收反射光的光纖元件1116的橫斷面視圖。在第十實施例中，形成了具有光發(fā)射光纖1080分區(qū)和光接收光纖1082分區(qū)的組合光纖元件1116。具體是，光纖元件1116具有半圓形橫截面的光發(fā)射光纖區(qū)1080和半圓形橫截面的光接收光纖區(qū)1082。各個區(qū)通過一個共同包覆層彼此分開。這個光纖元件1116實現(xiàn)與光發(fā)射光纖1080一樣功能和與光接收光纖1082一樣的功能。
這種布置使得光發(fā)射光纖區(qū)1080和光接收光纖區(qū)1082通過共同包覆層彼此相鄰。采用這種布置，由于光發(fā)射光纖區(qū)1080芯部和光接收光纖區(qū)1082芯部之間的間距小，就可能擴大光發(fā)射光纖1080的作用區(qū)域和光接收光纖1082的光可接收區(qū)域的重疊區(qū)域。因此，光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082能得以更靠近基片20。
另外，與第五實施例一樣，透鏡可以安裝到光發(fā)射光纖區(qū)1080和光接收光纖區(qū)1082的端部，從而覆蓋光發(fā)射光纖區(qū)1080和光接收光纖區(qū)1082。
因此，根據(jù)本發(fā)明的基片拋光設(shè)備10已經(jīng)結(jié)合優(yōu)選實施例被詳細描述。然而，本發(fā)明不局限于上述實施例。
在上述實施例中，光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082被設(shè)置的位置依據(jù)擴張角計算，且光發(fā)射光纖1080和光接收光纖1082被設(shè)置在計算的位置。然而，光發(fā)射光纖和光接收光纖被設(shè)置的位置可以不固定。光發(fā)射光纖和光接收光纖可以被連接到諸如精密滾珠螺桿或壓電元件等的驅(qū)動裝置上，且光發(fā)射光纖和光接收光纖的位置可以依據(jù)與基片的最佳距離L而調(diào)節(jié)，最佳距離的計算和上述實施例一樣。采用這種布置，光發(fā)射光纖和光接收光纖的位置可以依據(jù)拋光過程中拋光墊的磨損程度而進行反饋控制。
如上所述，根據(jù)圖1到圖31所示的本發(fā)明，采用光發(fā)射光纖的發(fā)射端和光接收光纖的入射端被彼此相鄰設(shè)置的布置，從光發(fā)射光纖發(fā)射并進入光接收光纖的測量光的路徑基本上垂直于基片。因此，就可能增加被光接收光纖接收的光量。
根據(jù)本發(fā)明，需要注意這一事實有效作用區(qū)域可用光發(fā)射光纖和光接收光纖的擴張角表示。因此，從光發(fā)射光纖和光接收光纖的距離依據(jù)擴張角來確定。結(jié)果是，考慮到提高光接收效率，光發(fā)射光纖和光接收光纖能位于最佳位置。
雖然本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例沒有被說明及詳細描述，但應(yīng)該認為，可以對其作各種改變和修改而不脫離所附權(quán)利要求書的范圍。
工業(yè)應(yīng)用本發(fā)明適合使用在能減少基片測量對拋光過程的影響并提高基片測量裝置測量精度的基片拋光設(shè)備中。
權(quán)利要求
1.一種基片拋光設(shè)備，包括拋光臺，基片被壓靠在上面；從所述拋光臺發(fā)射測量光到所述基片并接收從所述基片的反射光、以測量所述基片上薄膜的光發(fā)射和光接收裝置；用于供給測量流體到設(shè)置在所述拋光臺的光發(fā)射和光接收位置的流體腔的流體供給通道，所述測量光和所述反射光通過所述測量流體；以及用于控制到所述流體腔的所述測量流體供給的流體供給控制裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的基片拋光設(shè)備，其特征在于，所述流體供給控制裝置依據(jù)所述流體腔與所述基片之間的位置關(guān)系來控制到所述流體腔的所述測量流體的供給。
3.如權(quán)利要求1所述的基片拋光設(shè)備，其特征在于，在所述流體腔被所述基片阻擋的阻擋期，所述流體供給控制裝置噴射所述測量流體到所述流體腔。
4.如權(quán)利要求3所述的基片拋光設(shè)備，其特征在于，在所述流體腔不被所述基片阻擋的非阻擋期，所述流體供給控制裝置以低于噴射期間流速的流速供給所述測量流體到所述流體腔。
5.如權(quán)利要求1所述的基片拋光設(shè)備，其特征在于，包括用于根據(jù)所述流體腔與所述基片之間位置關(guān)系控制所述流體腔中流體的強制排放的強制排放控制裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的基片拋光設(shè)備，其特征在于，在所述流體腔被所述基片阻擋的的阻擋期，所述強制排放控制裝置強制排放所述流體腔中的流體
7.如權(quán)利要求6所述的基片拋光設(shè)備，其特征在于，在所述阻擋期完成之后的預(yù)定過阻擋期，所述強制排放控制裝置繼續(xù)強制排放所述流體腔中的流體。
8.如權(quán)利要求5所述的基片拋光設(shè)備，其特征在于，在所述流體腔被所述基片阻擋之前的預(yù)定預(yù)阻擋期，所述強制排放控制裝置限制所述流體腔中的流體的強制排放。
9.一種基片拋光設(shè)備，包括拋光臺，基片被壓靠在上面；從所述拋光臺發(fā)射光到所述基片、并接收從所述基片的反射光的光發(fā)射和光接收裝置；用于噴射的第一通道，所述第一通道輸入流體到設(shè)置在所述拋光臺光發(fā)射和光接收位置的流體腔，所述光和所述反射光經(jīng)過所述流體；用于低流速的第二通道，所述第二通道相對于用于輸入所述流體到所述流體腔的用于噴射的所述第一通道受到限制；以及用于轉(zhuǎn)換所述流體被輸入其中的第一和第二通道的轉(zhuǎn)換裝置。
10.一種基片拋光設(shè)備，包括拋光臺，具有基片被壓靠在其上的拋光表面；以及供給流體到所述拋光臺上的所述拋光表面的通道；其中，所述通道包括用于高流速的通道和用于低流速的通道。
11.一種基片拋光設(shè)備，包括拋光臺，具有用于拋光半導(dǎo)體基片的拋光表面；用于通過設(shè)置在所述拋光表面上的孔口發(fā)射用于測量所述半導(dǎo)體基片的薄膜的測量光到所述半導(dǎo)體基片的光發(fā)射光纖；以及接收從所述半導(dǎo)體基片反射的所述測量光的光接收光纖；其中，所述光發(fā)射光纖的發(fā)射端和所述光接收光纖的入射端彼此相鄰地設(shè)置，且從所述光發(fā)射光纖和所述光接收光纖到所述半導(dǎo)體基片的距離依據(jù)所述光發(fā)射光纖的擴張角和所述光接收光纖的擴張角確定。
12.如權(quán)利要求11所述的基片拋光設(shè)備，其特征在于，從所述光發(fā)射光纖和所述光接收光纖到所述半導(dǎo)體基片的距離依據(jù)下式計算的值L確定L＝(1-N2)1/2×(2T+C)/2N其中，N是所述光發(fā)射光纖和所述光接收光纖的數(shù)值孔徑，C是芯部直徑，T是包覆層厚度。
13.如權(quán)利要求11所述的基片拋光設(shè)備，其特征在于，包括用于聚集被所述光發(fā)射光纖發(fā)射到所述半導(dǎo)體基片的測量光、和/或聚集從所述半導(dǎo)體基片反射到所述光接收光纖的測量光的光發(fā)射和/或光接收聚集裝置，所述光發(fā)射和/或光接收聚集裝置被設(shè)置成覆蓋所述光發(fā)射光纖的所述發(fā)射端和/或所述光接收光纖的所述入射端。
14.如權(quán)利要求11所述的基片拋光設(shè)備，其特征在于，所述光發(fā)射光纖和所述光接收光纖中的一個被所述光發(fā)射光纖和所述光接收光纖中的另一個環(huán)繞。
15.一種基片拋光設(shè)備，包括拋光臺，具有用于拋光半導(dǎo)體基片的拋光表面；用于通過設(shè)置在所述拋光表面上的孔口發(fā)射用于測量所述半導(dǎo)體基片薄膜的測量光到所述半導(dǎo)體基片的光發(fā)射光纖；以及接收從所述半導(dǎo)體基片反射的所述測量光的光接收光纖；其中，所述光發(fā)射光纖的光軸和所述光接收光纖的光軸相對彼此傾斜。
16.如權(quán)利要求15所述的基片拋光設(shè)備，其特征在于，所述光發(fā)射光纖的所述光軸和所述光接收光纖的所述光軸相對于所述半導(dǎo)體基片的法線對稱。
17.一種基片拋光設(shè)備，包括拋光臺，具有用于拋光半導(dǎo)體基片的拋光表面；和用于通過設(shè)置在所述拋光表面上的孔口發(fā)射用于測量所述半導(dǎo)體基片薄膜的測量光到所述半導(dǎo)體基片、和用于接收從所述半導(dǎo)體基片反射的所述測量光的光纖元件；其中，所述光纖元件包括至少一個光發(fā)射光纖和至少一個光接收光纖，且所述至少一個光發(fā)射光纖和所述至少一個光接收光纖中的一個被所述至少一個光發(fā)射光纖和所述至少一個光接收光纖中的另一個環(huán)繞。
18.如權(quán)利要求17所述的基片拋光設(shè)備，其特征在于，所述至少一個光發(fā)射光纖和所述至少一個光接收光纖中的一個包裹所述至少一個光發(fā)射光纖和所述至少一個光接收光纖中的另一個。
19.一種基片拋光設(shè)備，包括拋光臺，具有用于拋光半導(dǎo)體基片的拋光表面；以及用于通過設(shè)置在所述拋光表面上的孔口發(fā)射用于測量所述半導(dǎo)體基片薄膜的測量光到所述半導(dǎo)體基片、和用于接收從所述半導(dǎo)體基片反射所述測量光的光纖元件；其中，所述光纖元件包括多個光發(fā)射光纖和多個光接收光纖，且所述光發(fā)射光纖和所述光接收光纖被捆綁在一起。
20.一種基片拋光設(shè)備，包括拋光臺，具有用于拋光半導(dǎo)體基片的拋光表面；和用于通過設(shè)置在所述拋光表面上的孔口發(fā)射用于測量所述半導(dǎo)體基片薄膜的測量光到所述半導(dǎo)體基片、和用于接收從所述半導(dǎo)體基片反射的所述測量光的光纖元件；其中，所述光纖元件包括組合光纖，組合光纖具有包括光發(fā)射光纖區(qū)和光接收光纖區(qū)的分開橫截面。
全文摘要
一種基片拋光設(shè)備(10)拋光基片到平面鏡面光潔度?；瑨伖庠O(shè)備(10)具有基片(20)被壓靠到其上的拋光臺(12)、從拋光臺(12)發(fā)射測量光到基片(20)并接收從基片(20)的反射光用于測量基片(20)上的薄膜的光發(fā)射和光接收裝置(24)、用于供給測量光和反射光通過的測量流體到設(shè)置在所述拋光臺的光發(fā)射和光接收位置的流體腔(68)的流體供給通道(42)、和用于控制到流體腔(68)的測量流體的供給的流體供給控制裝置(56，58)。
文檔編號H01L21/304GK1791491SQ20048001388
公開日2006年6月21日 申請日期2004年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月21日
發(fā)明者廣川一人, 小林洋一, 中井俊輔, 大田真朗, 佃康郎 申請人:株式會社荏原制作所, 株式會社島津制作所