CN103094145B - 研磨中的终点检测 - Google Patents

研磨中的终点检测 Download PDF

Info

Publication number
CN103094145B
CN103094145B CN201210027870.9A CN201210027870A CN103094145B CN 103094145 B CN103094145 B CN 103094145B CN 201210027870 A CN201210027870 A CN 201210027870A CN 103094145 B CN103094145 B CN 103094145B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wafer
grinding
extension
grinding technics
technics
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210027870.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103094145A (zh
Inventor
茅超
茅一超
洪瑞斌
林俊成
郑心圃
余振华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Original Assignee
Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd filed Critical Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Publication of CN103094145A publication Critical patent/CN103094145A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103094145B publication Critical patent/CN103094145B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • H01L22/26—Acting in response to an ongoing measurement without interruption of processing, e.g. endpoint detection, in-situ thickness measurement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
    • B24B37/013—Devices or means for detecting lapping completion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/10—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation involving electrical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B7/00—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
    • B24B7/20—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground
    • B24B7/22—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain
    • B24B7/228—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain for grinding thin, brittle parts, e.g. semiconductors, wafers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3114—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed the device being a chip scale package, e.g. CSP
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

用于实施研磨的方法包括：选择用于晶圆研磨工艺的目标轮载荷；以及对晶圆实施研磨工艺。随着研磨工艺的进行，测量研磨工艺的轮载荷。在达到目标轮载荷之后停止研磨工艺。该方法可选地包括：选择晶圆研磨工艺的目标反射率；以及对晶圆实施研磨工艺。随着研磨工艺的进行，测量从晶圆表面反射的光的反射率。在一个反射率达到目标反射率之后停止研磨工艺。本发明还提供了一种研磨中的终点检测。

Description

研磨中的终点检测
技术领域
本发明一般地涉及半导体领域，更具体地来说，涉及研磨中的终点检测。
背景技术
在制造集成电路的过程中，研磨是通用的技术。在研磨工艺中，研磨轮被放置在晶圆的上方。研磨轮和晶圆都旋转，使得由于通过研磨轮去除表面层而使晶圆的厚度减小。
在制造器件晶圆的过程中，例如，可以在形成硅通孔(TSV)的过程中，将研磨用于硅衬底的背面减薄中。存在可以使用研磨技术的其他工艺。在扇出芯片级封装件的形成中，可以切割器件晶圆，并且已知良好的管芯被选择和附接至载具，已知良好的管芯彼此隔离。已知良好的管芯包括用于形成扇出连接的铜柱。然后，将模塑料填充到已知良好的管芯之间的间隙中以及已知良好的管芯上方以形成扇出晶圆。在固化模塑料之后，可以实施研磨工艺以去除模塑料的多个部分和铜柱上方的其他介电材料。在露出铜柱之后，可以制造电连接件以连接至铜柱，使得与扇出晶圆的连接延伸到大于已知良好的管芯区域的区域中。
由于经受研磨的层通常为薄层，所以在正确的时间精确停止研磨工艺对于集成制造工艺的产量来说极其重要。例如，在扇出晶圆的制造中，当遍及扇出晶圆的基本所有的已知良好管芯中的铜柱被完全露出并且基本上没有进行过研磨时，需要停止研磨。在现有研磨技术中，量规被用于在研磨工艺期间检测扇出晶圆的总厚度。当总厚度被减小到预定值时，假设铜柱被完全露出。然而，该检测方法是不精确的并且可能导致产量损失。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种方法，包括：选择用于晶圆研磨工艺的目标轮载荷；对晶圆实施研磨工艺，并且随着所述研磨工艺的进行，测量所述研磨工艺的轮载荷；以及在达到所述目标轮载荷之后停止所述研磨工艺。
该方法还包括：当达到所述目标轮载荷时，实施扩展研磨以去除具有预定厚度的晶圆的层，其中，一旦完成所述扩展研磨，就实施停止所述研磨工艺的步骤。
该方法还包括：当达到所述目标轮载荷时，在预定的时间周期内实施扩展研磨，其中，一旦完成所述扩展研磨，就实施停止所述研磨工艺的步骤。
在该方法中，选择所述目标轮载荷的步骤包括：研磨样本晶圆，所述样本晶圆具有与所述晶圆相同的结构；在研磨所述样本晶圆的步骤期间，监测用于研磨所述样本晶圆的轮载荷；检查所述样本晶圆，从而确定所述研磨工艺的最优终点；以及记录与所述最优终点相对应的一个轮载荷作为所述目标轮载荷。
在该方法中，所述晶圆包括：多个器件管芯；以及模塑料，设置在所述多个器件管芯之间的间隙中以及所述多个器件管芯上方。
在该方法中，使用用于驱动研磨轮的轮电流表示所述晶圆载荷，以及其中，所述研磨轮用于研磨所述晶圆。
根据本发明的另一方面，提供了一种方法，包括：使用研磨轮研磨样本晶圆；在研磨所述样本晶圆的步骤期间，监测用于驱动所述研磨轮的轮电流；检查所述样本晶圆，从而确定研磨工艺的最优终点；记录与所述最优终点相对应的一个轮电流作为目标轮电流；对产品晶圆实施研磨工艺，所述产品晶圆基本上与所述样本晶圆相同；在研磨所述产品晶圆的步骤期间，监测用于研磨所述产品晶圆的轮电流；以及在达到所述目标轮电流之后，停止所述研磨工艺。
该方法还包括：当达到所述目标轮电流时，实施扩展研磨以去除具有预定厚度的产品晶圆的层，其中，一旦完成所述扩展研磨，就实施停止所述研磨工艺的步骤。
该方法还包括，其中所述预定厚度在大约1μm和大约5μm之间。
在该方法中，自动地实施进行所述扩展研磨的步骤。
该方法还包括：当达到所述目标轮电流时，在预定的时间周期内实施扩展研磨，其中，一旦完成所述扩展研磨，就实施停止所述研磨工艺的步骤。
在该方法中，所述产品晶圆包括：多个器件管芯，包括金属柱；以及模塑料，设置在所述多个器件管芯之间的间隙中以及所述多个器件管芯上方。
在该方法中，所述最优终点是当所有器件管芯中的金属柱被露出并且对所述金属柱没有进行过研磨的时刻。
根据本发明的又一方面，提供了一种方法，包括：选择晶圆研磨工艺的目标反射率；对晶圆实施研磨工艺，并且随着所述研磨工艺的进行，测量从所述晶圆的表面反射的光的反射率；以及在一个反射率达到所述目标反射率之后，停止所述研磨工艺。
该方法还包括：当达到所述目标反射率时，实施扩展研磨以去除所述晶圆具有预定厚度的层，其中，一旦完成所述扩展研磨，就实施停止所述研磨工艺的步骤。
该方法还包括：当达到所述目标反射率时，在预定的时间周期内实施扩展研磨，以及其中，一旦完成所述扩展研磨就实施停止所述研磨工艺的步骤。
在该方法中，所述晶圆包括：多个器件管芯，以及模塑料，设置在所述多个器件管芯之间的间隙中以及所述多个器件管芯上方。
在该方法中，选择所述目标反射率的步骤包括：研磨样本晶圆，所述样本晶圆具有与所述晶圆相同的结构；在研磨所述样本晶圆的步骤期间，监测所述样本晶圆的顶面的反射率；周期性地检查所述样本晶圆，从而确定所述研磨工艺的最优终点；以及记录与所述最优终端相对应的一个反射率作为所述目标反射率。
在该方法中，使用非接触量规测量所述反射率。
附图说明
为了更完整地理解本实施例及其优点，现在结合附图进行以下描述作为参考，其中：
图1示出了包括器件管芯和用于模制器件管芯的模塑料的晶圆的截面图，其中，对晶圆实施研磨工艺并且测量轮载荷；
图2示意性示出了作为时间函数的研磨工艺中的轮电流；
图3示出了图1所示晶圆的一部分的截面图，其中，不同模式用于表示研磨工艺中的阶段；
图4示意性示出了作为研磨工艺中的轮电流函数的铜柱的铜暴露率；
图5示出了包括器件管芯和用于模制器件管芯的模塑料的晶圆的截面图，其中，对晶圆实施研磨工艺并且测量晶圆的反射率；
图6示出了晶圆上发出的用于测量反射率的光，其中，晶圆进行旋转；
图7示意性示出了作为研磨工艺中的时间函数的从晶圆反射的光的光强度；以及
图8示出了作为研磨时间函数的样本晶圆的厚度和所接收的反射光的强度。
具体实施方式
以下详细讨论本发明的实施例的制造和使用。然而，应该理解，本实施例提供了许多可以在各种具体环境中实现的可应用发明概念。所讨论的具体实施例仅仅示出了制造和使用本发明的具体方式，而不用于限制本发明的范围。
根据各个实施例提供了检测研磨工艺中的终点的方法。讨论实施例的变型例。在各个附图和所示实施例中，类似的参考标号用于表示类似的元件。应该理解，尽管用于芯片级封装(CSP)的扇出晶圆被用作实例，但根据实施例的终点检测方法还可以用于在研磨其他类型的晶圆(诸如器件晶圆)的过程中检测终点。
图1示出了晶圆20的截面图，例如，晶圆20可以为用于形成扇出连接的扇出晶圆。晶圆20包括管芯22。在实施例中，管芯22是包括诸如晶体管(未示出)的有源器件的器件管芯。管芯22可以通过粘合剂42粘附至载具40上方。与管芯22的顶面相邻的是金属柱26(例如，可以为铜柱)，金属柱预形成在管芯22中并且可以电连接至管芯22中的有源器件。在一些实施例中，可以为聚酰亚胺层的聚合物层28形成在金属柱26上方。模塑料30被填充到管芯22之间的间隙中以及管芯22上方。注意，晶圆20的材料和结构是用于解释实施例概念的实例，并且具有不同材料和结构的晶圆可以使用根据实施例的终点检测方法进行研磨。根据示例性实施例，研磨工艺用于去除模塑料30和聚合物层28的多个部分并且露出金属柱26，使得可以形成扇出连接件以电连接至金属柱26。
通过研磨工具44研磨晶圆20，研磨工具44包括研磨轮46，该研磨轮具有用于研磨晶圆20的顶面的粗砂。在研磨工艺期间，研磨轮46和晶圆20都旋转。研磨工具44还包括控制单元48，用于控制研磨工艺以及用于控制研磨轮46的运转。在研磨工艺期间，控制单元48能够检测正在被研磨的表面，并相应地调节研磨工艺的轮载荷。在一些实施例中，研磨工具44调整用于驱动研磨轮46的轮电流，并且因此根据示例性实施例，轮电流可用于表示轮载荷。示例性研磨工具(其轮电流可用作轮载荷的指示)包括由Disco Corporation制造的DGP8761。在可选实施例中，可以使用其他参数表示研磨表面的阻力和/或轮载荷。
图2示意性示出了样本晶圆的示例性研磨工艺中的作为研磨时间函数的轮电流。在研磨工艺中，轮载荷包括多个部分，包括50A、50B和50C，它们分别对应于研磨样本晶圆的模塑料层、聚酰亚胺层和铜层。图2示出了针对不同的材料，轮电流(轮载荷)不同。
随着研磨工艺的进行，去除上面的层，并露出和研磨下面的层。图3示出了图1中结构的一部分的截面图，该部分包括金属柱26、聚合物层28和模塑料30。图3示意性示出了通过多种模式，即，A模式、B模式、C模式和O模式表示研磨工艺的多个阶段。在A模式期间，研磨模塑料30和聚合物层28，并且基本上没有研磨金属柱26。在B模式期间，暴露并研磨整个晶圆20上的一些金属柱26，并且暴露的金属柱26可以具有正在被研磨的顶端，而下面的具有较大截面积的部分还没有被研磨。在C模式期间，基本上所有的金属柱都被露出并研磨，并且整个晶圆20上的金属柱26基本上没有发生过研磨。在O模式期间，发生过研磨。期望研磨的最优终点位于C模式中，或者至少位于B模式中，而不期望A模式和O模式，并且A模式和O模式可以为失败模式。
由于对于研磨不同的材料，轮载荷也不同(如图2所示)，所以A模式、B模式和C模式下的轮载荷不同。可以通过研磨样本晶圆来找到对应于A、B和C模式的轮载荷，并且在研磨工艺期间周期性地检查样本晶圆以找到模式和对应轮载荷之间的相关性。然后，相关性可用于确定研磨工艺的最优终点，研磨工艺用于研磨具有与样本晶圆相同的结构的产品晶圆(production wafer)。
图4示出了从样本扇出晶圆的研磨工艺中获得的实验结果，其中，将(金属柱26的)露铜率(copper exposure rate)示出为轮载荷的函数，将该轮载荷表示为轮电流。点52A、52B、52C和52D是检查样本扇出晶圆的点。点52A对应于8.8安培的轮电流，此时，在937个管芯中，A、B、C和O模式中管芯的数量分别为936个、0个、0个和1个。点52B对应于9.1安培的轮电流，此时，A、B、C和O模式中管芯的数量分别为666个、265个、2个和1个。点52C对应于9.4安培的轮电流，此时，A、B、C和O模式中管芯的数量分别为150个、711个、73个和1个。点52D对应于10安培的轮电流，此时，在937个管芯中，A、B、C和O模式中管芯的数量分别为9个、501个、424个和1个。可以观察到，在点52D处，只有9个管芯仍然处于A模式中，而937个管芯中的925个管芯处于B模式或C模式中。在点52D之后，为了使更多的管芯从A和B模式变为C模式，实施进一步的研磨(使用10安培的轮电流)，以去除晶圆中具有等于大约1.1μm的厚度的附加层。结果，A、B、C和O模式中管芯的数量分别为0个、16个、918个和1个。这相当于99.7％的露铜率(图4)。这些实验结果表明，诸如轮电流的轮载荷可以用作用于确定最优终点的指示信号(indicator)。
通常，根据实施例，例如，可以通过对样本晶圆实施研磨工艺并找到目标轮载荷(诸如图4中的10安培电流)，可以找到对应于最优终点的目标轮载荷。在具有与样本晶圆相同结构的产品晶圆上，最优终点可以为达到目标轮载荷的时刻。在其他实施例中，如下确定终点：在达到目标轮载荷之后，实施扩展研磨以将晶圆的厚度减小预定的研磨厚度(诸如图4所示实例中的1.1μm)。预定研磨厚度还可以在大约1μm和大约5μm之间。应该理解，该预定研磨厚度是一个实例，并且可以针对研磨不同晶圆以及露出不同部件而进行变化。在又一些实施例中，如下确定终点：在达到目标轮载荷之后，在延伸的研磨时间周期内实施扩展研磨(extendedgrinding)。在示例性实施例中，可以在大约10秒至大约50秒之间实施扩展研磨。可以通过实验找到用于扩展研磨的最优持续时间。在一些实施例中，在达到目标轮载荷之后，如图1的研磨工具44可以自动地实施扩展研磨，然后停止研磨工艺。在其他实施例中，可以手动地实施扩展研磨工艺。
图5至图7示出了根据可选实施例的用于确定研磨工艺的终点的方法，除了将从正在研磨的晶圆的表面测量的反射率(而不是轮载荷)用作用于确定最优终点的标准之外，这些实施例类似于图1至图4所示的实施例。除非另有指定，否则这些实施例中的部件的材料和形成方法都基本上与类似部件相同，其中，通过图1至图4所示实施例中的类似参考标号指示该类似部件。
参照图5，光发射/接收量规60被用于测量反射率，其中，光发射/接收量规60可以包括：用于发射光62的光发射量规60A和用于接收反射光64的光接收量规60B。光发射/接收量规60是非接触量规，其在研磨工艺期间不接触晶圆20。光发射/接收量规60可以是反射率测量工具的一部分，其中，反射率测量工具被配置为通过发射光62测量反射率、测量反射光的强度以及计算反射率。由于光64可以从表面反射并且还从晶圆20的内部部件反射，所以反射率可以为表面材料和晶圆20的表面下方埋入的材料的函数。反射率还可以为晶圆20中的部件的拓扑函数。
参照图6，在研磨工艺期间，通过光发射/接收量规60发射的光62被投射到晶圆20的点68上(其实际上随着晶圆20的旋转形成圆圈)。应该理解，即使光62可以投射到固定方向并且可以一次投射到一个金属柱26上(图1)，但随着晶圆20的旋转，在不同时间点处，光62可以投射到晶圆20的其他部件上，诸如管芯22之间的模塑料30(图5)。因此，测量的反射率为从圆圈68获得的平均结果。
图7示意性地示出了作为示例性研磨工艺中的时间函数的反射光64(图5)的强度。由于图5中的入射光62可以具有固定强度，所以反射光64的强度还可以表示反射率，这是因为可以通过反射光64的强度除以入射光62的强度来计算反射率。在研磨工艺中，所示光强度包括多个部分，包括70A、70B和70C，它们分别对应于研磨模塑料层、聚酰亚胺层和铜层。图7揭示出对于不同的材料，反射光64的强度是不同的，因此反射率不同。因此，反射率可以用作用于确定研磨工艺的最优终点的指示信号。
图8示出了从样本扇出晶圆的研磨工艺获得的实验结果，其中，将样本晶圆的厚度和反射光的强度示出为研磨时间的函数。左边的Y轴示出了晶圆厚度，并对应于线82和84。右边的Y轴示出了光强度，并对应于波形86。线82表示作为研磨时间函数的模塑料30(图1)的厚度，而线84表示作为研磨时间函数的硅衬底24(图1)的厚度。如图8所示，模塑料30的厚度随着研磨工艺的进行而减小。同时，由于可以随着研磨的进行露出诸如聚合物层28和铜层的其他部件，所以光强度(波形86)增加。模塑料30、聚合物层28、金属柱26和硅衬底24被研磨的区域还可以示出为区域88A、88B、88C和88D。当金属柱26和聚合物层28都被研磨时，可以选择最优终点。因此，时间点T0可以被选择为示例性最优终点，并且对应的光强度I0被用于计算目标反射率。
通常，根据实施例，例如，可以通过对样本晶圆实施研磨工艺、周期性地实施检查并计算目标反射率(诸如来自图8中的强度等级I0)来找到对应于最优终点的目标反射率。在具有与样本晶圆相同结构的产品晶圆上，最优终点为达到目标反射率的时刻。在其他实施例中，如下确定最优终点：在达到目标反射率之后，在研磨时间的扩展周期内实施扩展研磨，或者将晶圆20的厚度减小预定值。可以通过实验找到用于扩展研磨的最优持续时间。
根据实施例，用于实施研磨的方法包括：选择用于晶圆研磨工艺的目标轮载荷；对晶圆实施研磨工艺。随着研磨工艺的进行，测量研磨工艺的轮载荷。在达到目标轮载荷之后停止研磨工艺。
根据其他实施例，一种方法包括：使用研磨轮研磨样本晶圆；在研磨样本晶圆的步骤期间，监测用于驱动研磨轮的轮电流；检查样本晶圆以确定研磨工艺的最优终点；以及记录与最优终点相对应的一个轮电流作为目标轮电流。对基本上与样本晶圆相同的产品晶圆实施研磨工艺。在研磨产品晶圆的步骤期间，监测用于研磨产品晶圆的轮电流。在达到目标轮电流之后停止研磨工艺。
根据又一些实施例，一种方法包括：选择晶圆研磨工艺的目标反射率；以及对晶圆实施研磨工艺。随着研磨工艺的进行，测量从晶圆的表面反射的光的反射率。在一个反射率达到目标反射率之后停止研磨工艺。
尽管已经详细描述了实施例及其优点，但应该理解，在不背离由所附权利要求定义的实施例的主旨和范围的情况下，可以进行各种改变、替换和变化。此外，本申请的范围不限于说明书中描述的工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法和步骤的特定实施例。本领域的技术人员应该容易地从发明中理解，可以根据发明利用现有或稍后开发的实施与本文所描述对应实施例基本相同的功能或实现基本相同的结果的工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤。因此，所附权利要求用于在它们的范围内包括这些工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法和步骤。此外，每个权利要求都构成独立的实施例，并且各个权利要求和实施例的组合都在本发明的范围之内。

Claims (15)

1.一种晶圆研磨方法，包括：
选择用于晶圆研磨工艺的目标轮载荷；
对晶圆实施研磨工艺，并且随着所述研磨工艺的进行，测量所述研磨工艺的轮载荷；以及
在达到所述目标轮载荷之后停止所述研磨工艺；
还包括：当达到所述目标轮载荷时，实施扩展研磨以去除具有预定厚度的晶圆的层，其中，一旦完成所述扩展研磨，就实施停止所述研磨工艺的步骤，所述扩展研磨是在所述研磨工艺的基础上原位进行的进一步研磨，所述扩展研磨的最优终点是当晶圆中所有器件管芯中的金属柱被露出并且对所述金属柱没有进行过研磨的时刻。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：当达到所述目标轮载荷时，在预定的时间周期内实施扩展研磨，其中，一旦完成所述扩展研磨，就实施停止所述研磨工艺的步骤。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，选择所述目标轮载荷的步骤包括：
研磨样本晶圆，所述样本晶圆具有与所述晶圆相同的结构；
在研磨所述样本晶圆的步骤期间，监测用于研磨所述样本晶圆的轮载荷；
检查所述样本晶圆，从而确定所述研磨工艺的最优终点；以及
记录与所述最优终点相对应的一个轮载荷作为所述目标轮载荷。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述晶圆包括：
多个器件管芯；以及
模塑料，设置在所述多个器件管芯之间的间隙中以及所述多个器件管芯上方。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，使用用于驱动研磨轮的轮电流表示所述晶圆载荷，以及其中，所述研磨轮用于研磨所述晶圆。
6.一种晶圆研磨方法，包括：
使用研磨轮研磨样本晶圆；
在研磨所述样本晶圆的步骤期间，监测用于驱动所述研磨轮的轮电流；
检查所述样本晶圆，从而确定研磨工艺的最优终点；
记录与所述最优终点相对应的一个轮电流作为目标轮电流；
对产品晶圆实施研磨工艺，所述产品晶圆与所述样本晶圆相同；
在研磨所述产品晶圆的步骤期间，监测用于研磨所述产品晶圆的轮电流；以及
在达到所述目标轮电流之后，停止所述研磨工艺；
还包括：当达到所述目标轮电流时，实施扩展研磨以去除具有预定厚度的产品晶圆的层，其中，一旦完成所述扩展研磨，就实施停止所述研磨工艺的步骤，所述扩展研磨是在所述研磨工艺的基础上原位进行的进一步研磨，所述扩展研磨的最优终点是当所述产品晶圆中的所有器件管芯中的金属柱被露出并且对所述金属柱没有进行过研磨的时刻。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括，其中所述预定厚度在1μm和5μm之间。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，自动地实施进行所述扩展研磨的步骤。
9.根据权利要求6所述的方法，还包括：当达到所述目标轮电流时，在预定的时间周期内实施扩展研磨，其中，一旦完成所述扩展研磨，就实施停止所述研磨工艺的步骤。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，所述产品晶圆包括：
多个器件管芯，包括所述金属柱；以及
模塑料，设置在所述多个器件管芯之间的间隙中以及所述多个器件管芯上方。
11.一种晶圆研磨方法，包括：
选择晶圆研磨工艺的目标反射率；
对晶圆实施研磨工艺，并且随着所述研磨工艺的进行，测量从所述晶圆的表面反射的光的反射率；以及
在一个反射率达到所述目标反射率之后，停止所述研磨工艺；
还包括：当达到所述目标反射率时，实施扩展研磨以去除所述晶圆具有预定厚度的层，其中，一旦完成所述扩展研磨，就实施停止所述研磨工艺的步骤，所述扩展研磨是在所述研磨工艺的基础上原位进行的进一步研磨，所述扩展研磨的最优终点是当所述晶圆中的所有器件管芯中的金属柱被露出并且对所述金属柱没有进行过研磨的时刻。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：当达到所述目标反射率时，在预定的时间周期内实施扩展研磨，以及其中，一旦完成所述扩展研磨就实施停止所述研磨工艺的步骤。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述晶圆包括：
多个器件管芯，以及
模塑料，设置在所述多个器件管芯之间的间隙中以及所述多个器件管芯上方。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，选择所述目标反射率的步骤包括：
研磨样本晶圆，所述样本晶圆具有与所述晶圆相同的结构；
在研磨所述样本晶圆的步骤期间，监测所述样本晶圆的顶面的反射率；
周期性地检查所述样本晶圆，从而确定所述研磨工艺的最优终点；以及
记录与所述最优终端相对应的一个反射率作为所述目标反射率。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，使用非接触量规测量所述反射率。
CN201210027870.9A 2011-11-07 2012-02-08 研磨中的终点检测 Active CN103094145B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/290,879 US9960088B2 (en) 2011-11-07 2011-11-07 End point detection in grinding
US13/290,879 2011-11-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103094145A CN103094145A (zh) 2013-05-08
CN103094145B true CN103094145B (zh) 2016-08-17

Family

ID=48206568

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210027870.9A Active CN103094145B (zh) 2011-11-07 2012-02-08 研磨中的终点检测

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9960088B2 (zh)
KR (1) KR101455450B1 (zh)
CN (1) CN103094145B (zh)
TW (1) TWI512812B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5947624B2 (ja) * 2012-06-05 2016-07-06 株式会社ディスコ 光デバイスウエーハの研磨方法
CN106181748A (zh) * 2015-05-29 2016-12-07 台湾积体电路制造股份有限公司 具有长形齿布置的研磨轮设计
CN107344328B (zh) * 2016-05-06 2020-03-10 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 研磨垫及其形成方法、研磨监测方法
JP6774244B2 (ja) * 2016-07-22 2020-10-21 株式会社ディスコ 研削装置
JP6707291B2 (ja) * 2016-10-14 2020-06-10 株式会社ディスコ ウェーハの加工方法
JP7002295B2 (ja) * 2017-11-09 2022-01-20 株式会社ディスコ 板状ワークの加工方法及び加工装置
CN114029790B (zh) * 2021-11-25 2023-04-07 北京晶亦精微科技股份有限公司 一种晶圆研磨方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5036015A (en) * 1990-09-24 1991-07-30 Micron Technology, Inc. Method of endpoint detection during chemical/mechanical planarization of semiconductor wafers
CN101339893A (zh) * 2007-07-03 2009-01-07 台湾积体电路制造股份有限公司 判断晶圆薄化的方法、装置结构、机构及其制造方法
CN101456151A (zh) * 2007-12-13 2009-06-17 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 化学机械研磨及其终点检测方法
CN102176431A (zh) * 2010-10-12 2011-09-07 日月光半导体制造股份有限公司 半导体组件及具有该半导体组件的半导体封装结构

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL26736C (zh) * 1929-02-27
US5035087A (en) * 1986-12-08 1991-07-30 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Surface grinding machine
US4910155A (en) 1988-10-28 1990-03-20 International Business Machines Corporation Wafer flood polishing
US5069002A (en) * 1991-04-17 1991-12-03 Micron Technology, Inc. Apparatus for endpoint detection during mechanical planarization of semiconductor wafers
US5308438A (en) * 1992-01-30 1994-05-03 International Business Machines Corporation Endpoint detection apparatus and method for chemical/mechanical polishing
US5245794A (en) * 1992-04-09 1993-09-21 Advanced Micro Devices, Inc. Audio end point detector for chemical-mechanical polishing and method therefor
US5700180A (en) * 1993-08-25 1997-12-23 Micron Technology, Inc. System for real-time control of semiconductor wafer polishing
US5668063A (en) * 1995-05-23 1997-09-16 Watkins Johnson Company Method of planarizing a layer of material
JP3649493B2 (ja) * 1995-11-02 2005-05-18 株式会社荏原製作所 ポリッシングの終点決定方法及び装置
US5827112A (en) * 1997-12-15 1998-10-27 Micron Technology, Inc. Method and apparatus for grinding wafers
US5827111A (en) * 1997-12-15 1998-10-27 Micron Technology, Inc. Method and apparatus for grinding wafers
US6271047B1 (en) 1998-05-21 2001-08-07 Nikon Corporation Layer-thickness detection methods and apparatus for wafers and the like, and polishing apparatus comprising same
US6165052A (en) * 1998-11-16 2000-12-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Method and apparatus for chemical/mechanical planarization (CMP) of a semiconductor substrate having shallow trench isolation
US6293845B1 (en) * 1999-09-04 2001-09-25 Mitsubishi Materials Corporation System and method for end-point detection in a multi-head CMP tool using real-time monitoring of motor current
US6207533B1 (en) * 1999-10-08 2001-03-27 Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. Method for forming an integrated circuit
IL133326A0 (en) * 1999-12-06 2001-04-30 Nova Measuring Instr Ltd Method and system for endpoint detection
US6383058B1 (en) * 2000-01-28 2002-05-07 Applied Materials, Inc. Adaptive endpoint detection for chemical mechanical polishing
US6309276B1 (en) * 2000-02-01 2001-10-30 Applied Materials, Inc. Endpoint monitoring with polishing rate change
US6672943B2 (en) 2001-01-26 2004-01-06 Wafer Solutions, Inc. Eccentric abrasive wheel for wafer processing
US7037184B2 (en) * 2003-01-22 2006-05-02 Raytech Innovation Solutions, Llc Polishing pad for use in chemical-mechanical planarization of semiconductor wafers and method of making same
US7131889B1 (en) * 2002-03-04 2006-11-07 Micron Technology, Inc. Method for planarizing microelectronic workpieces
US6932674B2 (en) * 2003-03-05 2005-08-23 Infineon Technologies Aktientgesellschaft Method of determining the endpoint of a planarization process
US6896588B2 (en) 2003-10-03 2005-05-24 Texas Instruments Incorporated Chemical mechanical polishing optical endpoint detection
WO2005043132A1 (en) * 2003-10-31 2005-05-12 Applied Materials, Inc. Polishing endpoint detection system and method using friction sensor
US7727049B2 (en) * 2003-10-31 2010-06-01 Applied Materials, Inc. Friction sensor for polishing system
KR100581493B1 (ko) 2003-12-31 2006-05-22 동부일렉트로닉스 주식회사 롤링 연마기의 종점 처리 방법
US7390744B2 (en) * 2004-01-29 2008-06-24 Applied Materials, Inc. Method and composition for polishing a substrate
EP1758711B1 (en) 2004-06-21 2013-08-07 Ebara Corporation Polishing apparatus and polishing method
JP2008186873A (ja) * 2007-01-26 2008-08-14 Tokyo Seimitsu Co Ltd Ｃｍｐ装置の段差解消終点検知装置及び段差解消終点検知方法
DE102007049810B4 (de) * 2007-10-17 2012-03-22 Siltronic Ag Simultanes Doppelseitenschleifen von Halbleiterscheiben
JP2010062251A (ja) 2008-09-02 2010-03-18 Fujitsu Microelectronics Ltd 終点検出方法及び半導体装置の製造方法
US8751033B2 (en) 2008-11-14 2014-06-10 Applied Materials, Inc. Adaptive tracking spectrum features for endpoint detection
US8133097B2 (en) * 2009-05-07 2012-03-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Polishing apparatus
KR101956838B1 (ko) 2009-11-03 2019-03-11 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 시간에 대한 스펙트럼들 등고선 플롯들의 피크 위치를 이용한 종료점 방법
US8712575B2 (en) * 2010-03-26 2014-04-29 Memc Electronic Materials, Inc. Hydrostatic pad pressure modulation in a simultaneous double side wafer grinder
US8834229B2 (en) 2010-05-05 2014-09-16 Applied Materials, Inc. Dynamically tracking spectrum features for endpoint detection

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5036015A (en) * 1990-09-24 1991-07-30 Micron Technology, Inc. Method of endpoint detection during chemical/mechanical planarization of semiconductor wafers
CN101339893A (zh) * 2007-07-03 2009-01-07 台湾积体电路制造股份有限公司 判断晶圆薄化的方法、装置结构、机构及其制造方法
CN101456151A (zh) * 2007-12-13 2009-06-17 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 化学机械研磨及其终点检测方法
CN102176431A (zh) * 2010-10-12 2011-09-07 日月光半导体制造股份有限公司 半导体组件及具有该半导体组件的半导体封装结构

Also Published As

Publication number Publication date
TWI512812B (zh) 2015-12-11
CN103094145A (zh) 2013-05-08
KR101455450B1 (ko) 2014-10-30
KR20130050228A (ko) 2013-05-15
US20130115854A1 (en) 2013-05-09
US9960088B2 (en) 2018-05-01
TW201320172A (zh) 2013-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103094145B (zh) 研磨中的终点检测
CN101339893B (zh) 判断晶圆薄化的方法、装置结构、机构及其制造方法
US8408965B2 (en) Eddy current gain compensation
KR101895183B1 (ko) 웨이퍼 스택에 있는 결함 및 층 두께를 측정하기 위한 측정 장치 및 측정 방법
CN106853610B (zh) 抛光垫及其监测方法和监测系统
CN102738123B (zh) 集成电路及集成电路系统及其制造方法
TWI485802B (zh) 子欄位增強的全域對準
CN105283744B (zh) 用以确定压力地图的测量装置及方法
CN102087333A (zh) 清洁测试器接口接触元件和支持硬件的装置、器件和方法
US7612895B2 (en) Apparatus and method for in-situ monitoring of wafer bonding time
JP2007220775A (ja) 半導体基板の研削装置並びに半導体デバイスの製造方法
CN106949852B (zh) 环抛加工修正盘表面形状误差的检测装置及检测方法
TW201201301A (en) Process control and manufacturing method for fan out wafers
CN109968186A (zh) 基于光谱的化学机械抛光在线终点检测方法
TW200832585A (en) Determining copper concentration in spectra
TWI828706B (zh) 用於原位電磁感應監控的基板摻雜補償的方法、電腦程式產品及研磨系統
CN109500728A (zh) 凸缘光学端点检测窗口和含有其的cmp抛光垫
CN103426857A (zh) 晶圆级封装阻抗监测方案
CN109269685B (zh) 一种混凝土应力传感器及其使用方法
US9527731B2 (en) Methodology and system for wafer-level testing of MEMS pressure sensors
CN106181748A (zh) 具有长形齿布置的研磨轮设计
CN109443295A (zh) 一种用于汽车级IGBT芯片表面Al金属化层粗糙度的测试方法
EP1366860B1 (en) Non-destructive method for measuring the thickness of a bonded wafer
US9257352B2 (en) Semiconductor test wafer and methods for use thereof
CN112113899A (zh) 粘合力检测方法以及检测系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant