一种晶圆抛光终点的检测系统的制作方法

本申请涉及信号处理技术领域，具体而言，涉及一种晶圆抛光终点的检测系统。

背景技术：

随着半导体工业的飞速发展，电子器件尺寸逐渐在缩小，这就要求晶圆表面平整度达到纳米级。为了达到该要求，使用化学机械抛光(chemicalmechanicalpolishing，cmp)技术对晶圆表面进行抛光处理，能够从加工性能和速度上能够同时满足硅片图像加工要求。

cmp就是用化学腐蚀和机械力对加工过程中的硅晶圆或其它衬底材料的镀膜进行平滑处理，以晶圆为例，当晶圆表面的被抛镀膜的剩余厚度达到设定厚度时，确定该镀膜厚度为抛光终点，并停止对晶圆表面的抛光。目前，cmp的应用过程中检测晶圆抛光终点的方法包括，使用激光器向晶圆表面发射激光，该激光在到达晶圆表面后，会在晶圆的上表面和下表面产生反射，这两束反射光会产生干涉，最终基于这两束反射光的干涉光来检测晶圆的抛光终点。但是，在这个过程中，晶圆镀膜的上表面和下表面产生的两束反射光信号中除了包括激反射光信号，还包括背景光反射信号，这使得，在干涉光中存在背景光的干扰，从而导致无法准确的cmp的终点。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种晶圆抛光终点的检测系统，以滤除晶圆反射光信号中的背景光信号，提高了抛光终点的检测精度。

第一方面，本申请实施例提供了一种晶圆抛光终点的检测系统，包括：光源装置和检测装置；所述光源装置包括：脉冲发生电路和与所述脉冲发生电路电连接的光源电路；

所述脉冲发生电路，用于根据供电电源电路提供的电信号，生成脉冲信号，并将所述脉冲信号发送至所述光源电路；

所述光源电路，用于根据所述脉冲信号，向晶圆发送脉冲光源；所述脉冲光源分别在所述晶圆镀膜的上下表面反射，产生反射光信号；所述反射光信号包括：脉冲光反射信号和背景光反射信号；

所述检测装置，用于采集所述晶圆镀膜的上下表面反射并产生干涉的反射光信号，识别所述反射光信号中的背景光反射信号，并对所述背景光反射信号进行滤波处理，输出所述脉冲光反射信号。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述检测装置包括：光电传感器和与所述光电传感器电连接的信号处理电路；

所述光电传感器，用于采集所述晶圆反射的反射光信号，将所述反射光信号转换成电信号，并发送至所述信号处理电路；其中，所述电信号包括对应于所述脉冲光反射信号的交流电信号和对应于所述背景光反射信号的直流电信号；

所述信号处理电路，用于接收所述电信号，识别所述电信号中的直流电信号，并滤除所述直流电信号，输出所述交流电信号。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述信号处理电路包括：信号采集电路和滤波电路；所述信号采集电路分别与所述光电传感器和所述滤波电路连接；

所述信号采集电路，用于采集所述光电传感器发送的电信号；

所述滤波电路，用于识别所述信号采集电路采集的电信号中的交流电信号和直流电信号，并滤除识别的所述直流电信号，输出识别的所述交流电信号。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述信号处理电路还包括：分别与所述信号采集电路和所述滤波电路电连接放大电路；

所述放大电路，用于对所述信号采集电路采集的电信号进行放大处理，并将放大后的电信号发送至所述滤波电路。

结合第一方面的第二种可能的实施方式或者结合第一方面的第三种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述信号处理电路还包括：与所述滤波电路电连接的单片机；

所述滤波电路具体用于，将识别的所述交流电信号发送至所述单片机；

所述单片机，用于将所述交流电信号转换成数字交流电信号，输出所述数字交流电信号。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述的晶圆抛光终点的检测系统，还包括处理器；所述处理器与所述单片机电连接；

所述单片机，具体用于将所述数字交流电信号发送至所述处理器；其中，所述数字交流电信号用于描述所述脉冲光源的波长；

所述处理器，用于根据所述数字交流电信号，确定所述脉冲光源的波长；根据所述脉冲光源的波长和预存的晶圆镀膜的折射率，确定所述晶圆镀膜的抛光厚度，并在检测到所述抛光厚度达到设定厚度阈值时，确定该抛光厚度为晶圆的抛光终点。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述脉冲发生电路，包括以下器件中的一种或者多种：定时器、或者现场可编程门阵列fpga和数字信号处理技术dsp芯片。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述脉冲信号为方波信号。

结合第一方面的第四种可能的实施方式或者第八种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述单片采用fpga芯片。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，所述单片采用dsp芯片。

本申请实施例提供的一种晶圆抛光终点的检测系统，采用脉冲发生电路生成脉冲信号，并通过该脉冲信号控制光源电路向晶圆发送脉冲光源；检测装置预先识别晶圆表面的反射光信号中的脉冲光反射信号和背景光反射信号，并对背景光反射信号进行滤波处理，输出脉冲光反射信号。由于本申请实施例中，滤除了晶圆反射光信号中的背景光信号，因此，提高了晶圆镀膜厚度的检测精度，进而提高了抛光终点的检测精度。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请实施例所提供的一种晶圆抛光终点的检测系统的结构示意图。

图2示出了本申请实施例所提供的一种晶圆抛光终点的检测系统的完整结构示意图。

图标：10、光源装置；20、检测装置；30、处理器；40、晶圆；101、脉冲发生电路；102、光源电路；201、光电传感器；202、信号处理电路；2021、信号采集电路；2022、放大电路；2023、滤波电路；2024、单片机。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

考虑到现有的cmp的应用过程中检测晶圆40抛光终点的方法中，晶圆40的上表面和下表面产生的反射光信号中除了包括激反射光信号，还包括背景光反射信号，这使得，在干涉光中存在背景光的干扰，从而导致无法准确的cmp的终点。基于此，本申请实施例提供了一种晶圆抛光终点的检测系统，下面通过实施例进行描述。

本申请实施例一种晶圆抛光终点的检测系统，参考图1，包括：光源装置10和检测装置20；光源装置10包括：脉冲发生电路101和与脉冲发生电路101电连接的光源电路102；

脉冲发生电路101，用于根据供电电源电路提供的电信号，生成脉冲信号，并将脉冲信号发送至光源电路102；

光源电路102，用于根据脉冲信号，向晶圆40发送脉冲光源；脉冲光源分别在晶圆镀膜的上下表面反射，产生反射光信号；反射光信号包括：脉冲光反射信号和背景光反射信号；

检测装置20，用于采集晶圆镀膜的上下表面反射并产生干涉的反射光信号，识别所述反射光信号中的背景光反射信号，并对背景光反射信号进行滤波处理，输出脉冲光反射信号。

本申请实施例中，由光源电路向晶圆40发射脉冲光源，该脉冲光源经过晶圆镀膜的上下表面反射时，产生两束具有相位差的光，检测装置采集这两束光产生干涉后的反射光信号，基于采集的反射光信号可以判别此时的镀膜抛光厚度是否达到cmp工艺要求，并基于镀膜抛光厚度确定抛光终点。

本申请实施例中，脉冲发生电路101可以由以下器件中的一个或多个组成，如定时器、现场可编程门阵列(field－programmablegatearray，fpga)和数字信号处理技术(demand-sideplatform，dsp)芯片。

这里，脉冲发生电路101产生的脉冲信号可以为方波信号。

其中，光源电路102中包括光源器件，该光源器件可以为激光器，激光器则根据脉冲发生电路101发送的脉冲信号，向晶圆40发送脉冲光源。

晶圆40的镀膜的上表面和下表面均会产生反射光信号，此时的反射光信号既包括脉冲光源的脉冲光反射信号和背景光的背景光反射信号。

对应的，检测装置20接收到的反射光信号同样包括，脉冲光反射信号和背景光反射信号，检测装置20首先识别出反射光信号中的背景光反射信号，并滤除掉背景光反射信号，输出脉冲光反射信号。

本申请实施例中，检测装置20中可以预先设置有软件程序，由软件程序执行上述识别过程。检测装置20也可以为硬件器件，由硬件器件的组合结构执行上述识别过程。

本申请实施例提供的一种晶圆抛光终点的检测系统，采用脉冲发生电路101生成脉冲信号，并通过该脉冲信号控制光源电路102向晶圆40发送脉冲光源；检测装置20预先识别晶圆镀膜的上下表面反射并产生干涉的反射光信号中的背景光反射信号，并对背景光反射信号进行滤波处理，输出脉冲光反射信号。由于本申请实施例中，滤除了晶圆40反射光信号中的背景光信号，因此，提高了晶圆40镀膜的抛光厚度的检测精度，进而提高了抛光终点的检测精度。

进一步的，如图1和图2所示，本申请实施例提供的晶圆抛光终点的检测系统中，检测装置20包括：光电传感器201和与光电传感器201电连接的信号处理电路202；

光电传感器201，用于采集晶圆40反射的反射光信号，将反射光信号转换成电信号，并发送至信号处理电路202；其中，电信号包括对应于脉冲光反射信号的交流电信号和对应于背景光反射信号的直流电信号；

信号处理电路202，用于接收电信号，识别电信号中的直流电信号，并滤除直流电信号，输出交流电信号。

作为一种可实施方式，光电传感器201为硅光电传感器201，使用硅光电传感器201作为接收反射光信号的装置，并将反射光信号转换成电信号，并将电信号发送至信号处理电路202。

由于本申请实施例中，光源电路102发送的脉冲光源会使得光电传感器201接收到的反射光信号具备交流特性，而背景光反射信号的是具备直流特性的，因此，光电传感器201转换得到的电信号中既包括交流特性的电信号又包括直流特性的电信号。本申请实施例中，将交流特性的电信号称为交流电信号，将直流特性的电信号称为直接电信号。

因此，信号处理电路202的作用是识别电信号中的直流特性的电信号，并滤除直流电信号，输出交流电信号。

进一步的，本申请实施例提供的晶圆抛光终点的检测系统中，信号处理电路202包括：信号采集电路2021和滤波电路2023；信号采集电路2021分别与光电传感器201和滤波电路2023连接；

信号采集电路2021，用于采集光电传感器201发送的电信号；

滤波电路2023，用于识别信号采集电路2021采集的电信号中的交流电信号和直流电信号，并滤除识别的直流电信号，输出识别的交流电信号。

本申请实施例中，由信号采集电路2021和滤波电路2023组成信号处理电路202，由信号采集电路2021进行电信号的采集，由滤波电路2023过滤掉背景光产生的直流电信号，输出脉冲光源产生的交流电信号，这样可以基于交流电信号更精确的检测晶圆40的抛光镀膜的厚度。

进一步的，本申请实施例提供的晶圆抛光终点的检测系统中，信号处理电路202还包括：分别与信号采集电路2021和滤波电路2023电连接放大电路2022；

放大电路2022，用于对信号采集电路2021采集的电信号进行放大处理，并将放大后的电信号发送至滤波电路2023。

进一步的，本申请实施例提供的晶圆抛光终点的检测系统中，信号处理电路202还包括：与滤波电路2023电连接的单片机2024；

滤波电路2023具体用于，将识别的交流电信号发送至单片机2024；

单片机2024，用于将交流电信号转换成数字交流电信号，输出数字交流电信号。

这里单片机2024中集成有模数转换电路(analog-to-digitalconvert，ad转换)电路，由ad转换电路将交流电信号转换成数字交流电信号，并由单片机2024将该数字交流电信号发送至处理器30。

进一步的，本申请实施例提供的晶圆抛光终点的检测系统中，还包括处理器30；处理器30与单片机2024电连接；

单片机2024，具体用于将数字交流电信号发送至处理器30；其中，数字交流电信号用于描述所述脉冲光源的波长；

处理器30，用于根据数字交流电信号，确定脉冲光源的波长；根据脉冲光源的波长和预存的晶圆镀膜的折射率，确定晶圆镀膜的抛光厚度，并在检测到所述抛光厚度达到设定厚度阈值时，确定该抛光厚度为晶圆的抛光终点。

其中，处理器30计算膜厚的方法包括：设定晶圆40表面镀膜折射率为n，膜厚为e，脉冲光源波长为λ；其中，在处理器30中预先存储有晶圆表面的镀膜折射率为n；

设数字交流信号中第k个波峰对应的膜厚为e1，

第k+1个波峰对应的膜厚为e2，

两式相减即数字交流信号中两个相邻波峰对应的膜厚改变量是当处理器30计算膜厚改变量达到设定改变量阈值时，确定到达抛光终点。

举个例子，当脉冲光源波长为λ＝635，n是1.4，那么数字交流信号改变两个波峰对应膜厚改变453，如果预先设置镀膜的设定改变量阈值为4500nm的厚度，处理器30检测到数字交流信号的10个波峰即可。

本申请实施例所提供的检测装置20可以为设备上的特定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本申请实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。