[发明专利]研磨装置及研磨方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种研磨装置及研磨方法。

背景技术

硅通孔(TSV，Through-Silicon-Via)技术是通过在芯片和芯片之间形成互连结构，以实现芯片之间导通的最新技术。与以往的封装键合和使用凸点的叠加技术不同，TSV技术能够使芯片在三维方向堆叠的密度最大，外形尺寸最小，并且具有改善芯片速度和降低功耗的一系列性能。专利公开号为CN101840912A的中国专利申请文献提供形成所述硅通孔的方法。

图1～图2所示为对应于硅通孔形成方法的结构示意图。如图1所示，提供衬底001，所述衬底001具有正面0100及与所述正面0100相对应的背面0200。其中，所述衬底001的正面0100形成有半导体器件区002。所述衬底001内部还形成有若干数目的互连金属插塞003，所述互连金属插塞003的一端与所述半导体器件区002内的器件(未图示)电连接。后续所述互连金属插塞003的另一端将与其他的芯片互连，使得如图1所示的半导体器件区002的器件与其他芯片的器件区相互电连接。

如图1所示，所述衬底001的背面0200未暴露出所述互连金属插塞003，为实现芯片与芯片之间的互连，还需要对所述衬底001的背面0200进行研磨，以暴露出所述互连金属插塞003。如图2所示，对所述衬底001的背面0200进行化学机械研磨，暴露出所述互连金属插塞003，用于后续的芯片之间的垂直导通。

所述化学机械研磨技术是机械研磨和化学腐蚀的组合技术，其借助超微粒子(例如二氧化硅粒子，氧化铝粒子)的研磨作用以及研磨液的腐蚀作用进行化学机械研磨，使得待研磨的表面光洁平坦。首先设定厚度数值，并根据研磨速率及设定的厚度数值计算获得研磨时间；对所述待研磨表面进行研磨，达到所述研磨时间则停止研磨。

如图2所示，实际生产工艺中，常常出现对所述衬底001的背面过研磨的现象，即通过设定厚度数值，很难使得研磨恰好停止在所述互连金属插塞003的表面而不对所述互连金属插塞003造成研磨，经常出现的现象是研磨停止时，所述互连金属插塞003也会被研磨掉一部分，进而对互连金属插塞003造成损伤，严重的损伤会影响到器件的电学性能。

发明内容

本发明解决的问题是提供研磨装置及研磨方法，避免过研磨对待研磨器件的损伤。进一步地，避免对硅通孔结构进行化学机械研磨时，因过研磨造成互连金属插塞的损伤。

为解决上述问题，本发明提供一种研磨装置，包括：

底盘；

研磨头；

研磨驱动装置，连接所述底盘和研磨头，用于驱动所述研磨头以研磨置于所述底盘的待研磨器件；

终点装置，包括两个电极探头及与所述电极探头电连接的控制装置；

其中，所述两个电极探头适于测量流经其间的研磨液的电流数值，所述控制装置与所述研磨驱动装置电连接。

可选的，所述控制装置包括比较单元与所述比较单元连接的设置单元，及与所述比较单元连接的信号装置，所述比较单元将流经电极探头间的研磨液的电流数值与设置于设置单元内的电流阈值进行比较，并将比较结果发送至信号单元：若所述比较结果为所述流经电极探头间的研磨液的电流数值大于所述电流阈值，则所述信号单元发送停止信号至所述研磨驱动装置。

可选的，所述电流阈值的范围为不小于0毫安，小于2毫安。

可选的，所述控制装置还包括电源及电流表。

可选的，所述电源的电压范围为大于0V，小于10V。

可选的，所述控制装置位于所述底盘内。

可选的，在测量时，所述电极探头固定或放置于所述底盘表面或待研磨的器件未研磨的表面。

可选的，所述固定或放置的电极探头与所述底盘的外边缘的距离范围为2cm～10cm。

可选的，所述电极探头的材质为金、钌、铑、钯、银、锇、铱、铂之一或组合，或者所述电极探头的表面的膜层材质为金、钌、铑、钯、银、锇、铱、铂之一或组合。

本发明还提供一种研磨方法，包括：提供衬底，所述衬底包括正面及与所述正面相对的背面，所述正面形成有半导体器件区，所述衬底内形成有互连金属插塞，所述互连金属插塞的一端与所述半导体器件区电连接，另一端位于所述衬底内；

对所述衬底的背面进行化学机械研磨，同时测量化学机械研磨液的电流数值；

若所述研磨液的电流数值大于预设的电流阈值，则停止所述化学机械研磨；

其中，所述电流阈值不小于化学机械研磨前研磨液的电流数值。