[发明专利]化学机械抛光装置

说明书

本发明涉及化学机械抛光装置，包括：抛光平板，在上表面覆盖有抛光垫并进行自转；抛光头，化学机械抛光工序中，与晶片的表面相接触并施压，并且设有挡圈，挡圈包括第一部件和第二部件，第一部件形成于晶片的周围，第二部件形成于第一部件的下侧；厚度传感器，定位于抛光平板并与抛光垫一同旋转，向晶片施加涡流信号，并接收输出信号；以及控制部，在厚度传感器中以第一部件的位置为基准位置，获取从基准位置到晶片的抛光层所占的抛光层区域上的晶片的抛光层厚度，由于当厚度传感器通过第一部件时由厚度传感器所接收的输出信号的输出电压的大小发生剧烈变化，因此，可将输出电压的变化位置作为基准位置，由此检测出晶片抛光层的位置。

技术领域

本发明涉及化学机械抛光装置，更具体地涉及在化学机械抛光工序中通过准确检测作为抛光对象物的抛光层的位置，来准确识别晶片的抛光层厚度分布的化学机械抛光装置。

背景技术

通常，化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)是一种如下所述的工序，即，在旋转的抛光平板上，以晶片等基板与抛光平板相接触的状态，使其旋转并实施机械抛光，由此使基板的表面变得平整，从而预定的厚度的工序。

为此，如图1所示，在化学机械抛光装置1中，使抛光平板12以其上部覆盖有抛光垫11的状态进行自转，使用抛光头20将晶片W施压于抛光垫11的表面并进行旋转，从而平坦地抛光晶片W的表面。为此，设有一边旋转30r一边进行改性的调节器30，使得抛光垫11的表面保持恒定的状态，通过浆料供给管40向抛光垫11的表面供给用于执行化学抛光的浆料。

与此同时，在抛光垫11上设有用于测定晶片W的抛光层厚度的厚度传感器50，并与抛光垫11一同旋转，从通过晶片W下侧的过程中接收的接收信号来测定晶片W的抛光层厚度。在此情况下，测定抛光层厚度还包括对抛光层的厚度是否达到目标厚度进行监控的工作。

在晶片W的抛光层由作为导电性材质的钨等金属材质形成的情况下，厚度传感器50上设有与铜等抛光层相邻配置的传感器线圈，通过施加Si交流电流，来向晶片抛光层上发射用于形成涡流的涡流输入信号，由反映有随着导电性抛光层的厚度而传导的涡流50E的合成阻抗及相位差的变动值的输出信号来检测出晶片W的抛光层厚度。

另一方面，如图3所示，抛光头20包括：本体部22，从外部接收旋转驱动力；隔膜21，固定于本体部22，并在上述隔膜21与本体部22之间形成压力腔；挡圈23，包覆被隔膜21施压的晶片W的周围，防止化学机械抛光工序中晶片W的脱离。挡圈23借助其上侧的保持腔23C的空压，在化学机械抛光工序中保持与抛光垫11的紧贴状态。

并且，在化学机械抛光工序中向晶片W施压的压力腔的压力和保持腔23C由从压力调节部25经空压供给管25a而供给的空压来进行调节。

在此情况下，晶片W的直径dw小于挡圈23的内径dr，因此，在化学机械抛光工序中，未与隔膜21底板的下侧的晶片W与挡圈23的内周面呈间距e1、e2，并可在其间距内移动。由此，与抛光垫11一同旋转的厚度传感器50在通过抛光头20的下侧时所接收的输出信号中，无法准确判断哪一部分是包含有晶片W的抛光层的厚度信息的部分，哪一部分是不存在晶片W的部分，从而导致晶片的整体厚度分布有关检测只能基于相当于间距e1、e2的偏差的问题。

发明内容

解决的技术问题

本发明是为了解决如上所述的存在问题而提出的，本发明的目的在于，准确地检测化学机械抛光工序中作为抛光对象物的抛光层的位置，从而准确地检测晶片的抛光层厚度分布。

而且，本发明的目的在于，在化学机械抛光工序中，即便晶片在由挡圈包围的区域内偏向水平方向，也可以准确地检测晶片抛光层的厚度。

并且，本发明的目的在于，即便晶片的抛光层未均匀地分布于晶片的表面而偏置，也可以对晶片的基材，进行抛光层的偏向位置的检测，来准确地获取晶片的厚度分布。