[发明专利]具备研磨垫的表面性状测定装置的研磨装置及研磨系统

说明书

本发明关于研磨装置及包含这种研磨装置的研磨系统，该研磨装置具备测定用于研磨半导体晶圆等基板的研磨垫的表面性状的表面性状测定装置。研磨装置具备：测定研磨垫(2)的表面性状的表面性状测定装置(30)；支承表面性状测定装置(30)的支承臂(50)；及与支承臂(50)连结，使表面性状测定装置(30)从待避位置自动移动至测定位置的移动单元(53)。

技术领域

本发明关于研磨装置及包含这种研磨装置的研磨系统，该研磨装置具备测定用于研磨半导体晶圆等基板的研磨垫的表面性状的表面性状测定装置。

背景技术

近年来，随着半导体元件的高积体化、高密度化，电路的配线趋于微细化，且多层配线的层数亦在增加。欲谋求电路微细化并实现多层配线时，因为顺应着下侧层的表面凹凸而台阶会变得更大，因此随着配线层数增加，在形成薄膜时对台阶形状的膜被覆性(台阶覆盖性)会变差。因此，为了进行多层配线，必须改善该台阶覆盖性，并以应有的过程进行平坦化处理。此外，因为光微影术的微细化以及焦点深度变浅，所以需要对半导体元件表面进行平坦化处理，使半导体元件的表面凹凸台阶收敛在焦点深度以下。

因此，在半导体元件的制造工序中，半导体元件表面的平坦化技术越来越重要。该平坦化技术中最重要的技术是化学机械研磨(CPM(ChemicalMechanicalPolishing))。该化学机械研磨使用研磨装置，在研磨垫上供给研磨液，并使半导体晶圆等基板与研磨垫滑动接触来进行研磨。研磨液例如包含二氧化硅(SiO₂)及二氧化铈(CeO₂)等研磨粒的浆液。

进行上述的CMP(化学机械研磨)的研磨装置具备：具有研磨垫的研磨台；及用于保持半导体晶圆(基板)的载体或称为顶环等的基板保持装置。使用这种研磨装置通过基板保持装置保持基板，并将该基板相对于研磨垫以规定压力按压，进行研磨基板上的绝缘膜或金属膜等。

进行基板的研磨时，在研磨垫表面会附着研磨粒及研磨屑，此外，研磨垫的表面形状及状态变化而会造成研磨性能恶化。因而，随着反复进行基板的研磨，会导致研磨速度降低，或者产生研磨不均。因此，为了将已恶化的研磨垫的表面形状及状态重生，就会使用修整器进行研磨垫的修整(调整)。

研磨垫的表面形状及状态，亦即研磨垫的表面性状为决定CMP性能的一个重要因素。因此，会希望直接测定研磨垫的表面性状，而使该测定值反映到修整条件。因此，过去的研磨装置中，使用用于直接测定研磨垫表面性状的装置来决定修整条件。本说明书中，将测定研磨垫的表面性状的装置称为“表面性状测定装置”。

专利文献1记载有将激光照射于研磨垫表面，接收来自研磨垫的反射光，而获得按每个反射角度的反射强度的表面性状测定装置。记载于专利文献1的研磨装置依据从表面性状测定装置所获得的反射强度分布而获得研磨垫的表面性状，并依据所获得的研磨垫的表面性状来决定修整条件。采用该研磨装置时，由于依使用表面性状测定装置所获得的研磨垫的表面性状来变更修整条件，因此可将研磨垫的表面性状维持在确保CMP性能所需的状态。再者，由于可直接测定研磨垫的表面性状，因此可防止在异常状态下进行CMP加工。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2016/111335号公报

但是，过去的研磨装置并未将表面性状测定装置常设于研磨装置。亦即，表面性状测定装置在想要测定研磨垫的表面性状时才安装于研磨装置，并在研磨垫的表面性状测定后拆下。

图30是表示过去安装于研磨装置的表面性状测定装置的一例的示意图。如图30所示，研磨装置具有保持板215，其构成为可装卸表面性状测定装置230，该保持板215从研磨装置的框架(未图示)悬挂而下。测定研磨垫202的表面性状时，在将研磨装置的运转停止后，作业人员将表面性状测定装置230安装在保持板215的下端部。当研磨垫202的表面性状的测定结束时，作业人员则将表面性状测定装置230从保持板215拆下，然后开始研磨装置的运转。