[实用新型]化学机械研磨装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种化学机械研磨装置，更为详细地涉及一种化学机械研磨装置，所述化学机械研磨装置为了在化学机械研磨工艺中对晶元研磨层的厚度进行测定，而解决因照射的光的位置而产生的测定误差，并且在测定晶元研磨层厚度方面可更准确地进行信号处理。

背景技术

通常地，化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing；CMP)工艺是一种以如下形式使得基板的表面平坦的工艺：以晶元等的基板接触至旋转的研磨平板上的状态进行旋转的同时进行机械研磨，从而达到预先规定的厚度。

为此，如图1a及图1b所示，化学机械研磨装置在研磨平板10，以使得研磨垫11 覆盖于所述研磨平板10上的状态进行自转的同时，通过研磨头20将晶元W向研磨垫11 的表面加压的同时进行旋转，从而平坦地研磨晶元的表面。为此，设置有使得调节盘 (conditioning disk)31旋转(30r)的同时进行改质的调节器(conditioner)30，并且将执行化学研磨的研磨液通过研磨液供给部40供给至研磨垫11的表面，所述调节盘31以规定的加压力(30F)对研磨垫的表面进行加压。

此时，进行化学机械研磨工艺的晶元的研磨层厚度在达到最终目标(target)厚度的状态下必须中断，因此在化学机械研磨工艺中通过厚度感知传感器50持续地对晶元研磨层的厚度进行监视。根据情况的不同，在化学机械研磨工艺中通过厚度感知传感器 50对晶元的研磨层厚度分配进行测定，从而也可以以通过控制部70完成厚度分配的形式进行控制。

虽然所述厚度感知传感器50根据晶元研磨层Le的种类以不同的形式进行设置，但是在为光传感器的情况下，晶元研磨层Le可全部适用于氧化物层与金属层。在晶元研磨层Le为氧化物层的情况下，可在从研磨初期阶段开始从由光传感器形成的厚度感知传感器50获得晶元研磨层的厚度分配，同时也可感知研磨完成时间点。并且在晶元研磨层Le为金属层的情况下，可感知研磨完成时间点。

换句话说，如图1b及图2所示，在以与研磨垫11一同旋转的形式进行设置并且穿过晶元的下侧时，在将光信号Li照射至研磨层Le之后，对在研磨层Le反射的光接收信号Lo进行接收，并且将光接收信号Lo传送至控制部70，从而感知晶元W的研磨层 Le厚度。更为具体地，如图4及图5所示，从光传感器50照射的光信号Li在穿过晶元 W的下侧的同时，穿过从研磨层的表面Se反射的光接收信号Lo1与研磨层Le，从而通过光接收信号Lo2的干涉信号或相位差来得到研磨层的厚度或厚度分配，所述光接收信号Lo2是从与SiN层的边界Si反射的，所述SiN层存在于氧化物层的内侧。

但是，如图4及图5所示，就用于制作半导体元件或组件(package)的晶元W而言，研磨层Le内侧的SiN层边界面Si不平坦而且形成有凹凸99。换句话说，用于制作半导体元件或组件的装置(device)D的区域形成有凹凸99，由于装置D的中间区域B是用于分别对装置D进行分割的切割线，因此不需要另外安装即可形成平坦面。

但是，就光传感器50而言，其直径wo以非常小的形式形成为2mm以下，从而将光照射至一个地点并得到研磨层厚度。由此，如图5所示，在直径大概为10～20μm的光信号Li穿过研磨层Le的表面并照射至中间区域B的情况下S1、S2，虽然光接收信号 Lo1、Lo2全部被接收至光传感器50，从而可准确地测定研磨层Le的厚度，但是若光信号Li穿过研磨层Le的表面并照射至装置99的凹凸部分99的内侧面S3，则因反射方向分别不同从而以失去光接收信号Lo1、Lo2的一部分的状态进行接收，因此存在如下问题，由于对光信号Li进行接收的位置S而导致晶元W的研磨层Le厚度的测定准确性存在显著的差异。

由此，虽然试图将光信号Li仅仅照射至没有形成装置D的中间区域B，但是以在自转的晶元W的板面中将光信号Li仅仅照射至中间区域B的形式进行控制是非常难的，而且目前在现实中是无法实现的。

实用新型内容

本实用新型用于解决如上所述的问题，目的在于为了在化学机械研磨工艺中对晶元研磨层的厚度进行测定，从而解决由于照射的光的位置而导致的测定误差。

此外，本实用新型的目的在于，在为了消除由于光的位置而导致的测定误差，而较大地放大光传感器的照射面积的情况下，准确地感知光传感器的传感(sensing)位置，并准确地感知由于晶元的位置而产生的厚度分配。

通过如上所述，本实用新型的目的在于，即使没有复杂的控制，也可准确地对晶元的研磨层厚度进行测定。