[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，更为具体地涉及一种能够在研磨工艺中防止基板脱离的化学机械研磨装置。

背景技术

半导体元件由微细的电路线高度密集地制造而成，因此，对晶元表面进行相应的精密研磨。为了对晶元进行更加精细地研磨，如图1及图2所示，进行机械研磨及化学研磨并行的化学机械研磨工艺(CMP工艺)。

换句话说，在研磨平板10的上面，晶元W被加压的同时接触的研磨垫11设置为与研磨平板10一起旋转11d，并且为了化学研磨，通过供给单元30的研磨液(slurry) 供给口32使得研磨液得以供给的同时，通过摩擦对晶元W进行机械研磨。此时，晶元 W通过载体头(Carrier Head)20在规定的姿势旋转20d，从而进行精密地平坦化的研磨工艺。

涂覆于研磨垫11的表面的研磨液通过调节器(conditioner)40在研磨垫11上均匀扩散，并能够流入至晶元W，所述调节器40向着附图标号40d所标示的方向旋转的同时臂部(arm)41向着标示为41d的方向进行回旋运动，研磨垫11通过调节器40的机械修整(dressing)工艺可保持一定的研磨面。

另外，在晶元W的研磨工艺中，晶元进行自转的同时进行公转，同时进行高速旋转，由此，频繁出现通过在高速旋转时所产生的离心力导致晶元W从载体头20脱离的晶元脱离现象，即滑出(slip-out)现象。尤其，在研磨工艺中，若载体头20从研磨垫11 被抬升，则用于防止晶元W脱离的载体头20的护环(retainer ring)以从研磨垫11 隔开的形式被抬升，由此出现晶元掉落至护环的底面和研磨垫之间的空间的晶元脱离现象。

并且，在研磨工艺中，若在出现晶元W脱离现象的状态下，研磨工艺不中断，而是持续进行，则脱离的晶元W碰撞在周围的装置，从而存在晶元及周围装置受到损坏的问题，因此在晶元脱离时，研磨工艺需能够迅速地被中断。尤其，在研磨工艺中，若晶元受到损坏，则需要大量时间来进行事后处理(例如，拾取受到损坏的晶元及整理研磨垫的研磨面)，因此存在的问题在于，工艺效率降低并且生产性降低。

如图3所示，在现有技术中，在载体头20的外侧安装有用于对晶元W的脱离进行感知的传感器22，若在传感器22感知到晶元W脱离信号，则使得研磨工艺中断。

但是，就在载体头20的外侧对晶元W的脱离进行感知的方式而言，由于仅在晶元W 已经开始脱离之后，能够对晶元W的脱离进行感知，换句话说，由于仅在晶元W的至少一部分WSO脱离至载体头20的外侧的状态下能够对晶元W的脱离进行感知，因此存在的问题在于，难以迅速地对晶元W是否脱离进行感知，若晶元W的脱离被感知，则不可避免地需要中断研磨工艺，因此工艺效率降低并且生产性降低。

此外，在载体头的外侧用非接触式传感器(例如，光传感器)对晶元的脱离进行感知的方式中，因为由残留于晶元(或研磨垫)的表面的研磨液或颗粒(particle)等的污染物质而产生的干扰，所以存在产生传感(sensing)错误的问题，并且存在难以准确地对晶元是否脱离进行感知的问题。

为此，最近用于迅速并准确地对相对于载体头的晶元的脱离与否进行感知的多种研究正在进行，但是仍存在不足，因此需要对此的开发。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种化学机械研磨装置，其能够在研磨工艺中对基板的脱离进行感知以及防止。

尤其，本实用新型的目的在于，在基板相对于载体头开始脱离之前，事先能够迅速地对基板的脱离可能性进行感知。

此外，本实用新型的目的在于，在研磨工艺不中断的状态下，在基板开始从载体头脱离之前，事先能够防止基板的脱离。

此外，本实用新型的目的在于，能够使得工艺效率及生产性提高。

此外，本实用新型的目的在于，能够使得稳定性及可靠性提高。

根据用于达成所述本实用新型的目的的本实用新型的优选实施例，化学机械研磨装置包括：载体头，其向研磨垫加压基板；感知部，其对相对于研磨垫的载体头的姿势变化进行感知。

其目的在于在研磨工艺中准确地对基板从载体头脱离的情况进行感知以及防止。

尤其，对相对于研磨垫的载体头的姿势变化进行感知，从而对相对于载体头的基板的脱离可能性进行感知，据此可得到的有利的效果在于，在基板相对于载体头开始脱离之前，事先迅速地对基板的脱离可能性进行感知。