[实用新型]化学机械式研磨装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及化学机械式研磨装置，更详细而言，涉及一种能够准确测量由导电性材料形成的晶片的研磨层厚度的化学机械式研磨装置。

背景技术

一般而言，化学机械式研磨(Chemical Mechanical Polishing；CMP)工序是使晶片等基板以接触的状态在旋转的研磨盘上旋转并进行机械研磨而达到预先确定的厚度，使基板表面平坦的工序。

为此，如图1所示，化学机械式研磨装置1在将研磨垫11覆盖于研磨盘12上的状态下使研磨盘12自转，利用研磨头20，使晶片W被加压于研磨垫11的表面并旋转，平坦地研磨晶片W的表面。为此，具备调节器30，所述调节器30在旋转30r的同时使研磨垫11重整，以便研磨垫11的表面保持既定的状态；通过浆料供应管40，向研磨垫11的表面供应执行化学研磨的浆料。

与此同时，在研磨垫11上安装有测量晶片W的研磨层厚度的厚度传感器50，与研磨垫11一同旋转，从穿过晶片W下侧后接收的接收信号，测量晶片W的研磨层厚度。根据情况，在晶片W的下侧安装贯通研磨垫11和研磨盘的透明窗，在透明窗的下部，从晶片W接收包含研磨层厚度信息的输出信号，测量晶片W的研磨层厚度。

其中，所谓测量研磨层厚度，还包括只监视研磨层的厚度是否达到目标厚度。

在晶片W的研磨层以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具备铜等邻接研磨层配置的传感器线圈，借助于接入(Si)交流电流，向晶片研磨层射出形成涡电流的涡电流输入信号，如图3所示，从导电性研磨层中感应的涡电流50E的合成阻抗及相位差的变动值，感知晶片W的研磨层厚度。

另一方面，在化学机械式研磨工序中，晶片W的研磨层Le的温度进行变化。可是，在导电性研磨层Le中感应的涡电流受到周边温度的极大影响，因此，如果研磨层Le发生温度变化，则根据研磨层Le的温度，发生涡电流信号的测量误差，存在难以准确感知晶片W的研磨层Le的厚度的问题。

特别是在化学机械式研磨工序中，借助于研磨垫11的温度偏差，在晶片W的研磨层Le中也发生温度偏差，因此存在的问题是，研磨层的不同区间(或不同地点)，涡电流信号的测量误差发生得更大。

进一步地，晶片研磨层Le的目标厚度调节的允许误差非常小，为数十～数百，因而存在的问题是，由于研磨层Le温度变化导致的涡电流信号的测量误差，错误认知晶片研磨层Le的厚度分布及研磨结束时间点的可能性很大。

另外，厚度传感器50测量的涡电流测量信号虽然也随着晶片研磨层Le的厚度变化(研磨量)而变化，但也随着厚度传感器50与晶片研磨层Le之间距离50d变化而变化。

可是，在化学机械式研磨工序中，在晶片W的研磨层Le被研磨的同时，由磨损材质构成的研磨垫11也被细微磨损，厚度发生变化，因而存在的问题是，由于研磨垫11的厚度变动导致的误差，错误认知晶片研磨层Le的厚度分布及研磨结束时间点的可能性很大。

因此，在化学机械式研磨工序中，在实时感知晶片W的研磨层厚度的同时，也实时感知研磨垫11的厚度变动的必要性极大突显。

实用新型内容

所要解决的技术问题

本实用新型目的在于，提供一种可在化学机械式研磨工序中准确测量由导电性材料形成的基板研磨层的厚度的化学机械式研磨装置。

特别是本实用新型目的在于，能够反映研磨层温度变化导致的测量误差，准确测量研磨层的厚度变化。

另外，本实用新型目的在于，能够在化学机械式研磨工序中反映研磨垫的厚度变动，更准确地测量由导电性材料形成的基板研磨层厚度。

另外，本实用新型目的在于，能够在与测量信号的地点相同的地点，一同测量研磨层的温度和研磨垫的厚度变动量，以提高研磨层厚度的测量可靠性。

技术方案

为了达到所述本实用新型目的，本实用新型的优选实施例中的一种化学机械式研磨装置，用于对形成有导电性材质的研磨层的基板进行研磨，其特征在于，包括：研磨垫，其配置于研磨盘的上面，与基板接触；测量部，其配置于研磨垫的下部，测量包含研磨层的厚度信息的信号；温度测量部，其测量研磨层的温度；厚度检测部，厚度检测部，将由温度测量部测量的研磨层的温度变化导致的测量误差反映在测量部测量的信号中，从而检测研磨层的厚度。

这是为了在测量包含导电性材质的研磨层的厚度信息的信号并测量研磨层的厚度方面，补偿研磨环境变数导致的测量误差，使得能够更准确地测量研磨层的厚度。