化學機械研磨裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種化學機械研磨裝置，更為詳細地涉及一種化學機械研磨裝置，其在化學機械研磨工藝中，根據(jù)研磨墊(pad)的磨耗量，考慮研磨墊的厚度，從而可精確檢測出晶元(waf er)的膜厚。
【背景技術】
[0002]通常，化學機械研磨(Chemical Mechanical Polishing;CMP)工藝是如下工藝:以將晶元等基板接觸在旋轉(zhuǎn)的研磨盤上的狀態(tài)，進行旋轉(zhuǎn)的同時，執(zhí)行機械研磨，從而使得基板的表面平整，以達到預先確定的厚度。
[0003]為此，化學機械研磨裝置在研磨盤上將研磨墊覆蓋在其之上的狀態(tài)進行自轉(zhuǎn)，并同時通過載體頭(Carrier Head)將晶元加壓在研磨墊的表面并進行旋轉(zhuǎn)，從而將晶元的表面進行平整地研磨。為此，具備對研磨墊的表面進行改質(zhì)的調(diào)質(zhì)器(condit1ner)，并且使得執(zhí)行化學研磨的研磨液(slurry)通過研磨液供給管向研磨墊的表面供給，并且設置有對晶元進行加壓的同時進行旋轉(zhuǎn)的載體頭。
[0004]此時，應調(diào)節(jié)作為化學機械研磨工藝進行對象的晶元的導電層厚度應調(diào)節(jié)。為此，根據(jù)韓國公開實用新型登記專利公報第2001-93678號等所公開的現(xiàn)有技術，使用如下現(xiàn)有構(gòu)成:向設置有傳感器線圈的渦電流傳感器施加交流電流，所述傳感器線圈鄰接于晶元的研磨層，并將在研磨層上的包括電抗(reactance)成分和電阻成分的輸出信號在渦電流傳感器中進行檢測，從而從合成阻抗(impedance)的變化量檢測研磨層的層厚度變化?；蛘撸褂萌缦路椒?向晶元的研磨層入射光，并接收從晶元研磨層反射的光，從而感知晶元的研磨層厚度。
[0005]但是，化學機械研磨工藝中，不僅研磨晶元的金屬層，而且也同時磨損研磨墊的表面，因此存在如下問題:金屬層的膜厚檢測具有的誤差相當于研磨墊的表面磨損量。例如，研磨墊的厚度每變動0.1mm，通過實驗可知從渦電流傳感器所接收的接收信號中具有7?15%的誤差。由此，切實需要如下方案:反映研磨墊的厚度變動，從而可正確感知晶元的金屬層的厚度。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]為了解決所述問題，本實用新型的目的在于，在化學機械研磨工藝中反映研磨墊的磨損量，從而對晶元的金屬層膜厚進行正確的檢測。
[0007]由此，本實用新型的目的在于，正確檢測晶元的研磨結(jié)束時間點，從而正確控制晶元的研磨厚度。
[0008]為了達成所述目的，本實用新型提供一種化學機械研磨裝置，其作為晶元的化學機械研磨裝置，包括:研磨盤，其上面覆蓋有研磨墊并進行自轉(zhuǎn);研磨頭(head)，其將所述晶元加壓至所述研磨墊并旋轉(zhuǎn)；調(diào)質(zhì)器，其以用旋轉(zhuǎn)的調(diào)質(zhì)盤(condit1ning disk)與所述研磨墊的表面接觸的狀態(tài)，對所述研磨墊的表面進行改質(zhì)；傳感器，其對接收信號進行接收，所述接收信號包括厚度和距離中任意一個以上的信號成分;控制部，其將根據(jù)從第一接收信號的所述研磨墊的墊厚度變化的信號成分反映至第二接收信號，從而對所述晶元的研磨層厚度進行感知，所述傳感器在所述調(diào)質(zhì)盤的下側(cè)接收所述第一接收信號，所述傳感器在所述晶元的下側(cè)接收所述第二接收信號。
[0009]這是因為在化學機械研磨工藝中，不僅晶元的研磨層被研磨，從而厚度變動，而且研磨墊也同時被磨損且厚度變動，所以測量研磨層厚度的傳感器通過調(diào)質(zhì)盤的下側(cè)時，從接收自調(diào)質(zhì)盤的第一接收信號獲得傳感器和調(diào)質(zhì)盤為止的距離信息，由此，可獲得與研磨墊的厚度變動量相關的信息，因此計算在晶元的研磨層所接收的第二接收信號的研磨層厚度時，反映研磨墊的厚度變動量，從而可更為正確地測量最終得到的研磨層厚度或研磨層厚度變動量。
[0010]在此，本實用新型中，可以構(gòu)成為如下:從第一接收信號直接計算出研磨墊的厚度或厚度變動量，或者以數(shù)值計算出之后，以此為基礎，對晶元研磨層厚度進行測定，并且反映從第一接收信號間接對研磨墊的厚度或厚度變動量進行反映的數(shù)據(jù)來對第二接收信號進行修正，由此不直接計算出研磨墊的厚度或厚度變動量，或不以數(shù)值計算出，也能直接計算出晶元研磨層厚度。
[0011]由此，從晶元的研磨層上的第二接收信號計算出晶元的研磨層厚度時，反映根據(jù)研磨墊的厚度變動量的第二接收信號的變動值，由此可得到如下有利效果:可正確測定反映研磨墊的磨損量的晶元的研磨層厚度。
[0012]此時，所述傳感器可以以分別位置固定于晶元的下側(cè)和調(diào)質(zhì)盤的下側(cè)的狀態(tài)接收第一接收信號和第二接收信號。根據(jù)本實用新型的優(yōu)選實施形態(tài)，所述傳感器固定于研磨盤，從而可以與研磨盤進行共同旋轉(zhuǎn)的同時接收所述第一接收信號和所述第二接收信號。由此可對傳感器的數(shù)量進行最小化。
[0013]所述傳感器也可以由禍電流傳感器(eddy current sensor)形成，并且也可以由照射光并接收反射光的光學傳感器形成。
[0014]此時，晶元的研磨層形成為導電層，并且所述調(diào)質(zhì)盤以導電性材料形成時，所述傳感器由渦電流傳感器形成，并以埋沒于研磨墊的狀態(tài)設置。由此，可防止化學機械研磨工藝中傳感器的周邊被異物所污染。所述情況下，通過渦電流傳感器而形成的磁場形成于導電層，并根據(jù)形成于導電層的磁場的變化來測定晶元的研磨層厚度，相比晶元研磨層厚度，調(diào)質(zhì)盤的厚度形成為非常大，因此由渦電流傳感器設置時，可得到如下有利效果:可更加正確地感知研磨墊的磨損引起的厚度變動。
[0015]為此，優(yōu)選地，所述調(diào)質(zhì)盤相比所述導電層的厚度，以100倍以上的厚度形成。例如，晶元的研磨層形成為ΙΟμπι時，調(diào)質(zhì)盤形成為Imm以上。
[0016]另外，所述墊厚度包含所述研磨墊的厚度變動值，并且所述導電層厚度包括所述晶元的所述導電層的厚度變動值。換句話說，并非局限于感知墊厚度的絕對值與導電層厚度的絕對值，并包含對所述厚度的變動量的感知。
[0017]如上所說明的，本實用新型中，在化學機械研磨工藝中不僅使得晶元的研磨層被研磨，從而厚度變動，而且同時使得研磨墊也被磨損而厚度變動，因此測定研磨層厚度的傳感器通過調(diào)質(zhì)盤的下側(cè)時，從接收自調(diào)質(zhì)盤的第一接收信號獲得傳感器與調(diào)質(zhì)盤為止的距離信息，由此，利用包含于傳感器與調(diào)質(zhì)盤為止的距離信息的研磨墊的厚度變動相關信息，從而可獲得如下有利效果:可獲得反映研磨墊的厚度變動的研磨層厚度，所述研磨墊的厚度變動來自于在晶元的研磨層接收的第二接收信號。
[0018]由此，本實用新型中，從在晶元的研磨層上的第二接收信號計算出晶元的研磨層厚度時，反映根據(jù)研磨墊的厚度變動量的第二接收信號的變動值，從而可獲得如下有利效果:可正確測定考慮研磨墊磨損量的晶元的導電層厚度。
【附圖說明】
[0019]圖1是表示根據(jù)本實用新型的一個實施例的化學機械研磨裝置的構(gòu)成的正面圖，
[0020]圖2是圖1的平面圖，
[0021]圖3是用于說明在圖2的A2位置上的傳感器的測定原理的縱截面放大圖，
[0022]圖4是用于說明在圖2的Al位置上的傳感器的測定原理的縱截面放大圖。
【具體實施方式】
[0023]以下，參照附圖，對根據(jù)本實用新型的一個實施例的化學機械研磨裝置100進行詳細說明。但是，在說明本實用新型時，為了明晰本實用新型的要旨，將省略對公知功能或構(gòu)成的具體說明。
[0024]根據(jù)本實用新型的一個實施例的化學機械研磨裝置I包括:研磨盤10，其覆蓋有研磨墊11，所述研磨墊11以使得晶元W的研磨面得以研磨的方式接觸;載體頭20，其以將晶元W置于底面的狀態(tài)進行加壓，并同時使晶元W自轉(zhuǎn);調(diào)質(zhì)器(condit1nerUO，其設置有調(diào)質(zhì)盤(condit1ning disk)31，從而對研磨墊11進行改質(zhì)，所述調(diào)質(zhì)盤31以加壓的狀態(tài)接觸于研磨墊11的表面并旋轉(zhuǎn)30r ；研磨液(slurry)供給部40，其為了晶元W的化學研磨，從而供給研磨液;傳感器50，其位置固定于研磨墊11，從而在通過調(diào)質(zhì)盤31的底面時接收第一接收信號，并在通過晶元W的底面時接收第二接收信號;控制部70，其從在傳感器50所接收到的接收信號感知研磨墊11的厚度(包括‘厚度變動量’)和晶元研磨層Le的厚度(包括‘厚度變動量，)。
[0025]所述研磨盤10以上面覆蓋有研磨墊11的狀態(tài)得以旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。在研磨盤10雖然可設置使得來自傳感器50的信號通過的貫通孔，但是當傳感器50與研磨墊11共同旋轉(zhuǎn)時，不具有貫通孔。當傳感器50與研磨墊11共同旋轉(zhuǎn)時，控制部70的控制電路也可與研磨盤10共同旋轉(zhuǎn)，并通過滑動環(huán)(slipring)等公知裝置，可將施加至傳感器50的電源及來自于傳感器50的信號向非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的控制電路進行傳遞。
[0026]另外，傳感器50以光學傳感器形成時，為了設置光通過的路徑，應使得傳感器50的上側(cè)開放，但是當傳感器50以渦電流傳感器形成時，因為只要電流和磁場通過就已充分，所以可以以導電體不受磁場干擾的各種形態(tài)形成。例如，以渦電流傳感器設置時，可以以傳感器50埋入于研磨墊11的形態(tài)設置。
[0027]所述載體頭20從外部接收旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力，從而以將晶元W位于底面的狀態(tài)，將晶元W加壓在研磨墊11的同時進行旋轉(zhuǎn)。為此，在載體頭20的內(nèi)部形成壓力倉(chamber)，并通過調(diào)節(jié)壓力倉的壓力，從而可調(diào)節(jié)對晶元W進行加壓的加壓力。
[0028]所述調(diào)質(zhì)器30以調(diào)質(zhì)盤31被加壓至研磨墊11的狀態(tài)得以旋轉(zhuǎn)30r驅(qū)動，并且通過臂部(arm)對調(diào)質(zhì)盤30進行旋轉(zhuǎn)運動30d，從而改質(zhì)為研磨液可流入至研磨墊11的表面的環(huán)境。通常，調(diào)質(zhì)盤31以Imm至20mm的厚度形成，并包括導電性材料而形成。通常，與晶元研磨層Le的厚度te相比，調(diào)質(zhì)盤31的厚度形成為數(shù)十倍至數(shù)千倍的更厚的厚度。
[0029]所述研磨液供給部40向研磨墊11上供給研磨液，從而使得研磨液通過形成于研磨墊11的表面的微小槽而流入至晶元W。由此，晶元研磨層Le執(zhí)行利用研磨液的化學研磨工
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[0030]所述傳感器50固定于研磨盤10，從而設置為與研磨墊11共同旋轉(zhuǎn)。設置于研磨盤10的傳感器50的數(shù)量雖然可以只設置一個，但也可以在相距研磨墊11的中心不同間隔距離上設置多個，從而在各個固定的位置上進行旋轉(zhuǎn)的同時可求得晶元研磨層Le的分布。以下，對利用傳感器50來感知晶元研磨層Le的厚度的結(jié)構(gòu)進行說明，為了便利性，所述傳感器5