化学机械研磨装置的制作方法

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化学机械研磨装置，所述化学机械研磨装置可准确地感知对于载体头的基板附着状态。

背景技术：

半导体元件由微细的电路高度密集地制造而成，因此，晶元表面需要进行相应的精密研磨。为了对晶元进行更加精细化的研磨，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，通过摩擦对晶元进行机械研磨。此时，晶元W通过载体头(Carrier Head)20在指定位置上旋转20d，从而进行精密地平坦化的研磨工艺。涂覆于所述研磨垫11的表面的研磨液向着附图标号40d所标示的方向旋转的同时，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的臂部(arm)41向着标示为41d的方向回旋运动，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，在利用研磨垫及研磨液的化学机械研磨工艺结束后，所述晶元W能够以附着于载体头20的状态通过载体头20移动至清洗装置。

但是，若所述晶元W在没有准确地附着于载体头20的状态下，载体头20移动，则在晶元W的移送途中存在晶元W从载体头20分离并降落的风险，因此，在所述载体头20移送之前或移送的途中，必须能够感知到晶元W是否准确地附着于载体头。

此外，若无法准确地感知到晶元W附着于载体头20的状态，则难以准确地控制研磨工艺及清洗工艺，因此，必须能够准确地感知到对于载体头20的晶元W附着状态。

为此，最近用于准确地感知对于载体头的基板附着状态的各种研究正在进行，但是仍存在不足，因此需要对此的开发。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于可准确地感知基板的附着状态，并且准确地控制基板的移动。

特别地，本实用新型的目的在于利用安装于载体头的外侧的基板感知传感器从而准确地感知对于载体头的基板的附着状态。

此外，本实用新型的目的在于可提高载体头的内部设计自由度，并且可简化构造。

此外，本实用新型的目的在于提高稳定性以及可靠性。

本实用新型的优选实施例用于达到上述的本实用新型的目的，根据所述本实用新型的优选实施例，化学机械研磨装置包括：载体头；基板感知传感器，其安装于所述载体头的外侧并且收发用于对基板进行感知的感知信号，所述基板附着于所述载体头；信号传送部件，其一端连接于所述基板感知传感器，其他端暴露于附着有基板的所述载体头的底面，并且传送所述感知信号，所述化学机械研磨装置可准确地感知对于载体头的基板的附着状态。

作为参考，本实用新型中所谓的基板可理解为利用载体头并在研磨垫上可以被研磨的研磨对象，并且本实用新型并非受基板的种类及特性的限制或限定。例如，可使用晶元作为基板。

载体头可根据所需的条件及设计样式形成为各种构造。例如，载体头可包括：本体部，其以可旋转的形式设置；基底部，其设置为能够与本体部共同旋转；膜，其设置于基底部的底面。

基板感知传感器安装于载体头的外侧，本实用新型中所谓的载体头的外侧可理解为包括所有除了附着有基板的载体头的底面以外的剩余的外面区域在内的概念。

基板感知传感器可根据所需的条件及设计样式安装于载体头的多个位置。例如，基板感知传感器可安装于本体部的上部。根据情况的不同，基板感知传感器可安装于基底部的侧面，或者安装于其他的位置。

基板感知传感器构成为收发用于对基板进行感知的感知信号。在此，所谓的感知信号可以是以光为媒介来传送信号的光信号，优选地，感知信号可以是将可见光线以及红外线中至少任意一个用作媒介的光信号。

基板感知传感器可根据所需的条件及设计样式使用多种传感器。例如，作为基板感知传感器可使用作为元件的光传感器，所述作为元件的光传感器将光信号转换为电子信号并进行检测。更为具体地，基板感知传感器包括发光部以及收光部，所述发光部发送光信号，所述收光部通过信号传送部件来接收从基板反射的光信号。

信号传送部件的一端可穿过载体头的内侧并连接于基板感知传感器，其他端可暴露于附着有基板的载体头的底面。根据情况的不同，也可构成为在信号传送部件的一端穿过载体头的侧面之后，连接于基板感知传感器。

作为信号传送部件可使用可对基板感知传感器的感知信号进行传送的多种部件。例如，作为信号传送部件可使用可对光信号进行传送的光缆(optical cable)。

此外，信号传送部件的其他端暴露于基底部件的底面，由于在基底部件的下部配置有膜，因此，膜可以由光信号可穿透的透光性材质形成，以便通过信号传送部件进行传送的感知信号(光信号)可穿透膜。

此外，根据本实用新型的化学机械研磨装置，其可包括警报产生部，若所述基板感知传感器的感知信号未传送到所述基板上，则警报产生部使警报信号产生。在此，所谓的警报信号可包括根据常用的声音装置的听觉的警报信号以及根据常用的警告等的视觉的警报信号中至少一个。除此之外，也可利用其他的多种警报信号，所述其他的多种警报信号可使得操作人员对基板未被感知的情况进行识别。

此外，在载体头的外面与基板感知传感器的外面之间可设置有密封部件，并且信号传送部件以能够穿过密封部件的内部的形式进行配置。密封部件可根据所需的条件及设计样式设置成多种构造，并且本实用新型并非受密封部件的构造及特性所限制或限定。

基板感知传感器以及信号传送部件可根据所需的条件及设计样式设置成多种数量以及配置构造。例如，基板感知传感器以及信号传送部件能够以可独立地进行传感的形式在载体头上设置多个。此外，分别连接于多个基板感知传感器的多个信号传送部件的其他端沿着载体头的半径方向或圆周方向可以以间隔一定间距的形式设置。

如上所述，根据本实用新型，可准确地感知基板的附着状态，并且可准确地控制基板的移送。

特别地，根据本实用新型，可利用安装于载体头的外侧的基板感知传感器来准确地感知对于载体头的基板的附着状态。例如，利用信号传送部件来将从安装于载体头外侧的基板感知传感器照射的光信号传送至载体头的底面，并且利用信号传送部件来接收从基板的表面反射的光信号，以此可准确地感知到是否存在基板。

此外，根据本实用新型，不仅不需要将基板感知传感器配置于载体头的内部，而且不需要将电源供给线设置于载体头的内部，所述电源供给线用于将电源供给至基板感知传感器，由此，可提前阻止由基板感知传感器产生的干涉，并可提高载体头的内部设计自由度，并且可简化构造。

此外，根据本实用新型，由于不通过另外的压缩空气管路即可确认是否存在基板，因此可简化构造，并且可提高控制的有效性。

此外，根据本实用新型，由于能够以与真空噪声(noise)无关的形式来对基板进行识别，所述真空噪声是由如清洗液一样的异物所产生的，因此，可提高稳定性以及可靠性。

附图说明

图1及图2是用于说明现有化学机械研磨装置的图，

图3是示出根据本实用新型的化学机械研磨装置的图，

图4是根据本实用新型的化学机械研磨装置，用于说明基板感知传感器以及信号传送部件的构造的图，

图5是根据本实用新型的化学机械研磨装置，用于说明利用基板感知传感器的基板感知原理的图，

图6及图7是根据本实用新型的化学机械研磨装置，用于说明基板感知传感器及信号传送部件的变形例的图，

图8是用于说明根据本实用新型的化学机械研磨装置的控制方法的框图。

具体实施方式

以下，参照附图对本实用新型的优选实施例进行详细说明，但是本实用新型并非受实施例的限制或限定。作为参考，本说明中相同的标号实质上指代相同的要素，并且在所述规则下，可引用其他附图中所记载的内容来说明，并且可省略对于从业者不言而喻的内容或反复出现的内容。

图3是示出根据本实用新型的化学机械研磨装置的图，图4是根据本实用新型的化学机械研磨装置，用于说明基板感知传感器以及信号传送部件的构造的图。此外，图5是根据本实用新型的化学机械研磨装置，用于说明利用基板感知传感器的基板感知原理的图。

参照图3至图5，根据本实用新型的化学机械研磨装置包括：载体头120、基板感知传感器200以及信号传送部件300。

所述载体头120设置为在向设置于研磨平板110上的研磨垫111的上面供给研磨液的状态下，加压基板10，从而执行化学机械研磨工艺，并且在利用研磨垫111及研磨液的化学机械研磨工艺结束后，可将基板10移动至清洗装置。

作为参考，本实用新型中所谓的基板10可理解为在研磨垫111上可以被研磨的研磨对象，并且本实用新型并非受基板10的种类及特性的限制或限定。例如，可使用晶元作为基板10。

所述载体头120可根据所需的条件及设计样式形成为各种构造。例如，所述载体头120 可包括：本体部122，其以可旋转的形式设置；基底(base)部124，其设置为能够与所述本体部122共同旋转；膜(membrane)128，其设置于所述基底部124的底面。

所述膜128在中央部形成有开口部，并且与膜128的中央部邻接的内侧端可固定于基底部124，而且膜128的外侧端通过结合于基底部124的边缘(edge)部的固定圈(retainer ring)126来固定于基底部124。

所述膜128可根据所需的条件及设计样式形成为各种构造。例如，在所述膜128可形成多个活板(flap)(例如，环形状的活板)，并且通过多个活板在基底部124和膜128 之间可形成有多个压力室，所述多个压力室沿着基底部124的半径方向得到划分。

在所述各个压力室可分别设置有用于测定压力的压力传感器。所述各个压力室的压力通过压力室控制部的控制能够个别地得到调节，并且对各个压力室的压力进行调节，从而可个别地对加压基板10的压力进行调节。

所述载体头120的中心部可形成有中心部压力室(未示出)，所述中心部压力室通过膜 128的开口而贯通形成。所述中心部压力室与基板10直接连通，从而在抛光(polishing) 工艺中不仅将对晶元进行加压，而且起到如下作用：在吸入压力的作用下，将基板10 紧贴于载体头120的膜128，由此以抓握基板10的状态向第三位置(例如，清洗装置) 移动。

所述基板感知传感器200安装于载体头120的外侧，并且构成为利用后述的信号传送部件300来感知附着于载体头120的底面的基板10。作为参考，本实用新型中所谓的载体头120的外侧可理解为包括所有除了附着有基板10的载体头120的底面以外的剩余的外面区域在内的概念。

所述基板感知传感器200可根据所需的条件及设计样式安装于载体头120的多个位置。例如，所述基板感知传感器200可安装于本体部的上部。根据情况的不同，基板感知传感器可安装于基底部的侧面，或者安装于其他的位置。

所述基板感知传感器200构成为收发用于感知基板10的感知信号。在此，所谓的感知信号可以是以光为媒介来传送信号的光信号。优选地，感知信号可以是将可见光线以及红外线中至少任意一个用作媒介的光信号。

所述基板感知传感器200可根据所需的条件及设计样式使用多种传感器。例如，作为所述基板感知传感器200可使用作为元件的光传感器，所述作为元件的光传感器将光信号转换为电子信号并进行检测。作为参考，作为构成根据本实用新型的基板感知传感器200 可使用可感知从可见光线至近红外线(Near Infrared Ray，波长为0.75-3μm区域的红外线)的光传感器。

更为具体地，所述基板感知传感器200可包括发光部210(例如，发光二极管)以及收光部220(例如，光电晶体管(phototransistor))，所述发光部210发送光信号，所述收光部220通过后述的信号传送部件300来接收从基板10反射的光信号。并且,在所述收光部220接收的光信号可通过常用的增幅部230来进行增幅。

就所述基板感知传感器200而言，如常用的光电遮断器(photo interrupter)一样，发光部210及收光部220设置为一体型的构造。根据情况的不同，基板感知传感器的发光部及收光部也可分别另外设置为分离的构造。

所述信号传送部件300设置为将基板感知传感器200的感知信号传送至附着有基板10 的载体头120的底面，并且感知基板10的感知信号可通过信号传送部件300重新传送至基板感知传感器200。

为此，所述信号传送部件300的一端连接于基板感知传感器200，其他端暴露于附着有基板10的载体头120的底面。优选地，信号传送部件300的一端可穿过载体头120的内侧并连接于基板感知传感器200。以下，对以如下形成构成的例子进行说明，所述信号传送部件300的一端穿过基底部及本体部并连接于基板感知传感器200，并且信号传送部件300的其他端暴露于基底部的底面。根据情况的不同，也可构成为在信号传送部件的一端穿过载体头的侧面之后，连接于基板感知传感器。

所述信号传送部件300可使用可对基板感知传感器200的感知信号进行传送的多种部件。以下，对如下内容进行举例说明，作为信号传送部件300使用可对光信号进行传送的常用的光缆(optical cable)。根据情况的不同，也可将替代光缆的可对光信号进行传送的其他的部件用作信号传送部件。此外，若可根据感知信号的种类及特性来传送感知信号，则可根据所需的条件及设计样式使用多种传送部件。

如前述的内容所述，所述信号传送部件300的其他端暴露于基底部件的底面。由于在所述基底部件的下部配置有膜128，因此，膜128可由光信号可穿透的透光性材质形成，以便通过信号传送部件300进行传送的感知信号(光信号)可穿透膜128。例如，所述膜128可由光信号可穿透的透明的材质形成。根据情况的不同，若膜可具有透光性，则在膜中也可包括一些不透明的程度。

如图5所示，根据所述构成，从基板感知传感器200发送的光信号可通过信号传送部件300传送至载体头120的底面(基底部件的底面)，并且在基板10的表面进行反射的光信号可根据信号传送部件300重新传送至基板感知传感器200，并且基板感知传感器200 接收光信号，从而能够感知基板10的附着与否。

此外，根据本实用新型的化学机械研磨装置可包括警报产生部400，若所述基板感知传感器200的感知信号未传送到所述基板10上，则所述警报产生部400使警报信号产生。相反，若通过基板感知传感器200感知到基板10，则在不存在另外的警报信号的情况下，可通过载体头120移送基板10。

在此，所谓的警报信号可包括根据常用的声音装置的听觉的警报信号以及根据常用的警告等的视觉的警报信号中至少一个。除此之外，也可利用其他的多种警报信号，所述其他的多种警报信号可使得操作人员对基板10未被感知的情况进行识别。

此外，在所述载体头120的外面与基板感知传感器200的外面之间可设置有密封部件 320，并且所述信号传送部件300以能够穿过密封部件320的内部的形式进行配置。所述密封部件320阻止在载体头120与基板感知传感器200之间由于信号传送部件300被暴露而产生的光损耗以及散射，由此可阻止由于光损耗而产生的基板感知传感器200的感知特性低下。

所述密封部件320可根据所需的条件及设计样式设置成多种构造，并且本实用新型并非受密封部件320的构造及特性所限制或限定。

另外，图6及图7是根据本实用新型的化学机械研磨装置，是用于说明基板感知传感器 200及信号传送部件300的变形例的图。并且，对于与前述的构成相同的以及大部分相同的部分，给予相同的或大部分相同的参照标号，并省略对其的详细说明。

所述基板感知传感器200以及信号传送部件300可根据所需的条件及设计样式设置成多种数量以及配置构造。

参照图6及图7，所述基板感知传感器200以及信号传送部件300能够以可独立地进行传感(sensing)的形式在载体头120上设置多个。在此，所谓的多个基板感知传感器 200以及信号传送部件300独立地进行传感可理解为多个基板感知传感器200以及信号传送部件300在相互不同的位置分别感知基板附着与否。

例如，参照图6，分别连接于多个基板感知传感器200的多个信号传送部件300的其他端可沿着载体头120的半径方向，换句话说，在基底部件的底面沿着半径方向以间隔规定间距的形式设置。

另一个例，参照图7，分别连接于多个基板感知传感器200的多个信号传送部件300的其他端沿着载体头120的圆周方向，换句话说，在基底部件的底面沿着圆周方向可设置为以间隔规定间距的形式形成环形态的排列。根据情况的不同，分别连接于多个基板感知传感器的多个信号传送部件的其他端也可在基底部件的底面沿着圆周方向及半径方向以间隔的形式配置。

此外，图8是用于说明根据本实用新型的化学机械研磨装置的控制方法的框图。并且，对于与前述的构成相同的以及大部分相同的部分，给予相同的或大部分相同的参照标号，并省略对其的详细说明。

参照图8，化学机械研磨装置包括：载体头120；基板感知传感器200，其安装于所述载体头120的外侧并且收发用于对附着于载体头120的基板10进行感知的感知信号；信号传送部件300，其一端连接于所述基板感知传感器200，其他端暴露于附着有基板10 的载体头120的底面，并且传送感知信号，所述化学机械研磨装置可通过包括附着步骤 S10与感知步骤S20来得到控制，所述附着步骤S10将基板10附着于所述载体头120，所述感知步骤S20利用所述基板感知传感器200来感知通过信号传送部件300进行传送的感知信号，从而感知是否存在基板10。

步骤1：

首先，将基板10附着于所述载体头120(S10)。

在所述附着步骤S10中，装载(loading)/卸载(unloading)单元的支架(未图示) 或放置于研磨垫上的基板10可附着于载体头120。例如，在所述附着步骤S10中，放置于装载单元的支架的基板附着于载体头的情况下，装载单元的支架能够以已设定的高度向上移动，并且在支架向上移动至已设定的高度之后，通过由载体头产生的吸入压力可将基板附着于载体头的膜的底面。

作为参考，所述基板感知传感器200以及信号传送部件300的配置构造可根据所需的条件及设计样式安装于载体头120的多个位置。例如，所述载体头120可包括：本体部，其以可旋转的形式设置；基底部，其设置为能够与所述本体部共同旋转；膜128，其设置于所述基底部的底面，并且基板感知传感器200可安装于本体部的上部，且所述信号传送部件300的一端可穿过载体头120的内侧并连接于基板感知传感器200，所述信号传送部件300的其他端可暴露于基底部的底面。

所述基板感知传感器200构成为收发用于对基板10进行感知的感知信号。在此，所谓的感知信号可以是以光为媒介来传送信号的光信号。优选地，感知信号可以是将可见光线以及红外线中至少任意一个作为媒介利用的光信号。

所述基板感知传感器200可根据所需的条件及设计样式使用多种传感器。例如，作为所述基板感知传感器200可使用作为元件的光传感器，所述作为元件的光传感器将光信号转换为电子信号并进行检测。并且，作为所述信号传送部件300可使用可对光信号进行传送的常用的光缆(optical cable)。

另外，膜128可由光信号可穿透的透光性材质形成，以便通过所述信号传送部件300进行传送的感知信号(未图示)可穿透膜128。

步骤2：

接下来，利用所述基板感知传感器200来感知通过信号传送部件300进行传送的感知信号，从而感知是否存在基板10(S20)。

在所述感知步骤S20中，从基板感知传感器200发送的光信号可通过信号传送部件300 传送至载体头120的底面(基底部件的底面)，并且在基板10的表面进行反射的光信号可根据信号传送部件300重新传送至基板感知传感器200，并且基板感知传感器200 可接收光信号，从而感知基板10的附着与否。

在所述感知步骤S20中，若基板10被感知S22，则可利用载体头120来移送基板，并且若基板10未被感知S24，则可停止基板10的移送。

此外，在本实用新型中，可包括警报产生步骤S30，若通过基板感知传感器200感知到在载体头120的底面处基板未被感知，则使得警报信号产生。相反，若在基板感知步骤中感知到基板，则在不存在另外的警报信号的情况下，可通过载体头120移送基板。

如上所述，参照本实用新型的优选实施例进行了说明，但是可以理解为，所属技术领域的熟练的从业者能够在不脱离以下权利要求范围所记载的本实用新型的思想及领域的范围内对本实用新型进行各种修改及变更。

标号说明

110：研磨平板 111：研磨垫

120：载体头 122：本体部

124：基底部 126：固定圈

128：膜 200：基板感知传感器

210：发光部 220：收光部

230：增幅部 300：信号传送部件

320：密封部件 400：警报产生部。