化学机械抛光装置及方法与流程

本发明涉及一种化学机械抛光装置及方法，更详细地，涉及一种可以在化学机械抛光工序中反映抛光垫的厚度变化来准确地获得由导电材料形成的晶片抛光层厚度的化学机械抛光装置及方法。

背景技术：

一般情况下，化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing；CMP)工序是指，以在进行旋转的抛光平板上接触晶片等基板的状态进行旋转，并执行机械抛光来使基板的表面变得平坦，以达到预先指定的厚度的工序。

为此，如图1所示，化学机械抛光装置1一边以使抛光垫11覆盖抛光平板12的上方的状态进行自转，一边利用抛光头20向抛光垫11的表面加压晶片W并进行旋转，从而对晶片W的表面平坦地进行抛光。为此，具有调节器30，上述调节器30用于以使抛光垫11的表面按规定的状态得到维持的方式进行旋转30r，并实施改性，通过浆料供给部40来向抛光垫11的表面供给用于执行化学抛光的浆料。

与此同时，在抛光垫11设置有用于测定晶片W的抛光层厚度的厚度传感器50，来与抛光垫11一同进行旋转，并从一边经过晶片W的下侧，一边接收的接收信号中测定晶片W的抛光层厚度。根据不同的情况，在晶片W的下侧设置有用于贯通抛光垫11和抛光平板11的透明窗，并在透明窗的下部从晶片W接收包含抛光层厚度信息的输出信号，来测定晶片W的抛光层厚度。

在此，测定抛光层厚度包括仅仅监测抛光层的厚度是否达到目标厚度。

在由作为导电材料的钨等金属材质形成晶片W的抛光层的情况下，厚度传感器50具有以相邻的方式配置于铜等抛光层的传感线圈，通过施加Si交流电流来射出在晶片抛光层形成涡流的涡流输入信号，从而如图3所示，从在导电性抛光层中引导的涡流50E的合成阻抗及相位差的变化值中检测晶片W的抛光层厚度。

但是，在化学机械抛光工序中，随着晶片W的抛光层Le得到抛光，由被磨损的材质形成的抛光垫11也同样得到细微的磨损，使得厚度发生变化。尤其，由于晶片的抛光层Le的目标厚度的调节允许误差为数十乃至数百即非常小，因而存在如下问题:即，因由抛光垫11的厚度变化引起的误差而导致晶片的抛光层Le的厚度分布及抛光结束时间点得到错误识别的可能性大。

因此，在化学机械抛光工序中，有必要在对晶片W的抛光层厚度进行实时检测的过程中同样实时检测抛光垫11的厚度变化。

抛光垫11的厚度变化值可以被非接触光传感器或由弹簧而弹性支撑的探针测定，但因抛光垫11上的浆料、抛光粒子等浆料而降低借助非接触光传感器的测定精密度，导致较大的误差，因而很难精准地实时检测抛光垫11的厚度变化值。

由此，以往存在晶片W的抛光层厚度的准确性变低的局限性。

技术实现要素：

解决的技术问题

本发明为了解决如上所述的问题而提出，本发明的目的在于，在化学机械抛光工序中反映抛光垫的厚度变化来准确地获得由导电材料形成的晶片抛光层厚度。

而且，本发明的目的在于，以相互联动的方式计算出基于抛光垫的磨损的厚度变化值和晶片的抛光层厚度变化，从而与独立地进行计算相比，使控制方法变得简单，并且获得更加准确的晶片抛光层厚度。

由此，本发明的目的在于，准确地检测晶片的抛光结束时间点，来准确地控制晶片的抛光厚度。

技术方案

为了实现如上所述的目的，本发明提供化学机械抛光装置，是由导电材料形成抛光层的晶片的化学机械抛光装置，其特征在于，包括：抛光平板，上述抛光平板的上表面被抛光垫覆盖，并进行自转；抛光头，上述抛光头具有挡圈，在化学机械抛光工序中，上述抛光头与上述晶片的板表面相接触来进行加压，上述挡圈包括第一部件和第二部件，上述第一部件由导电材料形 成，并沿着上述晶片的周围形成具有互不相同的高度的第一台阶面和第二台阶面，上述第二部件在上述第一部件的下侧由非导电性部件层叠而成，并在上述化学机械抛光工序中与上述抛光垫相接触；厚度传感器，向上述晶片施加涡流信号，来获得上述晶片的厚度信息；以及控制部，在从上述厚度传感器中的至少一部分厚度传感器所接收的来自上述第一台阶面和上述第二台阶面的第二输出信号，获得上述抛光垫的厚度信息，并通过上述厚度传感器中的至少一部分厚度传感器获得来自上述晶片的抛光层的第三输出信号，并从上述第三输出信号中反映上述抛光垫的厚度信息，来获得上述晶片抛光层的厚度。

像这样，本发明可以获得如下优异效果：在从晶片的导电层的涡流输出信号中计算的晶片的导电层的厚度中反映抛光垫的厚度变化量，从而可以准确地测定考虑抛光垫的磨损量的晶片的导电层的厚度。

此时，在第一时间点，上述控制部可以从上述厚度传感器接收来自上述第一台阶面和上述第二台阶面的第一输出信号，在晚于上述第一时间点的第二时间点，上述控制部可以从上述厚度传感器接收来自上述第一台阶面和上述第二台阶面的第二输出信号和来自上述晶片抛光层的第三输出信号，并根据上述第一输出信号和上述第二输出信号的变化量来校正上述第三输出信号，来获得上述晶片的厚度。

即，针对在第一时间点中由挡圈的第一台阶面及第二台阶面接收的第一输出信号，在第二时间点中由挡圈的第一台阶面及第二台阶面接收的第二输出信号包含对抛光垫的厚度变化值的信息，而具有抛光垫的厚度变化数据的第二输出信号和对晶片抛光层的第三输出信号为一同被测定并获得的信号，因此，只要生成将针对第一输出信号的第二输出信号的变化量反映于第三输出信号的校正信号，使得如果从上述校正信号获得晶片的抛光层厚度，就可以获得如下效果，即，可以准确地得到在晶片的抛光层厚度中反映抛光垫的厚度变化值的晶片抛光层厚度。

在此，上述第一时间点可以被指定为执行上述化学机械抛光工序之前的时间点，上述第二时间点可以被指定为正在执行化学机械抛光工序的时间点。即，第三输出信号的校正信号可以基于对最初(第一时间点)的抛光垫厚度的工序中(第二时间点)的抛光垫的厚度的变化量来得到校正。换言之，以 开始执行化学机械抛光工序的时间点为基准，可在晶片抛光层的厚度中反映抛光垫的累积磨损量。

或者，上述第一时间点和上述第二时间点均可以被指定为正在执行化学机械抛光工序的时间点。即，针对正在执行化学机械抛光工序的任意的第一时间点的抛光垫厚度，第三输出信号的校正信号可以基于执行从上述时间点开始经过指定的时间为止的化学机械抛光工序的第二时间点的抛光垫的厚度的变化量来得到校正。换言之，可以在晶片抛光层的厚度中只反映在执行化学机械抛光工序之后的任意两个时间点内所执行的抛光垫的磨损量。

像这样，在执行化学机械抛光工序的晶片的抛光层厚度计算中反映出在执行化学机械抛光工序的过程中执行互不相同的两个时间点的期间内由抛光垫的磨损引起的厚度变化量，从而可以在化学机械抛光工序中获得更加准确的晶片抛光层厚度。

更具体地，上述控制部能够以减少上述第二输出信号与上述第一输出信号的偏差的方式来对上述第二输出信号进行校正，并且比例于上述第二输出信号的校正量，对上述第三输出信号进行校正，由此计算校正信号，并从上述校正信号获得上述晶片的厚度。

例如，上述校正信号可以通过在上述第一输出信号与上述第二输出信号之比的0.5倍至1.5倍的变动比率乘以上述第三输出信号来获得。或者，上述校正信号可以通过在上述第三输出信号中减去作为上述第一输出信号和上述第二输出信号之差的0.5倍至1.5倍的变动差异来获得。

由此，随着求得抛光垫的厚度变化值和晶片的抛光层厚度的工序合二为一，本发明可在化学机械抛光工序更加方便且准确地获得反映有抛光垫的厚度变化的晶片的抛光层厚度。

不仅如此，在求得抛光垫的厚度变化值的过程中，无需向抛光垫照射光或使被弹簧而弹性支撑的探针与抛光垫相接触，因而可以获得不会受到残留于抛光垫的表面的浆料等的影响而测定反映有准确的抛光垫的厚度变化值的晶片抛光层的厚度的有益效果。

另一方面，上述控制部可以从上述第一输出信号和上述第二输出信号中独立检测上述抛光垫的厚度变化。即，随着挡圈以包括由作为导电性部件的具有第一台阶面和第二台阶面的第一部件和作为非导电性部件而形成于第一 部件的下侧的第二部件的方式形成，从而通过作为非导电材料的第二部件来实现对抛光垫的加压与磨损，而随着第一台阶面和第二台阶面以互不相同的高度由导电性部件形成，可以在第一台阶面和第二台阶面的两个输出信号中利用预先掌握的第一台阶面和第二台阶面的高度差异来，独立于晶片抛光层厚度的计算而获得抛光垫的厚度变化量。

因此，上述控制部从上述第三输出信号检测上述晶片抛光层厚度变化，而在对从上述第三输出信号获得的上述晶片的抛光层厚度进行校正来获得的晶片抛光层厚度中反映如上所述的独立获得的抛光垫的厚度变化量并进行校正，由此能够求得反映有抛光垫的厚度变化量的晶片抛光层的厚度。

此时，上述第一台阶面和上述第二台阶面分别形成为水平的平坦面，从而可以均衡地获得进行旋转的挡圈的各台阶面的涡流输出信号。

并且，优选地，上述第一台阶面和上述第二台阶面的高度偏差在整个圆周方向保持恒定。

而且，上述第一台阶面和上述第二台阶面分别呈环形，并从中心向半径方向分布于互不相同的长度，从而可以均衡地获得进行旋转的挡圈的各台阶面的涡流输出信号。

另一方面，上述第一部件可以由金属材料形成，上述第二部件可以由树脂、塑料中的一种以上的材料形成。由此，所施加的电流贯通第二部件来在导电性金属材料的第一部件中生成涡流，从而可以在第一台阶面和第二台阶面中获得涡流输出信号。

在这种情况下，上述厚度传感器配置有三个以上，用于分别接收来自上述晶片、上述第一台阶面及上述第二台阶面的输出信号。由此，可以从第一台阶面和第二台阶面的输出信号中计算出抛光垫的厚度变化值，并从晶片中的输出信号获得晶片的厚度数据。

另一方面，上述第一部件呈环形，从而可以容易地安装于抛光头，并且，随着沿着包围晶片的整个圆弧来形成台阶面，即使抛光头在化学机械抛光工序中进行自转，也可以借助传感器来从第一台阶面和第二台阶面中接收输出信号并实时检测抛光垫的厚度变化量。

而且，上述第二部件即使不呈环形也无妨，但随着呈环形，可以恒定维持与抛光垫相接触的面，并可以无损伤地维持抛光垫的稳定的接触状态。

另一方面，根据本发明的另一实施方式，本发明提供化学机械抛光方法，是由导电材料形成抛光层的晶片的化学机械抛光方法，其特征在于，包括：晶片抛光步骤，使上述晶片位于具有挡圈的抛光头的下侧，在化学机械抛光过程中，以上述晶片的板表面与上述抛光垫相接触的状态进行加压，并执行上述晶片的抛光，上述挡圈包括第一部件和第二部件，上述第一部件由导电材料形成，并沿着上述晶片的周围形成具有互不相同的高度的第一台阶面和第二台阶面，上述第二部件在上述第一部件的下侧由非导电性部件层叠而成，并在上述化学机械抛光工序中与上述抛光垫相接触；晶片厚度信息接收步骤，从厚度传感器向上述晶片施加涡流信号，来获得上述晶片的厚度信息；抛光层厚度获取步骤，从上述厚度传感器所接收到的来自上述第一台阶面和上述第二台阶面的第二输出信号获得上述抛光垫的厚度信息，并获得上述厚度传感器所接收的来自上述晶片的抛光层的第三输出信号，并从上述第三输出信号中反映上述抛光垫的厚度信息来获得上述晶片抛光层的厚度。

在上述抛光层厚度获取步骤中，可在第一时间点，从上述厚度传感器接收来自上述第一台阶面和上述第二台阶面的第一输出信号，可在晚于上述第一时间点的第二时间点，从上述厚度传感器接收来自上述第一台阶面和上述第二台阶面的第二输出信号和来自上述晶片抛光层的第三输出信号，并根据上述第一输出信号和上述第二输出信号的变化量来校正上述第三输出信号，来获得上述晶片的厚度。

而且，上述第一时间点可以为执行上述化学机械抛光工序之前的时间点，上述第二时间点可以为正在执行化学机械抛光工序的时间点。

不同于此，上述第一时间点和上述第二时间点均可以为正在执行化学机械抛光工序的时间点。

并且，在上述抛光层厚度获取步骤中，能够以减少上述第二输出信号与上述第一输出信号的偏差的方式来对上述第二输出信号进行校正，并且比例于上述第二输出信号的校正量，对上述第三输出信号进行校正，由此计算校正信号，并从上述校正信号获得上述晶片的厚度。

而且，上述校正信号可以通过在上述第一输出信号与上述第二输出信号之比的0.5倍至1.5倍的变动比率乘以上述第三输出信号来获得。

另一方面，上述校正信号可以通过在上述第三输出信号中减去作为上述 第一输出信号和上述第二输出信号之差的0.5倍至1.5倍的变动差异来获得。

同样，上述厚度传感器可以配置有三个以上，用于分别接收来自上述晶片、上述第一台阶面及上述第二台阶面的输出信号。不同于此，本发明可以根据抛光垫的旋转来利用一个厚度传感器来接收来自上述晶片、上述第一台阶面及上述第二台阶面的所有输出信号。

发明效果

如上所述，本发明可以获得如下优异效果：在从晶片的导电层的涡流输出信号中计算的晶片的导电层的厚度中反映抛光垫的厚度变化量，从而可以准确地测定考虑抛光垫的磨损量的晶片的导电层的厚度。

最重要的是，本发明可以获得如下优异效果：以从开始执行化学机械抛光工序的时间点起累积至正在执行化学机械抛光工序的时间点为止的抛光垫的厚度变化量为基准，对晶片抛光层的厚度进行校正，从而可以获得抛光垫的厚度变化量得到校正的晶片抛光层的厚度。

并且，本发明可以获得如下优异效果：虽然可以在执行化学机械抛光工序的期间内独立求得抛光垫的磨损量来反映于晶片抛光层厚度中，但通过与抛光垫的磨损量相联动来一次性求得晶片抛光层厚度，从而不仅可以借助更加简化的信号处理工序来使控制方法变得简单，而且可以更加准确且迅速地获得晶片抛光层的厚度。

由此，本发明可以获得如下优异效果：可以准确地检测晶片的抛光结束时间点来准确地控制晶片的抛光厚度。

附图说明

图1为示出以往的化学机械抛光装置的结构的主视图。

图2为图1的俯视图。

图3为使用于图1的抛光头的半剖视图。

图4为示出针对相同的晶片来测定的涡流输出信号的图。

图5为示出本发明的一实施例的化学机械抛光装置的工作顺序的顺序图。

图6a为示出在未设置晶片的状态下由厚度传感器接收的第一输出信号的一形态的图。

图6b为示出利用图5的装置来执行化学机械抛光工序的构成的图。

图6c为示出在图6b的化学机械抛光工序中由厚度传感器接收的第二输出信号及第三输出信号的一形态的图。

图6d为图6c的输出信号的放大图。

图6e为图6d的“B”部分的放大图。

图6f为示出生成从晶片的抛光层中接收到的第三输出信号进行校正的校正信号的原理的图。

图7为用于利用抛光头的挡圈的台阶面来计算抛光垫的厚度的图6a的“A”部分的放大图。

图8为用于对计算出图7的抛光垫的厚度的原理进行说明的顺序图。

附图标记的说明

10：抛光平板 11：抛光垫

100：抛光头 121：隔膜

122：本体部 123：挡圈

123s1：第一台阶面 123s2：第二台阶面

50、500：涡流传感器 90：控制部

So1：第一输出信号 So2：第二输出信号

So3：第三输出信号 So3c：校正信号

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一实施例的化学机械抛光装置9及使用于上述化学机械抛光装置9的抛光头100进行详细叙述。只不过，在对本发明进行说明的过程中，为了明确本发明的要旨，将省略对公知的功能或结构的具体说明。

本发明的一实施例的化学机械抛光装置9包括：抛光平板10，被晶片W的抛光面抛光的方式进行接触的抛光垫11覆盖；抛光头100，以使晶片W位于底面的状态进行加压，并使晶片W进行自转；涡流传感器50，施加涡流，用于检测晶片W的抛光层的厚度，并从抛光层接收输出信号；以及控制部90，向涡流传感器50施加交流电流，并在从涡流传感器50接收到的输出信号检测晶片W的抛光层厚度。

上述抛光平板10以上表面被抛光垫11覆盖的状态进行旋转驱动。如图6b所示，在抛光平板10设置有用于施加涡流信号的贯通孔10a，因而能够从 配置于贯通孔10a的下侧的厚度传感器500向晶片W和挡圈123施加涡流。

另一方面，如图6b所示，厚度传感器50可以固定于抛光平板10，因此，能够使厚度传感器50与进行旋转的抛光垫11一同进行旋转，并沿着经过晶片W的轨迹来接收涡流输出信号。

虽然附图中一同例示出了厚度传感器50、500固定于贯通孔10a的下侧和抛光平板10的结构，但根据本发明的另一实施形态，厚度传感器50、500可以设置于贯通孔10a的下侧和抛光平板10中的任意一个。

如图6a所示，上述抛光头100包括：本体部122，从外部进行旋转驱动；隔膜121，在与本体部122之间设置有压力腔室C的状态下固定于本体部122；以及挡圈123，包围隔膜121的底板周围。

在此，形成于隔膜121和本体部122之间的压力腔室C通过从隔膜的底板以环形突出的扁平物(Flap)来形成为被分割成多个的压力腔室。而且，从压力调节部125，通过气动供给管125a来向每个压力腔室C独立地供给气动，用于调节压力腔室C的压力，而在向压力腔室C供给气动的过程中，向下方推动隔膜的底板，从而朝向抛光垫11加压位于隔膜的底板的下侧的晶片W。

与此同时，随着本体部122旋转，隔膜121也一同旋转，因此，位于隔膜121的底板的底面的晶片W也一同旋转，并实现化学机械抛光工序。

而且，挡圈123呈包围正在进行化学机械抛光工序的晶片W的周围的环形，而在调节位于挡圈123的上侧的保持室123C的气动的过程中，如图6e所示，在化学机械抛光工序中，底面123s维持被抛光垫11加压的状态。由此，在挡圈123中，包括与抛光垫11相接触的底面123s的第二部件1232由可以发生磨损的树脂、塑料之类的消耗性材料形成。

即，挡圈123包括与抛光垫11相接触的第二部件1232和层叠于第二部件1232的上侧的第一部件1231。在由第一部件1231和第二部件1232相接触的边界面形成具有互不相同的高度的第一台阶面123s1和第二台阶面123s2。此时，第一部件1231可由例如金属等导电材料形成，来生成涡流。而且，第二部件由例如塑料或树脂等非导电材料形成，用于使从涡流传感器51、52施加的输入信号经过，并在第一部件1231生成涡流。

第一部件1231可以形成薄的厚度，但相比于由导电性材料形成的晶片W 的抛光层Le，形成得更为厚，即10余倍至数百倍。由此，从厚度传感器50至台阶面123s1、123s2为止的距离决定厚度传感器50、500从第一部件1231的台阶面123s1、123s2接收的输出信号的大小。

此时，第一台阶面123s1和第二台阶面123s2形成为水平的平坦面，并以从隔膜121的中心朝向互不相同的半径方向的长度中以环形分布而成。由此，即使挡圈123在化学机械抛光工序中持续旋转，用于在第一台阶面123s1生成涡流的第一厚度传感器51和用于在第二台阶面123s2生成涡流的第二厚度传感器52也可以在各台阶面123s1、123s2生成规定的涡流，从而可以在挡圈123的各台阶面123s1、123s2中均匀地获得涡流输出信号Sos1、Sos2。

而且，第一部件1231只要形成为包围晶片W的周围的形态(包括沿着圆周方向以相互隔开的方式配置的形态)就足够，但形成为以作为闭曲线的环形包围晶片W的周围的形态，从而在化学机械抛光工序中，即使挡圈123与抛光头100一同进行自转，来自厚度传感器52的涡流也始终到达各台阶面123s1、123s2。

并且，第二部件1232同样也只要为了防止晶片W的脱离而形成为包围晶片W的周围的形态(包括沿着圆周方向以相互隔开的方式配置的形态)就足够，但优选地，为了与抛光垫11维持规定的接触面而呈环形。

另一方面，挡圈123的第一台阶面123s1和第二台阶面123s2的高度偏差y在整个圆周方向恒定形成，从而具有在圆周方向的任何位置都可以恒定地获得涡流输出信号Sos1、Sos2的优点。而且，如图所示，第一台阶面123s1和第二台阶面123s2分别呈环形，从而从隔膜的底板的中心向半径方向分布于互不相同的长度。

在以如上所述的方式构成的本发明的一实施例的抛光头100中，挡圈123中的作为导电材料的第一部件1231和作为非导电材料的第二部件1232以具有互不相同的高度的台阶面123s1、123s2的方式形成，并借助从涡流传感器51、52施加的输入信号Si1、Si2来在第二部件1232的各台阶面123s1、123s2引导涡流，从而可以在涡流传感器51、52接收台阶面123s1、123s2中的基于涡流的输出信号(例如，共振频率或合成阻抗)Sos1、Sos2。

此时，由于已经掌握各台阶面123s1、123s2之间的高度偏差y，因而具有如下优点：可以从实时接收互不相同的台阶面123s1、123s2中的输出信号 Sos1、Sos2来获得的互不相同的两个输出信号Sos1、Sos2中实时检测在化学机械抛光工序中由抛光垫11的磨损引起的厚度减少量。

另一方面，如图7所示，形成于挡圈123的第一部件1231的底面的第一台阶面123s1和第二台阶面123s2可以形成为相互插入的凹凸形态。由此，可以获得可以在指定的位置中防止错开而更加准确且容易地使第一部件1231和第二部件1232相结合的优点。

上述涡流传感器50具有呈缠绕n次的中空螺旋形状的传感线圈(未图示)，从而从控制部90接收交流电流来以磁通量形态从传感线圈施加输入信号Si(Si1、Si2、Si3)，并向导电体施加涡流，由此，在导电体的厚度发生变化或与导电体之间的距离发生变化的情况下，接收在导电体发生的涡流所引起的共振频率或合成阻抗作为输出信号So(Soi、So2、So3)，从而使用于从输出信号So的变化中检测导电体的厚度变化或至导电体为止的距离。

根据本发明的一实施例，涡流传感器50在抛光头100的外部位置Pe生成涡流来接收输出信号，在挡圈123的第一台阶面123s1的下侧位置Pr生成涡流来接收第二-一输出信号So21(为了方便，在附图中标注为附图标记51)，在挡圈123的第二台阶面123s2的下侧位置Pr生成涡流来接收第二-二输出信号So22(为了方便，在附图中标注为附图标记52)，并在晶片W的抛光层的下侧Pc生成涡流来接收第三输出信号So3。在附图中，虽然独立设置有三个涡流传感器50(51、52、53)，但厚度传感器50可以由可在三给位置中发送并接收信号的一个涡流传感器构成。

在没有导电性材料的情况下，涡流传感器50、500所接收到的输出信号因没有合成阻抗的减少量而在原则上被测定为基准值(default)或零(0)，在具有导电性材料的情况下，涡流传感器50、500所接收到的输出信号因合成阻抗的减少量而以从基准值或零减去与合成阻抗的减少量相对应的大小输出。在附图中，以基准值为零为例进行说明。涡流传感器50、500的输出值可以被显示为电压(voltage)。

在执行化学机械抛光工序的期间内，上述控制部90向涡流传感器50施加交流电流，从而使高频率电流通过传感线圈来流动，并从晶片抛光层Le所接收的输出信号So中计算出晶片抛光层Le的厚度。

为此，首先，如图6a所示，并未在抛光头100的隔膜121的底板下侧设 置晶片W的状态下，厚度传感器50经过抛光头100的下侧来接收输出信号Soi(S110)。

在此，在经过抛光头100的期间内，由于所接收到的输出信号Soi没有导电材料，涡流只在抛光头100的挡圈123的第一部件1231中得到引导，并且因基于此的合成阻抗的减少而只有在挡圈123的下侧以在各台阶面123s1、123s2中具有低的值Sos1、Sos2的方式接收第一输出信号So1。

而且，如图6a所示，在除挡圈123的下侧位置Pr之外的区域中由厚度传感器50接收的输出信号Soi呈扁平的形态，并出现通过与厚度传感器50及除此之外的周边结构要素之间的组合来呈现的偏移值off(附图为偏移值为0的情况)。在执行化学机械抛光工序之前，向控制部90传输在挡圈123的下侧通过厚度传感器50来获得的第一输出信号So1。

在执行化学机械抛光工序之前，若在挡圈123的下侧由厚度传感器50接收第一输出信号So1，则如图6b所示，在使晶片W位于抛光头100的隔膜121的下侧的状态下执行化学机械抛光工序(S120)。

在执行化学机械抛光工序的期间内，多个厚度传感器50、500要么位于挡圈123的第一台阶面123s1和第二台阶面123s2的下侧，要么经过挡圈123的第一台阶面123s1和第二台阶面123s2的下侧，或者位于晶片W的下侧或经过晶片W的下侧。在这一过程中，如图6c所示，厚度传感器50、500在挡圈123的下侧接收第二输出信号So2，在晶片W的下侧接收包含第三输出信号So3的输出信号Soii(S130、S140)。向控制部90传输被厚度传感器50、500接收的第二输出信号So2和第三输出信号So3。

在此，可以通过额外的传感器(例如，编码器)来检测厚度传感器50位于挡圈123的下侧Pr或晶片的下侧Pc，也可以从厚度传感器50所接收到的波形的形态中检测检测。

另一方面，由于向控制部90传输的第一输出信号So1和第二输出信号So2反映在形成于挡圈123的第一台阶面123s1和第二台阶面123s2的涡流的合成阻抗的变化值，并且第一部件1231的厚度形成为晶片W的抛光层Le的数十倍至数千倍，因此，反映厚度传感器50至各台阶面123s1、123s2为止的距离变化值。换言之，向控制部90传输的第一输出信号So1和第二输出信号So2以留有时间差的方式具有从厚度传感器50至各台阶面123s1、123s2为止 的距离信息，并且掌握有第一台阶面123s1和第二台阶面123s2之间的高度差异，因此，可以由此掌握抛光垫11的厚度变化值。

更具体地，在执行化学机械抛光工序的过程中，由于由抛光垫11的磨损引起的厚度减少，在挡圈123的下侧位置Pr中，第二-一输出信号So21的值和第二-二输出信号So22的值发生差异。换言之，在执行化学机械抛光工序的过程中(S120)，若向位于挡圈123的下侧或经过挡圈123的下侧的厚度传感器50(以下，为了方便而分别命名为第一厚度传感器51和第二厚度传感器52)施加交流电流，则以生成涡流的方式从第一厚度传感器51和第二厚度传感器52向由导电材料形成的挡圈123的第一台阶面123s1和第二台阶面123s2施加磁通量形态的输入信号Si(S131)。

此时，由于抛光头100的挡圈123的第二部件1232由塑料、树脂等非导电材料形成，因此，因从第一厚度传感器51和第二厚度传感器52施加的磁通量而不会生成涡流。而作为代替，贯通第二部件1232的磁通量(magnetic flux)在第一部件1231的第一台阶面123s1及第二台阶面123s2中生成涡流。

而且，随着晶片W被抛光垫11加压并得到抛光，并进行化学机械抛光工序，但在晶片W的化学机械抛光工序中发生抛光垫11的表面也被磨损而逐渐变薄的现象。因此，在执行步骤S131的同时，在第一厚度传感器51及第二厚度传感器52中，将在第一台阶面123s1和第二台阶面123s2发生的涡流中的共振频率或包含电抗成分和电阻成分的合成阻抗作为第二-一输出信号So21和第二-二输出信号So22来被涡流传感器51、52接收，而控制部90接收缩接收到的输出信号So21、So22来从输出信号So21、So22中计算由抛光垫11的磨损引起的第一台阶面123s1和第二台阶面123s2的移动量。此时，由于已经掌握第一台阶面123s1和第二台阶面123s2的高度偏差y，因而可以从所接收到的输出信号So21、So22中实时检测抛光垫11的磨损量(32)。

因此，本发明可以获得如下有益效果：控制部90可以通过S132从挡圈123的各台阶面123s1、123s2的输出信号So31、So22实时获得抛光垫11的厚度变化值，因而在从第三输出信号So3中获得的晶片抛光层Le的厚度值中反映出在S132中获得的抛光垫11的厚度变化值，从而能够实时获得准确的晶片抛光层Le的厚度值(S133)。

以下，对本发明的更优选的实施形态进行详述。

如图6d所示，在作为执行化学机械抛光工序之前的时间点的第一时间点，以未将晶片W安装于抛光头100的状态，在厚度传感器50接收输出信号Soi，从而由厚度传感器50在挡圈123的下侧中接收第一输出信号So1，并且在以晶片W位于抛光头100的下侧的状态执行化学机械抛光工序的第二时间点，由厚度传感器50在挡圈123的下侧接收第二输出信号So2，从而向控制部90传输第一输出信号So1和第二输出信号So2。

与执行化学机械抛光工序之前的第一时间点相比，由正在执行化学机械抛光工序的第二时间点为止的抛光垫11的磨损量引起的厚度变化值反映于第一输出信号So1和第二输出信号So2的比率，因此，在第二时间点生成与第一输出信号So1和第二输出信号So2的比率相匹配地对从晶片的抛光层Le中接收到的第三输出信号So3进行校正的校正信号So3c(S150)。

即，如图6d所示，相比于在第一时间点借助厚度传感器50来测定的输出信号(虚线)Soi的第一输出信号(虚线)So1，在第二时间点借助厚度传感器50来测定的输出信号(实线)Soii随着抛光垫11的磨损而导致厚度传感器50和第一部件1231之间的间隔靠近，因而获得更低的第二输出信号(实线)So2。这意味着在执行化学机械抛光工序的过程中，发生抛光垫11的磨损，因而相比于在作为执行最初的化学机械抛光工序之前的第一时间点由各台阶面123s1、123s2接收的第一输出信号So2的多个值X1i、X2i，在执行化学机械抛光工序的任意的第二时间点，抛光垫11的厚度tp与在各台阶面123s1、123s2所接收的第二输出信号So2的多个值X1、X2的比率X1i/X1、X2i/X2相对应地减少。

因此，控制部90将晶片的抛光层Le中获得的第三输出信号So3，在台阶面的与对第一输出信号So1的第二输出信号So2的比率X1i/X1、X2i/X2相对应地进行反映。换言之，为了让反映有抛光垫11的厚度变化值信息的在挡圈123的下侧的第二时间点中获得的第二输出信号So2成为变成第一输出信号So1的条件(即，不曾会引起抛光垫11的厚度变化的条件)，生成以与将第二输出信号So2匹配于第一输出信号So1的条件相同的条件对第三输出信号So3进行校正的校正信号So3c，从第三输出信号So3反映抛光垫11的厚度变化变数，从而生成简简单单地只呈现晶片抛光层的厚度变化的校正信号So3c。

例如，可以通过在第三输出信号So3乘以第二输出信号So2与第一输出 信号So1的变动比率(X1i/X1和X2i/X2中的任意一种)来执行校正信号So3c，也可以根据化学机械抛光条件环境和挡圈123的第一部件1231的台阶面123s1、123s2的高度等来乘以上述变动比率(X1i/X1和X2i/X2中的任意一种)的0.5倍至1.5倍，由此执行校正信号So3c。或者，通过在第三输出信号So3中减去第二输出信号So2与第一输出信号So1的变动差异X1i-X1、X2i-X2或该变动差异的0.5倍至1.5倍来执行校正信号So3c。

由此，如图6e所示，由于从第三输出信号So3校正88的校正信号So3c中反映有抛光垫11的厚度变化值，因此，控制部90从校正信号So3c中计算晶片的抛光层Le的厚度(S160)，从而可以获得如下优异效果，即，借助从开始执行化学机械抛光工序的第一时间点累积至正在执行化学机械抛光工序的第二时间点为止的抛光垫的厚度变化量来以简单的运算方式一次性准确获得并未歪曲的纯粹的晶片抛光层的厚度。

另一方面，可以自由地指定在获得对第三输出信号So1进行校正88时成为基准的第一输出信号So1和第二输出信号So2的第一时间点和第二时间点。例如，由于第一时间点为执行化学机械抛光工序之前的时间点，因此，优选地，在晶片的抛光层Le的厚度计算中反映抛光垫11的累积磨损量(厚度变化量)，但是，由于在执行化学机械抛光工序的瞬间由厚度传感器50接收的输出信号So可能会因偏移值等周边环境而有可能发生变化，因此，第一时间点可以被指定为执行化学机械抛光工序的初期(例如，在开始执行抛光工序的10秒钟以内)。

而且，第一时间点可以被指定为正在执行化学机械抛光工序时的时间点，而在这种情况下，由于第一输出信号So1和第二输出信号So2的差异(一同包括比率和差)具有正在执行化学机械抛光工序的指定时间(第一时间点和第二时间点的差异)内的抛光垫11的磨损量信息，因此，可以在执行化学机械抛光工序的期间内用于监视抛光垫11的磨损量的变化。

以如上所述的方式构成的本发明的化学机械抛光装置9可以获得如下有益效果：在反映有晶片的抛光层Le的厚度tp信息的第三输出信号So3中反映出从开始执行化学机械抛光工序的时间点累积至正在执行化学机械抛光工序的第二时间点为止的抛光垫11的厚度变化量，来生成校正信号So3c，并从校正信号So3c中获得晶片的抛光层Le的厚度，从而对晶片的抛光层Le的厚 度tp进行校正，最终可以通过抛光垫11的厚度变化来准确地获得并未歪曲的纯粹的晶片抛光层的厚度值。

由此，本发明可以准确地检测晶片的抛光结束时间点来准确地控制晶片的抛光厚度。

以上，虽然以例示性的方式对本发明的优选实施例进行了说明，但本发明的范围并不局限于这种特定的实施例，而是可以在专利保护范围所记载的范畴内进行适当的变更。