化学机械抛光装置的制造方法

化学机械抛光装置的制造方法
【专利摘要】涉及一种化学机械抛光装置，包括：抛光平板，上部面被抛光垫覆盖，并进行自转；抛光头，向抛光垫加压晶片，并进行旋转；第一传感器，设置在抛光平板上，与抛光平板一同旋转，当经过晶片的下侧时，接收包含晶片抛光层厚度信息的输出信号；传感器旋转位置检测部，检测与抛光平板一同旋转的第一传感器的旋转位置；晶片旋转位置检测部，检测晶片的旋转位置；控制部，计算出与第一传感器通过晶片下侧的轨迹对应的晶片的抛光层厚度，第一传感器通过晶片下侧的轨迹是由传感器旋转位置检测部和晶片旋转位置检测部来检测的。
【专利说明】
化学机械抛光装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种化学机械抛光装置，更详细地，涉及一种在化学机械抛光工序中检测晶片的圆周方向的抛光层厚度分布，从而更加准确地控制晶片的抛光层厚度的化学机械抛光装置。
【背景技术】
[0002]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，并执行机械抛光来以达到预先指定的厚度的方式使基板的表面变得平坦的工序。
[0003]为此，化学机械抛光装置一边以使抛光垫覆盖抛光平板的上方的状态进行自转，一边利用抛光头将晶片加压于抛光垫的表面并旋转，从而对晶片的表面平坦地进行抛光。SP，如图1所示，利用抛光头20—边在旋转的抛光垫11上加压晶片W—边旋转20d，与此同时，使抛光垫11也进行自转lld，并从浆料供给部30的供给口 32向抛光垫11供给浆料，使浆料到达30d晶片W，从而使晶片的抛光面与抛光垫11执行机械抛光，并同时进行基于浆料的化学抛光。
[0004]此时，在抛光垫11中，调节盘一边向下方加压，一边旋转40d，并且，用于使调节盘位于末端的臂41按指定的角度进行往复回旋运动41d，从而在抛光垫11的表面执行化学机械抛光工序，并进行改性。
[0005]—般情况下，晶片W—边进行自转20d，一边执行化学机械抛光工序，因此，晶片W的厚度分布仅向半径外侧方向发生变化，不会向圆周方向发生变化。然而，本
【申请人】通过实验对已执行化学机械抛光工序的晶片抛光层厚度分布进行测定后发现，如图2所示，即使沿着圆周方向，左侧L和右侧L的抛光层Lw的厚度TL、TR也不对称，并且产生差异。
[0006]由此，在晶片抛光层Lw的厚度沿着圆周方向均匀的前提下，适用在执行化学机械抛光工序的过程中测定晶片的抛光层厚度，从而控制晶片抛光层厚度分布，使其变得均匀的方式，但由于抛光层厚度的测定本身包括错误，因此，存在用于使抛光层厚度变得均匀的控制发生错误的问题。
[0007]因此，正急需一种相对于圆周方向成分，进一步准确地测定晶片W的抛光层厚度，从而能够更加准确地执行基于准确测定的晶片的抛光层厚度来校正晶片抛光层厚度的工序。
[0008]上面所记载的事项包括未在本申请的申请日之前公开的事项，因此，不会因记载于成为背景的技术项目而自认公开于申请日之前。
【实用新型内容】
[0009]解决的技术问题
[0010]本实用新型用于解决如上所述的问题，本实用新型的目的在于，准确地检测出化学机械抛光工序中向晶片的圆周方向的抛光层厚度分布。
[0011]由此，本实用新型的目的在于，考虑抛光层厚度分布偏差而更加准确地控制晶片的抛光层厚度。
[0012]技术方案
[0013]为了实现如上所述的目的，本实用新型提供化学机械抛光装置，作为晶片的化学机械抛光装置，其特征在于，包括:抛光平板，上面被抛光垫覆盖，并进行自转;抛光头，向所述抛光垫加压晶片，并旋转；第一传感器，设置在所述抛光平板上，并与所述抛光平板一同旋转，当经过所述晶片的下侧时，接收包含所述晶片的抛光层厚度信息的输出信号;传感器旋转位置检测部，用于检测与所述抛光平板一同旋转的所述第一传感器的旋转位置；晶片旋转位置检测部，用于检测所述晶片的旋转位置；以及控制部，计算出与所述第一传感器通过所述晶片下侧时的轨迹对应的所述晶片的抛光层厚度，其中，所述第一传感器通过所述晶片下侧时的轨迹是由所述传感器旋转位置检测部和所述晶片旋转位置检测部来检测的。
[0014]这是因为可以一同检测第一传感器的旋转位置和晶片的旋转位置来掌握借助第一传感器测定的晶片抛光层的圆盘内的位置，因此用于测定对晶片的圆周方向的抛光层厚度，所述第一传感器的旋转位置在与抛光垫一同进行旋转并经过晶片的下侧时，对晶片的抛光层厚度分布进行测定，所述晶片的旋转位置为了在化学机械抛光工序中对晶片进行抛光而进行自转。
[0015]此时，所述传感器旋转位置检测部具有用于检测所述第一传感器向晶片的下侧进入的额外的传感器，因此，从被所述传感器检测到的瞬间开始，可以考虑抛光平板的旋转速度，从晶片抛光层检测出接收于第一传感器的信号。与此同时，所述传感器旋转位置检测部形成为用于检测抛光平板的旋转位置的编码器，从而可以在晶片抛光层中，仅借助将所述第一传感器所接收的信号映射在与用于检测抛光平板的旋转位置的编码器的旋转位置信号相同的时基等来进行检测。
[0016]另一方面，在化学机械抛光工序中，晶片也位于抛光头的下侧来与抛光头一同自转，因此，可以将用于检测抛光头的旋转位置的编码器构成为晶片旋转位置检测部。
[0017]由此，通过向相同的时基映射由第一传感器接收的信号、用于检测抛光平板的旋转位置的编码器的旋转位置信号、抛光头的旋转位置信号，可以以特定方式掌握第一传感器沿着晶片抛光层的哪个轨迹移动，因此可以获得晶片抛光层的按不同位置的抛光层高度。
[0018]此时，所述第一传感器可以由能够检测晶片抛光层厚度的涡流传感器和光传感器中的任意一个形成。
[0019]另一方面，所述控制部可以从第一传感器的接收信号中得出根据晶片位置的抛光层厚度，而在从晶片的中心开始向半径方向隔开第一半径长度的位置中的多个测定值中，可以在指定的时间(例如，I秒钟至3秒钟)内利用在第一半径长度中测定的厚度值的平均来计算出晶片的抛光层厚度分布。
[0020]如上所述，所计算出的晶片抛光层厚度分布可以用相对于半径方向平均化的抛光层厚度值来获得。因此，当晶片的抛光层厚度分布为了到达目标厚度分布(当结束化学机械抛光工序时作为目标的抛光层的厚度或厚度分布)而以不同的方式导入晶片的不同半径长度的加压力时，可基于未发生歪曲的平均化的晶片抛光层厚度来导入更加准确的加压力，从而可以更具有可靠性地控制，使其到达目标厚度分布。
[0021]S卩，相对于从晶片的中心隔开相同的半径长度大小的位置，基于对沿着圆周方向的互不相同的两个以上地点的抛光层厚度值进行算数平均或几何平均等综合计算出的，平均化的抛光层厚度值，控制部实施减少晶片的抛光层厚度的偏差的控制。
[0022]例如，所述抛光头在晶片的上侧形成有可以独立控制压力的多个压力腔室的情况下，在借助所述控制部来检测出所述晶片的平均化的抛光层厚度以目标厚度为基准高于其他区域的半径长度区域中，向位于其上侧的压力腔室供给更高的气压，或者在借助所述控制部来检测出所述晶片的平均化的抛光层厚度以目标厚度为基准低于其他区域的半径长度区域中，向位于其上侧的压力腔室供给更低的气压，从而使晶片的抛光层厚度分布更加准确且迅速到达目标厚度分布。
[0023]像这样，对半径长度，并不以一个地点中的晶片的抛光层厚度为基础，而是对一个半径长度，以两个以上的地点中的晶片的抛光层厚度的平均化的值为基础，来控制成晶片的抛光层厚度分布到达目标厚度分布，从而可以防止依赖于晶片抛光层的局部性的厚度值来错误地控制晶片抛光层厚度。
[0024]并且，本实用新型包括调节器，所述调节器一边调节与所述抛光垫的表面相接触的调节盘的加压力，一边使所述抛光垫发生改性，因此，在借助所述控制部来检测出所述晶片的平均化的抛光层厚度以目标厚度为基准高于其他区域的半径长度区域中，对于该半径长度区域的所述抛光垫，利用所述调节盘以低于施加给其他区域的加压力的加压力来对所述抛光垫进行加压，或者在借助所述控制部来检测出所述晶片的平均化的抛光层厚度以目标厚度为基准低于其他区域的半径长度区域中，对于该半径长度区域的所述抛光垫，利用所述调节盘以高于施加给其他区域的加压力的加压力来对所述抛光垫进行加压，从而可以更加准确地控制晶片的抛光层厚度分布使其成为目标厚度分布。
[0025]由此，就晶片的抛光层厚度而言，对于一个半径长度，测定两个以上的地点，从而可以求得晶片抛光层的圆周方向的厚度，由此可以获得从晶片的中心对一个半径长度的晶片抛光层的平均厚度。因此，利用以这种方式计算出的晶片抛光层的平均厚度来控制晶片抛光层厚度分布，从而能够更加准确地控制晶片抛光层使其到达目标厚度分布。
[0026]S卩，优选地，针对从所述晶片的中心向半径外侧方向隔开的第一半径长度，在沿着圆周方向测定的地点中，利用指定时间内的平均值来计算出对于所述晶片的半径长度的平均化的抛光层厚度分布。其中，平均值包括所有用于算数平均、几何平均等统计中的平均概念的所有值。
[0027]本说明书及实用新型的权利要求书中所记载的术语“平均”不仅是指对两个以上的值进行算数平均、几何平均，而且包括对除去测定值中的最大值和最小值中的任意一个值进行平均的值，也包括使用于统计中的平均概念的所有值。
[0028]而且，本说明书及实用新型的权利要求书中所记载的术语“旋转位置”表示自转中的晶片或抛光垫中的特定地点(例如，第一传感器所处的地点)所处的旋转角度地点。因此，从旋转中心起，忽视半径方向成分而被定义为圆周方向的旋转位置。
[0029]并且，本说明书及实用新型的权利要求书中所记载的术语“半径长度”则定义为从旋转中心向半径方向的长度。
[0030]而且，本说明书及实用新型的权利要求书中所记载的术语“抛光层厚度”及与其类似的术语是指在晶片抛光层的相应位置(相应半径长度及相应圆周角)中的厚度值。因此，可以针对一个半径长度具有两个以上的值。
[0031]本说明书及实用新型的权利要求书中所记载的术语“平均化的抛光层厚度”及与其类似的术语是指在晶片的一个半径长度中，对在两个以上的地点测定的抛光层厚度实施平均化来获得的抛光层的多个厚度值。因此，“平均化的抛光层厚度”及与其类似的术语针对一个半径长度具有一个值。
[0032]实用新型的效果
[0033]如上所述，本实用新型可以获得如下效果:可以一同检测第一传感器的旋转位置和晶片的旋转位置来掌握借助第一传感器测定的晶片抛光层的圆盘内的位置，因此，对于晶片的一个半径长度，可以在两个以上的地点中测定圆周方向的抛光层厚度，所述第一传感器的旋转位置在与抛光垫一同进行旋转并经过晶片的下侧时，对晶片的抛光层厚度分布进行测定，所述晶片的旋转位置为了在化学机械抛光工序中对晶片进行抛光而进行自转。
[0034]并且，本实用新型具有如下有益效果:就晶片的抛光层厚度而言，对于一个半径长度，测定两个以上的地点，从而可以求得晶片抛光层的圆周方向的厚度，由此可以获得从晶片的中心对一个半径长度的晶片抛光层的平均厚度，而利用以这种方式计算出的晶片抛光层的平均厚度来控制晶片抛光层厚度分布，从而能够以到达目标厚度分布的方式更加准确地控制晶片抛光层的厚度分布。
【附图说明】
[0035]图1为普通的化学机械抛光装置的俯视图。
[0036]图2为通过图1的化学机械抛光装置来实施抛光的晶片的剖视图。
[0037]图3为示出本实用新型的一实施例的化学机械抛光装置的结构的主视图。
[0038]图4为图3的俯视图。
[0039]图5示出由第一传感器经过图3的晶片的下侧的路径的图。
[0040]图6为示出图3的第一传感器测定晶片抛光层厚度的结构的简图。
[0041]图7为依次示出本实用新型的一实施例的化学机械抛光装置的工作方法的顺序图。
[0042]图8为图2的抛光头的半剖视图。
[0043]附图标记的说明
[0044]10:抛光平板 11:抛光垫
[0045]20:抛光头21:隔膜
[0046]30:调节器31:调节盘
[0047]40:浆料供给部 50:第一传感器
[0048]70:控制部W:晶片
[0049]Le:抛光层C1、C2、C3、C4、C5:压力腔室
【具体实施方式】
[0050]以下，参照附图对本实用新型的一实施例的化学机械抛光装置100进行详述。只是，在对本实用新型进行说明的过程中，为了使本实用新型的要旨更加明确，将省略对公知的功能或结构的具体说明。
[0051]本实用新型的一实施例的化学机械抛光装置I包括:抛光平板10，被抛光垫11覆盖，所述抛光垫11以进行抛光的方式与晶片W的抛光面相接触;抛光头20，以使晶片W位于底面的状态进行加压，并使晶片W自转；调节器30，具有调节盘31，从而对抛光垫11进行改性，所述调节盘31以加压的状态与抛光垫11的表面相接触，并进行旋转30r;浆料供给部40，为了晶片W的化学抛光而供给浆料;第一传感器50，固定在抛光平板10，来与抛光垫11 一同旋转，并在通过晶片W的底面时接收第一接收信号;第一编码器El，通过检测抛光平板10的旋转位置，来检测第一传感器50的旋转位置;第二编码器E2，通过检测抛光头20的旋转位置，来检测晶片W的旋转位置；以及控制部70，接收从第一传感器50接收的第一接收信号和从编码器E1、E2接收的旋转位置信号，来检测晶片W的按不同位置的抛光层厚度(包括厚度变动量)。
[0052]所述抛光平板10以上部面被抛光垫11覆盖的状态进行旋转驱动。第一传感器50可以与抛光垫11 一同旋转，并且控制部70的控制回路也可以与抛光平板10—同旋转，而且可以向非旋转状态的控制回路传输通过滑环等公知单元来向第一传感器50施加的电源及从第一传感器50的信号。
[0053]另一方面，在第一传感器50形成为光传感器的情况下，为了设置使光通过的路径而需要开放第一传感器50的上侧，而在第一传感器50形成为涡流传感器的情况下，只要使磁场通过就足够，因此，导体可以形成为不会妨碍磁场的多种形态。例如，在设置为涡流传感器的情况下，第一传感器50可以设置为埋设在抛光垫11的形态。
[0054]设置在抛光平板10上的第一编码器El随着时间的经过来检测抛光平板10的旋转角，并向控制部70传输。
[0055]如图8所示，所述抛光头20包括:本体部25，从外部接收旋转驱动力从而进行旋转驱动;可挠性材质的隔膜21，在紧贴在晶片W的底板的边缘弯折而成的侧面21a与本体部25相结合，并在所述侧面21a和所述本体部25之间形成压力腔室；以及挡圈26，以包围隔膜21的周围的形态在化学机械抛光工序中对抛光垫11进行加压，从而防止晶片脱离。
[0056]其中，在隔膜21的底板，多个隔壁21b以同心环形态与本体部25相结合，使得压力腔室(:1工2、03工4、05在隔膜底板和本体部25之间分割为多个。而且，气压从气压供给部90独立地向各个压力腔室(:1工2、03工4、05施加，并对位于各压力腔室(:1工2、03工4、05的下侧的晶片区域进行加压。由此，当晶片W的抛光层厚度并不均匀时，向压力腔室C1、C2、C3、C4、C5施加的气压得到调节，从而使晶片W的不同区域的加压力存在差异，最终引导抛光层厚度成为所需的分布。
[0057]其中，通过气压供给管95来从气压供给部90向各压力腔室(:1工2、03工4、05供给的气压被控制部70控制。
[0058]为了检测晶片W的旋转位置，设有用于测定抛光头20的本体部25的旋转位置的第二编码器E2。由于晶片W以紧贴在可挠性材质的隔膜底板的状态进行自转，因此，可以以晶片W的基准位置N为中心，检测基于时间经过的旋转位置。其中，较为便捷的是，将形成于晶片的外周面的切口 N的中央位置定为晶片W的基准位置。
[0059]设置在抛光头20上的第二编码器E2随着时间的经过来检测抛光头20的旋转角ang，并向控制部70传输。
[0060]所述调节器30以向抛光垫11加压调节盘31的状态进行旋转30r驱动，并由臂对调节盘30进行回旋运动30d，来改性为可以使浆料向抛光垫11的表面流入的环境。其中，对调节盘31进行加压的加压力被控制部70控制，而调节盘31—边以具有抛光垫11的半径方向成分的方式来移动，一边调节加压力，从而调节抛光垫11的表面高度偏差。
[0061 ]所述浆料供给部40向抛光垫11上供给浆料，使得浆料通过形成在抛光垫11的表面的微槽来向晶片W流入。由此，晶片抛光层Le执行基于浆料的化学抛光工序。
[0062]所述第一传感器50固定在抛光平板10来设置成与抛光垫11一同旋转。设置在抛光平板10上的第一传感器50的数量可以仅设置I个，但也可以在离抛光垫11的中心的互不相同的隔开距离设置多个，来在各个被固定的位置中进行旋转，并在多个路径中求得晶片抛光层Le的分布。在这种情况下，第一传感器50在经过晶片W的下侧区域的期间内接收包含晶片W的抛光层Lw的厚度信息的第一接收信号Sol，并向控制部70传输。
[0063]以下，为了便利，对利用设置在离抛光垫11的中心一个隔开距离的第一传感器50来检测晶片抛光层Le的厚度的结构进行说明。
[0064]附图虽然示出了一个第一传感器50配置在从抛光垫11的中心隔开的一个位置(形成路径P)的结构，但也可以从抛光垫11的中心对互不相同的半径长度配置两个以上的第一传感器50。而且，第一传感器50的路径P最好以经过晶片W的中心或经过离中心较近的位置的方式配置。附图虽然例示了在抛光平板形成槽，且以固定的方式设置第一传感器50的结构，但也可以在抛光垫11的底面形成槽，还可以分别按指定的深度在抛光平板10和抛光垫11形成槽来固定位置。
[0065]根据本实用新型的一实施方式，第一传感器50形成为祸流传感器(eddy currentsensor)。虽然图6的涡流第一传感器50的上侧形成为开放的形态，但也可以设置为被作为非导电体的抛光垫11埋设的状态。形成为涡流传感器的第一传感器50呈以往公知的形态，并以经过沿着传感器来指定的宽度50E生成朝向上下方向的磁场区域的方式向导电体施加涡流信号，从而接收用于反映作为导电体且为测定对象物的导电体的厚度te及其变动引起的电阻或电抗等的合成阻抗的变化的信号作为接收信号，来测定晶片W的导电层的厚度及其变动值。
[0066]如图6所示，随着抛光垫11的旋转，第一传感器50—同旋转，并施加第一信号Si，而且接收在经过晶片W的下侧区域的过程中随着晶片的抛光层厚度的变动来发生变动的第一接收信号So，从而向控制部70传输。
[0067]以下，参照图7来对以如上所述的方式构成的本实用新型的工作原理进行详述。
[0068]首先，在执行晶片的化学机械抛光工序(SllO)的过程中，所述控制部70从用于对与抛光垫11 一同旋转的第一传感器50的旋转位置进行检测的第一编码器El接收第一传感器的第一旋转位置信号(S120)，与此同时，从用于对与抛光头20—同旋转的晶片W的旋转位置ang进行检测的第二编码器E2接收装有从晶片W的基准位置N的旋转角ang信息的第二旋转位置信号(S130)。
[0069]由于向控制部70传输的多个信号均为在相同的时间获得的信号，因此，可以通过向相同的时基进行映射，来获得由第一传感器50经过晶片1的轨迹?1、？2、？3(5140)。
[0070]S卩，可以从第一编码器El接收到的传感器旋转位置信号中检测从第一传感器50进入晶片W的下侧的时间至向晶片W的下侧的外侧脱离的时间。从映射于相同时基的第二编码器E2接收的晶片旋转位置信号中，如果考虑第一传感器50进入晶片W的下侧的时间至向晶片W的下侧的外侧脱离的期间内的晶片W的旋转位置的变动，就可以特定第一传感器50在晶片W的下侧移动的轨迹P1、P2、P3。
[0071 ]抛光垫11的旋转角速度和晶片W的旋转角速度相同，并且在排除晶片W的往复运动的情况下，第一传感器50的经过晶片的下侧的轨迹始终被指定为一个。然而，在抛光垫11的旋转角速度和晶片W的旋转角速度互不相同，或者晶片W在化学机械抛光工序中只进行指定行程的往复运动的情况下，如图5所示，由第一传感器50经过的轨迹P1、P2、P3会成为多个。
[0072]而且，可以从第一传感器50经过晶片W的下侧的过程中接收的第一接收信号So中求得各轨迹P1、P2、P3的晶片W的抛光层厚度分布。因此，可以分别求得从晶片W的基准位置N向中心延伸的虚拟线Lr的左侧和右侧中的抛光层厚度分布(S150)。
[0073]例如，在以往的晶片抛光层厚度的测定方式中，在第一半径长度Rl中假设为全部都是相同的抛光层厚度，而实际上，在第一半径长度Rl中，左侧L和右侧R的多个地点S1L、S2L、S3L、S1R、S2R、S3R呈现出互不相同的抛光层厚度(其中，左侧和右侧是指晶片的抛光层相对于经过中心的虚拟线不对称，并不是指必须对经过切口的虚拟线Lr左右不对称)，因此，如上所述，如果对抛光层厚度进行测定，就可以在第一半径长度Rl中的两个地点S1L、S2L、S3L、S1R、S2R、S3R中分别测定抛光层厚度。
[0074]然而，在第一半径长度Rl中，分别在两个地点S1L、S2L、S3L、S1R、S2R、S3R测定的抛光层厚度互不相同，因此，可以获得通过它们的平均值来平均化的抛光层厚度分布。即，平均化的抛光层厚度分布为对一个半径长度，在多个地点中的抛光层厚度值实施平均化，来呈现为I个值。此时，可以对在第一传感器50第一次经过的轨迹Pl中的每两个地点S1R、S1L测定的抛光层厚度值实施平均化来获得平均化的抛光层厚度分布，也可以在考虑每单位时间的抛光层厚度变动而指定的时间(例如，I秒钟至3秒钟)内，对第一传感器50经过η次的轨迹Pl、Ρ2、Ρ3中的多个地点中测定的抛光层厚度值实施平均化来获得平均化的抛光层厚度分布O
[0075]由此，随着对左右不对称的抛光层厚度的分布实施平均化来计算出根据半径长度的抛光层厚度分布，可以获得更加准确地测定抛光层厚度分布的效果。
[0076]最重要的是，如上所述，如果基于晶片W的按各个半径长度的圆周方向的多个抛光层的厚度测定值来实施平均化，并按不同的时间段获得根据半径长度来被指定为一个值的平均化的抛光层厚度分布，就可以利用平均化的抛光层厚度分布，来以使晶片W的抛光层厚度分布更迅速到达目标厚度分布的方式进行校正抛光层厚度差异的控制(S160)。
[0077]换言之，以往因左右不对称的抛光层厚度差异而在执行化学机械抛光工序的过程中，根据情况，以大的值为基准，将抛光量控制得更大，也可以根据情况，以小的值为基准，将抛光量控制得更小，从而因参差不齐的抛光量的控制而存在很难到达目标厚度分布的问题。然而，如上所述，利用平均化的抛光层厚度分布来控制晶片抛光层厚度分布到达目标厚度分布，从而可以更加迅速和准确地使晶片抛光层厚度分布到达目标厚度分布。
[0078]例如，所述控制部70进行如下控制:对所述晶片的平均化的目标抛光层厚度分布和目标厚度分布进行比较，并根据晶片的半径长度来以不同的方式导入向晶片W导入的加压力，控制成使晶片的厚度分布变得与目标厚度分布相同。即，当晶片的抛光层厚度分布为了到达目标厚度分布(在结束化学机械抛光工序时作为目标的抛光层的厚度或厚度分布)而以不同的方式导入晶片的按不同半径长度的加压力时，基于未歪曲的平均化的晶片抛光层的厚度来导入更加准确的加压力，使得用于到达目标厚度分布的控制变得更具有可靠性。
[0079]比如说，在目标厚度分布为整体均匀的抛光层的厚度分布的情况下，若在化学机械抛光工序的第一时间所测定的第一半径长度中的平均化的目标抛光层厚度大于在第二半径长度中的平均化的目标抛光层厚度时，就需要在之后的第二时间中，控制第一半径长度中对晶片进行加压的加压力大于第二半径长度中对晶片进行加压的加压力(其中，时间可以是第一传感器经过晶片一次的时间，也可以是第一传感器在指定的时间范围内经过晶片两次的时间)。
[0080]因此，控制部70以使位于与第一半径长度相对应的晶片的上侧的压力腔室的压力大于位于与第二半径长度相对应的晶片的上侧的压力腔室的压力的方式在第二时间进行控制。像这样，根据在之前的时间中测定的晶片的根据半径长度的平均化的抛光层厚度分布，在之后的时间中控制对晶片进行加压的加压力，从而可以获得使晶片的抛光层厚度分布可以在短时间内更加准确地到达化学机械抛光工序的结束时点所视为目标的目标厚度分布的效果。
[0081]另一方面，晶片的抛光层厚度不仅依赖于向下方加压晶片的从抛光头20的加压力，而且也因晶片抛光层所接触的抛光垫11的高度偏差而使每单位时间的抛光量发生变动。因此，所述控制部70可以与抛光头的控制并行或单独进行如下控制:对所述晶片的平均化的目标抛光层厚度分布与目标厚度分布进行比较，从而根据晶片的半径长度，并根据位置来以不同的方式导入对抛光垫11进行加压的加压力，从而控制成使晶片的厚度分布与目标厚度分布变得相同。
[0082]S卩，在第一时间中，相比于目标抛光层厚度，若检测出在所述晶片的第一半径长度中平均化的抛光层厚度大于在第二半径长度中平均化的抛光层厚度，则对于经过第一半径长度的所述抛光垫，使调节盘以更低的加压力30F对抛光垫11进行加压，来更高地维持抛光垫11的表面高度，从而增加在第一半径长度中的每单位时间的抛光量。同样，在第一时间中，相比于目标抛光层厚度，若检测出在所述晶片的第一半径长度中平均化的抛光层厚度小于在第二半径长度中平均化的抛光层厚度，则对于经过第一半径长度的所述抛光垫，使调节盘以更高的加压力30F对抛光垫11进行加压，来更低地维持抛光垫11的表面高度，从而减少在第一半径长度中的每单位时间的抛光量。
[0083]像这样，控制部70可以基于平均化的抛光层厚度值来控制调节器30，并控制对抛光垫11进行加压的加压力30F，从而可以获得以使晶片的抛光层厚度分布成为目标厚度分布的方式更加准确地进行控制的效果。
[0084]以如上所述的方式构成的本实用新型的一实施例的化学机械抛光装置100可以获得如下效果:由于可以在每个时间掌握借助第一传感器50来测定的晶片抛光层在圆盘内的轨迹？1、？2、？3，因此，对于晶片1的一个半径长度1?1，可以在两个以上的地点311^、321^、331^、S1R、S2R、S3R测定对圆周方向的抛光层厚度。并且，本实用新型具有如下有益效果:对于一个半径长度，在两个以上的地点测定晶片的抛光层厚度，从而计算出相对于半径长度平均化的抛光层厚度，并利用此来控制晶片的抛光层厚度分布，从而可以控制成在短时间内更加准确地到达目标厚度分布。
[0085]以上，虽然通过优选的实施例对本实用新型进行了例示性的说明，但本实用新型并不局限于这种特定的实施例，可以在本实用新型权利要求书中所记载的范畴内进行适当的变更。
【主权项】
1.一种化学机械抛光装置，作为晶片的化学机械抛光装置，其特征在于，包括: 抛光平板，上面被抛光垫覆盖，并进行自转； 抛光头，向所述抛光垫加压晶片，并旋转； 第一传感器，设置在所述抛光平板上，并与所述抛光平板一同旋转，当经过所述晶片的下侧时，接收包含所述晶片的抛光层厚度信息的输出信号； 传感器旋转位置检测部，用于检测与所述抛光平板一同旋转的所述第一传感器的旋转位置； 晶片旋转位置检测部，用于检测所述晶片的旋转位置；以及 控制部，计算出与所述第一传感器通过所述晶片下侧时的轨迹对应的所述晶片的抛光层厚度，其中，所述第一传感器通过所述晶片下侧时的轨迹是由所述传感器旋转位置检测部和所述晶片旋转位置检测部来检测的。2.根据权利要求1所述的化学机械抛光装置，其特征在于， 所述传感器旋转位置检测部为，用于检测所述抛光平板的旋转位置的编码器。3.根据权利要求1所述的化学机械抛光装置，其特征在于， 所述晶片旋转位置检测部为，用于检测所述抛光头的旋转位置的编码器。4.根据权利要求1所述的化学机械抛光装置，其特征在于， 所述第一传感器为，涡流传感器和光传感器中的任意一个。5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的化学机械抛光装置，其特征在于， 所述抛光头在所述晶片的上侧具有多个压力腔室。6.根据权利要求1至4中的任意一项所述的化学机械抛光装置，其特征在于， 还包括调节器，所述调节器一边调节与所述抛光垫的表面相接触的调节盘的加压力，一边对所述抛光垫进行改性。7.根据权利要求1至4中的任意一项所述的化学机械抛光装置，其特征在于， 所述抛光头的角速度和所述抛光垫的角速度互不相同。
【文档编号】B24B37/005GK205465666SQ201520776912
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年10月8日
【发明人】金旻成, 任桦爀, 董慜摄
【申请人】K.C.科技股份有限公司