化学机械抛光装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及化学机械抛光装置，包括：抛光平板，在上表面覆盖有抛光垫并进行自转；抛光头，化学机械抛光工序中，与晶片的板表面相接触并施压，并且设有挡圈，挡圈包括第一部件和第二部件，第一部件形成于晶片的周围，第二部件形成于第一部件的下侧；厚度传感器，定位于抛光平板并与抛光垫一同旋转，向晶片施加涡流信号，并接收输出信号；以及控制部，在厚度传感器中以第一部件的位置为基准位置，获取从基准位置到晶片的抛光层所占的抛光层区域上的晶片的抛光层厚度，由于当厚度传感器通过第一部件时由厚度传感器所接收的输出信号的输出电压的大小发生剧烈变化，因此，可将输出电压的变化位置作为基准位置，由此检测出晶片抛光层的位置。

Chemical mechanical polishing device

The invention relates to a chemical mechanical polishing device, including: polishing plate, on the surface is covered with a polishing pad and polishing head, rotation; chemical mechanical polishing process, the surface in contact with the wafer and the pressure plate, and a retainer ring, including the first and second parts, the first part is formed in a wafer around. The lower parts are formed on the first second parts; thickness sensor, positioning in the polishing plate and rotates together with the polishing pad, applying eddy current signal to the chip, and receiving the output signal; and a control section in the thickness sensor to the first component position as a reference position, the thickness of the polishing layer for wafer polishing for polishing layer from the layer region the reference position of the wafer on, because the electric output when the output signal through the first part thickness sensor by the thickness of the received sensor Therefore, the position of the output voltage can be taken as the reference position, so that the position of the wafer polishing layer can be detected.

【技术实现步骤摘要】
化学机械抛光装置
本专利技术涉及化学机械抛光装置，更具体地涉及在化学机械抛光工序中通过准确检测作为抛光对象物的抛光层的位置，来准确识别晶片的抛光层厚度分布的化学机械抛光装置。
技术介绍
通常，化学机械抛光(ChemicalMechanicalPolishing，CMP)是一种如下所述的工序，即，在旋转的抛光平板上，以晶片等基板与抛光平板相接触的状态，使其旋转并实施机械抛光，由此使基板的表面变得平整，从而预定的厚度的工序。为此，如图1所示，在化学机械抛光装置1中，使抛光平板12以其上部覆盖有抛光垫11的状态进行自转，使用抛光头20将晶片W施压于抛光垫11的表面并进行旋转，从而平坦地抛光晶片W的表面。为此，设有一边旋转30r一边进行改性的调节器30，使得抛光垫11的表面保持恒定的状态，通过浆料供给管40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上设有用于测定晶片W的抛光层厚度的厚度传感器50，并与抛光垫11一同旋转，从通过晶片W下侧的过程中接收的接收信号来测定晶片W的抛光层厚度。在此情况下，测定抛光层厚度还包括对抛光层的厚度是否达到目标厚度进行监控的工作。在晶片W的抛光层由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上设有与铜等抛光层相邻配置的传感器线圈，通过施加Si交流电流，来向晶片抛光层上发射用于形成涡流的涡流输入信号，由反映有随着导电性抛光层的厚度而传导的涡流50E的合成阻抗及相位差的变动值的输出信号来检测出晶片W的抛光层厚度。另一方面，如图3所示，抛光头20包括：本体部22，从外部接收旋转驱动力；隔膜21，固定于本体部22，并在上述隔膜21与本体部22之间形成压力腔；挡圈23，包覆被隔膜21施压的晶片W的周围，防止化学机械抛光工序中晶片W的脱离。挡圈23借助其上侧的保持腔23C的空压，在化学机械抛光工序中保持与抛光垫11的紧贴状态。并且，在化学机械抛光工序中向晶片W施压的压力腔的压力和保持腔23C由从压力调节部25经空压供给管25a而供给的空压来进行调节。在此情况下，晶片W的直径dw小于挡圈23的内径dr，因此，在化学机械抛光工序中，未与隔膜21底板的下侧的晶片W与挡圈23的内周面呈间距e1、e2，并可在其间距内移动。由此，与抛光垫11一同旋转的厚度传感器50在通过抛光头20的下侧时所接收的输出信号中，无法准确判断哪一部分是包含有晶片W的抛光层的厚度信息的部分，哪一部分是不存在晶片W的部分，从而导致晶片的整体厚度分布有关检测只能基于相当于间距e1、e2的偏差的问题。
技术实现思路
解决的技术问题本专利技术是为了解决如上所述的存在问题而提出的，本专利技术的目的在于，准确地检测化学机械抛光工序中作为抛光对象物的抛光层的位置，从而准确地检测晶片的抛光层厚度分布。而且，本专利技术的目的在于，在化学机械抛光工序中，即便晶片在由挡圈包围的区域内偏向水平方向，也可以准确地检测晶片抛光层的厚度。并且，本专利技术的目的在于，即便晶片的抛光层未均匀地分布于晶片的表面而偏置，也可以对晶片的基材，进行抛光层的偏向位置的检测，来准确地获取晶片的厚度分布。技术方案本专利技术为了达到如上所述的目的，提供一种化学机械抛光装置，用于对以导电性材质形成抛光层的晶片进行抛光，其特征在于，包括：抛光平板，在上表面覆盖有抛光垫并进行自转；抛光头，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并施压，并且设有挡圈，上述挡圈包括第一部件和第二部件，上述第一部件以导电性材料形成于上述晶片的周围，上述第二部件以非导电性材料形成于上述第一部件的下侧，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，定位于上述抛光平板并与上述抛光垫一同旋转，向上述晶片施加涡流信号，并接收包含有上述晶片抛光层的厚度信息的输出信号；以及控制部，从上述厚度传感器中获取以上述第一部件为基准位置并从上述基准位置到上述晶片的抛光层所占的抛光层区域上的上述晶片的抛光层厚度。根据现有技术，为了掌握晶片的位置，通过分析从厚度传感器接收的输出信号的波形来判断抛光层区域，但晶片抛光层的厚度非常薄，因此，输出信号的输出电压的大小变动相对小，很难准确掌握晶片抛光层的边缘末端边界。但是，根据本专利技术，通过在包围晶片的挡圈上设置以导电性材料形成并且厚度为晶片抛光层的厚度的10倍至数千倍的第一部件，从而因厚度传感器通过第一部件的过程中由厚度传感器所接收的输出信号的输出电压的大小发生急剧变动，使得可正确地获知第一部件的位置。因此，根据本专利技术，可从由厚度传感器所接收的输出信号中准确获知第一部件的位置，从而可将其作为基准位置并由此检测出晶片的位置。在此情况下，上述控制部可将上述晶片的抛光层区域设定为，在上述晶片位于上述抛光头的中心的状态下，被从上述基准位置隔着相当于上述晶片的抛光层末端的平均距离的位置所包围的区域。尤其，在上述第一部件上形成具有不同高度的第一台阶面和第二台阶面，上述基准位置为上述第一台阶面和上述第二台阶面的边界，由此，可将在第一台阶面和第二台阶面上分别获取的输出信号的边角作为基准位置。如此，随着将第一台阶面和第二台阶面的边界作为基准位置，相比于将第一部件的内侧面或外侧面作为基准位置的情况，可进一步提高由厚度传感器通过抛光头的下侧而检测的基准位置的准确度。此时，上述第一台阶面和上述第二台阶面分别以水平的平坦面形成，由此，可在旋转的挡圈的各台阶面上均匀地获取涡流输出信号。而且，优选地，上述第一台阶面和上述第二台阶面的高度差在整个圆周方向上保持恒定。并且，上述第一台阶面和上述第二台阶面分别以环状形成，并分布于从中心到半径方向的不同长度上，由此，可在旋转的挡圈的各台阶面上均匀地获取涡流输出信号。另一方面，上述第一部件可由金属材料形成，上述第二部件可由树脂、塑料中的至少一种材料形成。由此，被施加的电流贯通第二部件并在导电性金属材料的第一部件中形成涡流，由此，可在第一台阶面和第二台阶面上获取涡流输出信号。另一方面，上述第一部件呈环状，便于安装在抛光头，并且沿着包围晶片的整个圆弧而形成台阶面，由此，在化学机械抛光工序中抛光头自转的情况下，可借助传感器接收第一台阶面和第二台阶面的输出信号，从而实时地检测出抛光垫的厚度变动量。并且，上述第二部件即使不形成为环状，也是可以的，但是以环状形成时，与抛光垫相接触的面可始终保持恒定的同时以无抛光垫损伤的方式稳定地维持接触状态。重要的是，本专利技术提供一种化学机械抛光装置，用于对以导电性材质形成抛光层的晶片进行抛光，其特征在于，包括：抛光平板，在上表面覆盖有抛光垫并进行自转；抛光头，在化学机械抛光工序中，与上述晶片的板表面相接触并施压；厚度传感器，定位于上述抛光平板并与上述抛光垫一同旋转，向上述晶片施加涡流信号，并接收包含有上述晶片抛光层的厚度信息的输出信号；以及控制部，在化学机械抛光工序中，由上述厚度传感器所接收的输出信号中，延伸延长线，使得上述晶片的抛光层的下侧区域Ac的末端与基准值相交，并将上述延长线与上述基准值相交的两个地点之间作为上述晶片的抛光层所处的抛光层区域进行检测，从而获取在上述抛光层区域中的上述晶片的抛光层的厚度。在化学机械抛光工序中，晶片位于由挡圈包围的空间内，但晶片的位置可在其空间内部中发生变动。如上所述，根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学机械抛光装置，用于对以导电性材质形成抛光层的晶片进行抛光，其特征在于，包括：抛光平板，在上表面覆盖有抛光垫并进行自转；抛光头，在化学机械抛光工序中，与上述晶片的板表面相接触并施压，并且设有挡圈，上述挡圈包括第一部件和第二部件，上述第一部件以导电性材料形成于上述晶片的周围，且形成为比上述抛光层更厚，上述第二部件以非导电性材料形成于上述第一部件的下侧，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，定位于上述抛光平板并与上述抛光垫一同旋转，向上述晶片施加涡流信号，并接收包含有上述晶片抛光层的厚度信息的输出信号；以及控制部，从上述厚度传感器获取以上述第一部件为基准位置并从上述基准位置到上述晶片的抛光层所占的抛光层区域上的上述晶片的抛光层厚度。

【技术特征摘要】
2015.12.07 KR 10-2015-01730001.一种化学机械抛光装置，用于对以导电性材质形成抛光层的晶片进行抛光，其特征在于，包括：抛光平板，在上表面覆盖有抛光垫并进行自转；抛光头，在化学机械抛光工序中，与上述晶片的板表面相接触并施压，并且设有挡圈，上述挡圈包括第一部件和第二部件，上述第一部件以导电性材料形成于上述晶片的周围，且形成为比上述抛光层更厚，上述第二部件以非导电性材料形成于上述第一部件的下侧，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，定位于上述抛光平板并与上述抛光垫一同旋转，向上述晶片施加涡流信号，并接收包含有上述晶片抛光层的厚度信息的输出信号；以及控制部，从上述厚度传感器获取以上述第一部件为基准位置并从上述基准位置到上述晶片的抛光层所占的抛光层区域上的上述晶片的抛光层厚度。2.根据权利要求1所述的化学机械抛光装置，其特征在于，上述控制部将上述晶片的抛光层区域设定为，在上述晶片位于上述抛光头的中心的状态下，被从上述基准位置隔着相当于上述晶片的抛光层末端的平均距离的位置所包围的区域。3.根据权利要求2所述的化学机械抛光装置，其特征在于，上述第一部件形成有具有不同高度的第一台阶面和第二台阶面，上述基准位置为上述第一台阶面和上述第二台阶面的边界。4.根据权利要求1至3中任一项所述的化学机械抛光装置，其特征在于，上述第一部件比上述抛光层厚10倍以上。5.根据权利要求4所述的化学机械抛光装置，其特征在于，上述第一台阶面和上述第二台阶面分别以水平的平坦面形成。6.根据权利要求5所述的化学机械抛光装置，其特征在于，上述第一台阶面和上述第二台阶面的高度差在整个圆周方向上保持恒定。7.根据权利要求5所述的化学机械抛光装置，其特征在于，上述第一台阶面和上述第二台阶面分别以环状形成，并分布于从中心到半径方向的不同长度上。8.根据权利要求5所述的化学机械抛光装置，其特征在于，上述第一部件由金属材料形成，上述第二部件由树脂、塑料中的至少一种材料形成。9.一种化学机械抛光装置，用于对以导电性材质形成抛光层的晶片进行抛光，其特征在于，包括：抛光平板，在上表面覆盖有抛光垫并进行自转；抛光头，在化学机械抛光工序中，与上述晶片的板表面相接触并施压；厚度传感器，定位于上述抛光平板并与上述抛光垫一同旋转，向上述晶片施加涡流信号，并接收包含有上述晶片抛光层的厚度信息的输出信号；以及控制部，在化学机械抛光工序中，延伸延长线，使得由上述厚度传感器所接收的输出信号中上述晶片的抛光层的下侧区域(Aa)的末端与基准值相交，并将上述延长线与上述基准值相交的两个地点之间作为上述晶片的抛光层所处的抛光层区域进行检测，从而获取在上述抛光层区域中的上述晶片的抛光层的厚度。10.根据权利要求9所述的化学机械抛光装置，其特征在于，上述基准值为0。11.根据权利要求9所述的化学机械抛光装置，其特征在于，上述延长线从由上述厚度传感器所接收的输出信号中上述晶片的抛光层区域上的边缘末端信号值以接近末端信号值的抛光层区域的斜率变化率延伸。12.根据权利要求11所述的化学机械抛光装置，其特征在于，上述延长线为直线。13.根据权利要求11所述的化学机械抛光装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：金钟千，金旻成，赵玟技，
申请(专利权)人：KC科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR