[發(fā)明專利]渦電流傳感器以及研磨方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310110317.6
• 申請日: 2013-03-29
• 公開（公告）號: CN103358222B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高橋太郎;多田光男
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社荏原制作所
• 主分類號: B24B37/013
• 分類號: B24B37/013
• 代理公司: 上海市華誠律師事務(wù)所31210
• 代理人: 徐曉靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及適宜檢測形成于半導(dǎo)體晶片等基板表面的金屬膜（或?qū)щ娦阅ぃ┑臏u電流傳感器。此外，本發(fā)明涉及對形成于基板表面的金屬膜（或?qū)щ娦阅ぃ┩ㄟ^渦電流傳感器進(jìn)行監(jiān)視的同時研磨基板而除去金屬膜（或?qū)щ娦阅ぃ┑难心シ椒把b置。

背景技術(shù)

近年來，伴隨半導(dǎo)體設(shè)備的高集成化、高密度化，電路的配線越來越微細(xì)化，多層配線的層數(shù)也在增加。要在追求電路微細(xì)化的同時實現(xiàn)多層配線，由于會承襲下側(cè)層的表面凹凸的同時階差會變得更大，因此，隨著配線層數(shù)的增加，形成薄膜時對于階差形狀的膜覆蓋性（臺階覆蓋率）變差。因此，為了進(jìn)行多層配線，必須改善該臺階覆蓋率，通過適當(dāng)?shù)墓に囘M(jìn)行平坦化處理。此外，由于在光蝕刻微細(xì)化的同時焦點深度會變淺，因此，為了使得半導(dǎo)體設(shè)備的表面凹凸階差在焦點深度以下，必須對半導(dǎo)體設(shè)備表面進(jìn)行平坦化處理。

因此，半導(dǎo)體設(shè)備的制造工序中，半導(dǎo)體設(shè)備表面的平坦化技術(shù)變得越來越重要。該平坦化技術(shù)中，最重要的技術(shù)是化學(xué)機(jī)械拋光（CMP（Chemical?Mechanical?Polishing））。該化學(xué)機(jī)械拋光，是使用研磨裝置，將含有二氧化硅（SiO₂）等砂粒的研磨液提供給研磨墊等研磨面上的同時，令半導(dǎo)體晶片等基板在研磨面滑動接觸而進(jìn)行研磨。

進(jìn)行上述的多層配線時，預(yù)先在基板上的絕緣層（介電材料）形成規(guī)定樣式的配線用溝槽，令基板浸漬在電鍍液中，進(jìn)行例如銅（Cu）的無電解或電解電鍍，形成Cu層，然后通過CMP工藝，僅殘留形成在配線用溝槽內(nèi)的Cu層，選擇性除去不要的部分。此時，研磨不充分、Cu層殘留在絕緣層（氧化膜）上的話，電路的分離難以順利進(jìn)行，會引起短路。相反，過度研磨時，配線用溝槽內(nèi)的Cu層與絕緣層同時被研磨的話，電路電阻會上升，整個半導(dǎo)體基板必須廢棄，會造成巨大的損失。該情況不限于Cu層，在形成Al層等其他金屬膜、對該金屬膜通過CMP工藝研磨的情況下也相同。

進(jìn)行上述的CMP工藝的研磨裝置，具備：具有由研磨墊構(gòu)成的研磨面的研磨臺、用于支承半導(dǎo)體晶片（基板）的被稱為頂環(huán)或研磨頭等的基板支承裝置。使用此種研磨裝置進(jìn)行半導(dǎo)體晶片的研磨，通過基板支承裝置支承半導(dǎo)體晶片的同時，將該半導(dǎo)體晶片對著研磨面以規(guī)定的壓力按壓而進(jìn)行研磨，除去半導(dǎo)體晶片上的金屬膜。

研磨工序終了后，在半導(dǎo)體晶片內(nèi)存在金屬殘膜的狀態(tài)下進(jìn)入下一工序的話，會引起短路等問題，因而半導(dǎo)體晶片變得無法使用。因此，研磨工序終了后，通過使晶片從研磨墊（研磨面）離開、檢查有無金屬殘膜，從而可以進(jìn)行殘膜確認(rèn)，但檢査需要時間，因而存在晶片處理能力下降的問題。實施檢査后，晶片上檢測到殘膜的情況下，必須進(jìn)行再研磨，但晶片離開研磨墊后，要實施研磨，存在每片晶片的處理時間增加的問題。即，存在生產(chǎn)量下降的問題。

本件申請人為了解決上述的金屬殘膜檢査及檢査后的再研磨所伴隨的生產(chǎn)量下降的問題，先于日本特開2011-23579號中提出了，通過在研磨中檢查半導(dǎo)體晶片等基板上是否有金屬膜（或?qū)щ娦阅ぃ埬ざ梢钥s短檢査時間、檢測到殘膜時直接實施追加研磨而可以縮短處理時間的研磨方法及研磨裝置。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2011-23579號公報

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的問題

先前提案的日本特開2011-23579號中，將與半導(dǎo)體晶片等基板上所形成的Cu等金屬膜反應(yīng)的渦電流傳感器配置在研磨臺內(nèi)，在基板的研磨中，伴隨研磨臺的旋轉(zhuǎn)，渦電流傳感器在通過基板下方的期間，在基板的金屬膜反應(yīng)而輸出規(guī)定的電壓值，因此，監(jiān)視該輸出而檢測金屬膜被除去。此時，要進(jìn)行研磨、檢測金屬薄膜，通過令渦電流傳感器的振蕩頻率上升、令渦電流傳感器的內(nèi)部電路的放大率提升、或者令渦電流傳感器的勵磁電壓上升而進(jìn)行。

此外，在被研磨的金屬膜的下層存在不同材質(zhì)的金屬膜時，進(jìn)行研磨、檢測不同材質(zhì)的金屬膜（或?qū)щ娦阅ぃr，也同樣地通過令渦電流傳感器的振蕩頻率上升等改變傳感器靈敏度而進(jìn)行。

渦電流傳感器的振蕩頻率，必須設(shè)定為低于線圈自身的電感、靜電容量所決定的線圈共振頻率。振蕩頻率設(shè)定為接近共振頻率的話，特性的穩(wěn)定性存在問題。此外，提升了渦電流傳感器的內(nèi)部電路的放大率時，存在電路噪音影響變大的問題。另外，令渦電流傳感器的勵磁電壓上升時，特性的穩(wěn)定性存在問題。

此外，為了檢測上述的不同膜質(zhì)、膜厚，除了改變渦電流傳感器的傳感器靈敏度的方法以外，也可在研磨臺內(nèi)的不同位置設(shè)置靈敏度不同的多個傳感器和種類不同的多個傳感器。