[發明專利]研磨裝置及研磨狀態監視方法

有效

• 申請號: 201410330519.6
• 申請日: 2014-07-11
• 公開（公告）號: CN104275642B
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 小林洋一;渡邊和英;鹽川陽一;八木圭太;木下將毅
• 申請（專利權）人: 株式會社荏原制作所
• 主分類號: B24B37/04
• 分類號: B24B37/04;B24B49/12;H01L21/304
• 代理公司: 上海市華誠律師事務所 31210
• 代理人: 梅高強;劉煜

一種研磨裝置，具有：對處于靜止狀態的基板的膜厚進行測量的在線型膜厚測量器(80)；以及具有配置在研磨臺(30A)內的膜厚傳感器(40)的原位分光式膜厚監視器(39)。原位分光式膜厚監視器(39)，從研磨基板前由在線型膜厚測量器(80)取得的初期膜厚中，減去研磨基板前由原位分光式膜厚監視器(39)取得的初期膜厚，由此確定補正值，對研磨基板中取得的膜厚加上補正值，由此取得監視膜厚，基于監視膜厚而監視基板的研磨進度。采用本發明，研磨裝置能實現高精度的精加工性能。

技術領域

本發明涉及一種對晶片等基板進行研磨的研磨裝置、以及對基板的研磨狀態進行監視的方法。

背景技術

在對半導體晶片等基板進行研磨的研磨裝置中，主要以監視絕緣層(透明層)的研磨的進行狀態并檢測出研磨終點為目的，而使用原位(in situ)分光式膜厚監視器。在這種原位分光式膜厚監視器中，安裝在研磨臺上的光源及分光光度計分別與投光用光纖和受光用光纖連接。這些光纖的頂端，作為投光受光部，設置在研磨臺每旋轉一周就對晶片表面進行一次掃描的位置。若將投光受光部設在通過晶片中心的位置上，則投光受光部在研磨臺旋轉一周的期間就對晶片面上的大約接近直徑的線(曲線)進行掃描。

近年來，隨著半導體器件的精細化，對研磨的精加工性能的要求也變高，對原位分光式膜厚監視器的要求精度也變得極其嚴格。但是，由于原位分光式膜厚監視器不是獲得膜厚絕對值的結構，故其膜厚測量值，與基于基準晶片的膜厚進行校正的在線型(或獨立型)膜厚測量器測量出的膜厚測量值有稍微偏差。

另外，原位分光式膜厚監視器，由于安裝在研磨臺內，故其校正不一定容易。即，對研磨臺內的分光式膜厚監視器進行校正的操作是繁雜的，另外，設置用于自動校正的裝置的空間受到限制。此外，原位分光式膜厚監視器的結構要素自身也有時隨時間變化。此外，晶片面上的測量點及其分布不同于在線型膜厚測量器。從這種背景看，有這樣的問題：原位分光式膜厚監視器的膜厚測量值與在線型膜厚測量器的膜厚測量器不一定一致。另外，還有這樣的問題：當晶片間研磨對象的膜下層的膜厚不同時，每個晶片的研磨終點的檢測結果受其影響而有所相同。

此外，晶片的膜厚沿晶片周向會有波動。這種沿晶片周向的膜厚的波動，會對晶片整體的膜厚的測量產生不好的影響。

為了減少膜厚的波動的影響，提出了一種對研磨臺和頂環的轉速進行適當調節的方法(參照日本專利特開2010-240837號公報)。采用該方法，膜厚傳感器能對晶片整個面進行掃描，且獲得平均的膜厚。但是，要獲得平均的膜厚，必須取得研磨臺多周旋轉的膜厚數據。因此，膜厚監視有可能產生時間延遲，研磨速率的變化引起的研磨過量或研磨不足。

發明內容

發明所要解決的課題

本發明的目的在于，提供一種解決上述那種問題，能實現高精度的精加工性能的研磨裝置及研磨狀態監視方法。

用于解決課題的手段

本發明的一形態是一種研磨裝置，其特點是，具有：對研磨墊進行支承的研磨臺；將基板按壓到所述研磨墊上的頂環；以及原位分光式膜厚監視器，所述原位分光式膜厚監視器具有配置在所述研磨臺內的膜厚傳感器，所述原位分光式膜厚監視器將光照射在基板上，生成來自該基板的反射光的光譜，抽取所述光譜中來自所述基板的劃線的反射光的光譜，用所述抽取的光譜來確定所述基板的旋轉角度，并根據所述光譜來確定膜厚。

本發明的另一形態是一種研磨狀態監視方法，其特點是，將基板按壓到研磨墊上，將光照射到所述研磨墊上的所述基板上，生成來自所述基板的反射光的光譜，抽取所述光譜中來自所述基板的劃線的反射光的光譜，用所述抽取的光譜來確定所述基板的旋轉角度，根據所述光譜確定膜厚，基于所述膜厚而監視所述基板的研磨進度。

發明的效果

采用本發明，原位分光式膜厚監視器的測量值由補正值補正，故能正確地監視研磨狀態，能實現高精度的精加工性能。