[發明專利]研磨頭、化學機械研磨裝置及化學機械研磨方法

在審

• 申請號: 202011509919.5
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN113001395A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 山本勝利
• 申請（專利權）人: 勝高股份有限公司
• 主分類號: B24B37/10
• 分類號: B24B37/10;B24B37/015;B24B37/30;B24B37/005;B24B49/16;H01L21/306;H01L21/67
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張澤洲;司昆明

研磨頭(40)具備保持晶圓(W)晶圓保持部件(44)、設置于晶圓保持部件(44)的晶圓(W)側的支承墊(46)、設置于晶圓保持部件(44)和支承墊(46)之間來測定支承墊(46)的溫度的溫度測定機構(47)。

技術領域

本發明涉及研磨頭、化學機械研磨裝置及化學機械研磨方法。

背景技術

作為研磨晶圓的表面的方法，已知在供給使堿性水溶液中含有二氧化硅顆粒等研磨顆粒的研磨漿料的同時，使晶圓和平臺上的研磨墊相對旋轉來進行的CMP(化學機械研磨)。CMP是使基于研磨顆粒的機械研磨作用和基于堿性水溶液的化學研磨作用復合的技術。通過使這兩個研磨作用復合，能夠提高晶圓表面的平坦度。

在CMP中，化學研磨作用取決于溫度，所以研磨率取決于研磨墊的表面溫度。研磨率對晶圓表面的品質造成影響。因此，進行用于以所希望的研磨率研磨晶圓的研究(例如，參照文獻1：日本特開2018-30181號公報)。

文獻1中公開了如下內容：借助位于研磨墊的上方的墊溫度測定器測定表面溫度分布，基于該測定結果調整研磨墊的溫度，由此能夠以所希望的研磨率研磨晶圓。

文獻1的結構中，由于測定研磨墊的不與晶圓接觸的部分，所以有測定被研磨漿料、外氣冷卻的研磨墊的溫度、并非研磨墊自身而是研磨漿料的溫度的可能。即使基于這樣的溫度的測定結果調整研磨墊的溫度，也有無法將實際被研磨的晶圓的研磨率控制成所希望的研磨率的可能。

發明內容

本發明的目的在于，提供能夠適當地控制晶圓的研磨率的研磨頭、化學機械研磨裝置及化學機械研磨方法。

本發明的研磨頭是用于化學機械研磨裝置的研磨頭，其特征在于，具備晶圓保持部件、支承墊、溫度測定機構，前述晶圓保持部件保持晶圓，前述支承墊設置于前述晶圓保持部件的前述晶圓側，前述溫度測定機構設置于前述晶圓保持部件和前述支承墊之間，測定經由前述支承墊的前述晶圓的溫度。

根據本發明，借助設置于晶圓保持部件和支承墊之間的溫度測定機構測定經由支承墊的晶圓的溫度。支承墊與晶圓接觸，所以溫度測定機構的測定結果與文獻1的結構相比，接近實際被研磨的晶圓的溫度。因此，基于該溫度測定機構的測定結果，通過控制研磨條件以使晶圓的面內溫度分布接近均勻，實際被研磨的晶圓的研磨率被適當地控制。

本發明的研磨頭中，優選的是，前述溫度測定機構具備配置于在前述晶圓的徑向上不同的位置的多個熱電偶。

根據本發明，通過僅配置一般容易取得的多個熱電偶的簡單的方法，能夠適當地控制晶圓的研磨率。

本發明的化學機械研磨裝置的特征在于，具備設置有研磨墊的平臺、上述研磨頭、使前述平臺和前述研磨頭相對地旋轉的旋轉驅動機構。

本發明的化學機械研磨裝置中，優選的是，還具備研磨控制機構，前述研磨控制機構基于前述溫度測定機構的溫度測定結果控制研磨條件，使得前述晶圓的面內溫度分布接近均勻。

本發明的化學機械研磨裝置中，優選的是，前述研磨控制機構基于前述溫度測定機構的溫度測定結果，控制被向前述研磨墊供給的研磨漿料的溫度、前述研磨頭與前述平臺的相對的旋轉速度、基于前述研磨頭的前述晶圓的推壓力、及前述平臺的溫度中的至少一個。

本發明的化學機械研磨方法使設置有研磨墊的平臺和研磨頭相對地旋轉，前述研磨頭具有保持晶圓的晶圓保持部件、及設置于前述晶圓保持部件的前述晶圓側的支承墊，用被向前述研磨墊供給的研磨漿料研磨前述晶圓，其特征在于，具備借助設置于前述晶圓保持部件和前述支承墊之間的溫度測定機構測定經由前述支承墊的前述晶圓的溫度的溫度測定工序、基于前述溫度測定工序中的溫度測定結果控制研磨條件以使得前述晶圓的面內溫度分布接近均勻的研磨控制工序。

附圖說明

圖1是表示本發明的一實施方式的化學機械研磨裝置(CMP研磨裝置)的概略結構的示意圖。