研磨装置及研磨方法与流程

本发明涉及研磨装置以及研磨方法。

背景技术：

1、在半导体器件的制造中，正在进行的是，使半导体晶片的表面平坦化。作为该平坦化法的一个手段，通过研磨装置来进行化学机械研磨。化学机械研磨(chemicalmechanical polishing：以下，称为cmp)是下述的技术：通过研磨剂(磨粒)本身所具有的表面化学作用或研磨液中所含的化学成分的作用来使由研磨剂与研磨对象物的相对运动带来的机械性研磨(表面除去)效果增大，得到高速且平滑的研磨面。

2、在研磨装置中，正在进行的是，使用例如涡电流传感器来进行最佳的研磨结束点的检测。存在想要通过半导体的微细化来控制cmp加工中的膜厚、布线高度的需求。在以往的金属膜去除过程中，一般利用一个传感器，从金属膜向晶片的整个面扩展的研磨开始时到扩展至整个面的金属膜被完全除去(该状态称为“清除”。)为止监视膜厚。将一个传感器的测定范围调整得较宽以能够进行这样的监视。当为清除状态时，位于金属膜下的金属的布线图案出现在表面。另外，为了提高晶片的水平方向的分辨率，期望传感器直径小。

3、若将范围取得较宽，则当进行金属膜的研磨而金属膜成为薄膜时，传感器的输出降低。即，对于膜厚的灵敏度(垂直方向的分辨率)降低。因此，接近金属膜完全被除去的状况、或者清除金属膜后的晶片的监视是困难的。这是因为金属的布线图案等的金属量少。另外，若为了提高水平方向分辨率而使用较小的传感器，则在晶片面内传感器所通过的区域的面积(被称为“监测面积”。)降低。这是因为，传感器仅通过晶片内的特定的部分，因此传感器不通过的部分增大。因此，具有在传感器不通过的部分产生局部的薄膜残留(残渣)的可能性，存在即使传感器检测到研磨结束也无法检测这样的薄膜的剩余(残渣)的课题。

4、现有技术文献

5、专利文献

6、专利文献1：日本专利特开2022-83705号公报

技术实现思路

1、本发明的一个方式是为了消除这样的问题点而完成的，其目的在于提供一种能够减少薄膜残留(残渣)的研磨装置以及研磨方法。

2、为了解决上述课题，在第一方式中，采用如下这样的研磨装置，即，具备：研磨台，该研磨台具有对形成于基板的膜进行研磨的研磨垫；保持部，该保持部构成为，保持所述基板，并将所述基板按压于所述研磨垫；第一传感器，该第一传感器输出与所述膜的膜厚相应的第一信号；第二传感器，该第二传感器输出与所述膜的膜厚相应的第二信号，且灵敏度比所述第一传感器的灵敏度高；以及膜厚检测部，该膜厚检测部在所述膜为规定的膜厚以下的情况下通过所述第二信号来检测所述膜的膜厚，在所述膜比所述规定的膜厚厚的情况下通过所述第一信号以及所述第二信号来检测所述膜的膜厚。

3、在本实施方式中，在研磨装置中，使用灵敏度不同(即监测对象不同)的多个传感器。通过灵敏度不同的多个传感器，能够监视在研磨中薄膜、布线图案等金属量少的膜的研磨状态。因此，可以提供能够减少薄膜残留(残渣)的研磨装置。

4、在第二方式中，采用方式1所述的研磨装置这样的结构，其中，所述膜厚检测部在由所述第一信号检测出的所述膜的膜厚成为所述规定的膜厚以下时，通过所述第二信号检测所述膜的膜厚。

5、在第三方式中，采用方式1或2所述的研磨装置这样的结构，其中，所述第二传感器为涡流传感器，在所述膜的膜厚成为所述规定的膜厚以下时，所述第二信号的输出为饱和电平以下。

6、在第四方式中，采用方式3所述的研磨装置这样的结构，其中，所述第一传感器是涡流传感器，所述第一传感器的外形尺寸比所述第二传感器的外形尺寸小。

7、在第五方式中，采用方式3或4所述的研磨装置这样的结构，其中，所述第二传感器生成的磁场比所述第一传感器生成的磁场强。

8、在第六方式中，采用方式1至5中任一项所述的研磨装置这样的结构，其中，所述研磨装置具有多个所述第一传感器和/或具有多个所述第二传感器。

9、在第七方式中，采用方式1至6中任一项所述的研磨装置这样的结构，其中，所述第一传感器和所述第二传感器在所述研磨台的内部实质上配置在一个圆的圆周上。

10、在第八方式中，采用方式7所述的研磨装置这样的结构，其中，所述第一传感器具有多个，所述第一传感器在所述圆周上以彼此实质上相等的间隔配置，和/或所述第二传感器具有多个，所述第二传感器在所述圆周上以彼此实质上相等的间隔配置。

11、在第九方式中，采用方式7或8所述的研磨装置这样的结构，其中，所述第一传感器的数量与所述第二传感器的数量相等，所述第一传感器和所述第二传感器在所述圆周上交替配置。

12、在第十方式中，采用下述的研磨方法这样的结构：利用保持部将基板按压于研磨垫而对设置于所述基板的膜进行研磨，通过第一传感器，输出与所述膜的膜厚相应的第一信号，通过灵敏度比所述第一传感器的灵敏度高的第二传感器，输出与所述膜的膜厚相应的第二信号，通过膜厚检测部，在所述膜成为规定的膜厚之前，利用所述第一信号和所述第二信号检测所述膜的膜厚，通过所述膜厚检测部，在所述膜成为规定的膜厚以下时，利用所述第二信号检测所述膜的膜厚。

13、在第十一方式中，采用下述的研磨方法这样的结构：在方式10所述的研磨方法中，通过控制部，根据所述膜厚检测部检测的所述膜厚来控制设置于所述保持部的多个压力室内的压力，所述保持部在所述多个压力室内的压力被控制的状态下将所述基板按压于所述研磨垫，从而对设置于所述基板的所述膜进行研磨。

技术特征：

1.一种研磨装置，其特征在于，具备：

2.根据权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的研磨装置，其特征在于，

5.根据权利要求3所述的研磨装置，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的研磨装置，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的研磨装置，其特征在于，

10.一种研磨方法，其特征在于，

11.根据权利要求10所述的研磨方法，其特征在于，

技术总结本发明提供一种能够减少薄膜残留(残渣)的研磨装置及研磨方法。研磨装置具有：研磨台，该研磨台具有研磨垫，该研磨垫对形成于半导体晶片(WH)的膜进行研磨；以及顶环，该顶环构成为，保持半导体晶片(WH)，并将半导体晶片按压于研磨垫。研磨装置具有：第一传感器，该第一传感器输出与膜的膜厚相应的第一信号；以及第二传感器，该第二传感器输出与膜的膜厚相应的第二信号，且灵敏度比第一传感器的灵敏度高。膜厚检测部在膜的膜厚为规定的膜厚(106)以下的情况下通过第二信号检测膜的膜厚。膜厚检测部在膜比规定的膜厚(106)厚的情况下通过第一信号和第二信号检测膜的膜厚。技术研发人员：山田洋人,高桥太郎受保护的技术使用者：株式会社荏原制作所技术研发日：技术公布日：2024/9/12