[发明专利]研磨头、化学机械研磨装置及化学机械研磨方法

说明书

研磨头(40)具备保持晶圆(W)晶圆保持部件(44)、设置于晶圆保持部件(44)的晶圆(W)侧的支承垫(46)、设置于晶圆保持部件(44)和支承垫(46)之间来测定支承垫(46)的温度的温度测定机构(47)。

技术领域

本发明涉及研磨头、化学机械研磨装置及化学机械研磨方法。

背景技术

作为研磨晶圆的表面的方法，已知在供给使碱性水溶液中含有二氧化硅颗粒等研磨颗粒的研磨浆料的同时，使晶圆和平台上的研磨垫相对旋转来进行的CMP(化学机械研磨)。CMP是使基于研磨颗粒的机械研磨作用和基于碱性水溶液的化学研磨作用复合的技术。通过使这两个研磨作用复合，能够提高晶圆表面的平坦度。

在CMP中，化学研磨作用取决于温度，所以研磨率取决于研磨垫的表面温度。研磨率对晶圆表面的品质造成影响。因此，进行用于以所希望的研磨率研磨晶圆的研究(例如，参照文献1：日本特开2018-30181号公报)。

文献1中公开了如下内容：借助位于研磨垫的上方的垫温度测定器测定表面温度分布，基于该测定结果调整研磨垫的温度，由此能够以所希望的研磨率研磨晶圆。

文献1的结构中，由于测定研磨垫的不与晶圆接触的部分，所以有测定被研磨浆料、外气冷却的研磨垫的温度、并非研磨垫自身而是研磨浆料的温度的可能。即使基于这样的温度的测定结果调整研磨垫的温度，也有无法将实际被研磨的晶圆的研磨率控制成所希望的研磨率的可能。

发明内容

本发明的目的在于，提供能够适当地控制晶圆的研磨率的研磨头、化学机械研磨装置及化学机械研磨方法。

本发明的研磨头是用于化学机械研磨装置的研磨头，其特征在于，具备晶圆保持部件、支承垫、温度测定机构，前述晶圆保持部件保持晶圆，前述支承垫设置于前述晶圆保持部件的前述晶圆侧，前述温度测定机构设置于前述晶圆保持部件和前述支承垫之间，测定经由前述支承垫的前述晶圆的温度。

根据本发明，借助设置于晶圆保持部件和支承垫之间的温度测定机构测定经由支承垫的晶圆的温度。支承垫与晶圆接触，所以温度测定机构的测定结果与文献1的结构相比，接近实际被研磨的晶圆的温度。因此，基于该温度测定机构的测定结果，通过控制研磨条件以使晶圆的面内温度分布接近均匀，实际被研磨的晶圆的研磨率被适当地控制。

本发明的研磨头中，优选的是，前述温度测定机构具备配置于在前述晶圆的径向上不同的位置的多个热电偶。

根据本发明，通过仅配置一般容易取得的多个热电偶的简单的方法，能够适当地控制晶圆的研磨率。

本发明的化学机械研磨装置的特征在于，具备设置有研磨垫的平台、上述研磨头、使前述平台和前述研磨头相对地旋转的旋转驱动机构。

本发明的化学机械研磨装置中，优选的是，还具备研磨控制机构，前述研磨控制机构基于前述温度测定机构的温度测定结果控制研磨条件，使得前述晶圆的面内温度分布接近均匀。

本发明的化学机械研磨装置中，优选的是，前述研磨控制机构基于前述温度测定机构的温度测定结果，控制被向前述研磨垫供给的研磨浆料的温度、前述研磨头与前述平台的相对的旋转速度、基于前述研磨头的前述晶圆的推压力、及前述平台的温度中的至少一个。

本发明的化学机械研磨方法使设置有研磨垫的平台和研磨头相对地旋转，前述研磨头具有保持晶圆的晶圆保持部件、及设置于前述晶圆保持部件的前述晶圆侧的支承垫，用被向前述研磨垫供给的研磨浆料研磨前述晶圆，其特征在于，具备借助设置于前述晶圆保持部件和前述支承垫之间的温度测定机构测定经由前述支承垫的前述晶圆的温度的温度测定工序、基于前述温度测定工序中的温度测定结果控制研磨条件以使得前述晶圆的面内温度分布接近均匀的研磨控制工序。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的化学机械研磨装置(CMP研磨装置)的概略结构的示意图。