CN111230729A - 基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基板处理装置，该基板处理装置包括：研磨盘；研磨垫，其配置于研磨盘的上表面；调节器，其包括调节头、以能沿上下方向移动的方式结合于调节头的盘支架、以及安装于盘支架并接触研磨垫的调节盘；厚度测量部，其通过感测部(sensing unit)接收所述盘支架相对于所述调节头的相对移动距离的相关信息，并所述相对移动距离相关信息获得所述研磨垫的厚度。

Description

基板处理装置
技术领域
本发明涉及基板处理装置，更具体而言，涉及一种能够准确地测量研磨垫的厚度，能够根据研磨垫的状态而控制化学机械式研磨工序条件的基板处理装置。
背景技术
半导体元件由微细的电路线高密度集成而制造，因此，在晶片表面进行与此相应的精密研磨。为了更精密地进行晶片的研磨，如图1及图2所示，不仅进行机械式研磨而且并行进行化学式研磨的化学机械式研磨工序(CMP工序)。
即，在研磨盘10的上表面，对晶片W加压并相接的研磨垫11安装得与研磨盘10一同旋转11d，为了化学式研磨，一面通过供应单元30的浆料供应口32供应浆料，一面对晶片W进行基于摩擦的机械式研磨。此时，晶片W在借助于承载头20而确定的位置进行旋转20d，进行使之精密地平坦化的研磨工序。
所述调节器40在向以附图标记40d标识的方向旋转的同时，其臂41向以41d表示的方向进行回旋运动，借助于所述调节器40，涂布于研磨垫11表面的浆料可以在研磨垫11上均匀展开并流入晶片W，研磨垫11可以借助于调节器40的机械式调节工序而保持既定的研磨面。
另一方面，在以晶片W接触研磨垫11的状态进行研磨工序期间，发生研磨垫(聚氨酯材质)的磨损，如果研磨垫11的磨损进行既定以上，则难以准确地控制晶片W的研磨厚度，研磨品质低下，因而研磨垫11的使用时间经过既定以上后，研磨垫11应周期性地更换。
但是，化学机械式研磨工序中使用的浆料和承载头20引起的加压力因形成晶片的研磨层的材质或厚度而异，最近正在尝试控制使得调节器40的加压力和承载头20的加压力在化学机械式研磨工序中变动，因而即使在预计寿命时间期间使用研磨垫11，某个研磨垫会成为比寿命更多磨损的状态，而其他研磨垫即使在预计寿命时间期间使用的状态下，也会成为未来还能够进一步使用的状态。
因此，以往，由于无法准确地识别研磨垫11的更换时间点，尽管在研磨垫能够使用的状态下，也以中断研磨工序的状态，废弃及更换研磨垫，因而存在工序效率降低的问题，用无法使用的(比寿命更多地磨损)研磨垫执行化学机械式研磨工序，因而存在晶片的研磨品质低下的问题。
因此，最近正在进行旨在能够准确地测量研磨垫的磨损量、准确地识别研磨垫的更换时间点的多样研究，但尚还不足，要求对此进行开发。
发明内容
解决的技术问题
本发明目的是提供一种能够准确地测量研磨垫的厚度的基板处理装置。
特别是本发明目的是使得能够测量研磨垫的连续的厚度分布。
另外，本发明目的是使得能够准确地识别研磨垫的更换时间点。
另外，本发明目的是使得能够根据研磨垫的厚度而准确地控制基板的研磨条件。
另外，本发明目的是使得能够根据研磨垫的厚度而准确地控制研磨垫的调节条件。
另外，本发明目的是使得能够提高工序效率，能够提高生产率。
另外，本发明目的是使得能够提高基板的研磨品质。
技术方案
为了达成上述本发明目的，本发明提供一种基板处理装置，包括：研磨盘；研磨垫，其配置于研磨盘的上表面；调节器，其包括调节头、以能沿上下方向移动的方式结合于调节头的盘支架、安装于盘支架并接触研磨垫的调节盘；厚度测量部，其通过感测部(sensingunit)接收所述盘支架相对于所述调节头的相对移动距离的相关信息，并根据所述相对移动距离相关信息获得所述研磨垫的厚度。
发明效果
综上所述，根据本发明，可以获得能够准确地测量研磨垫的厚度、根据研磨垫的状态而准确地控制化学机械式研磨工序条件的有利效果。
另外，根据本发明，可以获得能够测量研磨垫的连续的厚度分布、根据研磨垫的厚度分布偏差而更精密地控制化学机械式研磨工序的有利效果。
另外，根据本发明，不需要隔开地配置多个被感测体(涡电流传感器的感测对象体)，将以金属材质形成的盘支架本身用作金属性被感测体，因而具有只利用一个涡电流传感器便能够测量研磨垫的厚度分布的优点，通过简单的处理过程便能够获得研磨垫的厚度分布。
另外，根据本发明，可以以研磨垫的厚度为指标，控制将基板加压于研磨垫的承载头的加压力、承载头的旋转数、借助于承载头的研磨时间中至少一个。即，如果研磨垫的厚度发生变化，则与研磨垫厚度变化相应，可以获知基板研磨了多少，因而可以获得根据研磨垫的厚度变化，控制承载头的加压力、旋转数、研磨时间，按照目标研磨量(目标厚度)准确地研磨基板的有利效果。
另外，根据本发明，可以以研磨垫的厚度为指标，控制对研磨垫进行调节的调节器的加压力、调节器的旋转数、借助于调节器的调节时间中至少一个。即，如果研磨垫的厚度发生变化，则与研磨垫厚度变化相应，可以获知基板研磨了多少，因而可以根据研磨垫的厚度变化，控制调节器的加压力、旋转数、调节时间，按照目的研磨量(目标厚度)准确地研磨基板。
另外，根据本发明，根据研磨垫的厚度，控制化学机械式研磨工序条件，从而可以获得能够提高工序效率，提高生产率的有利效果。
另外，根据本发明，可以获得不受研磨垫的上表面存在的液态流体(例如，浆料)干扰地准确感测研磨垫的厚度的有利效果。
另外，根据本发明，可以获得能够提高基板的研磨品质、能够适时决定是否更换研磨垫的有利效果。
附图说明
图1是用于说明以往化学机械式研磨装置的俯视图，
图2是用于说明以往化学机械式研磨装置的侧视图，
图3是用于说明本发明的基板处理装置的侧视图，
图4是用于说明本发明的基板处理装置的俯视图，
图5是用于说明图3的调节器的剖面图，
图6及图7是图3的“A”部位的放大图，
图8及图9作为本发明的基板处理装置，是用于说明感测部另一实施例的图，
图10作为本发明的基板处理装置，是图示借助于感测部而感测的涡电流信号分布的图，
图11作为本发明的基板处理装置，是用于说明研磨控制部和调节控制部的图，
图12是用于说明本发明另一实施例的基板处理装置的图，
图13是图12的“B”部分的放大图，
图14作为本发明的基板处理装置，是用于说明研磨垫的厚度测量过程的图。
附图标记：
100：研磨盘 101：第三金属面
110：研磨垫 200：承载头
300：调节器 301：调节头
310：外壳 311：第二金属面
320：旋转轴 330：盘支架
331：第一金属面 340：调节盘
400：感测部 402：第一涡电流传感器
404：第二涡电流传感器 500：厚度测量部
600：研磨控制部 700：调节控制部
800：高度厚度测量部 802：第三涡电流传感器
804：高度检测部 900：校正部
具体实施方式
下面参照附图，详细说明本发明的优选实施例，但本发明并非由实施例所限制或限定。作为参考，在本说明中，相同的标记指称实质上相同的要素，在这种规则下，可以引用其他图中记载的内容进行说明，可以省略判断认为从业人员不言而喻的或重复的内容。
参照图3至图11，本发明一个实施例的基板处理装置10包括：研磨盘100；研磨垫110，其配置于研磨盘100的上表面；调节器300，其包括调节头301、能沿上下方向移动地结合于调节头301的盘支架330、安装于盘支架330并接触研磨垫110的调节盘；感测部400，其感测盘支架330相对于调节头301的相对移动距离；厚度测量部500，其基于感测部400感测的相对移动距离，测量研磨垫110的厚度。
这是为了在研磨工序中，获得研磨垫110的厚度值及厚度变动量，根据研磨垫110的厚度值及厚度变动量，准确地控制化学机械式研磨工序条件，准确地获得基板研磨层的厚度值。
即，在调节盘以接触研磨垫110的状态进行调节工序期间，发生调节盘(和/或研磨垫)的磨损，如果调节盘的磨损进行既定以上，则难以准确地控制研磨垫110的调节厚度，调节品质低下，因而调节盘的使用时间经过既定以上后，调节盘应能够周期性地更换。
但是，化学机械式研磨工序中使用的浆料和研磨头引起的加压力因形成晶片的研磨层的材质或厚度而异，最近正在尝试控制使得调节器的加压力和研磨头的加压力在化学机械式研磨工序中变动，因而即使在预计寿命时间期间使用调节盘，某个调节盘也会成为比寿命更多磨损的状态，而其他调节盘即使在预计寿命时间期间使用的状态下，也会成为未来还能够进一步使用的状态。
以往，由于无法准确地识别调节盘的更换时间点，尽管在调节盘能够使用的状态下，也以中断研磨工序的状态，废弃及更换调节盘，因而存在工序效率降低的问题，用无法使用的(比寿命更多地磨损)调节盘执行调节工序，因而存在研磨垫110的调节品质低下的问题。
但是，本发明使得能够利用盘支架330相对于调节头301的相对移动距离来测量研磨垫110的厚度，从而可以获得准确地测量研磨垫110的厚度，将研磨垫110的厚度用作控制化学机械式研磨工序条件的基础资料的有利效果。
即，在研磨工序中，研磨垫110随着持续磨损，厚度慢慢减小，盘支架330根据研磨垫110的磨损量而渐进地相对于调节头301向下方移动，因而以调节头301的位置为基准，感测盘支架330向下方移动的移动距离，从而可以在研磨工序中实时感测研磨垫110的厚度变动量。另外，调节头固定于既定的高度，因而感测盘支架330向下方移动的移动距离，从而可以在研磨工序中实时感测研磨垫110的厚度值。
更重要的是，本发明可以获得不受研磨垫110的上表面存在的液态流体干扰地准确感测研磨垫110的厚度的有利效果。即，虽然可以在研磨垫110的上部向下部方向产生超声波后，在研磨垫110的上表面感测向上部方向反射的信号，测量研磨垫110的厚度，但由于在研磨垫110的最上表面存在液态流体，因而在超声波信号穿过液态流体期间发生失真或干扰的现象，难以准确地感测超声波反射信号，存在信号的超声波反射信号的强度不充分的问题。但是，在本发明中，由于利用涡电流信号，因而可以获得不受液态流体干扰地准确感测研磨垫110厚度的有利效果。
另外，本发明将盘支架330本身用作金属性被感测体(涡电流传感器的感测对象体)，从而能够测量研磨垫110的连续的厚度分布，可以获得根据研磨垫110的厚度分布偏差而更精密地控制化学机械式研磨工序的有利效果。
进一步地，本发明不需要隔开地配置多个被感测体(涡电流传感器的感测对象体)，将盘支架330本身用作金属性被感测体，因而具有只利用一个涡电流传感器便能够测量研磨垫110的厚度分布的优点，通过简单的处理过程便能够获得研磨垫110的厚度分布。
研磨盘100在研磨部分上能旋转地配备，在研磨盘100的上表面，配置有用于研磨基板W的研磨垫110。
作为一个示例，研磨盘100包括第三金属面101构成。其中，所谓研磨盘100包括第三金属面101，定义为全部包括在研磨盘100安装以金属材质形成的金属构件而提供第三金属面101，或研磨盘100本身以金属材质形成而由金属性研磨盘100的上表面形成第三金属面101的概念。
在浆料借助于浆料供应部130而供应到研磨垫110上表面的状态下，承载头200将基板W加压于研磨垫110的上表面，从而执行对基板W的化学机械式研磨工序。
作为参考，在本发明中，所谓基板W，可以理解为能够在研磨垫110上研磨的研磨对象物，本发明并非由基板W的种类及特性所限制或限定。作为一个示例，作为基板W，可以使用晶片。
研磨垫110可以形成得具有圆盘形态，本发明并非由研磨垫110的形状及特性所限制或限定。
在研磨垫110的上表面，形成有具有预定深度的多个磨纹(groove pattern)。磨纹可以以直线、曲线、圆形形态中某一种形态形成。下面，列举在研磨垫110的上表面，形成以研磨垫110的中心为基准具有同心圆形态的多个磨纹112，各磨纹具有相同宽度、以相同间隔隔开形成的示例进行说明。根据情况，磨纹也可以具有互不相同的形态或以互不相同的宽度及间隔形成，本发明并非由磨纹的形态及排列所限制或限定。
调节器300配备用于重整研磨垫110的表面。即，调节器300细微地切削研磨垫110的表面，以便不堵塞在研磨垫110表面发挥盛装由研磨剂和化学物质混合的浆料的作用的发泡微孔，并使填充于研磨垫110发泡气孔的浆料可以顺畅地供应给被承载头200把持的基板。
更具体而言，调节器300包括调节头301、能沿上下方向移动地结合于调节头301的盘支架330、安装于盘支架330的下表面并接触研磨垫110的调节盘340，构成得沿回旋路径，相对于研磨垫110进行回旋移动。
调节头301可以以能够使盘支架330旋转的多样结构形成，本发明并非限制或限定于调节头301的结构。
作为一个示例，参照图5，调节头301包括对多个轴部分进行结合的结构的旋转轴320，旋转轴320能旋转地安装于外壳310上，所述外壳310安装于以预定角度范围进行回旋运动的调节器300臂。
更具体而言，旋转轴320可以包括：驱动轴部分322，其借助于驱动电动机而在原位进行旋转驱动；传递轴部分326，其与驱动轴部分322啮合进行旋转驱动，相对于驱动轴部分322而沿上下方向相对移动；及中空型外周轴部分324，其将驱动轴部分322和传递轴部分326容纳于中空部并配置于其外周上。根据本发明的另一实施例，旋转轴也可以以单一轴部分构成。不同于此，旋转轴还可以结合2个以下的轴部分或4个以上的轴部分而提供。
作为参考，驱动轴部分322的凸出部322x与传递轴部分326的凹入部(图上未示出)的剖面以并非圆形的剖面(例如，椭圆形或四边形剖面)形成，在允许传递轴部分326相对于驱动轴部分322上下移动的同时，使得他们322、226一同旋转。根据情况，即使驱动轴部分的凸出部与传递轴部分的凹入部的剖面以圆形形成，如果在驱动轴部分的凸出部与传递轴部分的凹入部相面对的表面，形成沿半径方向的凸起(图上未示出)和容纳其的卡棱，则沿旋转方向相互干扰，从而在允许传递轴部分相对于驱动轴部分而上下移动的同时，两者可以一同旋转。
盘支架330相对于旋转轴320，可沿上下方向移动地提供，可与旋转轴320一同旋转并相对于旋转轴320而沿上下方向移动，在盘支架330的下部，结合有用于对附着于研磨盘100上的研磨垫110进行重整的调节盘340。
旋转轴320与盘支架330的结合及连接结构可以根据要求的条件及设计规格而多样地变更，本发明并非由旋转轴320与盘支架330的结合及连接结构所限制或限定。作为一个示例，传递轴部分326的下端部可以与盘支架330的支架柱结合，支架柱可以在传递轴部分326相对于驱动轴部分322而沿上下方向移动时一同移动。
另外，传递轴部分326的下端与盘支架330虽然相互连接，但在其之间中心部配备有空闲空间。在空闲空间内，通过从外周轴部分324朝向中心延长的延长部324c而形成有圆板324x，传递轴部分326的下侧通过延长部324c之间空间而与盘支架330连接，使盘支架330上下移动、旋转。
而且，在旋转轴320与盘支架330之间，可以提供加压腔室202，随着调节从连接于加压腔室的压力调节部303到达加压腔室202的空压，盘支架330可以相对于旋转轴320而沿上下方向移动，调节盘340对研磨垫110加压的加压力可以与盘支架330相对于旋转轴320的上下方向移动对应地变动。
即，如果从压力调节部303，通过空压通道(图上未示出)，向加压腔室接入定压，则在加压腔室内压力升高的同时，驱动轴部分322与传递轴部分326之间的空气膨胀，将传递轴部分326和盘支架330推向下方。因此，盘支架330可以调节调节盘340对研磨垫110加压的加压力。而且，选择性地向旋转的加压腔供应空压，这可以利用诸如旋转接头等的通常公知的构成来体现。根据本发明的另一实施例，也可以构成得利用磁力，使得盘支架相对于旋转轴而沿上下方向移动。
感测部400配备得感测盘支架330相对于调节头301的相对移动距离。
其中，所谓盘支架330相对于调节头301的相对移动距离，定义为盘支架330相对于位置固定的调节头301而沿上下方向移动的距离。
作为一个示例，参照图5至图7，感测部400可以安装于调节头301，感测盘支架330相对于调节头301的相对移动距离。
作为感测部400，可使用能够感测盘支架330相对于调节头301的相对移动距离的多样传感器，本发明并非由传感器的种类及测量方式限制或限定。
作为一个示例，使用第一涡电流传感器402作为感测部400，其与在盘支架330上形成的第一金属面331隔开地安装于调节头301，从第一金属面331感测第一涡电流信号。
其中，所谓盘支架330包括第一金属面331，定义为全部包括在盘支架330安装以金属材质形成的金属构件而提供第一金属面331，或盘支架330本身以金属材质形成而由金属性盘支架330的上表面形成第一金属面331的概念。
第一涡电流传感器402与第一金属面331隔开地安装于调节头301，向第一金属面331接入涡电流，接收来自第一金属面331的输出信号(例如，共振频率或合成阻抗)EF。
第一涡电流传感器402包括缠绕n次的中空螺旋形状的传感器线圈(图上未示出)，从控制部接入交流电流，从传感器线圈以磁束形态接入输入信号，向导电体(导电性材质的研磨层)接入涡电流，在导电体的厚度变动或与导电体的距离变动的情况下，将因导电体发生的涡电流引起的共振频率或合成阻抗作为输出信号而接收，从输出信号的变化测量至导电体(第一金属面)的距离。
更具体而言，第一涡电流传感器402从以金属材质形成的盘支架330的上表面(第一金属面)感测涡电流信号。
作为参考，第一涡电流传感器402接收的输出信号在没有导电性材料的情况下，没有合成阻抗的减少成分，因而原则上测量为基准值(default)或0，在有导电性材料的情况下，由于合成阻抗的减少成分，输出为从基准值或0减小了合成阻抗减少成分的大小。第一涡电流传感器402的输出值可以显示为电压(voltage)。
优选地，第一涡电流传感器402安装于最靠近第一金属面331配置的调节头301的最下端部。作为一个示例，第一涡电流传感器402安装于形成调节头301外形的外壳的下表面。
如上所述，借助于在最靠近第一金属面331配置的调节头301最下端部(外壳的下面)安装第一涡电流传感器402，从而第一涡电流传感器402可以集中地只感测第一金属面331，因而可以获得提高第一涡电流传感器402的感测准确度的有利效果。
作为另一示例，参照图8及图9，感测部400可以安装于盘支架330，感测盘支架330相对于调节头301的相对移动距离。
作为一个示例，使用第二涡电流传感器404作为感测部400，其与在调节头301上形成的第二金属面311隔开地安装于盘支架330，从第二金属面311感测第二涡电流信号。
其中，所谓调节头301包括第二金属面311，定义为全部包括在调节头301安装以金属材质形成的金属构件而提供第二金属面311，或调节头301本身以金属材质形成而由金属性调节头301的下表面形成第二金属面311的概念。
第二涡电流传感器404与第二金属面311隔开地安装于盘支架330，向第二金属面311接入涡电流，接收来自第二金属面311的输出信号(例如，共振频率或合成阻抗)EF。
第二涡电流传感器404包括缠绕n次的中空螺旋形状的传感器线圈(图上未示出)，从控制部接入交流电流，从传感器线圈以磁束形态接入输入信号，向导电体(导电性材质的研磨层)接入涡电流，在导电体的厚度变动或与导电体的距离变动的情况下，将因导电体发生的涡电流引起的共振频率或合成阻抗作为输出信号而接收，从输出信号的变化测量至导电体(第二金属面)的距离。
更具体而言，第二涡电流传感器404从以金属材质形成的调节头301的下表面(第二金属面)感测涡电流信号。
作为参考，第二涡电流传感器404接收的输出信号在没有导电性材料的情况下，没有合成阻抗的减少成分，因而原则上测量为基准值(default)或0，在有导电性材料的情况下，由于合成阻抗的减少成分，输出为从基准值或0减小了合成阻抗减少成分的大小。第二涡电流传感器404的输出值可以显示为电压(voltage)。
优选地，第二涡电流传感器404安装于最靠近第二金属面311配置的盘支架330的最上端部。
如上所述，在最靠近第二金属面311配置的盘支架330的最上端部安装第二涡电流传感器404，从而第二涡电流传感器404可以只集中地感测第二金属面311，因而可以获得提高第二涡电流传感器404的感测准确度的有利效果。
厚度测量部500基于感测部400感测的盘支架330相对于调节头301的相对移动距离，测量研磨垫110的厚度。
更具体而言，厚度测量部500从第一涡电流传感器402(或第二涡电流传感器)感测的涡电流信号，测量研磨垫110的厚度。
作为参考，第一涡电流传感器402(或第二涡电流传感器)感测的信号(涡电流信号)与研磨垫110厚度具有相关关系。例如，如图7所示，与研磨垫110的厚度减小(T2〉T1)对应，盘支架330向下部方向移动，从而第一涡电流传感器402与盘支架330的第一金属面331(上表面)之间的距离如果增加(L2〉L1)，则第一涡电流传感器402感测的涡电流信号也变化(减小)。因此，可以感测涡电流信号，测量研磨垫110的现在厚度。
优选地，厚度测量部500沿着调节器300的回旋路径，连续地测量研磨垫110的厚度分布。其中，所谓沿着调节器300的回旋路径连续地测量研磨垫110的厚度分布，如图4所示，定义为沿着调节器300的回旋路径，在多个地点P1～P6连续地测量研磨垫的厚度。
如上所述，在调节头301安装第一涡电流传感器402，利用第一涡电流传感器402从盘支架330的第一金属面331感测的涡电流信号，测量研磨垫110的厚度，从而可以测量研磨垫110的连续的厚度分布，可以获得将研磨垫110的厚度分布用作控制化学机械式研磨工序条件的基础材料的有利效果。特别是可以获得根据研磨垫110的厚度分布偏差(图10的ΔEF)而更精密地控制化学机械式研磨工序的有利效果。
另外，在本发明中，不需要隔开地配置多个被感测体410(涡电流传感器的感测对象体)，可以将以金属材质形成的盘支架330(或调节头)本身用作金属性被感测体410，因而具有只利用一个涡电流传感器400便能够测量研磨垫110的厚度分布的优点，通过简单的处理过程便能够获得研磨垫110的厚度分布。
更优选地，厚度测量部500在研磨垫110的调节工序中，实时测量研磨垫110的厚度。如上所述，在调节工序中实时测量研磨垫110的厚度分布变化，从而可以获得在调节工序(或基板的研磨工序)中，根据研磨垫110的厚度，实时控制化学机械式研磨工序条件的有利效果。
另一方面，在前述及图示的本发明实施例中，列举使用感测涡电流的涡电流传感器作为感测部400的示例进行了说明，但根据本发明的另一实施例，也可以使用感测调节头301至盘支架330的距离的距离传感器(例如，光学距离传感器或接触式距离传感器)作为感测部400。
另一方面，参照图11，基板处理装置10包括研磨控制部600，所述研磨控制部600以厚度测量部500测量的研磨垫110的厚度为指标，控制基板W的研磨条件。
其中，所谓研磨控制部600以研磨垫110的厚度为指标来控制基板W的研磨条件，定义为以测量的研磨垫110的厚度为基准值，控制基板W的研磨条件。假如研磨垫110的厚度测量为“A”，则可以以符合研磨垫110厚度“A”的“A研磨条件”来研磨基板W，如果研磨垫110的厚度测量为“B”，则可以以符合研磨垫110厚度“B”的“B研磨条件”来研磨基板W。
具体而言，研磨控制部600以研磨垫110的厚度为指标，控制将基板W加压于研磨垫110的承载头200的加压力、承载头200的旋转数、借助于承载头200的研磨时间中至少一个。换句话说，如果研磨垫110的厚度发生变化，则与研磨垫110厚度变化相应，可以获知基板W研磨了多少，因此，可以根据研磨垫110的厚度变化，控制承载头200的加压力、旋转数、研磨时间，按目标研磨量(目标厚度)准确地研磨基板W。
如果再参照图11，基板处理装置10包括调节控制部700，所述调节控制部700以厚度测量部500测量的研磨垫110厚度为指标，控制研磨垫110的调节条件。
即，基板W的研磨量可以根据承载头200的加压力、承载头200的旋转数、借助于承载头200的研磨时间中至少一个而控制，但也可以借助于控制对研磨垫110进行调节的调节器300的调节条件来调节。换句话说，基板W的研磨量也可以根据研磨垫110的调节状态而控制。
其中，所谓研磨控制部600以研磨垫110的厚度为指标来控制研磨垫110的调节条件，定义为以测量的研磨垫110的厚度为基准值来控制研磨垫110的调节条件。假如研磨垫110的厚度测量为“A”，则可以以符合研磨垫110厚度“A”的“A调节条件”来研磨基板W，如果研磨垫110的厚度测量为“B”，则可以以符合研磨垫110的厚度“B”的“B调节条件”研磨基板W。
具体而言，研磨控制部600以研磨垫110的厚度为指标，控制对研磨垫110进行调节的调节器300的加压力、调节器300的旋转数、借助于调节器300的调节时间中至少一个。换句话说，如果研磨垫110的厚度发生变化，则与研磨垫110的厚度变化相应，可以获知基板W研磨了多少，因而可以根据研磨垫110的厚度变化，控制调节器的加压力、旋转数、调节时间，按目标研磨量(目标厚度)准确地研磨基板W。
根据情况，也可以根据研磨垫110的厚度，同时控制基板W的研磨条件(承载头的控制条件)和研磨垫110的调节条件(调节器的控制条件)。
如上所述，借助于控制研磨条件及调节条件，可以获得根据预先确定的承载头200的加压力而准确地控制基板W进行研磨的单位时间的研磨量的有利效果。
另一方面，图12是用于说明本发明另一实施例的基板处理装置的图，图13是图12的“B”部位的放大图，图14作为本发明的基板处理装置，是用于说明研磨垫的厚度测量过程的图。而且，针对与前述构成相同及相当于相同的部分，赋予相同或相当于相同的附图标记，省略对其的详细说明。
参照图12至图14，本发明另一实施例的基板处理装置包括：研磨盘100；研磨垫110，其配置于研磨盘100的上表面；调节器300，其包括调节头301、能沿上下方向移动地结合于调节头301的盘支架330、安装于盘支架330并接触研磨垫110的调节盘；感测部400，其感测盘支架330相对于调节头301的相对移动距离；厚度测量部500，其基于感测部400感测的相对移动距离，测量研磨垫110的厚度；高度厚度测量部800，其测量研磨盘100的上表面高度；校正部900，其基于高度厚度测量部800测量的研磨盘100各位置的上表面高度偏差，校正研磨垫110的厚度。
与前述实施例一样，可以使用第一涡电流传感器402作为感测部400，所述第一涡电流传感器402与在盘支架330上形成的第一金属面331隔开地安装于调节头301，从第一金属面331感测第一涡电流信号。根据情况，也可以使用第二涡电流传感器404作为感测部400，所述第二涡电流传感器404与在调节头301上形成的第二金属面311隔开地安装于盘支架330，从第二金属面311感测第二涡电流信号。
作为高度厚度测量部800，可以使用能测量研磨盘100的上表面高度的多样传感装置。
作为一个示例，高度厚度测量部800包括：第三涡电流传感器802，其配备于调节器，从在研磨盘100上形成的第三金属面101感测第三涡电流信号；高度检测部804，其从第三涡电流传感器802感测的第三涡电流信号检测研磨盘100的上表面高度。
第三涡电流传感器802向在研磨盘100形成的第三金属面101接入涡电流，接收来自第三金属面101的输出信号(例如，共振频率或合成阻抗)EF。
第三涡电流传感器802包括缠绕n次的中空螺旋形状的传感器线圈(图上未示出)，从控制部接入交流电流，从传感器线圈以磁束形态接入输入信号，向导电体(导电性材质的研磨层)接入涡电流，在导电体厚度变动或与导电体的距离变动的情况下，将因导电体发生的涡电流引起的共振频率或合成阻抗作为输出信号而接收，从输出信号的变化测量出至导电体(第三金属面)的距离。
更具体而言，第三涡电流传感器802从由金属材质形成的研磨盘100的上表面感测涡电流信号。
作为参考，第三涡电流传感器802接收的输出信号在没有导电性材料的情况下，没有合成阻抗的减少成分，因而原则上测量为基准值(default)或0，在有导电性材料的情况下，由于合成阻抗的减少成分，输出为从基准值或0减小了合成阻抗减少成分的大小。第一涡电流传感器402的输出值可以显示为电压(voltage)。
优选地，第三涡电流传感器802以配置于盘支架330外侧区域的方式安装于调节头301。如上所述，在盘支架330的第一金属面331的外侧区域配置第三涡电流传感器802，借助于此，第三涡电流传感器802可以只集中地感测第三金属面101，因而可以获得提高第三涡电流传感器802的感测准确度的有利效果。
高度检测部804从第三涡电流传感器802感测的第三涡电流信号检测研磨盘100的上表面高度。
其中，所谓检测研磨盘100的上表面高度，定义为检测研磨盘100各位置的上表面高度偏差。
作为参考，第三涡电流传感器802感测的信号(涡电流信号)与研磨盘100的上表面高度具有相关关系。例如，在研磨盘100的上表面高度高的位置，随着第三涡电流传感器802与研磨盘100的第三金属面101(上表面)之间距离的减小，第三涡电流传感器802感测的第三涡电流信号也发生变化(增加)。因此，可以感测涡电流信号，检测研磨盘100的高度。
校正部900配备用于基于高度厚度测量部800测量的研磨盘100各位置的上表面高度偏差，校正厚度测量部500测量的研磨垫110的厚度信息。
更具体而言，如果进行研磨垫110厚度测量的研磨盘100上表面高度高于或低于预先定义的基准高度，则校正部900按该偏差(基准高度与实体测量高度的差异)，校正厚度测量部500测量的研磨垫110的厚度信息。
即，参照图14，如果获知研磨盘100的上表面高度、获知研磨垫110的上表面高度，则基于研磨盘100各位置的上表面高度偏差，校正研磨垫110的厚度信息，从而可知实际测量位置的研磨垫110的厚度PT。
如上所述，基于研磨盘100各位置的上表面高度偏差，校正研磨垫110的厚度，从而可以获得提高研磨垫110的厚度测量准确度的有利效果。
即，为了基于盘支架330相对于调节头301的相对移动距离，准确地测量研磨垫110的厚度，研磨盘100的上表面高度需均一。但是，由于加工误差等，如果研磨盘100的上表面高度随位置或区域而不均一(例如，如果发生10～50μm的高度偏差)，则无法准确地测量盘支架330相对于调节头301的相对移动距离，因而存在研磨垫110的厚度测量准确度低下的问题。
但是，本发明在测量研磨垫110的厚度之前，预先测量研磨盘100各位置的上表面高度偏差，基于研磨盘100各位置的上表面高度偏差，校正研磨垫110的厚度，从而可以获得进一步提高研磨垫110的厚度测量准确度的有利效果。
更具体而言，校正部900可以基于预先存储的研磨盘100的基准上表面高度与实际测量的研磨盘100的上表面高度(高度厚度测量部800测量的上表面高度)间的偏差，校正厚度测量部500测量的研磨垫110厚度。
如上所述获得的研磨垫110的厚度用于校正进行研磨工序的基板的研磨层厚度。大致上，在研磨工序中感测基板的研磨层厚度的传感器安装于研磨盘或研磨垫，在研磨工序中，与研磨垫厚度变动量相应，在测量基板的研磨层厚度方面存在错误。因此，如上所述，与在研磨工序中获得的研磨垫110的厚度变动量相应，补偿基板研磨层的测量厚度值，从而可以获得在研磨工序中更准确地感测基板的研磨层厚度值、准确地感测研磨结束时间点的有利效果。
进一步地，研磨垫的表面会沿半径方向和圆周方向而稍稍存在偏差，因而在以某一位置(spot)为中心进行测量的情况下发生测量值的偏差，难以恰当地用于补偿基板研磨层的测量值。但是，本发明将研磨垫的磨损量引起的厚度变动量感测为调节盘340的上下移动量，因此，即使不经另外的信号处理，也可以自然地获得研磨垫磨损引起的厚度变动量经平均化的值。由此，本发明可以由研磨控制部600以研磨垫110厚度变动量为指标，控制承载头200的加压力、旋转数、研磨时间，按目标研磨量(目标厚度)准确地研磨基板W。而且，将研磨垫磨损引起的厚度变动量经平均的值，反映于基板的研磨层厚度测量值，还可以获得更准确地感测基板研磨工序的研磨结束时间点(End Point Dectection)的优点。
如上所述，参照本发明的优选实施例进行了说明，但只要是相应技术领域的从业人员便会理解，在不超出下述权利要求书记载的本发明的思想及领域的范围内，可以多样地修订及变更本发明。

Claims (22)

1.一种基板处理装置，其特征在于，包括：
研磨盘；
研磨垫，其配置于所述研磨盘的上表面；
调节器，其包括调节头、以能沿上下方向移动的方式结合于所述调节头的盘支架、以及安装于所述盘支架并接触所述研磨垫的调节盘；
厚度测量部，其通过感测部接收所述盘支架相对于所述调节头的相对移动距离的相关信息，并根据所述相对移动距离的相关信息获得所述研磨垫的厚度。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述感测部安装于所述调节头。
3.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
所述感测部是第一涡电流传感器，所述第一涡电流传感器以与在所述盘支架上形成的第一金属面隔开的方式安装于所述调节头，并从所述第一金属面感测第一涡电流信号。
4.根据权利要求3所述的基板处理装置，其特征在于，
所述感测部安装于最靠近所述第一金属面配置的所述调节头的最下端部。
5.根据权利要求4所述的基板处理装置，其特征在于，
所述感测部安装于形成所述调节头的外形的外壳的下表面。
6.根据权利要求3所述的基板处理装置，其特征在于，
所述盘支架以金属材质形成，所述第一涡电流传感器从以金属材质形成的所述盘支架的上表面感测所述第一涡电流信号。
7.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述感测部安装于所述盘支架。
8.根据权利要求7所述的基板处理装置，其特征在于，
所述感测部是第二涡电流传感器，所述第二涡电流传感器以与在所述调节头上形成的第二金属面隔开的方式安装于所述盘支架，并从所述第二金属面感测第二涡电流信号。
9.根据权利要求8所述的基板处理装置，其特征在于，
所述感测部安装于最靠近所述第二金属面配置的所述盘支架的最上端部。
10.根据权利要求8所述的基板处理装置，其特征在于，
所述调节头以金属材质形成，所述第二涡电流传感器从以金属材质形成的所述调节头的下表面感测所述第二涡电流信号。
11.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述感测部是用于感测所述调节头至所述盘支架的距离的距离传感器。
12.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述厚度测量部在所述研磨垫的调节工序中实时检测所述研磨垫的厚度。
13.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述调节器能沿回旋路径相对于所述研磨垫进行回旋移动，
所述厚度测量部连续地检测所述研磨垫的沿所述回旋路径的厚度分布。
14.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
还包括研磨控制部，其基于所述厚度测量部测量的所述研磨垫的厚度值，控制所述基板的研磨条件。
15.根据权利要求14所述的基板处理装置，其特征在于，
所述研磨控制部以所述研磨垫的厚度为指标，控制将所述基板加压于所述研磨垫的承载头的加压力、所述承载头的旋转数、借助于所述承载头的研磨时间中至少一个。
16.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
包括调节控制部，所述调节控制部以所述厚度测量部测量的所述研磨垫的厚度为指标，控制所述研磨垫的调节条件。
17.根据权利要求16所述的基板处理装置，其特征在于，
所述调节控制部以所述研磨垫的表面特性为指标，控制所述调节器的加压力、所述调节器的旋转数、借助于所述调节器的调节时间中的至少一个。
18.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，包括：
高度厚度测量部，其测量所述研磨盘的上表面高度；
校正部，其基于所述高度厚度测量部测量的所述研磨盘的各位置的上表面高度偏差，校正所述厚度测量部测量的所述研磨垫的厚度。
19.根据权利要求18所述的基板处理装置，其特征在于，
所述高度厚度测量部包括：
第三涡电流传感器，其配备于所述调节器，从形成在所述研磨盘上的第三金属面感测第三涡电流信号；
检测部，其从所述第三涡电流传感器感测的所述第三涡电流信号检测所述研磨盘的上表面高度。
20.根据权利要求19所述的基板处理装置，其特征在于，
所述第三涡电流传感器以配置于所述盘支架的外侧区域的方式安装于所述调节头。
21.一种基板处理装置，其特征在于，包括：
研磨盘；
研磨垫，其配置于所述研磨盘的上表面；
调节器，其包括调节头、以能沿上下方向移动的方式结合于所述调节头的盘支架、以及安装于所述盘支架并接触所述研磨垫的调节盘；
第一涡电流传感器，其以与形成在所述盘支架上的第一金属面隔开的方式安装于所述调节头，从所述第一金属面感测第一涡电流信号；
厚度测量部，其基于所述第一涡电流传感器感测的所述第一涡电流信号，获得所述研磨垫的厚度；
第三涡电流传感器，其配备于所述调节器，从形成在所述研磨盘上的第三金属面感测第三涡电流信号；
高度检测部，其从所述第三涡电流传感器的所述第三涡电流信号获得所述研磨盘的上表面高度；
校正部，其基于所述检测部检测的所述研磨盘的各位置的上表面高度偏差，校正所述厚度测量部测量的所述研磨垫的厚度。
22.根据权利要求21所述的基板处理装置，其特征在于，
所述第一涡电流传感器以配置于所述盘支架的内侧区域的方式安装于所述调节头，
所述第三涡电流传感器以配置于所述盘支架的外侧区域的方式安装于所述调节头。
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