KR100241084B1 - 연마처리 모니터장치 - Google Patents

Abstract

기포가 없는 액 커튼을 형성해서 연마대상의 막의 막 두께를 측정한다.

연마장치에 구비되고, 기판(W)의 표면에 도포된 막(膜)을 연마하는 연마처리중에 상기 연마대상의 막의 막 두께를 측정하여 연마처리의 진행상황을 모니터하기 위한 연마처리 모니터장치(1)에 있어서, 기판(W)의 표면으로부터의 반사광의 분광스펙트럼을 계측하는 계측유닛(2)의 계측창(21)과 기판(W)의 표면과의 사이의 계측영역(55)에 세정액을 채워서 액 커튼을 형성한다. 액 커튼 제어부(9)는, 계측영역(55)내의 기포에 의해 계측유닛(2)으로 계측되는 반사광의 분광스펙트럼에 생기는 기포 특성변화를 조사하면서 그 기포 특성변화을 없애도록 승강구동기구(4)를 제어하여 계측창(21)과 기판(W)의 표면과의 간격을 피드백 제어에 의해 조절한다.

Description

연마처리 모니터장치

본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 기판에 연마처리를 행하는 연마장치에 구비되고, 기판 표면에 도포된 막을 연마하는 연마처리중에 연마대상의 막의 막 두께를 광학적으로 측정하여 연마처리의 진행상황을 모니터하기 위한 연마처리 모니터장치에 관한 것이다.

근래, 반도체 디바이스의 고집적화에 따라 회로의 배선이 미세화하고, 배선간의 거리도 보다 좁게되어 있으며, 그것에 대응하기 위한 포토리소그래피의 경우, 초점깊이가 얕게(淺)되기 때문에, 반도체 웨이퍼(기판)의 표면을 평탄화하는 것이 필요하게 된다. 이 평탄화법의 하나의 수단으로서, 연마장치에 의해 기판 표면에 도포된 막(절연막)을 평탄하게, 또한 목표의 막 두께까지 연마하는 것이 행해지고 있다.

이 연마장치에 의한 연마처리는, 탑링(top ring)이 기판을 유지하고, 그 기판의 표면을 턴테이블(turntable)에 펼쳐 설치된(張設) 연마포(硏磨布)로 누르며, 연마포상에 슬러리(slurry)(硏磨砥液)를 흘려 턴테이블과 탑링(기판)을 각각 독립해서 회전시키는 것으로 행해진다.

이러한 종류의 연마장치에는, 연마처리의 진행상황을 모니터하기 위한 모니터장치가 구비되어 있다. 근래에는, 연마대상의 막의 막 두께를 광학적으로 측정하는 모니터장치가 제안되어 있다. 이 모니터장치는, 기판 표면으로 계측광을 조사(照射)하여 그 계측광의 기판 표면으로부터의 반사광을 받아들이고, 그 반사광의 분광스펙트럼을 계측해서 계측된 반사광의 분광스펙트럼을 해석하여 기판 표면에 도포된 연마대상의 막의 현재의 막 두께를 측정한다.

그런데, 상기 막 두께 측정의 경우, 기판 표면(연마대상의 막)상에 연마가루가 부착하고 있으면, 연마가루가 계측광을 흡수하거나 계측광을 산란시키기 때문에, 정확한 막 두께를 측정할 수 없다.

그래서, 본 발명자는, 막 두께 측정의 경우에 기판의 표면에 대향되는 계측창을 설치하고, 막 두께 측정용 계측광의 기판 표면으로의 조사와, 기판 표면으로부터의 반사광의 받아들임을 상기 계측창을 통해서 행하도록 구성하여, 기판 표면과 계측창과의 사이의 계측영역에 세정액(순수)을 채워 상기 계측영역에 그 액의 액 커튼을 형성하여 연마대상의 막의 막 두께를 측정하는 것을 제안하였다.

상기 구성의 장치에 의하면, 계측영역에 형성하는 액 커튼에 의해서, 기판 표면에 부착하고 있는 연마가루는, 막 두께 측정에 지장이 없을 정도로 씻겨 흐르기 때문에, 계측광의 흡수나 산란이 방지되어 연마대상의 막의 막 두께를 정확히 측정하는 것을 기대할 수 있다.

그러나, 상술한 바와 같이, 액 커튼을 형성하여 막 두께를 측정한다는 기술을 실제의 연마장치에 조합하면, 계측영역내에 세정액의 기포가 존재하는 경우가 있고, 그것에 기인하여 막 두께 측정을 정확히 행할 수 없다는 사실을 판명하였다.

본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 액 커튼을 형성하여 막 두께를 측정하는 경우 계측영역내에서의 기포 발생 등을 적절히 억제하여 막 두께 측정을 정확히 행할 수 있는 연마처리 모니터장치를 제공하는데 있다.

본 발명자는, 액 커튼을 형성하여 막 두께를 측정한다는 기술을 실제의 연마장치에 조합한 경우에, 계측영역내에 기포가 존재하는 원인을 조사한 결과, 이하와 같은 요인에 의한 것을 밝혀냈다.

즉, 연마처리를 중단하여 막 두께를 측정하는 경우에는, 기판 표면을 턴테이블로부터 떨어뜨려 모니터장치의 계측창과 기판 표면이 대향하도록 셋팅하지 않으면 안되지만, 이 셋팅을 위한 기구의 기계정밀도의 문제로 계측창과 기판 표면과의 사이의 간격이 항상 같게 되지 않는다. 또한, 연마대상의 막의 연마의 진행에 따라서 계측창과 기판 표면과의 사이의 간격이 약간 변화한다. 게다가, 연마대상의 막의 아래(기판 표면과 연마대상의 막의 사이)에 형성되어 있는 패턴의 층수(層數) 등의 차이에 의해, 계측창과 기판 표면과의 사이의 간격이 기판에 따라서 변화한다.

이와 같이, 연마장치마다 혹은 연마대상의 기판마다 막 두께를 측정하는 경우 계측창과 기판 표면과의 간격이 일정하게 되지 않는 것에 의해, 계측영역내에 기포가 발생하는 것으로 생각된다.

예컨대, 계측창과 기판 표면과의 간격이 지나치게 넓은 경우에는, 액 커튼용 세정액이 계측영역에 충분히 채워지지 않게 되어 외부에서 형성된 기포가 계측영역내로 진입해 오는 것이 생각되고, 한편 계측창과 기판 표면과의 간격이 지나치게 좁은 경우에는, 액 커튼용으로 유출시키고 있는 세정액이 기판 표면에 부딪치는 수압이 커지게 되어, 그것에 기인해서 계측영역내에서 기포가 발생하는 것이 생각된다.

그래서, 본 발명자는, 계측창과 기판 표면과의 간격을 적당히 조절하거나, 액 커튼 형성용 세정액의 액 유출량을 적당히 조절해 보면, 계측영역내의 기포의 발생 등을 적절히 억제하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 계측영역내에 기포가 존재하고 있는 것으로, 계측광의 기판 표면으로부터의 반사광의 분광스펙트럼에 어떠한 특성변화가 생기는가도 밝히게 되었다.

이와 같은 연구결과를 기초로, 본 발명자는 이하와 같은 발명을 완성하는데 도달하였다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 관한 연마처리 모니터장치의 전체 구성을 나타내는 도면,

도 2는 계측유닛의 상세 구성을 나타내는 도면,

도 3은 기판의 표면에 도포된 막의 연마처리를 설명하기 위한 도면,

도 4는 계측광의 초점위치와 계측점과의 위치맞춤을 나타내는 도면,

도 5는 계측영역에 기포가 없는 경우와 있는 경우의 반사광의 분광스펙트럼을 그래프로 나타낸 도면,

도 6은 모니터장치에 의한 연마처리의 진행상황의 모니터처리를 나타내는 플로 챠트,

도 7은 액 커튼 제어부에 의한 액 커튼의 조절처리를 나타내는 플로 차트,

도 8은 마찬가지로, 액 커튼의 조절처리를 나타내는 플로 챠트,

도 9는 마찬가지로, 액 커튼의 조절처리를 나타내는 플로 차트이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 연마처리 모니터장치, 2 : 계측유닛,

4 : 승강구동기구, 8 : 액 커튼 형성기구,

9 : 액 커튼 제어부, 10 : 막 두께 연산부,

21 : 계측창, 53 : 유량조절밸브,

55 : 계측영역, SQ : 세정액,

W : 기판.

즉, 본 발명자가 완성한 발명중 청구항 1 기재의 발명은, 연마장치에 구비되고, 기판 표면에 도포된 막을 연마하는 연마처리중에 상기 연마대상의 막의 막 두께를 측정하여 연마처리의 진행상황을 모니터하기 위한 연마처리 모니터장치에 있어서, 상기 기판 표면에 대향되는 계측창을 가지고, 상기 계측창을 통해서 상기 기판 표면으로 계측광을 조사하며, 상기 계측창을 통해서 상기 계측광의 상기 기판 표면으로부터의 반사광을 받아들이고, 그 반사광의 분광스펙트럼을 계측하는 분광스펙트럼 계측수단과, 상기 분광스펙트럼 계측수단으로 계측되는 반사광의 분광스펙트럼을 해석하여 상기 연마대상의 막의 막 두께를 구하는 막 두께 연산수단과, 상기 계측창과 상기 기판 표면과의 사이의 계측영역에 세정액을 채워 상기 계측영역에 그 액의 커튼을 형성하는 액 커튼 형성수단과, 상기 계측창과 상기 기판 표면을 근접, 이간시키는 접리(接離)수단과, 상기 계측영역내에 존재하는 기포에 의해서 상기 분광스펙트럼 계측수단으로 계측되는 반사광의 분광스펙트럼에 생기는 특성변화(이하, 「기포 특성변화」라고 한다)를 조사하면서, 그 기포 특성변화가 없어지도록 상기 접리수단을 제어하여 상기 계측창과 상기 기판 표면과의 간격을 피드백 제어에 의해 조절하는 제어수단을 구비한 것이다.

또한, 청구항 2 기재의 발명은, 상기 청구항 1 기재의 연마처리 모니터장치에 있어서, 상기 액 커튼 형성수단으로부터의 세정액의 액 유출량을 가변으로 조절하는 액 유출량 조절수단을 더 구비하고, 또한 상기 제어수단은, 상기 기포 특성변화를 조사하면서 그 기포 특성변화가 없어지도록 상기 계측창과 상기 기판 표면과의 간격의 피드백 제어에 의한 조절과, 상기 액 커튼 형성수단으로부터의 세정액의 액 유출량의 피드백 제어에 의한 조절을 행하는 것을 특징으로 하는 것이다.

(작 용)

본 발명의 작용은 다음과 같다.

즉, 청구항 l 기재의 발명에 의하면, 제어수단은 계측영역내에 존재하는 기포에 의해서 분광스펙트럼 계측수단으로 계측되는 기포 특성변화를 기초로, 접리수단을 구동하면서 계측영역내의 기포가 실제로 없어지도록 계측창과 기판 표면과의 간격을 피드백 제어에 의해 조절한다. 이것에 의해, 어떠한 요건에 따라서 계측영역내에 기포가 존재하고 있는가에 관계없이 실제로 기포를 없애는 것이 가능해진다. 그리고, 계측영역내에 기포가 없어진 상태에서 분광스펙트럼 계측수단으로 계측된 기판 표면으로부터의 반사광의 분광스펙트럼을 막 두께 연산수단이 해석하여 연마대상의 막의 현재의 막 두께를 구한다.

청구항 2 기재의 발명에 의하면, 제어수단에 의한 기포 특성변화를 기초로 한 피드백 제어를, 접리수단을 구동하여 계측창과 기판 표면과의 간격의 조절에 부가해서, 액 유출량 조절수단을 구동하여 액 커튼 형성수단으로부터의 세정액의 액 유출량의 조절도 행하도록 하고 있다. 계측창과 기판 표면과의 간격의 피드백 제어에 의한 조절과, 액 커튼 형성수단으로부터의 세정액의 액 유출량의 피드백 제어에 의한 조절은, 어느쪽의 제어를 먼저 또는 우선적으로 행하여도 된다.

(발명의 실시형태)

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.

도 1은, 본 발명의 일실시예에 관한 연마처리 모니터장치의 전체 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 계측유닛의 상세 구성을 나타내는 도면이다.

도면에서는, 막 두께 측정을 위해, 기판(반도체 웨이퍼)(W)의 표면과, 연마처리 모니터(1)의 계측유닛(2)의 계측창(21)이 대향해서 셋팅되어 있는 상태를 나타낸다.

기판(W)은, 표면(연마대상의 막이 도포되어 있는 면)이 하측을 향해서 탑링(100)으로 유지되어 있다. 또, 연마처리에서는, 탑링(100)을 도면에 나타낸 바와 같이 기판(W)의 표면을 하측으로 해서 유지한 상태에서 기판(W)의 표면을 도시하지 않은 턴테이블의 상면에 펼쳐 설치된 연마포로 누르고, 연마포에 슬러리를 흘려 턴테이블을 연직축(도면의 상하방향의 축) 주위로 회전시킴과 동시에, 그것과 독립해서 탑링(100)(기판W)을 연직축 주위로 회전시키는 것으로 행해진다. 그 때문에, 탑링(100)은, 도면에 나타낸 바와 같이, 연직축 주위로 회전 가능하게 구성되어 있다. 또한, 상기 연마처리시의 상태로부터 도 l, 도 2의 상태로 셋팅시키기(혹은, 그 반대의 동작을 행하는) 위한 도시하지 않은 기구가 구비되고, 연마처리와, 연마처리의 진행상황의 모니터(막 두께측정)를 교대로 행할 수 있게 되어 있다.

여기서, 기판(W)의 표면에 도포된 막(절연막)의 연마처리에 대해서 도 3을 참조하여 간단히 설명한다.

기판(W)의 표면에 회로패턴을 다단으로 적층 형성하는 경우, 하단의 회로패턴상에 절연막(예컨대, SiO₂막 등)을 도포하고, 그 위에 상단의 회로패턴을 형성한다. 이때, 하단의 회로패턴에 요철(凹凸)이 있으면, 그것에 따라서 도면에 나타낸 바와 같이 도포된 절연막(ZM)의 표면에도 요철(凹凸)이 생긴다. 이와 같은 요철(凹凸)이 있는 절연막(ZM)의 표면에 상단의 (미세한)회로패턴을 형성하고자 하면, 스텝퍼(stepper)에서의 미세한 회로패턴의 노광시에, 소망의 선폭의 회로패턴을 묘화(描畵)할 수 없다. 그래서, 도면의 일점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 절연막(ZM)의 표면의 요철(凹凸)을 없애서 평탄하게 하도록 상기 연마처리로 절연막(ZM)을 연마한다.

다음에, 연마처리 모니터장치(1)의 구성을 설명한다.

연마처리 모니터장치(1)는, 분광스펙트럼 계측수단으로서의 계측유닛(2), 오토포커스 제어부(3), 접리수단으로서의 승강구동기구(4), 수평 2축 구동기구(5), 화상처리부(6), 표시조작장치(7), 액 커튼 형성수단으로서의 액 커튼 형성기구(8), 제어수단으로서의 액 커튼 제어부(9), 막 두께 연산수단으로서의 막 두께 연산부(10), 모니터 제어부(11) 등으로 구성되어 있다.

계측유닛(2)은, 이하와 같이 구성되어 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 광원(22)으로부터의 계측광은 조명용 렌즈(23)를 통과하여 하프미러(24), 미러(25)에서 광로가 변경되고, 결상렌즈(26)를 통과하여 계측창(21)을 통해 기판(W)의 표면의 소정의 계측점에서 초점을 맺도록 되어 있다. 그리고, 계측광의 기판(W)의 표면(계측점)으로부터의 반사광은, 계측창(21)을 통해 결상렌즈(26)를 통과하여 미러(25)에서 광로가 변경되고, 하프미러(24)를 투과해서 결상렌즈(27)를 통과하여 핀홀(pinhole)부착 미러(28)에서 분기된다. 한쪽의 반사광은 결상렌즈(29)를 통과하여 2차원 CCD 카메라(30)로 기판(W)의 표면의 상기 계측점의 주위의 화상을 촬영한다. 다른쪽의 반사광은 홀로그래픽 격자(31)에서 소정의 파장대역으로 분광되어, 그 분광스펙트럼이 1차원 CCD 센서(32)로 광전 변환된다.

또, 광원(22)의 온/오프(ON/OFF) 제어는, 모니터 제어부(11)에 의해 행해진다(도 1참조).

또한, 결상렌즈(26)는, 계측창(21)(기판W의 표면)에 대해서 근접, 이간 자유롭게 구성되어 있다. 이 접리기구는, 예컨대 도 2에 나타낸 바와 같이, 가이드축(41,42)에 결상렌즈(26)의 주변부가 설치되고, 스텝핑 모터(43)로 회전되는 편심캠(44)에 의해 가이드축(41)이 승강되는 것으로 실현되어 있다. 이것에 의해, 계측광이 기판(W)의 표면의 소정의 계측점에서 자동적으로 초점을 맺도록, 즉 오토포커스 기구가 실현되어 있다. 또, 오토포커스를 위한 스텝핑 모터(43)의 구동제어는, 오토포커스 제어부(3)에 의해 행해지도록 되어 있다(도l 참조).

오토포커스 제어부(3)는 2차원 CCD 카메라(30)로 촬영된 화상의 흐림을 화상처리(화상콘트라스트법)에 의해 인식하고, 그 화상의 흐림이 없어지도록 스텝핑 모터(43)를 구동 제어하며, 결상렌즈(26)를 기판(W)의 표면에 대해서 근접, 이간시켜 계측광의 초점을 맞춘다. 또, 오토포커스 제어부(3)는 모니터 제어부(11) 및 액 커튼 제어부(9)로부터의 지시에 의해 계측광의 초점맞춤을 행한다.

승강구동기구(4)는, 스텝핑 모터 등을 구동원으로 한 볼 나사 등의 주지의 1축 방향 구동기구에 의해, 계측유닛(2)을 승강(도면의 상하방향으로 변위)시키도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 계측창(21)을 기판(W)의 표면으로 근접, 이간시킬수 있다. 또, 이 승강구동기구(4)(의 구동원)의 구동제어는, 액 커튼 제어부(9)에 의해 행해진다.

수평 2축 구동기구(5)는, 스텝핑 모터 등을 구동원으로 한 볼 나사 등의 주지의 1축 방향 구동기구를 2개 직교(直交)시키는 것에 의해, 수평방향으로 서로 직교하는 2축 방향(도 1의 좌우방향 및 도 1의 지면에 수직한 방향)으로 계측유닛(2)을 변위시키도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 계측창(21)(기판(W)의 표면에 맺히는 계측광의 초점위치)를 기판(W)의 표면상에서 변위시킬 수 있다. 또, 수평 2축 구동기구(5)의 구동은 표시조작장치(7)의 조작부(7a)로부터의 오퍼레이터 조작과, 모니터 제어부(11)로부터의 지시에 의해 행해진다.

화상처리부(6)는, 2차원 CCD 카메라(30)로 촬영된 화상을, 예컨대, 도 4에 나타낸 바와 같이, 표시조작장치(7)의 표시부(7b)에 표시한다. 표시부(7b)에 표시되는 화상의 중심(도 4의 十자 교점)이, 기판(W)의 표면에 맺히는 현재의 계측광의 초점위치이다. 막 두께를 측정하는 계측점(KP)은 미리 결정되어 있다. 도 4(a)의 경우, 기판(W)의 표면에 맺히는 현재의 계측광의 초점위치가, 계측점(KP)으로부터 어긋나 있다. 따라서, 이와 같은 경우에는, 오퍼레이터는 표시조작장치(7)의 조작부(7a)를 조작해서 수평 2축 구동기구(5)를 구동하여, 기판(W)의 표면에 맺히는 현재의 계측광의 초점위치를 계측점(KP)에 일치시키도록 계측유닛(2)을 수평 2축 방향으로 변위시켜, 도 4(b)에 나타낸 바와 같이 조절한다. 현재의 계측광의 초점위치와 계측점(KP)과의 위치맞춤이 완료하면, 오퍼레이터는 조작부(7a)에서 액 커튼 제어부(9)로 액 커튼의 조절개시 지시를 준다.

또, 상기에서는, 계측광의 초점위치와 계측점과의 위치맞춤을 오퍼레이터가 조작부(7a)에서 행하도록 하고 있지만, 계측점에 관한 정보를 화상처리부(6)로 공급해 놓고, 화상처리부(6)에서 현재의 계측광의 초점위치와 계측점과의 어긋남을 화상처리로 인식하여, 그 어긋남이 없어지도록 모니터 제어부(11)가 수평 2축 구동기구(5)를 구동해서, 계측광의 초점위치와 계측점과의 위치맞춤을 자동적으로 행하도록 구성하여도 된다. 이와 같이 구성한 경우에는, 계측광의 초점위치와 계측점과의 위치맞춤이 완료한 시점에서, 모니터 제어부(11)가 액 커튼 제어부(9)로 액 커튼의 조절개시 지시를 준다.

또, 연마처리의 진행상황을 모니터(막 두께 측정)하기 위해서, 연마처리를 중단하여 기판(W)의 표면이 턴테이블상의 연마포로부터 떨어지고, 기판(W)의 표면과 계측창(21)이 대향하도록 셋팅된 상태에서 계측점에 대향하도록 계측창(21)이 위치하고 있는 것에는 한정되지 않는다. 따라서, 2차원 CCD 카메라(30)로 촬영된 화상내에 계측점이 포함되도록, 기판(W)의 표면에 대한 계측창(21)의 위치를 조절하는 일도 있다. 이 위치조절은, 수평 2축 구동기구(5)에 의한 계측창(21)의 변위범위가 기판(W)의 표면 전면을 커버하고 있으면, 수평 2축 구동기구(5)를 구동해서 행한다. 또한, 수평 2축 구동기구(5)에 의한 계측창(21)의 변위범위가 기판(W)의 표면의 일부만을 커버하도록 구성한 경우에는, 상기 위치조절은, 탑링(100)의 연직축 주위의 회전과, 수평 2축 구동기구(5)의 구동을 조합해서 행한다. 그리고, 상기 계측점에 대한 계측창(21)의 위치조절에 의해, 2차원 CCD 카메라(30)로 촬영되는 화상에 계측점이 포함되게 되면, 상술한 바와 같이, 그 화상에 근거하여 계측광의 초점위치와 계측점과의 정확한 위치맞춤을 행한다.

또한, 계측점이 복수 지정되는 일도 있지만, 이 경우 어떤 계측점에서의 막 두께 측정이 종료하면, 다음 계측점에 대해서 계측창(21)의 위치조절을 행해서 2차원 CCD 카메라(30)로 촬영되는 화상에 그 계측점이 포함되면, 그 화상에 근거하여 계측광의 초점위치와 그 계측점과의 정확한 위치맞춤을 행하는 동작을 반복한다.

액 커튼 형성기구(8)는, 액 유출부(51), 송액관(送液管)(52), 액 유출량 조절수단으로서의 유량조절밸브(53), 액 공급부(54) 등으로 구성되어 있다. 액 유출부(51)는 계측유닛(2)의 계측창(21) 부근의 벽면을 내벽으로 하고, 그 주위에 외벽을 마련하여 구성되어 있다. 상기 내벽과 외벽과의 사이의 공간의 하부는 폐지(閉止)되고, 한편 상기 공간의 상부는 개방되어 있다. 송액관(52)의 일단은 상기 공간에 연통(連通) 접속되어 있고, 타단은 액 공급부(54)에 연통 접속되어 있다. 액 공급부(54)로부터 공급되는 세정액(순수)은 송액관(52)을 통해서 액 유출부(51)의 상기 공간으로 보내지고, 이 공간의 상부로부터 도 1, 도 2의 2점 쇄선으로 나타낸 바와 같이 기판(W)의 표면을 향해서 순수(SQ)가 유출되는 것으로, 계측창(21)과 기판(W)의 표면과의 사이의 계측영역(55)에 순수(SQ)가 채워져 계측영역(55)에 액 커튼이 형성되도록 되어 있다. 이 액 커튼이 형성된 상태(계측영역55에 순수SQ가 채워진 상태)에서 후술하는 막 두께 측정이 행해진다. 또, 이 액 커튼의 형성에 의해, 기판(W)의 표면의 계측점을 포함하는 영역에 부착하고 있는 연마가루가 막 두께 측정에 지장이 없을 정도로 씻겨 흐르고, 연마가루에 의한 계측광의 흡수나 산란에 의해 막 두께 측정을 정확히 행할 수 없다는 문제점은 해소되지만, 계측영역(55)내에 순수의 기포가 발생하는 일이 있어, 이 기포에 의해서 막 두께 측정을 행할 수 없다는 문제점이 생기게 된다. 그래서, 본 발명에서는, 후술하는 바와 같이 액 커튼 제어부(9)가, 상기 기포를 억제하도록 액 커튼을 조절하도록 하고 있다.

본 실시예에서는, 송액관(52)에서 보내지는 액량을 유량조절밸브(53)로 임의로 조절할 수 있도록 구성되어 있고, 이 조절에 의해, 액 유출부(51)로부터 유출되는 액 유출량을 임의로 변경 조절할 수 있도록 되어 있다. 이 유량조절밸브(53)의 유량조절은, 액 커튼 제어부(9)에 의해 행해진다. 또한, 액 커튼의 형성 자체의 제어, 즉 액 공급부(54)로부터의 순수의 공급과 그 정지의 제어는 모니터 제어부(11)에 의해 행해진다.

액 커튼 제어부(9)는, 액 커튼의 조절개시 지시를 받으면, 1차원CCD 센서(32)로 광전 변환된 계측점으로부터의 반사광의 분광스펙트럼을 도시하지 않은 A/D(아날로그 투 디지탈)변환기에서 디지털 데이터로 변환하여 받아들이고, 받아들인 데이터에 근거해서 계측영역(55)내의 기포의 유무를 조사하면서, 계측영역(55)내의 기포를 없애도록 계측창(21)의 근접, 이간(승강구동기구4의 구동)이나 액 유출부(51)로부터의 순수의 액 유출량의 조절(유량조절밸브53의 조절)을 행해 액 커튼의 조절을 행한다. 그리고, 계측영역(55)내의 기포가 없어지도록 액 커튼의 조절이 종료하면, 막 두께 측정 개시지시를 막 두께 연산부(10)로 준다.

또, 계측영역(55)에 기포가 없는 상태에서 계측점으로부터의 반사광의 분광스펙트럼은, 도 5(a)와 같이 각 파장마다의 반사율에 변화가 나타난다. 한편, 계측영역(55)에 기포가 있는 상태에서의 계측점으로부터의 반사광의 분광스펙트럼은, 도 5(b)와 같이 각 파장의 반사율은 모두 100% 또는 0% 로 되고, 각 파장마다의 반사율에 변화가 나타나지 않게 된다. 따라서, 계측점으로부터의 반사광의 분광스펙트럼의 각 파장마다의 변화의 유무에 따라서 계측영역(55)내의 기포의 유무를 판정할 수 있다.

막 두께 연산부(10)는, 막 두께 측정개시 지시를 받으면, 1차원 CCD 센서(32)로 광전 변환된 계측점으로부터의 반사광의 분광스펙트럼을 도시하지 않은 A/ D 변환기에서 디지털 데이터로 변환하여 받아들이고, 받아들인 데이터를 해석하여 계측점에서의 연마대상의 막의 막 두께를 구한다.

상술한 바와 같이, 계측영역(55)내에 기포가 없는 상태에서 계측한 계측점으로부터의 반사광의 분광스펙트럼은 도 5(a)와 같이 된다. 이 분광스펙트럼의 각 파장마다의 반사율의 변화가 나타나는 쪽은 연마대상의 막의 재료, 그 하단의 패턴의 재료나 막의 재료 등의 조합(이하, 이 조합을 재료특성이라 한다)에 따라서 상이하고, 게다가 재료특성이 같더라도 연마대상의 막의 막 두께가 다르면 상기 분광스펙트럼의 각 파장마다의 반사율의 변화가 나타나는 쪽은 상이하다. 막 두께 연산부(10)는, 연마대상의 막의 막 두께마다의 분광스펙트럼의 샘플군을 재료특성마다 기억하고 있다. 또한, 현재 계측하고 있는 기판(W)의 표면의 계측점의 재료특성은 이미 알고 있다. 따라서, 막 두께 연산부(10)는, 현재 계측하고 있는 기판(W)의 표면의 계측점의 재료특성에 대해서 연마대상의 막의 막 두께마다의 분광스펙트럼의 샘플군중에서 이번 회에 계측한 분광스펙트럼의 각 파장마다의 반사율의 변화와 같은 분광스펙트럼의 샘플을 찾는 것에 의해, 연마대상의 막의 현재의 막 두께를 특정할 수 있다. 구해진 막 두께는, 모니터 제어부(11)로 주어진다.

모니터 제어부(11)는, 연마장치 제어부(110)로부터의 모니터 개시지시에 의해, 후술하는 바와 같이 모니터장치(1)의 각부(各部)를 제어하고, 미리 설정된 계측점의 연마대상의 막의 막 두께를 측정하여, 측정된 막 두께를 연마장치 제어부(110)로 준다. 또, 계측점에 관한 정보는 연마장치 제어부(110)로부터 주어진다.

연마장치 제어부(110)는, 연마처리의 제어나 연마처리를 중단하여 기판(W)의 표면을 턴테이블상의 연마포로부터 떨어뜨려, 기판(W)의 표면과 계측창(21)이 대향하도록 셋팅하는 동작제어 등 연마장치 전체의 제어를 행한다. 이 연마장치 제어부(110)는, 기판(W)의 표면과 계측창(21)이 대향하도록 셋팅시키는 동작이 완료하면(도l, 도 2의 상태가 된다), 모니터 개시지시를 모니터 제어부(11)로 준다. 또한, 측정된 계측점의 막 두께를 모니터 제어부(11)로부터 받아들이면, 그 정보에 근거하여 연마대상의 막을 평탄하게 또한 목표의 막 두께까지 연마되었는가 아닌가를 조사하여, 연마대상의 막이 평탄하게 또한 목표의 막 두께까지 연마되어 있으면, 그 기판(W)에 대한 연마처리를 종료하고, 그렇지 않으면, 그 기판(W)에 대한 연마처리를 다시 행하여 연마처리의 진행상황의 모니터(모니터장치1에 의한 막 두께의 측정)를 행하게 하는 동작을 반복한다.

또, 연마처리를 균일하게, 즉 연마대상의 막이 전체적으로 평탄하게 되도록 연마되는 것이 보증되어 있으면, 계측점을 1개소 지정하면 된다. 예컨대, 도 3의 계측점(KS1)을 1개소 지정하여 그 계측점(KS1)의 막 두께를 측정하고, 측정한 막 두께가 미리 결정된 그 계측점(KS1)의 목표의 막 두께(md1)에 도달하고 있는가 아닌가를 조사한다. 측정된 막 두께가 목표의 막 두께(md1)에 도달하고 있으면, 연마대상의 막이 전체적으로 평탄하게 되도록 연마되어 있기 때문에, 연마대상의 막이 전체적으로 평탄하게 또한 목표의 막 두께까지 연마된 것으로서, 그 기판(W)에 대한 연마처리를 종료하고, 측정된 막 두께가 목표의 막 두께(md1)에 도달하고 있지 않으면, 그 기판(W)에 대한 연마처리를 다시 행한다.

또한, 모니터장치(1)로 측정된 막 두께에 의해, 연마대상의 막이 평탄하게 연마되어 있는가 아닌가, 목표의 막 두께까지 연마되었는가 아닌가를 조사하기 위해서는, 예컨대 기판(W)의 표면상의 산재하는 복수 개소에 계측점을 지정하면 된다. 예컨대, 도 3의 계측점(KSl,KS2)을 예로 들어 설명한다. 모니터장치(1)로 계측된 각 계측점(KS1,KS2)의 막 두께가, 미리 결정된 각 계측점(KS1,KS2)의 목표의 막 두께(md1,md2)에 도달하고 있는가 아닌가를 조사한다. 각 계측점(KSl,KS2)의 목표의 막 두께(md1,md2)는, 연마대상의 막이 평탄하게 되도록 미리 결정되어 있다. 따라서, 모니터장치(1)로 계측된 각 계측점(KS1,KS2)의 막 두께가 미리 결정된 각 계측점(KSl,KS2)의 목표의 막 두께(md1,md2)에 도달하고 있으면, 적어도 연마대상의 막이 그 2점(KS1,KS2)의 주변에서 평탄하게 또한 목표의 막 두께까지 연마된 것으로 된다. 따라서, 계측점을 기판(W)의 표면상의 산재하는 복수 개소에 지정하면, 연마대상의 막이 전체적으로 평탄하게 또한 목표의 막 두께까지 연마된 것을 조사할 수 있다.

다음에, 모니터장치(1)에 의한 연마처리의 진행상황의 모니터처리를 도 6에 나타내는 플로우 챠트를 참조하여 설명한다.

모니터 제어부(11)는, 연마장치 제어부(110)로부터 모니터 개시지시가 주어지면, 최초의 계측점에 계측창(21)이 대향하도록 기판(W)의 표면과 계측창(21)과의 위치조절을 행한다(스텝S1).

다음에, 모니터 제어부(11)는, 액 공급부(54)를 제어하여, 계측영역(21)에 순수을 채워 액 커튼을 형성하고(스텝S2), 광원(22)을 온(ON) 하며(스텝S3), 오토포커스 제어부(3)에 계측광의 초점맞춤(오토포커스)을 행한다(스텝S4). 또, 상기 오토포커스가 소정 시간내에 종료하였는가 아닌가를 체크하여, 소정 시간내에 오토포커스가 종료하지 않은 경우, 초점맞춤을 행할 수 없는 것으로서 그 취지를 작업자에게 통지하기 위한 경보를 발하여 처리를 종료하도록 하여도 된다.

그리고, 2차원 CCD 카메라(30)에 의해 촬영되고 있는 화상에 근거하여, 계측광의 초점위치와, 현재의 측정대상의 계측점과의 정확한 위치맞춤을 행한다(스텝S5). 이 위치맞춤이 완료하면, 액 커튼 제어부(9)로 액 커튼의 조절개시 지시가 주어진다.

이것에 의해, 액 커튼 제어부(9)는 액 커튼의 조절처리를 실행하지만(스텝 S6), 그 상세한 것은 후에 기술한다.

스텝 S7에서는, 액 커튼의 조절처리가 정상 종료한 경우(계측영역(55)내의 기포를 없애도록 액 커튼이 조절된 경우)에는 막 두께 측정 개시지시를 막 두께 연산부(10)로 주어 스텝 S9으로 진행한다. 한편, 액 커튼의 조절처리가 이상 종료한 경우(액 커튼의 조절로서는 계측영역(55)내의 기포를 없앨 수 없게 된 경우)에는 그 취지를 작업자에게 통지하기 위한 경보를 발하는 등의 이상처리(스텝 S8)를 행하고 나서, 이상 종료통지를 연마장치 제어부(110)로 돌려 보내서 모니터처리를 종료한다. 또, 이상 종료통지를 받은 연마장치 제어부(110)는, 예컨대 작업자에 의한 적절한 복구작업이 행해질 때까지 연마장치를 대기시킨다.

막 두께 측정 개시지시를 받은 막 두께 연산부(10)는, 현재 셋팅되어 있는 계측점으로부터의 반사광의 분광스펙트럼을 받아들여 그 계측점의 막 두께를 구하고, 얻어진 막 두께를 모니터 제어부(11)로 준다(스텝 S9). 모니터 제어부(11)는 주어진 막 두께를 계측점과 관련시켜 저장(stock)해 놓는다.

그리고, 모니터 제어부(11)는, 광원(22)을 오프(OFF) 하고(스텝 S10), 액 공급부(54)로부터의 순수의 공급을 정지하여 액 커튼의 형성을 정지한다(스텝 S11).

다음에, 지정되어 있는 계측점 모두에 대해서의 막 두께 측정이 종료하였는가 아닌가를 판정하여 막 두께 측정해야 할 계측점이 남아 있으면, 스텝(S1)으로 되돌아가 다음 계측점의 막 두께 측정을 행하고, 모든 계측점에 대해서 막 두께 측정이 종료하면, 모니터 제어부(11)는 각 계측점의 막 두께를 연마장치 제어부(110)로 돌려 보내서 모니터처리를 종료한다(스텝 S12).

지정한 계측점에 대해서 측정된 막 두께를 받아들인 연마장치 제어부(110)는, 받아들인 정보에 근거하여 그 기판(W)에 대한 연마처리를 종료하는가 계속하는가를 결정한다.

또, 상기 플로우 챠트에서는, 각 계측점에 대해서 막 두께 측정마다 광원(22)의 온/오프(ON/OFF)를 반복하고 있지만, 광원(22)은 모니터처리의 최초에 온(ON) 해놓고, 모든 계측점에 대해서의 막 두께 측정이 종료한 단계에서 광원(22)을 오프(OFF) 한다고 하는 것과 같이, 모니터처리중 상시 광원(22)을 온(ON) 해놓아도 된다

또한, 상기 실시예에서는, 지정한 계측점에 대해서 측정된 막 두께에 근거하여 그 기판(W)에 대한 연마처리를 종료하는가 계속하는가의 결정을 연마장치 제어부(110)에서 행하도록 구성하였지만, 예컨대 그 결정을 모니터장치(1)측에서 행하도록 구성하여도 된다. 즉, 각 계측점의 목표의 막 두께를 모니터 제어부(11)로 주어 놓고, 모니터 제어부(11)는 지정된 계측점에 대해서 측정된 막 두께와, 각 계측점의 목표의 막 두께에 근거해서 그 기판(W)에 대한 연마처리를 종료하는가 계속하는가를 결정하고, 그 결과만을 연마장치 제어부(110)로 주도록 구성한다.

다음에, 액 커튼 제어부(9)에 의한 액 커튼의 조절처리를 도 7내지 도 9에 나타내는 플로우 챠트를 참조하여 설명한다.

또, 상기 도 6의 스텝 S2에서는, 액 유출부(51)로부터 미리 결정된 기준의 액 유출량으로 순수가 유출되어 액 커튼이 형성되도록 유량조절밸브(53)가 조절되어 있다. 이때 유량조절밸브(53)의 유량을 기준 유량으로 한다. 따라서, 이 액 커튼의 조절처리가 개시되는 단계에서는 유량조절밸브(53)는 기준 유량으로 되어 있다.

또한, 이 액 커튼의 조절처리가 개시되는 단계에서 기판(W)의 표면에 대한 계측창(21)의 위치를 이하에서는 초기위치라 부르고 있다.

도 7을 참조한다.

우선, 액 커튼 제어부(9)는, 계측점으로부터의 반사광의 분광스펙트럼을 받아들이고(스텝 S20), 도 5에서 설명한 방법에 의해 계측영역(55)에 기포가 존재하고 있는가 아닌가를 판정한다(스텝 S21). 계측영역(55)에 기포가 없으면 정상 종료하고, 한편 계측영역(55)에 기포가 있으면 계측창(21)을 기판(W)의 표면에서 서서히 떨어뜨리도록 하면서 기포를 없애는 조절을 행한다(스텝 S22∼S27).

스텝 S22에서는, 승강구동기구(4)를 구동하여 계측유닛(2)을 미리 결정된 이동량(MD라 한다)만큼 강하시켜 계측창(21)을 기판(W)의 표면에서 상기 이동량(MD)만큼 떨어뜨린다.

스텝 S22에서는, 계측유닛(2) 전체를 강하시켰기 때문에, 결상렌즈(26)도 기판(W)의 표면으로부터 떨어지고, 계측광의 초점이 어긋나게 된다. 그래서, 액 커튼 제어부(9)는 오토포커스 제어부(3)로 계측광의 초점맞춤을 행한다(스텝 S23). 단, 이때 결상렌즈(26)를 상기 이동량(MD)만큼 기판(W)의 표면에 가깝게 하면 다시 계측광의 초점이 일치하기 때문에, 오토포커스 제어부(3)는 결상렌즈(26)를 상기 이동량(MD)만큼 기판(W)의 표면에 가까워지도록 스텝핑 모터(43)를 구동하는 것만으로 된다.

그리고, 상기 스텝 S20, S21과 같이, 액 커튼 제어부(9)는 계측점으로부터의 반사광의 분광스펙트럼을 받아들여 계측영역(55)의 기포가 없어졌는가 아닌가를 판정한다(스텝 S24,S25). 계측영역(55)의 기포가 없어져 있으면 정상 종료한다. 한편, 계측영역(55)의 기포가 없어져 있지 않으면, 계측창(21)의 이동회수(스텝 S22∼S26을 실행한 회수)를 카운트하여(스텝 S26), 그 회수가 미리 결정된 규정회수(MLD라 한다)에 도달하였는가 아닌가를 판정하여 도달해 있지 않으면 스텝 S22으로 되돌아가 스텝 S22∼S26의 처리를 반복하고, 한편 계측창(21)의 이동회수가 상기 규정회수(MLD)에 도달해 있으면 도 8의 스텝 S28으로 진행한다.

즉, 스텝 S22∼S27에서는, 계측창(21)을 기판(W)의 표면에서 상기 이동량(MD)씩 스텝 형상으로 떨어뜨리면서(계측창(21)을 초기 위치로부터 상기 이동량 MD씩 스텝 형상으로 강하시키면서) 액 커튼을 조절하고, 각 단계(계측창(21)이 초기 위치로부터 MD만큼 강하된 단계, 초기 위치로부터 (MD×2)만큼 강하된 단계, …, 초기 위치로부터 (MD×MLD)만큼 강하된 단계)에서 계측영역(55)의 기포가 없어졌는가 아닌가를 조사하여, 계측영역(55)의 기포가 없어진 단계에서 액 커튼의 조절처리를 종료하도록 하고 있다.

또, 계측창(21)을 기판(W)의 표면으로부터 떨어뜨리는 방향의 이동에 리미트(limit)치(MD×MLD)를 마련하고 있는 것은, 계측창(21)을 기판(W)의 표면으로부터 너무 떨어뜨리면, 계측영역(55)내의 기포를 없애는 것을 기대할 수 없기 때문이다.

도 8의 스텝 S28에서는, 계측창(21)을 초기 위치에 되돌린다. 이 스텝 S28이 실행되는 단계에서는, 계측창(21)은 초기 위치로부터 (MD×MLD)만큼 강하되어 있기 때문에, 승강구동기구(4)를 구동해서 계측창(21)을 (MD×MLD)만큼 상승시킨다.

다음에, 스텝 S29∼S34에서는, 상기 스텝 S21∼S27의 조절과는 반대로, 계측창(21)을 기판(W)의 표면에 서서히 가까워지도록 하면서 기포를 없애는 조절을 행한다. 즉, 계측창(21)을 기판(W)의 표면에 미리 결정된 이동량(MU라 한다)씩 스텝 형상으로 가깝게 하면서(계측창(21)을 초기 위치로부터 상기 이동량 MU씩 스텝 형상으로 상승시키면서) 액 커튼을 조절하고, 각 단계(계측창(21)이 초기 위치로부터 MU만큼 상승된 단계, 초기 위치로부터 (MU×2)만큼 상승된 단계, …, 초기 위치로부터 (MU×MLU)만큼 상승된 단계)에서 계측영역(55)의 기포가 없어졌는가 아닌가를 조사하여, 계측영역(55)의 기포가 없어진 단계에서 액 커튼의 조절처리를 종료하도록 하고 있다. 또, 상기 MLU는 스텝 S29∼S33의 반복회수에 대한 상한의 규정회수이고, 미리 결정해 놓는다.

스텝 S29∼S34은, 계측창(21)을 기판(W)의 표면에 서서히 가깝게 하면서(계측창(21)을 초기 위치로부터 서서히 상승시키면서) 액 커튼을 조절하는 것 이외에는, 상기 스텝 S22∼S27과 같은 처리이기 때문에 그 상술은 생략한다. 또, 스텝 S30에서는, 오토포커스 제어부(3)는 결상렌즈(26)를 상기 이동량(MU)만큼 기판(W)의 표면으로부터 떨어뜨리도록 스텝핑 모터(43)를 구동한다.

또한, 계측창(21)을 기판(W)의 표면에 가깝게 하는 방향의 이동에 리미트치(MU×MLU)를 마련하고 있는 것은, 계측창(21)을 기판(W)의 표면에 너무 가깝게 하면, 계측영역(55)내의 기포를 없애는 것을 기대할 수 없고, 계측창(21)이 기판(W)의 표면에 부딪치는 것을 방지할 필요가 있기 때문이다.

상기 스텝 S22∼S27에서의 1회분의 이동량(MD)과 상기 스텝 S29∼S34에서의 1회분의 이동량(MU)은, 같은 이동량으로 설정해 놓아도 되고, 다른 이동량로 설정해 놓아도 된다. 또한, 상기 스텝 S22∼S27에서의 규정회수(MLD)와 상기 스텝 S29∼S34에서의 규정회수(MLU)는, 같은 회수로 설정해 놓아도 되고, 다른 회수로 설정해 놓아도 된다.

스텝 S22∼S34에서는, 소정의 허용 범위내에서 계측창(21)을 기판(W)의 표면에 대해서 스텝 형상으로 근접, 이간시키면서 액 커튼의 조절을 행하였지만, 기판(W)의 표면에 대한 계측창(21)의 접근, 이간만으로는 계측영역(55)내의 기포가 없어지지 않는 경우에는, 액 유출량의 조절도 가미해서 액 커튼의 조절을 행한다.

스텝 S34의 판정이 예스(YES)이면, 도 9의 스텝 S35으로 진행한다. 스텝 S35에서는, 현재 설정되어 있는 액량 조절방향(액 유출부(51)로부터의 액 유출량을 증가시키는 방향이나 감소시키는 방향)으로, 미리 결정된 액 조절량(RR이라 한다)만큼 액 유출부(51)로부터 액 유출량을 변경하도록 유량조절밸브(53)를 조절한다.

또, 액량 조절방향은, 초기치가 설정되어 있어 최초에는 그 초기치로 설정되어 있는 액량 조절방향으로 액 유출량을 변경 조절해 가고, 그 방향으로의 액 유출량의 변경조절의 리미트치에 도달한 단계에서, 스텝 S40에서 초기치와 반대방향의 액량 조절방향으로 설정하여 바꾸고, 그 방향으로 액 유출량을 변경 조절하도록 하고 있다.

스텝 S36에서는, 현재의 액량 조절방향으로의 액 유출량의 변경 조절의 회수(스텝 S35의 실행회수)를 카운트하고, 스텝 S37에서는 그 회수가 미리 결정된 규정회수(RL이라 한다)에 도달하였는가 아닌가를 판정한다. 이 스텝 S36,S37은, 현재의 액량 조절방향으로의 액 유출량의 변경 조절의 리미트치에 도달하였는가 아닌가(기준의 액 유출량으로부터 RR×RL만큼 액 유출량을 증가시켰는가 아닌가 혹은 감소시켰는가 아닌가)를 판정하고 있다.

현재의 액량 조절방향으로의 액 유출량의 변경 조절의 리미트치에 도달해 있지 않으면, 계측창(21)을 초기 위치로 되돌린다(스텝 S38). 이 스텝 S38이 실행되는 단계에서는, 스텝 S29∼S34의 처리에 의해 계측창(21)은 초기 위치로부터 (MU×MLU)만큼 상승되어 있기 때문에, 승강구동기구(4)를 구동해서 계측창(21)을 (MU×MLU)만큼 강하시킨다.

그리고, 현재의 액 유출량에 대해서 스텝 S20∼S34의 처리를 실행한다. 이후 마찬가지로, 액 유출량을 서서히(스텝 형상으로) 변경 조절하면서 각 액 유출량에 대해서 스텝 S20∼S34의 처리를 실행하고, 계측영역(55)에 기포가 없어진 상태에서 액 커튼의 조절을 정상 종료한다(스텝 S21,S25, S32).

초기치로서 설정된 액량 조절방향으로의 액 유출량의 변경 조절이 리미트치에 도달하면, 스텝 S37의 판정에서 예스(YES)로 되어 스텝 S39로 진행한다. 이 단계에서는, 초기치로서 설정된 액량 조절방향과 반대 방향으로의 액 유출량의 변경 조절은 아직 행하고 있지 않기 때문에, 스텝 S39의 판정에서 노(NO)로 되어 스텝S40으로 진행한다. 그리고, 액량 조절방향을 초기치와 반대방향으로 설정하여 바꾸고(스텝 S40), 유량조절밸브(53)를 기준 유량으로 되돌려 액 유출부(51)로부터의 액 유출량을 기준의 액 유출량으로 되돌리고(스텝 S41), 기준의 액 유출량으로부터 초기치와 반대의 액량 유출방향으로 액 유출량을 서서히(스텝 형상으로) 변경 조절해 가고, 각 액 유출량에 대해서 스텝 S20∼S34의 처리를 실행한다. 그리고, 기준의 액 유출량을 사이에 두고 증가시키는 방향, 감소시키는 방향의 쌍방으로의 액 유출량의 변경조절이 리미트치에 도달하여도 계측영역(55)내의 기포가 없어지지 않으면, 스텝 S39의 판정에서 예스(YES)로 되어, 액 커튼의 조절처리로서는 계측영역(55)내의 기포가 없어지지 않은 것으로 하여 이상 종료한다.

또, 상기 실시예에서는, 액 커튼 제어부(9)에 의한 액 커튼의 조절처리에 의해 계측영역(55)내의 기포가 없어진 후, 막 두께 연산부(10)가 새롭게 되어 계측점으로부터의 반사광의 분광스펙트럼을 받아들이도록 하고 있지만, 액 커튼 제어부(9)에 의한 액 커튼의 조절처리시에, 스텝 S20,S24,S31에서 받아들인 계측점으로부터의 반사광의 분광스펙트럼이 스텝 S21,S25,S32에서 기포가 없는 것으로 판정되면, 스텝 S20,S24,S31에서 받아들인 계측점으로부터의 반사광의 분광스펙트럼은 막 두께 측정에 그대로 사용할 수 있다. 따라서, 액 커튼 제어부(9)는 액 커튼의 조절처리중에 받아들인 계측점으로부터의 반사광의 분광스펙트럼에서 기포가 없는 것으로 판정하면, 그 계측점으로부터의 반사광의 분광스펙트럼을 막 두께 연산부(10)로 주고, 막 두께 연산부(10)에서는 액 커튼 제어부(9)로부터 주어진 그 계측점으로부터의 반사광의 분광스펙트럼에 근거해서 그 계측점의 막 두께를 구하도록 하여도 된다.

또한, 상기 액 커튼 제어부(9)에 의한 액 커튼의 조절처리에서는, 계측창(21)을 기판(W)의 표면에 대해서 근접, 이간시킬 때마다 계측광의 초점맞춤을 행하고 있지만(스텝 S23,S30), 계측광의 초점이 다소 어긋나 있어도 기포의 유무를 판정하는데에는 특별히 지장은 없다. 따라서, 스텝(S23,S30)을 생략하고 정상 종료하기 전에, 계측광의 초점맞춤을 행하도록 구성하여도 된다. 이때, 정상 종료하는 단계에서, 현재 계측창(21)이 초기 위치로부터 어느쪽의 방향(떨어지는 방향이나 가까워지는 방향)으로 얼마만큼 이동하고 있는가는 알기 때문에, 그 계측창(21)의 이동정보에 근거해서 결상렌즈(26)를 기판(W)의 표면에 대해서 근접, 이간시키면 된다. 예컨대, 정상 종료하는 단계에서, 계측창(21)이 초기 위치로부터 떨어지는 방향으로(MD×i)(단, i는 1∼MLD의 사이의 자연수)만큼 이동되어 있으면, 결상렌즈(26)를 기판(W)의 표면에 (MD×i)만큼 가깝게 하면 되고, 또한 정상 종료하는 단계에서 계측창(21)이 초기 위치에 가까워지는 방향으로 (MU×j)(단, j는 1∼ MLU의 사이의 자연수)만큼 이동되어 있으면, 결상렌즈(26)를 기판(W)의 표면으로부터 (MU×j)만큼 떨어뜨리면 된다.

게다가, 상기 액 커튼 제어부(9)에 의한 액 커튼의 조절처리에서는, 기판(W)의 표면에 대한 계측창(21)의 근접, 이간에 의한 조절과, 액 유출량의 조절을 조합해서 계측영역(55)내의 기포를 없애도록 액 커튼을 조절하고 있지만, 기판(W)의 표면에 대한 계측창(21)의 근접, 이간에 의한 조절만으로 액 커튼을 조절하는 구성이라도 된다. 또한, 필요에 따라서, 액 유출량의 조절만으로(액 유출량을 서서히 변경 조절하면서) 액 커튼을 조절하도록 하여도 된다.

이상의 설명으로부터 명백해진 바와 같이, 청구항 1 기재의 발명에 의하면, 액 커튼을 형성한 경우 계측영역내의 실제 기포의 유무를 조사하면서 계측창과 기판 표면과의 간격을 피드백 제어로 조절하기 때문에, 어떠한 요인에 의해서 계측영역내에 기포가 존재하고 있는가에 관계없이 계측영역내의 기포를 없애도록 액 커튼을 조절할 수 있다. 따라서, 이 모니터장치를 실제의 연마장치에 조립하더라도 막 두께 측정시에 기포에 의한 영향을 받지 않고 정확히 막 두께를 측정할 수 있다.

또한, 청구항 2 기재의 발명에 의하면, 청구항 1 기재의 발명에 부가해서, 또한 액 커튼 형성수단으로부터의 세정액의 액 유출량을 피드백 제어로 조절하기 때문에, 계측영역내의 기포를 보다 적절하고 또한 확실하게 없앨 수 있다.

Claims (2)

1. 연마장치에 구비되고, 기판 표면에 도포된 막(膜)을 연마하는 연마처리중에 상기 연마대상의 막의 막 두께를 측정하여 연마처리의 진행상황을 모니터하기 위한 연마처리 모니터장치에 있어서,

   상기 기판 표면에 대향되는 계측창을 가지고, 상기 계측창을 통해서 상기 기판 표면으로 계측광을 조사(照射)하며, 상기 계측창을 통해서 상기 계측광의 상기 기판 표면으로부터의 반사광을 받아들이고, 상기 반사광의 분광스펙트럼을 계측하는 분광스펙트럼 계측수단과,

   상기 분광스펙트럼 계측수단으로 계측되는 반사광의 분광스펙트럼을 해석하여 상기 연마대상의 막의 막 두께를 구하는 막 두께 연산수단과,

   상기 계측창과 상기 기판 표면과의 사이의 계측영역에 세정액을 채워 상기 계측영역에 상기 액의 커튼을 형성하는 액 커튼 형성수단과,

   상기 계측창과 상기 기판 표면을 근접, 이간시키는 접리(接離)수단과,

   상기 계측영역내에 존재하는 기포에 의해서 상기 분광스펙트럼 계측수단으로 계측되는 반사광의 분광스펙트럼에 생기는 특성변화(이하,「기포 특성변화」라고 한다)를 조사하면서, 상기 기포 특성변화가 없어지도록 상기 접리수단을 제어하여 상기 계측창과 상기 기판 표면과의 간격을 피드백 제어에 의해 조절하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 연마처리 모니터장치.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 액 커튼 형성수단으로부터의 세정액의 액 유출량을 가변으로 조절하는 액 유출량 조절수단을 더 구비하고,

   또한, 상기 제어수단은, 상기 기포 특성변화를 조사하면서 상기 기포 특성변화가 없어지도록 상기 계측창과 상기 기판 표면과의 간격의 피드백 제어에 의한 조절과, 상기 액 커튼 형성수단으로부터의 세정액의 액 유출량의 피드백 제어에 의한 조절을 행하는 것을 특징으로 하는 연마처리 모니터장치.

Images