KR100254875B1 - 연마방법 및 연마장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 기판상에 형성된 막의 표면과 연마장치를 상대적으로 이동시키면서 연마장치를 사용해서 막표면을 연마하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은, 막의 표면상의 소정의 위치를 검출하는 위치검출공정, 소정의 위치에서의 막두께의 절대치를 측정하는 제 1측정공정, 이 제 1측정공정에 의해서 얻어진 측정치에 의거하여, 상기 소정의 위치주위의 막의 막두께정보를 측정하는 제 2측정공정, 이 제 1측정공정과 제 2측정공정에서 얻어진 데이터에 의거해서, 상기 막의 막두께분포를 검출하는 막두께분포측정공정 및 이 막두께분포측정공정에서 얻어진 데이터에 의거해서 연마의 속행/정지를 제어하는 제어공정을 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

연마방법 및 연마장치
본 발명은 예를 들면 반도체디바이스제조공정에 있어서, 예를 들면 유전체층을 적층한 웨이퍼 등의 기판의 표면을 화학적 기계적으로 연마해서 평탄면을 형성하는 데 사용되는 연마방법 및 이 연마방법을 사용하는 연마장치에 관한 것이다. 본 발명은 특히, 예를 들면, 연마공정시 실리콘기판에 도포된 절연막층(막층)의 연마의 종료를 정확하게 검출해서 절연막층의 막두께를 소정범위내로 효율적으로 설정함으로써, 고집적도의 반도체디바이스의 제조가 가능한 리소그래픽공정에 적절하게 적용할 수 있다.
최근 반도체디바이스의 집적도가 증가함에 따라서 이 디바이스의 3차원구조화 및 회로패턴의 소형화가 진전되어 왔다. 반도체디바이스의 집적도를 높이기 위해서 투영광학계의 개구수를 늘리면, 투영광학계의 초점심도는 감소한다. 그 결과, 포토레지스트재를 평탄면에 도포해서 한층더 높은 투영노광의 해상도를 얻을 수 있도록, 반도체디바이스의 표면을 연마해서 표면단차부나 불규칙한 부분을 제거하여 표면을 평탄화하는 것이 중요하다.
또한 실리콘기판상에 형성된 절연막을 연마해서 균일한 두께의 막층을 제조하는 것은 상이한 복수의 층간의 용량의 변동을 제거하거나 피어홀의 깊이를 일정하게 하는 데 중요한 요건으로 되고 있다.
종래, 표면단차부나 표면의 불규칙한 부분(돌기부와 오목부)을 제거해서 평탄면을 형성하는 평탄화기술로서 화학적 기계적 연마방법이 제안되어 있다.
이러한 화학적 기계적 연마공정에 있어서, 연마속도, 연마액의 슬러리농도, 또는 피연마면의 온도를 적절히 제어할 필요가 있다. 이 제어가 부정확하다면, 실리콘기판상에 형성된 절연막은 소정의 두께를 가지지 못하거나, 불충분한 평탄화에 의해 초점심도의 확보가 불가능하거나 배선의 신뢰성을 감소시키게 된다. 또한, 절연막부와 전극배선부 사이의 연마속도의 차이로 인해 디싱(dishing)현상이나 시닝(thinning)현상이 발생할 수도 있으며, 또한 피어홀사이에 전기단락을 초래할 수도 있다.
상기한 것을 고려해서, 유전체층을 적층한 웨이퍼등의 기판의 표면을 연마하여 평탄화할 때, 현마의 종료점을 정확하게 검출하여 밑에 있는 층의 재료를 제거하는 일없이 표면을 평탄화하는 것이 중요하다.
예를 들면, 화학적 기계적 연마공정시에 연마종료의 최적타이밍을 판별하기 위해서 유전체층을 적층한 웨이퍼 등의 기판의 표면층의 두께를 감시할 수도 있으며 또 기판의 표면전체 또는 그 일부의 평탄화의 레벨을 검출할 수도 있다. 종래, 연마의 종료점은, 연마량을 연마시간에 의거해서 검출하는 방법이나 연마저항의 변화를 연마베이스테이블구동모터의 전류의 변화에 의거해서 검출하는 방법을 사용해서 검출하였다.
연마량을 연마시간에 의거해서 검출하는 방법에 있어서의 반도체디바이스의 압압력, 연마패드의 마도도, 연마액의 슬러리농도, 또는 피연마면의 온도를 제어해서 일정하게 유지하는 것이 필요하다. 따라서, 연마의 종료점을 정확하게 검출하는 것이 어려웠다.
연마저항의 변화를 연마베이스테이블구동모터의 전류의 변화로부터 검출하는 방법에 있어서는, 신호파형을 노이즈로부터 정밀하게 분리할 필요가 있으므로, 연마의 종료점을 정확하게 검출하는 것이 어려웠다.
따라서 본 발명의 목적은, 에를 들면 유전체층을 적층한 웨이퍼 등의 기판의 표면을 화학적 기계적으로 연마할 때, 적당한 막두께측정방법 또는 수단에 의해서 막두께를 감시하여 전체 또는 국부적인 막두께분포를 측정할 수 있는 연마방법 및/ 또는 장치를 제공하는 데 있다. 따라서, 상기에서 얻어진 측정정보로부터 연마조건을 최적화할 수 있어, 반도체디바이스표면의 효율적인 연마를 달성할 수 있으므로, 연마종료점의 검출정밀도를 높일 수 있다.
본 발명의 일국면에 의하면, 기판상에 형성된 막의 표면과 연마수단을 상대적으로 이동시키면서 해당 연마수단을 사용하여 상기 막의 표면을 연마하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 상기 막의 표면상의 소정의 위치를 검출하는 위치검출공정; 상기 소정의 위치에서의 막두께의 절대치를 측정하는 제 1측정공정; 상기 제 1측정공정에 의해서 얻어진 측정치에 의거하여, 상기 소정의 위치주위의 막의 막두께정보를 측정하는 제 2측정공정; 상기 제 1 및 제 2측정공정에 의해서 얻어진 데이터에 의거하여 상기 막의 막두께분포를 검출하는 막두께분포측정공정; 및 상기 막두께분포측정공정에 의해서 얻어진 데이터에 의거하여, 연마의 속행/정지를 제어하는 제어공정을 구비하고 있다.
상기 제 2측정공정에서의 상기 막의 막두께정보는 막두께차와 막두께평균치중의 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 제어공정은, 상기 막의 막두께와 상기 막의 막두께분포중의 어느 하나가 소정의 범위내로 된 때, 연마를 정지하는 공정을 포함할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2측정공정, 상기 막두께분포측정공정 및 상기 제어공정은 상기 연마수단에 의한 상기 막의 표면의 연마중에 실행될 수 있다.
상기 연마수단의 연마패드는 상기 막의 표면의 면적보다 좁은 면적을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 국면에 의하면, 기판상에 형성된 막표면과 연마수단을 상대적으로 이동시키면서 해당 연마수단을 사용하여 상기 막의 표면을 연마하는 연마장치를 제공하며, 상기 연마장치는 상기 막의 표면상의 소정의 위치를 검출하는 위치 검출수단; 상기 소정의 위치에서의 막두께의 절대치를 측정하는 제 1측정수단; 상기 제 1측정수단에 의해서 얻어진 측정치에 의거하여, 상기 소정의 위치주위의 막의 막두께정보를 측정하는 제 2측정수단; 상기 제 1 및 제 2 측정수단에 의해서 얻어진 데이터에 의거하여, 막의 막두께분포를 검출하는 막두께분포측정수단; 및 상기 막두께분포측정수단에 의해서 얻어진 데이터에 의거하여, 연마의 속행/정지를 제어하는 제어수단을 구비하고 있다.
본 발명의 이 국면에 있어서, 상기 제 2측정수단에 의해 얻어지는 상기 막의 막두께정보는 막두께차와 막두께 평균중치의 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 이 국면에 있어서, 상기 제어수단은, 상기 막의 막두께와 상기 막의 막두께분포중의 어느 하나가 소정의 범위내로 된때, 연마를 정지할 수 있다.
본 발명의 이 국면에 있어서, 상기 제 1 및 제2측정수단, 상기 막두께분포 측정수단 및 상기 제어수단은 상기 연마수단에 의한 상기 막의 표면에 연마중에 동작할 수 있다.
본 발명의 이 국면에 있어서, 상기 연마수단은 상기 막의 표면의 면적보다 좁은 면적을 가지는 연마패드를 지닐 수 있다.
본 발명의 이 국면에 있어서, 상기 장치는 상기 제 1측정수단과 제 2측정수단을 각각 복수개 구비하여, 상기 막의 표면상에 복수의 위치에서 각각 측정을 행할 수 있다.
본 발명의 또 다른 국면에 의하면, 가동기판과 연마수단을 상대적으로 이동 시키면서 해당 연마수단을 사용해서 상기 기판상에 형성된 막의 표면을 연마하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 상기 기판의 표면상의 소정의 위치에 광을 상기 막의 이동속도에 동기시켜서 투영하는 광투영공정; 상기 막을 거쳐서 오는 광을 이용해서 상기 막의 막두께정보를 검출하는 막두께측정공정; 및 상기 막두께측정공정에 의해서 얻어진 막두께정보에 의거해서, 연마의 속행/정지를 제어하는 제어공정을 구비하고 있다.
본 발명의 또 다른 국면에 의하면, 가동기판과 연마수단을 상대적으로 이동 시키면서 해당 연마수단을 사용해서 상기 기판상에 형성된 막의 표면을 연마하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 상기 막의 표면상의 소정의 위치를 검출하는 위치검출공정; 상기 위치검출공정에 의해서 얻어진 위치정보에 의거하여, 상기 기판의 표면상의 소정의 위치에 광을 상기 막의 이동속도에 동기시켜서 투영하는 광투영공정; 상기 막을 거쳐서 오는 광을 이용하여 상기 막의 막두께정보를 검출하는 막두께측정공정; 상기 막두께측정공정에 의해서 얻어진 막두께정보에 의거해서, 연마의 속행/정지를 제어하는 제어공정을 구비하고 있다.
본 발명의 이 국면에 있어서, 상기 제어공정은, 상기 막의 막두께와 상기 막의 막두께분포중의 어느 하나가 소정의 범위내로 된때, 연마를 정지하는 공정을 포함할 수 있다.
본 발명의 이 국면에 있어서, 상기 위치검출공정. 상기 광투영공정, 상기 막두께분포측정공정 및 상기 제어공정은 상기 연마수단에 의한 상기 막의 표면의 연마중에 실행될 수 있다.
본 발명의 이 국면에 있어서, 상기 연마수단의 연마패드는 상기 막의 표면의 면적보다 좁은 면적을 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 국면에 의하면, 가동기판과 연마수단을 상대적으로 이동 시키면서 해당 연마수단을 사용해서 상기 기판상에 형성된 막의 표면을 연마하는 장치를 제공하며, 상기 장치는 상기 막의 표면상의 소정의 위치를 검출하는 위치검출수단; 상기 기판의 표면상의 소정의 위치에 광을 상기 막의 이동속도에 동기시켜서 투영하는 광투영수단; 상기 막을 거쳐서 오는 광을 이용하여 상기 막의 막두께정보를 검출하는 막두께측정수단; 및 상기 막두께측정수단에 의해서 얻어진 막두께정보에 의거해서 연마의 속행/정지를 제어하는 제어수단을 구비하고 있다.
본 발명의 이 국면에 있어서, 상기 제어수단은, 상기 막의 막두께와 상기 막의 막두께분포중의 어느 하나가 소정의 범위내로 된 때, 연마를 정지할 수 있다.
본 발명의 이 국면에 있어서, 상기 막두께 측정수단과 상기 제어수단은 상기 연마수단에 의한 상기 막의 표면의 연마중에 동작할 수 있다.
본 발명의 이 국면에 있어서, 상기 연마수단은 상기 막의 표면보다 좁은 면적을 가지는 연마패드를 지닐 수 있다.
본 발명의 이 국면에 있어서, 상기 장치는 상기 막두께측정수단을 복수개 구비하여, 상기 막의 표면상의 복수의 위치에서 각각 측정을 행할 수 있다.
본 발명의 또 다른 국면에 의하면, 기판상에 형성된 막과 연마수단을 상대적으로 이동시키면서 해당 연마수단을 사용해서 상기 막의 표면을 연마하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 상기 막의 표면상의 소정의 위치에 광을 투영하는 광투영공정; 상기 막의 표면에 의해서 반사된 광과 해당 막을 통과해서 기판의 표면에 의해서 반사된 광과의 광로차에 의거한 간섭신호를 측정하는 간섭신호측정공정; 상기 간섭신호측정공정에 의해서 얻어진 간섭신호에 의거해서 광의 파장과 막에의 광의 입사각 중의 어느 하나를 선택하는 선택공정; 및 상기 간섭신호측정공정에 의해서 얻어진 간섭신호의 강도의 변화량에 의거해서 연마의 속행/정지를 제어하는 제어공정을 구비하고 있다.
본 발명의 이 국면에 있어서, 상기 제어공정은, 상기 막의 막두께와 상기 막의 막두께분포중의 어느 하나가 소정의 범위내로 된때, 연마를 정지하는 공정을 포함할 수 있다.
본 발명의 이 국면에 있어서, 상기 연마수단의 연마패드는 상기 막의 표면의 면적보다 좁은 면적을 가질 수 있다.
본 발명의 이 국면에 있어서, 상기 광투영공정, 상기 간섭신호측정공정, 상기 선택공정 및 상기 제어공정은 상기 연마수단에 의한 상기 막의 표면의 연마중에 실행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 국면에 의하면, 기판상에 형성된 막과 연마수단을 상대적으로 이동시키면서 해당 연마수단을 사용해서 상기 막의 표면을 연마하는 연마장치를 제공하며, 상기 장치는 상기 막의 표면상의 소정의 위치에 광을 투영하는 광투영수단; 상기 막의 표면에 의해서 반사된 광과 상기 막을 통과해서 기판의 표면에 의해서 반사된 광과의 광로차에 의거한 간섭신호를 측정하는 간섭신호측정수단; 상기 간섭신호측정수단에 의해서 얻어진 간섭신호에 의거해서, 광의 파장과 상기 막에의 광의 입사각 중의 어느 하나를 선택하는 선택수단; 및 상기 간섭신호측정수단에 의해서 얻어진 간섭신호의 강도의 변화량에 의거해서 연마의 속행/정지를 제어하는 제어수단을 구비하고 있다.
본 발명의 이 국면에 있어서, 상기 제어수단은, 상기 막의 막두께와 상기 막의 막두께분포중의 어느 하나가 소정의 범위내로 된때, 연마를 정지할 수 있다.
본 발명의 이 국면에 있어서, 상기 연마수단의 연마패드는 상기 막의 표면의 면적보다 좁은 면적을 가질 수 있다. 본 발명의 기타 목적과, 특정 및 이점 등은 첨부도면과 관련하여 취한 본 발명의 바람직한 실시예의 이하의 설명을 고려하면 더욱 명백해질 것이다.
제1도는 본 발명의 제 1실시예에 의한 연마장치의 주요부의 개략도.
제2도는 본 발명의 제 1실시예에 의한 연마장치에 있어서 막두께측정수단의 주요부의 개략도.
제3도는 본 발명의 제 1실시예에 의한 연마장치의 막두께측정수단에 있어서 막두께차를 간섭색분포로 환산해서 표시하여 설명하는 개략도.
제4도는 본 발명의 제 2실시예에 의한 연마장치의 주요부의 개략도.
제5a도 및 제5b도는 각각, 본 발명의 제 2실시예에 의한 연마장치의 막두께측정수단에 있어서 상이한 각 위치로부터의 분광반사율을 평균해서 구한 막두께평균치의 산출결과를 설명하는 그래프.
제6도는 본 발명의 제 3실시예에 의한 연마장치의 주요부의 개략도.
제7a,b도 및 제7c도는 각각, 본 발명의 제 3실시예에 의한 연마장치의 막두께측정수단에 있어서 상이한 각 위치로부터의 각 샘플링파장에서의 반사율에 의거해서, 적합한 분광반사율곡선을 검출해서 구한 막두께평균치의 산출결과를 설명하는 그래프.
제8도는 본 발명의 제 1내지 제 3실시예에서 행하는 동작을 설명하는 순서도.
제9도는 본 발명의 제 4실시예에 의한 연마장치의 주요부의 개략도.
제10도는 본 발명의 제 4실시예에 의한 연마장치의 막두께측정수단의 주요부의 개략도.
제11도는 본 발명의 제 4실시예에서 행하는 동작을 설명하는 순서도.
제12도는 본 발명의 제 5실시예에 의한 연마장치의 막두께측정수단의 주요부의 개략도.
제13도는 본 발명의 제 5실시예에 의한 연마장치의 간섭신호측정수단에 의한 광의 상태를 설명하는 개략도.
제14도는 본 발명의 제 5실시예에 의한 연마장치에 있어서의 간섭신호강도의 최대변화량근방에서 연마정지를 위한 파장 또는 각도를 선택하는 방법을 설명하는 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 화학적 기계적인 연마장치 2, 20 : 막두께측정수단
2a : 제 1막두께측정수단 2b : 제 2막두께측정수단
3 : 제어수단 4 : 부분연마공구(연마수단)
4a1, 4b1 : 연마패드 5a, 6a : 절연막층
5b, 6b : 실리콘기판 6 : 피가공물(가공부품)
7 : 기판 8 : 회전엔코더
9 : 위치검출수단 10 : 선형엔코더
11 : 2축선형엔코더 301 : 파장/입사각선택제어수단
302 : 모노크로메터 303 : 파이버
304 : 센서 305 : 입사각도가변기
306 : 제어수단
이하, 본 발명의 첨부도면을 참조한 바람직한 실시예에 의거해서 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 의한 연마장치의 개략도이며, 기판(5b)(피가동제 (6)임)의 절연막층(5a)을 연마수단(4)에 의해 연마하고 있는 상태를 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 실시예의 막두께측정수단(2)의 확대도이다. 이 수단에 의해, 절연막면(5a)상의 소정의 측정위치A에서의 막두께의 절대치를 검출하고, 이 측정된 절대치를 기준치로서 이용해서, 상기 소정의 측정위치주의의 소정영역에서의 막두께차를 측정한다.
도 1에서의 (1)은 화학적기계적인 연마장치이다. 도 1에 있어서는, 피가공물 (가공부품)의 표면(기판표면)을 2개의 부분연마공구(연마수단)(4)를 이용해서 연마하고 있다. 피가공물(6)은 상부에 절연막층(막층)(5a)이 형성되어 있는 실리콘기판 (5b)으로 구성되어 있으며, 해당 가공부품(6)을 유지하기에 적합한 기판홀더(7)에 의해 유지되어, 회전축(C)을 중심으로 구동수단(도시생략)에 의해 각속도ω1로 회전하고 있다.
동도면에서는, 회전축(C)를 Z축상에, 이것과 직교하는 평면을 X-Y평면으로 하고 있다. (8)은 회전축(C)의 회전정보를 검출하는 회전엔코더이다. (2)는 제2도에 도시한 바와 같은 구조를 지닌 막두께측정수단이다. 구체적으로는, 제 1막두께 측정수단(2a)이 절연막층(5a)상의 소정의 위치A에서의 막두께의 절대치를 측정하고, 제 2막두께측정수단(2b)이 상기 소정의 위치A에서의 막두께의 절대치를 기준으로 하여, 해당 소정의 위치주위의 위치B의 막두께차 등의 막두께정보를 측정하고 있다.
(3)은 가공부품(6)의 표면정보의 검출결과에 의거해서, 가공부품(6)의 연마공정의 종료점 또는 연마공정의 속행/정지점을 제어하는 제어수단이다. (4)(4a 및 4b)는, 부분연마공구(연마수단)이며, 연마패드(4a1)와, 이 패드를 유지하는 홀더 (4a2)로 구성되어 있고, 회전축(C')을 중심으로 구동수단(도시생략)에 의해 각속도 ω2로 회전하고 있다.
동도면에서는, 실리콘기판(5b)상의 절연층(5a)을 국부적으로 연마하기 위해 2개의 부분연마공구(4a),(4b)를 표시하고 있으나, 해당 부분연마공구를 2개이상 사용해도 된다.
본 실시예에서는, 상기 도면에 도시한 바와 같이, 연마패드(4a1)의 연마개구부가 가공부품(6)의 피연마면(절연막층)(5a)보다도 작아, 그 면이 국부적으로 연마되고 있다. 또 각 부분연마공구(4a)(4b)는 도면에 도시한 바와 같이, Z축방향으로부터 X축방향으로 소정거리떨어져서 배치되어, X축을 따라 소정거리만큼 이동가능하게 되어 있다.
본 실시예에서는, 스크러버(scrubber)(도시생략)가 설치되어 있어 막두께를 측정하고자 할 때 절연막층(5a)에 부착되어 있는 슬러리 등을 제거하고 있다.
또한, 순수공급용의 급수노즐(도시생략)이 설치되어, 가공부품표면(절연막층)(5a)위로 순수를 방출하여 그위의 슬러리나 이물질 등을 제거함으로써, 가공부품의 막두께의 고정밀한 검출을 용이하게 하고 있다. (9)는 절연막층(5a)의 위치 정보를 측정하기 위한 위치검출수단이고, (10)은 선형엔코더, (11)(11a 및 11b)은 2축선형 엔코더이다.
본 실시예에 있어서, 절연막층(5a)의 표면을 연마하기 위하여, 부분연마공구 (4)를 회전축(C')을 중심으로 회전시킴과 동시에 기판홀더(7)를 회전축(c)을 중심으로 회전시켜, 이들 간의 상대운동을 유발시킨다. 또, 필요한 경우, 이들의 상대 위치를 X 및 Y방향에 대해서 변화시키고, 이렇게 함으로써, 노즐(도시생략)로부터 연마재료를 포함한 슬러리를 가공부품(6)의 표면위에서 유출시켜, 절연막층(5a)과 연마패드간의 계면에 대해 균일하게 공급하고 있다.
여기서, 절연막층(5a)과 부분연마공구(4)간의 압력, 회전수의 비율 및 슬러리공급량은 적절하게 선택한다. 이것에 의해, 실리콘기판(5b)상에 형성된 절연막층 (5a)을 부분연마공구(4)에 의해 연마해서, 그 표면의 평탄화를 도모하고 있다.
미리 설정된 시간경과후, 제2도에 도시한 막두께측정수단(2)을 이용해서, 후술하는 방법에 의해, 절연막층(5a)의 막두께정보(예를 들면, 막두께절대치 및 막두께상대치)를 측정하고 있다.
본 실시예에서는, 가공부품(6)의 절연막층(5a)의 막두께정보를 연마중에도 측정할 수 있고, 이것에 의해 쓰루풋(처리량)을 효율적으로 향상시키고 있다.
그리고, 막두께측정수단(2)의 출력신호에 의거해서, 제어수단(3)에 의해 절연막층(5a)의 전체막두께 및 막두께분포를 검출하고 있다. 여기서, 제어수단(3)은 절연막층(5a)의 막두께 및 막두께분포가 소정범위내에 있는지의 여부를 판단하고 있다.
상기 막두께 및 막두께분포가 소정범위내에 있으면, 연마의 종료점을 판단하여, 연마공정을 정지한다. 그렇지 않으면, 연마공정을 속행한다. 또, 제어수단(3)은, 연마공정중에 절연막층(5a)의 막두께 및 막두께분포가 소정 범위내에 들어 오지 않은 것으로 판단한 때(예를 들면, 막두께가 과잉연마에 의해 너무 얇게 된 경우), 연마공정을 정지하고, 그 경우, 가공부품(6)을 불량품으로 판정한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 구성 및 동작에 대해 설명한다.
[실시예 1]
우선, 막두께측정수단(2)에 의해 측정하고 있는 위치를 검출하기 위한 위치를 검출하기 위한 위치정보검출방법(위치검출공정)을 설명한다.
소정의 위치A는 다음과 같이 검출할 수 있다. 즉, 기판홀더(7)에 의해 기판 (5b)을 장착유지한 때에, 기판홀더(7)의 기준마크(ml)와 기판(5b)상에 형성된 마크(ml)를 서로 위치맞춤, 즉 일치시킨다. 이 마크(ml)의 위치는 기판홀더(7)에 연결되어 있는 회전엔코더(8)의 원점위치에 상당한다.
막두께를 측정해야 할 기판(5b)상의 소정위치A는, 상기 원점위치로부터 각도 θ및 기판(5b)의 회전중심(C)으로부터의 거리γ로 한다.
위치검출수단(9)은 이 위치A를 검출하고, 선형엔코더(10)를 이용해서 막두께 측정수단(2)의 측정기준축(g)이 기판(5b)의 회전중심(C)으로부터 거리γ인 위치에 오도록 기구를 제어한다.
다음에, 회전엔코더(8)의 출력이 θ와 동일하게 되는 위치에서 막두께측정을 행한다.
본 실시예의 막두께측정수단(2)은 막두께의 절대치를 측정하기 위한 제 1막두께측정수단(2a)에 의한 제 1측정공정과, 상기 막두께의 절대치를 기준으로 해서 해당 막두께절대치주위의 부분의 막두께차의 상대치를 측정하는 제 2막두께측정수단(2b)에 의한 제 2측정공정을 행하고 있다.
먼저, 제 1막두께측정수단(2a)에 의한 측정위치A에서의 막두께의 절대치의 측정방법에 대해 설명한다.
제 1막두께측정수단(2a)에 의한 막두께측정에 관해서는, 막두께측정을 위해서, 노들에 의해 기판(가공부품)(5b)상의 절연막층(5a)위에 순수 등을 방출하여, 거기에 부착되어 있는 슬러지나 이물질 등을 제거한 후, 막두께측정을 행한다.
제 1막두께측정수단(2a)은 분광반사율측정법을 이용하고 있다. 광원(10)에 의해 사출된 백색광은 집광렌즈(102), 반투명거울(HM)(103) 및 대물렌즈(104)를 개재해서, 특정의 측정위치A에 대해서 측정광L1로서 집광ㆍ투사된다.
상기 위치A로부터의 반사광은 대물렌즈(104), 반투명거울(103) 및 렌즈(105)를 개재해서 분광기(106)의 핀홀(107)에 결상된다. 이 핀홀(107)을 통과한 광은 오목한 회절격자(108)에 의해 분광되어 1차원센서(109)에 수광된다.
이 때의 1차원센서(109)의 출력신호와 막두께와의 관계는 다음과 같다.
절연막층(5a)의 표면에 의해 반사되고, 또 해당절연막층(5a)과 기판(5b)간의 계면에 의해 반사된 2광의 간섭강도의 변화가 각각 최대치 및 최소치로 되는 파장을 λ1, λ2, 절연막층(5a)의 굴절률을 nl, 상기 계면에서의 반사각을 Ø1(본 실시예에서는 Ø1=0)이라하면, 위치A에 있어서의 막두께d(A)는
Figure kpo00001
로 되고, 이것에 의해 막두께d의 절대치를 구하고 있다.
이 막두께측정수단은, 제 1막두께측정수단을 복수개 구비하고 있다.
다음에, 제 1막두께측정수단에 의해 측정된 절대치에 의거해서, 제 2막두께측정수단(2b)에 의해 측정위치A주위의 위치의 막두께차를 측정하는 방법에 대해 설명한다.
제 2막두께측정수단(2b)에 의한 막두께측정에 관해서는, 위치A주위의 부분의, 위치A의 막두께 절대치로부터의 차를 측정하기 위한 막두께차측정영역B를 설정한다.
제 2막두께측정수단(2b)은, 이 막두께차측정영역B를 컬러CCD(116)에 축소투영하기 위한 광학계를 구비한다. 먼저, 광원(111)에 의해 사출된 백색광은 집광렌즈(112), 반투명거울(HM)(113) 및 대물렌드(114)를 경유해서 막두께차측정영역B에 대해서 측정광 L2로서 투영된다. 막두께차측정영역B로부터의 반사광은 대물렌즈 (114), 반투명거울(HM)(113) 및 렌즈(115)를 개재해서 컬러CCD(116)에 축소투영된다.
이와 같이 해서 조사된 영역을 b라 하면, 이 영역b내에는, 후술하는 위치A에서의 막두께절대치d(A)에 대한 막두께차에 대응하는 간섭색이 발생된다. 제3도에 있어서, 막두께d(A)의 경우에 간섭의 결과로서 상호 강화되는 효과를 지닌 파장 λA 를 다음식에 따라 특정할 수 있어, 위치A에서의 간섭색을 결정할 수 있다.
Figure kpo00002
영역b에서의 간섭색이 파장으로 환산해서 λ1내지 λ2로서 표현되는 분포를 지닐 경우, 막두께절대치d(A)의 결과와 비교해서 영역b내의 막두께차의 분포d1-d2는 다음과 같이 해서 산출할 수 있다. 즉
Figure kpo00003
상기 설명한 바와 같이, 본 실시예에 있어서는, 제 1막두께측정수단(2a)과 제 2막두께측정수단(2b)을 각각 복수개 구비하여 막두께의 절대치 및 막두께차를 측정함으로써, 기판(5b)전체로서의 절연막층(5a)의 막두께분포를 검출하고 있다.
다음에, 본 실시예에 있어서의 연마방법의 제어에 대해서 설명한다.
연마수단 및 연마조건에 관해서, 위치검출수단(9)의 2축선형엔코더(11)를 사용하여, 연마수단(부분연마공구)(4)을 Z축으로부터 거리γ의 위치로 이동시킨다. 여기서, 연마수단(4)은 회전가능하고, 또한 X 및 Y축을 중심으로 요동가능하게 되어 있다.
제 1 및 제 2막두께측정수단(2a),(2b)으로부터의 정보에 의거해서, 최종적으로 얻어지는 막두께분포에 관한 차를 비교하여, 그 차가 소정의 범위내에 없을 경우에는, 그차의 양에 따라 보정해서 다시 연마하도록, 연마수단(4)을 제어한다.
상기 차가 소정의 범위내로 되면, 연마공정을 정지한다.
제8도는 본 실시예에 있어서의 각종 구성성분의 동작의 순서도이다.
상기 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 연마수단에 의해 실리콘기판 (5b)의 절연막층(5a)을 연마하여 평탄화함으로써, 투영노광에 의해 처리해야할 절연막층의 전체영역을 투영광학계의 초점심도내로 할 수 있다. 또, 절연막층(5a)의 막두께를 소정범위내로 제어함으로써, 복수의 각 층간의 용량의 변동을 방지하여 피어홀의 깊이를 일정하게 할 수 있다.
[제 2실시예]
제4도는 본 발명의 제 2실시예에 의한 연마장치에 있어서의 막두께측정수단 (2)의 주요부의 개략도이다. 이 실시예의 구성에 대해 이하 설명한다.
본 실시예에 있어서의 위치검출방법은 제 1실시예의 것과 본질적으로 마찬가지이다.
제 1막두께측정수단(2a)에 의한 막두께측정방법에 관해서는, 제 1실시예와 거의 마찬가지방법으로 행할 수 있다. 제5a도는 본 실시예에 있어서 제 1막두께측정수단(2a)에 의해 얻을 수 있는 분광반사율을 표시한 것이다.
제 2막두께측정수단(2b)에 의한 막두께측정방법에 관해서는, 위치A주위의, 위치A의 막두께절대치로부터의 차를 측정하기 위한 막두께평균측정영역B를 설정한다.
제 2막두께측정수단(2b)은 이 막두께평균측정영역B를 영역b에 축소투영하기 위한 광학계를 구비한다. 먼저, 광원(111)에 의해 사출된 백색광은 집광렌즈(112), 반투영거울(HM)(113) 및 대물렌즈(114)를 경유해서 절연막층의 막두께평균 측정영역B에 대해서 측정광 L2로서 투영된다. 이 막두께평균측정영역B로부터의 반사광은 대물렌즈(114), 반투영거울(HM)(113) 및 렌즈(115)를 경유해서 영역b에 축소투영된다.
영역b의 복수개의 각 장소에 파이버(117)가 복수개 배치되어 있다. 이들 파이버(117)에는 막두께평균측정영역B내의 복수개의 장소에서의 유한영역으로부터의 반사광이 향한다. 이 광은 슬릿(118), 반사오목면경(119), 격자(120) 및 반사오목면경(121)을 개재해서, 컬러CCD등의 2차원센서(122)를 지닌 분광기(123)에 의해서, 이들 각 장소의 유한영역을 평균한 결과로서 제5도에 도시한 바와 같은 분광반사율의 출력을 얻고 있다.
이것과 제5a도의 분광반사율을 이용해서 제 1실시예와 마찬가지로 측정영역B의 막두께분포를 구하고 있다.
상기와 같은 본 발명의 본 실시예에 있어서는, 제 1막두께측정수단 및 제 2막두께측정수단을 각각 복수개 구비하여, 막두께의 절대치와 막두께평균치를 측정함으로써, 기판(5b)전체로서의 상기 절연막층의 막두께분포를 구하고 있다.
연마수단 및 연마조건의 제어에 관해서는, 제 1실시예와 본질적으로 마찬가지이며, 또, 본 실시예의 동작은 제8도의 순서도에 표시한 것과 거의 마찬가지이다.
[제 3실시예]
제6도는 본 발명의 제 3실시예에 의한 연마장치의 막두께측정수단(2)의 주요부의 개략도이다.
제7a도, 제7b도 및 제7c도는 각각, 본 제 3실시예에서 사용되고 있는 필터의 분광투과율 및 본 실시예의 제 1 및 제 2막두께측정수단(2a),(2b)으로부터의 출력신호를 설명하는 그래프이다. 이하, 본 실시예의 구성에 대해 설명한다.
위치검출방법에 관해서는, 제 1실시예의 것과 본질적으로 마찬가지이다. 또, 제 1막두께측정수단에 의한 막두께측정방법도 제 1실시예의 것과 거의 마찬가지이다.
제 2막두께측정수단(2b)에 의한 막두께측정방법에 관해서는, 위치A주위의 부분의, 위치A에서의 막두께절대치로부터의 차를 측정하기 위한 막두께평균측정영역B를 설정한다.
제 2막두께측정수단(2b)은 이 막두께측정영역B를 컬러(CCD(125)에 축소투영한다. 먼저, 광원(111)에 의해 사출된 백색광은 집광렌즈(112), 반투영거울 (HM) (113) 및 대물렌즈(114)를 경유해서, 절연막층의 막두께평균측정영역B에 대해서 측정광L2로서 투영된다. 막두께평균측정영역B로부터의 반사광이 대물렌즈(114), 반투영거울(HM)(113), 렌즈(115) 및 다이크로익미러(124)를 경유해서 컬러CCD (125), (126)에 축소투영된다.
이와 같이 조명된 영역이 b1 및 b2이다. 컬러CCD(125),(126)에는, 제7도에 도시한 바와 같이, 각각 파장 λ1~λ3및 λ4~λ6을 투과시키기 위한 대역필터가 부착되어 있다. 이 구성에 의해, 제7c도에 도시한 바와 같이, 막두께평균측정영역B전체로부터의 반사광에 포함되어 있는 파장 λ1~λ6에 각각 대응한 분광반사율을 측정할 수 있다.
다음에, 파장 λ1~λ6에 대응한 각 반사율을 샘플링하고, 제 1막두께 측정수단(2a)에 의해 측정한 막두께절대치d(A)를 기준으로 해서, 이들 샘플링점에 적합한 분광반사율곡선을 제7b도에 도시한 바와 같이 결정하고 이 분광반사율곡선으로부터 산출될 수 있는 막두께를 영역B의 막두께로서 결정하고 있다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명의 본 실시예에 의하면, 제 1막두께측정수단 및 제 2막두께측정수단을 각각 복수개 구비하여, 막두께의 절대치 및 막두께평균치를 측정함으로써, 기판전체의 막두께분포를 구하고 있다.
연마수단 및 연마조건의 제어에 관해서는, 제 1실시예의 것과 본질적으로 마찬가지이며, 본 실시예의 동작도 제8도의 순서도에 표시한 것과 거의 마찬가지이다.
[실시예 4]
제9도는 본 발명의 제 4실시예에 의한 연마장치의 주요부의 개략도이다. 제10도는 제9도의 실시예의 막두께측정수단(10)의 확대도이다. 제9도에 있어서, 제1도와 마찬가지의 참조부호는 대응하는 요소를 의미한다.
본 실시예의 막두께측정수단(20)은, 이동중인 기판(가동기판)의 표면상의 절연막층의 소정위치A에서의 막두께의 측정을 위해서, 상기 위치A에 투영해야할 측정광을 광투영수단에 의해 기판(5b)의 이동에 동기시켜서 이동하도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 위치A에서의 막두께를, 기판홀더(7)를 정지시킴이 없이 직접 측정(모니터)하는 일이 가능해진다. 이 점에서, 본 실시예는 제1도의 실시예와 다르다. 본 실시예의 나머지부분은 제 1실시예의 구성과 본질적으로 마찬가지이다.
위치검출방법에 관해서는, 기판홀더(7)에 기판(5b)을 장착ㆍ유지한 때에, 기판홀더(7)의 기준마크ml과 기판(5b)상에 형성된 마크m2를 서로 일치시킨다. 이 마크ml의 위치는 기판홀더(7)에 연결되어 있는 회전엔코더(8)의 원점위치에 대응하고 있다.
막두께를 측정해야 할 기판(5b)상의 소정위치 A는, 상기 원점위치로부터 각도θ 및 기판(5b)의 회전중심(C)으로부터의 거리γ로 한다.
위치검출수단(9)은 이 위치A를 검출하고, 선형엔코더(10)를 이용해서 막두께 측정수단(2)의 측정기준축(g)이 기판(5b)의 회전중심(C)으로부터 거리γ인 위치에 오도록 기구를 제어한다. 이동중인 기판(5b)상의 측정위치A에 막두께측정수단(20)으로부터의 측정광R을 동기시키는 각도범위를 2△θ로 해서, 회전엔코더(8)의 출력이 θ-△θ ~ θ+△θ의 각도범위를 검출한다.
측정위치A와 측정광R의 동기방법 및 막두께측정방법에 관해서는, 막두께측정을 위해서, 기판(6b)(가공부품(6))상의 절연막층(6a)위에 순수 등을 노즐에 의해 방출하여, 거기에 부착되어 있는 슬러지나 이물질 등을 제거한다. 그 후, 막두께 측정을 행한다.
막두께측정수단(20)은 분광반사율측정법을 이용하고 있다. 광원(201)에 의해 사출된 백색광을 집광렌즈(202)에 의해 평행광으로 변형되어, 반투영거울(HM)(203)을 투과한 후, 대물렌즈(205)의 초점위치에 설치된 2축주사거울(204)에 의해 반사되어 대물렌드(205)로 향한다. 이들 요소는 광투영수단의 구성성분이다.
여기서, 2축주사거울(204)은 위치검출수단(9)에 의해 검출된 위치A에 대한 위치정보에 의거해서 축α 및 축β를 중심으로 한 각도를 제어하여, 측정광L이 이동하는 위치A에 동기해서 이동하도록 하고 있다.
위치A가 각도2△θ의 범위를 통해서 이동하는 기간동안, 위치A로부터의 반사광은 그의 입사시의 경로를 따라 되돌아가서, 재차 2축주사거울에 의해 반사된 후, 반투명거울(203) 및 분광기(206)의 렌즈(20)를 경유해서 핀홀(208)에 결상된다. 핀홀(208)을 통과한 광은 오목면회절격자(209)에 의해 분광되어 1차원센서(210)에 의해 수광된다.
이 때의 출력신호와 막두께의 관계는 다음과 같다.
절연막층(5a)의 표면에 의해 반사되고, 또 해당 절연막층(5a)과 기판(5b)간의 계면에 의해 반사된 2광의 간섭강도의 변화가 각각 최대치 및 최소치로 되는 파장을 λ1, λ2, 절연막층(5a)의 굴절률을 nl, 상기 계면에서의 반사각을 Ø1(본 실시예에서는 Ø1=0)이라 하면, 위치A에 있어서의 막두께d(A)는
Figure kpo00004
로 되고, 이것에 의해 막두께d의 절대치를 구하고 있다.
상기 막두께측정수단(20)은 복수개 구비되어, 이들 막두께측정수단을 통해 얻어진 복수개의 막두께치에 의거해서 기판(5b)상에 형성된 절연막층(5a)의 막두께분포를 구하고 있다.
연마수단 및 연마조건의 제어에 관해서는, 위치검출수단(9)의 2축선형 엔코더(11)를 이용하여, 연마수단(부분연마공구)(4)을 Z축으로부터 거리γ의 위치로 이동시킨다. 여기서, 이 연마수단(4)은 회전가능하고, 또한 X 및 Y축을 중심으로 요동가능하게 되어 있다.
막두께측정수단(20)으로부터의 정보에 의거해서, 최종적으로 얻어지는 막두께분포에 대한 차를 비교한다. 이 차가 소정의 범위내에 없으면, 연마조건을 이차의 양에 의거해서 보정하여, 재차 연마를 행하도록 연마수단(4)을 제어한다.
또, 상기 차가 소정의 범위내로 되면, 연마공정을 정지한다.
제11도는 본 실시예의 각종 구성성분의 동작의 순서도이다.
본 실시예의 막두께측정방법은 반도체장치의 표면상의 피막의 두께측정뿐만 아니라 이동하는 기타 다른 기판의 표면상에 형성된 피막의 두께측정에도 적용가능하다.
[실시예 5]
다음에, 본 발명의 제 5실시예에 의한 연마장치에 대해 설명한다. 본 실시예의 연마장치의 기본구성은, 제1도의 제 1실시예의 것과 거의 마찬가지이나, 본 실시예는, 막두께측정수단의 내부구성의 점에서 제 1실시예와 다르다. 제12도는 본 실시예의 막두께측정수단(간섭신호측정수단)의 주요부의 개략도이다.
본 실시예의 연마장치에 있어서는, 기판상에 형성된 피막층의 표면을 연마수단에 의해 막층과 연마수단을 서로에 대해 이동시키면서 연마한다. 간섭신호측정수단(막두께측정수단)은 센서(304)를 구비하여, 측정위치에서의 막표면으로부터의 반사광과 해당 막을 투과하여 기판의 표면에 의해 반사된 반사광간의 광로차에 의해 초래되는 위상차에 의거한 간섭신호를 측정한다. 이 측정에 있어서, 파장/입사 각선택제어수단(301)은 막층에 대한 측정광의 측정파장이나 입사각도를 모노크로메터 (302) 및 입사각도가변기(305)와 연합해서 선택한다. 이 때, 센서(304)에 의해 얻어진 신호를 이용해서, 제어수단(306)에 의해 간섭신호강도의 변화량이 최대로 되는 부분을 검출하고, 이 검출에 의거해서, 연마정지의 판정을 행하고 있다.
위치A의 검출방법에 관해서는, 제 1실시예의 것과 본질적으로 마찬가지이다.
간섭신호의 측정방법에 관해서는, 간섭신호측정을 위해서, 노즐에 의해 기판(가공부품)(5b)상의 절연막층(5a)위에 순수 등을 방출하여 거기에 부착되어 있는 슬러리나 이물질 등을 제거한다. 그후, 측정을 행한다.
연마의 개시전에, 막두께는 각 제조공정에 있어서 대강 관리되어 있다. 여기서, 측정위치A에서의 막두께치를 d(A)로 한다. 이 값을 정확하게 측정할 필요가 있을 경우에는, 연마의 개시전에 제 1실시예에서와 같은 막두께측정수단을 이용해서 막두께를 측정하면 된다.
상기 측정수단의 제12도에 도시한 파장/입사각선택제어수단(301)에 의해 모노크로메터에 의해 출사될 광을 파장 λ1의 단색광으로 설정하여, 파이버(303)를 개재해서 위치A에서의 절연막층(5a)에 대해서 입사각 Ø0으로 측정광 L을 투영시킨다.(광투영 공정), 여기서, 제13도에 표시한 바와 같이, 파장 λ1에 대한 절연막층(5a)의 굴절률을 nl, 계면에서의 반사각을 Ø1이라 하면, 절연막층의 표면으로부터의 반사광 a와 절연막층을 투과하여 기판표면에 의해 반사된 반사광b간의 광로차에 의한 위상차에 의거해서, 센서(304)에 의해 생성된 간섭신호의 강도I는 다음식에 의해 구할 수 있다. 즉,
Figure kpo00005
본 실시예에 있어서는, 상기 식에 의거해서, 위치A에서의 막두께d(A)를 센서 (304) 및 제어수단(306)에 의해 검출하고 있다.
여기서, 모노크로메터에 의해 출사된 광의 파장 λ1 및 입사각 Ø0은 원하는 바에 따라 선택하면 된다. 그러나, 다음 관계식을 만족하는 파장 λ1 및 입사각 Ø0 으로 설정하는 것이 바람직하다. 즉,
Figure kpo00006
이상의 구성으로 함으로써, 측정위치에서의 막두께d(A)로부터 소망의 막두께dt까지의 연마에 의해 제거해야할 막두께량△d의 실제의 측정정밀도는, 파장 λ1 및 입사각 Ø0 을 임의로 선택한 경우에 비해서 향상시킬 수 있다.
연마에 의해 제거해야할 막두께량△d의 측정을 위해서, 센서(304)로부터의 출력신호를 아날로그 대 디지틀(A/D)변환하고, 간섭신호의 1주기분 λ1/2nlcosØ1 의 약 1/20에 대응하는 간격으로 레벨샘플링을 행하면서, 간섭신호의 반복횟수를 측정하고 있다.
다음에, 간섭신호강도의 변화량의 피크근방에서 연마정지를 위한 파장 및 입사각을 선택하는 방법에 대해 설명한다.
제14도에 도시한 바와 같이, 상기 설명한 레벨샘플링에 의거해서 측정한 막두께량△d는 측정정밀도에 기인해서 실질적으로 △d'로 될 수도 있다(실제로는, t1에서의 신호레벨을 검출할 수 없고 t2에서의 신호레벨을 검출하고 있다). 이 측정오차는, 간섭신호의 최대 또는 최소강도근방부분에 목표막두께dt의 위치가 있을 때에 현저해진다.
이 오차를 보정하여, 목표막두께dt의 위치에서의 간섭신호강도의 변화량이 최대인 상태, 즉 간섭신호강도의 변화가 막두께의 변화에 대해서 높게 응답하는 상태에서 최종검출을 행한다.
레벨샘플링에 의해 목표막두께 dt가 달성되었을 때 (실제로는, 아직도 △d' 일 때), 파장 λt는 다음의 관계를 만족하도록 선택한다(파장/입사각선택공정). 즉
Figure kpo00007
이 파장변화에 의해, 제어수단(306)에 있어서 간섭신호강도t3이 형성되면, 간섭신호강도t4의 위치를 레벨샘플링에 의해 검출함으로써, 나머지 △d와 △d'간의 차에 대응하는 막두께량을 연마에 의해 제거하면 된다. 이와 같이 해서, 정밀도 높은 연마정지판정을 행할 수 있다(제어공정).
본 예에서는 파장만 변경했지만, 상기한 관계를 만족하는 입사각만을, 또는 파장과 입사각의 양쪽을 변경해도 된다.
또한, 간섭신호측정수단은 복수개 구비하고 있다.
본 발명의 본실시예에서는, 이상과 같이, 소정의 측정위치에서 막의 표면으로부터의 반사광과 막을 투과해서 기판의 표면에 의해 반사된 반사광과의 광로차로 인한 위상차에 의거한 간섭신호를 측정한다. 이 측정을 위해서, 측정광의 입사각 및/또는 측정파장을 선택하고, 간섭신호강도의 변화량이 최대가 되는 부분의 근방에서 연마정지의 판정을 양호한 정밀도로 행하고 있다.
이상, 본 발명에 의하면 유전체층을 적층한 웨이퍼등의 기판의 표면을 화학적 기계적으로 연마할 때, 적당한 막두께측정방법 또는 수단에 의해 막두께를 감시하여 전체 또는 국부적인 막두께분포를 측정할 수 있는 연마방법 및/또는 장치를 제공할 수 있다. 따라서, 상기에서 얻어진 측정정보로부터 연마조건을 최적화할 수 있어, 반도체디바이스표면의 효율적인 연마를 달성할 수 있으므로, 연마종료점의 검출정밀도를 높일 수 있다.
본 발명을 여기에 기재된 구성을 참조해서 설명해왔지만, 그에 한정되는 것은 아니며, 본출원에서는 다음 특허청구의 범위 또는 개량의 목적내에 들 수 있는 변형 또는 변경도 커버하고자 한다.

Claims (28)

  1. 기판상에 형성된 막의 표면과 연마수단을 상대적으로 이동시키면서 해당 연마수단을 사용하여 상기 막의 표면을 연마하는 방법에 있어서, 상기 막의 표면상의 소정의 위치를 검출하는 위치검출공정; 상기 소정의 위치에서의 막두께의 절대치를 측정하는 제 1측정공정; 상기 제 1측정공정에 의해서 얻어진 측정치에 의거하여, 상기 소정의 주위의 막의 막두께정보를 측정하는 제 2측정공정; 상기 제 1 및 제 2측정공정에 의해서 얻어진 데이터에 의거하여, 상기 막의 막두께분포를 검출하는 막두께분포측정공정; 및 상기 막두께분포측정공정에 의해서 얻어진 데이터에 의거하여, 연마의 속행/정지를 제어하는 제어공정을 구비한 것을 특징으로 하는 연마방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제 2측정공정에서의 막의 막두께정보는 막두께차와 막두께평균치중의 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어공정은, 막의 막두께와 막의 막두께분포중의 어느 하나가 소정의 범위내로 된때, 연마를 정지하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2측정공정, 상기 막두께분포측정공정 및 상기 제어공정은, 연마수단에 의한 막의 표면의 연마중에 실행되는 것을 특징으로 하는 연마방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 연마수단의 연마패드는 막의 표면의 면적보다 좁은 면적을 가지는 것을 특징으로 하는 연마방법.
  6. 기판상에 형성된 막의 표면과 연마수단을 상대적으로 이동시키면서 해당 연마수단을 사용하여 상기 막의 표면을 연마하는 연마장치에 있어서, 상기 막의 표면상의 소정의 위치를 검출하는 위치검출수단; 상기 소정의 위치에서의 막두께의 절대치를 측정하는 제 1측정수단; 상기 제 1측정수단에 의해서 얻어진 측정치에 의거하여, 상기 소정의 주위의 막의 막두께정보를 측정하는 제 2측정수단; 상기 제 1 및 제 2측정수단에 의해서 얻어진 데이터에 의거하여, 상기 막의 막두께분포를 검출하는 막두께분포측정수단; 및 상기 막두께분포측정수단에 의해서 얻어진 데이터에 의거하여, 연마의 속행/정지를 제어하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 연마장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제 2측정수단에 의해 얻어지는 막의 막두께정보는 막두께차와 막두께평균치중의 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제어수단은, 상기 막의 막두께와 상기 막의 막두께분포중의 어느 하나가 소정의 범위내로 된때, 연마를 정지하는 것을 특징으로 하는 연마장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2측정수단, 상기 막두께분포측정수단 및 상기 제어수단은, 상기 연마수단에 의한 상기 막의 표면의 연마중에 동작하는 것을 특징으로 하는 연마장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 연마수단은 막의 표면의 면적보다 좁은 면적을 가지는 연마패드를 지니는 것을 특징으로 하는 연마장치.
  11. 제6항에 있어서, 상기 장치는 상기 제 1측정수단과 제 2측정수단을 각각 복수개 구비하여, 상기 막의 표면상의 복수의 위치에서 각각 측정을 행하는 것을 특징으로 하는 연마장치.
  12. 가동기판과 연마수단을 상대적으로 이동시키면서 해당 연마수단을 사용해서 상기 기판상에 형성된 막의 표면을 연마하는 방법에 있어서, 상기 기판의 표면상의 소정의 위치에 광을 해당 막의 이동속도에 동기시켜서 투영하는 광투영공정; 상기 막을 거쳐서 오는 광을 이용해서 상기 막의 막두께정보를 검출하는 막두께측정공정; 및 상기 막두께측정공정에 의해서 얻어진 막두께정보에 의거해서 연마의 속행/정지를 제어하는 제어공정을 구비한 것을 특징으로 하는 연마방법.
  13. 가동기판과 연마수단을 상대적으로 이동시키면서 해당 연마수단을 사용해서 상기 기판상에 형성된 막의 표면을 연마하는 방법에 있어서, 상기 막의 표면상의 소정의 위치를 검출하는 위치검출공정; 상기 위치검출공정에 의해서 얻어진 위치정보에 의거하여 상기 기판의 표면상의 소정의 위치에 광을 상기 막의 이동속도에 동기시켜서 투영하는 광투영공정; 상기 막을 거쳐서 오는 광을 이용하여 상기 막의 막두께정보를 검출하는 막두께측정공정; 및 상기 막두께측정공정에 의해서 얻어진 막두께정보에 의거해서 연마의 속행/정지를 제어하는 제어공정을 구비한 것을 특징으로 하는 연마방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제어공정은, 상기 막의 막두께와 상기 막의 막두께 분포중의 어느 하나가 소정의 범위내로 된때, 연마를 정지하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 위치검출공정, 상기 광투영공정, 상기 막두께분포측정공정 및 상기 제어공정은 상기 연마수단에 의한 상기 막의 표면의 연마중에 실행되는 것을 특징으로 하는 연마방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 연마수단의 연마패드는 상기 막의 표면의 면적보다 좁은 면적을 가지는 것을 특징으로 하는 연마방법.
  17. 가동기판과 연마수단을 상대적으로 이동시키면서 해당 연마수단을 사용해서 상기 기판상에 형성된 막의 표면을 연마하는 장치에 있어서, 상기 막의 표면상의 소정의 위치를 검출하는 위치검출수단; 상기 기판의 표면상의 소정의 위치에 광을 상기 막의 이동속도에 동기시켜서 투영하는 광투영수단; 상기 막을 거쳐서 오는 광을 이용하여 상기 막의 막두께정보를 검출하는 막두께측정수단; 및 상기 막두께측정수단에 의해서 얻어진 막두께정보에 의거해서, 연마의 속행/정지를 제어하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 연마장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제어수단은, 상기 막의 막두께와 상기 막의 막두께 분포중의 어느 하나가 소정의 범위내로 된 때, 연마를 정지하는 것을 특징으로 하는 연마장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 막두께측정수단과 상기 제어수단은 상기 연마수단에 의한 상기 막의 표면의 연마중에 동작하는 것을 특징으로 하는 연마장치.
  20. 제17항에 있어서, 상기 연마수단은 상기 막의 표면의 면적보다 좁은 면적을 가지는 연마패드를 지니는 것을 특징으로 하는 연마장치.
  21. 제17항에 있어서, 상기 장치는 상기 막두께측정수단을 복수개 구비하여, 상기 막의 표면상의 복수의 위치에서 각각 측정을 행하는 것을 특징으로 하는 연마장치.
  22. 기판상에 형성된 막과 연마수단을 상대적으로 이동시키면서 해당 연마수단을 사용해서 상기 막의 표면을 연마하는 방법에 있어서, 상기 막의 표면상의 소정의 위치에 광을 투영하는 광투영공정; 상기 막의 표면에 의해서 반사된 광과 해당 막을 통과해서 기판의 표면에 의해서 반사된 광과의 광로차에 의거한 간섭신호를 측정하는 간섭신호측정공정; 상기 간섭신호측정공정에 의해서 얻어진 간섭신호에 의거해서 광의 파장과 막에의 광의 입사각중의 어느 하나를 선택하는 선택공정; 및 상기 간섭신호측정공정에 의해서 얻어진 간섭신호의 강도의 변화량에 의거해서 연마의 속행.정지를 제어하는 제어공정을 구비한 것을 특징으로 하는 연마방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 제어공정은, 상기 막의 막두께와 상기 막의 막두께 분포중의 어느 하나가 소정의 범위내로 된 때, 연마를 정지하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마방법.
  24. 제22항에 있어서, 상기 연마수단의 연마패드는 상기 막의 표면의 면적보다 좁은 면적을 가지는 것을 특징으로 하는 연마방법.
  25. 제22항에 있어서, 상기 광투영공정, 상기 간섭신호측정공정, 상기 선택공정 및 상기 제어공정은 상기 연마수단에 의한 상기 막의 표면의 연마중에 실행되는 것을 특징으로 하는 연마방법.
  26. 기판상에 형성된 막과 연마수단을 상대적으로 이동시키면서 해당 연마수단을 사용해서 상기 막의 표면을 연마하는 연마장치에 있어서, 상기 막의 표면상의 소정의 위치에 광을 투영하는 광투영수단; 상기 막의 표면에 의해서 반사된 광과 상기 막을 통과해서 기판의 표면에 의해서 반사된 광과의 광로차에 의거한 간섭신호를 측정하는 간섭신호측정수단; 상기 간섭신호측정수단에 의해서 얻어진 간섭신호에 의거해서 광의 파장과 상기 막에의 광의 입사각 층의 어느 하나를 선택하는 선택수단; 및 상기 간섭신호측정수단에 의해서 얻어진 간섭신호의 강도의 변화량에 의거해서 연마의 속행/정지를 제어하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 연마장치.
  27. 제26항에 있어서, 상기 제어수단은, 상기 막의 막두께와 상기 막의 막두께 분포중의 어느 하나가 소정의 범위내로 된때, 연마를 정지하는 것을 특징으로 하는 연마장치.
  28. 제26항에 있어서, 상기 연마수단의 연마패드는 상기 막의 표면의 면적보다 좁은 면적을 가지는 것을 특징으로 하는 연마장치.
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