KR100515550B1 - 연마 패드 조절 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

화학 기계적 연마(CMP)에 사용되는 연마 패드의 두께 프로파일의 원위치 측정은 거리 측정을 위한 센서(7)를 조절기(6)와 함께 배열함으로써 가능해진다. 센서(7)로는 캘리브레이션된 높은 레벨로부터 패드(1) 표면 위로의 간접 측정을 수행하는 레이저 센서(7a 내지 7c), 또는 패드 표면으로부터 패드와 플래튼의 접촉 표면까지의 두께의 직접 측정을 수행하는 초음파 센서(7e)를 예로 들 수 있다. 두께 프로파일(10)은 조절동안 조절기(6)와 함께 회전하는 센서(7a, 7b)에 의해, 또는 패드 표면(1) 위로 예를 들어 일정한 거리를 두고 가이드 레일(14)을 따라 센서(7c)를 이동시킴으로써 획득될 수 있다. 연마 플래튼(2)까지의 기준 거리 측정은 예를 들어 구멍 또는 에지와 같이 플래튼(2)상에 패드가 없는 위치에 장착된 제 2 센서에 의해 수행될 수 있다. 이러한 장치를 이용함으로써, 반도체 장치(4)에 영향을 미치는 연마 불균일을 야기하는 급경사 슬로프를 가진 불리한 두께 프로파일(10)을 탐지하여 경고 신호를 발생할 수 있다. 파괴적인 마이크로미터 측정은 불필요하며, 따라서 패드(1)의 수명이 연장되고 장치 수율이 증가된다.

Description

연마 패드 조절 장치 및 방법{ARRANGEMENT AND METHOD FOR CONDITIONING A POLISHING PAD}

반도체 장치의 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP)를 수행하도록 설계되며 회전식 연마 플래튼상에 장착되는 연마 패드를 조절(conditioning)하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 화학 기계적 연마 장치는 회전 테이블을 포함하며, 회전 테이블 상에는 통상 폴리우레탄으로 제조되는 연마 패드가 장착된다. 회전 연마 헤드가 연마될 웨이퍼를 유지하여, 상기 웨이퍼가 회전하는 습식 연마 패드에 맞물리도록 한다. 연마동안에, 연마 패드와 함께 회전하거나 또는 역회전하는 연마 헤드는 진동 아암에 의해 회전 테이블의 축에 대해 그 위치를 변경할 수 있다. 그에 의해, 거친 연마 패드 표면은 웨이퍼 표면을 마멸시키는 역할을 하는 소위 슬러리를 갖는다.

일반적으로 슬러리는 표면 재료를 화학적으로 산화시키고 기계적으로 마멸시키기 위해, 다양한 화학적 합금을 가진 탈이온화수(deionized water)에 예를 들어 산화알루미늄 또는 이산화규소 등의 입자를 포함한다. 그러한 화학적 합금을 이용함으로써, 예를 들어 산화규소에 대한 폴리실리콘 또는 텅스텐 등의 연마 속도의 높은 선택성이 평탄화동안에 유지될 수 있다.

마멸 속도는 테이블과 헤드의 개별 회전 속도, 슬러리 농도, 그리고 연마 헤드가 연마 패드에 맞물리는 압력에 따라 달라진다.

일반적으로, 제거된 웨이퍼 표면 재료, 화학적으로 마멸된 슬러리 재료 또는 질이 저하된 패드 표면 재료와 함께 균일하고 까칠하며 프로파일이 형성된 연마 패드 표면이 제거되기 때문에, 연마 패드는 질이 저하되며, 이는 소위 "패드 글레이징(glazing) 효과"로 지칭되기도 한다.

이러한 효과는 질이 저하된 최상부의 패드층뿐만 아니라 유리와 같은 재료를 조절 디스크에 의해 패드로부터 제거하는 조절 단계를 수행함으로써 제거될 수 있다. 그리하여, 슬러리를 수용하는 구멍이 다시 개방되어 패드 기능이 복구된다.

조절 공정은 연마 단계동안 또는 그 이후에 수행될 수 있다. 예를 들면, 다이아몬드 금강사(emery) 페이퍼가 조절 헤드상에 장착되고, 조절 헤드는 (연마 헤드와 유사하게) 추가적인 진동 아암에 의해 지지된다. 다이아몬드 입자는 소켓층상에 장착된 니켈 그릿(grit)내에 캡슐화된다. 다이아몬드 입자는 완전히 캡슐화된 상태로부터 니켈층에 약간 묻혀있는 상태까지 다양한 길이로 니켈 표면으로부터 돌출된다.

그러한 구조의 조절 헤드는 조절기의 회전 운동에 의해 연마 패드상에 맞물려 탄성 폴리우레탄 또는 유사한 연마 패드 표면 위를 그라인드한다. 조절 단계후에는, 마멸 효율이 실질적으로 복구되며, 패드의 수명이 연장되며, 작업자는 질이 저하된 패드를 교체하는 수고를 덜 수 있다. 그럼에도 불구하고, 조절 사이클당 0.2㎛ 내지 1.5㎛ 두께의 패드 재료가 제거되기 때문에, 조절 단계를 수행함으로써 개선된 연마 패드의 수명은 예를 들어 12시간 내지 18시간으로 제한되며, 그 후 접착제에 의해 회전 테이블상에 장착된 연마 패드는 새것으로 교체되어야 한다. 일반적으로, 각 웨이퍼 연마후에 수행되는 조절 사이클은 40초 내지 60초의 시간을 필요로 한다. 일반적인 연마 사이클은 약 2분이 소요된다. 근래에는 대략 500개 내지 1000개의 웨이퍼만이 하나의 패드에 의해 연마될 수 있다. 새 연마 패드는 1mm 내지 2mm의 두께로 시작한다. 패드의 수명은 두께 제거 및 균일성 등의 요인에 의해 좌우된다.

반도체 웨이퍼를 연마하는데 있어서는, 정밀하게 설정된 제거 속도로 표면 재료를 제거하기 위해 높은 균일성이 요구된다. 불균일성은 필연적으로 층두께가 제원을 벗어나게 하고, 따라서 연마 공정의 수율이 감소하는 손해를 야기한다.

이러한 불균일의 한 원인은 조절 단계 이전에 연마 패드 프로파일의 성장으로부터 야기된다. 정상적인 상태에서, 연마 플래튼상에 장착된 연마 패드의 중앙 및 에지 영역은 연마 또는 조절에 의해 영향을 받지 않는다. 따라서, 중앙 영역 또는 에지 부근의 패드 표면 영역은 이들 두 경계내의 반경을 갖는 영역보다 표면 재료 제거의 조절에 영향을 약하게 받으며, 따라서 연마 패드 두께 프로파일의 상당한 슬로프가 발생한다. 또한, 재료 불균일성은 국부적인 융기를 초래하여 연마동안 웨이퍼 표면에 영향을 미친다.

종래 기술에서, 이러한 문제는 연마 플래튼으로부터 연마 패드를 제거하고 예를 들어 마이크로미터를 이용한 고정도 두께 프로파일 측정을 수행함으로써 해결되었다. 이러한 과정은 조사를 위해 연마 패드를 파괴하기 때문에 사용중인 패드에 대해 측정 결과를 직접 사용할 수 없다는 단점뿐만 아니라, 프로파일 측정에 많은 시간이 소요된다는 단점이 있다. 반대로, 현재의 조절이 얼마나 효율적인지 그리고 패드의 수명이 종료될 때까지 얼마나 오래 사용될 수 있을 것인지가 평가될 수 있다. 또는, 만약 CMP 장치에 관한 문제가 빠르게 진전되는 경우, 문제가 발견되어 그에 대응하기 전까지 너무 많은 웨이퍼가 잘못 처리된다.

발명의 요약

따라서, 본 발명의 목적은 보다 양호한 연마 균일성을 달성하여 화학 기계적 연마에 있어서의 수율을 증가시키고, 처리상의 문제를 발견하고 대응하는데 필요한 시간을 줄이는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 연마 패드 균일성 측정에 소요되는 시간을 줄이고 연마 패드의 재료 비용을 감소시키는 것이다.

이러한 목적은 반도체 장치의 화학 기계적 연마를 수행하도록 설계되고 회전 가능한 연마 플래튼상에 장착된 연마 패드를 조절하는 장치 및 방법에 의해 해결된다. 상기 연마 패드를 조절하는 장치는, 조절 디스크를 구비하고 상기 연마 패드를 가로질러 이동 가능한 조절기와, 상기 연마 패드의 두께를 측정하기 위한 측정 유닛으로서, 기준 레벨과 상기 연마 패드의 표면 요소 사이의 거리를 측정하기 위한 센서와, 상기 거리 측정값으로부터 상기 연마 패드의 상기 두께를 계산하기 위해 상기 적어도 하나의 센서에 연결되는 제어 유닛을 구비하는 상기 측정 유닛을 포함한다.

본 발명에 따르면, 연마 패드 두께 프로파일의 원위치 측정은 조절기를 가진 측정 유닛을 제공함으로써 가능해진다. 따라서, 마이크로미터를 이용한 측정을 위해 연마 패드를 연마 플래튼으로부터 때어내기 위해 파손시킬 필요가 없다. 조절 사이클후에 형성된 프로파일은 조절 단계를 종료한 직후에 또는 그 도중에 사용될 수 있다. 결과적으로, 연마 패드를 화학 기계적 연마에 더 이상 사용할 경우 연마 패드의 질이 저하되어 웨이퍼 수율이 감소되는 결과를 낳을 정도의 두께의 측정값 또는 두께 프로파일을 보이는 경우에만 연마가 필요하다. 본 장치를 이용함으로써, 대응 시간 단계가 정확히 결정될 수 있고, 연마 패드의 최적 사용이 제공되며, 그리하여 재료 비용, 연마 패드를 제거하는데 소요되는 시간, 그리고 마이크로미터 측정을 수행하는데 통상적으로 소요되는 작업 시간이 절약된다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 조절기의 조절 디스크를 각속도를 갖도록 회전시키는 모터가 측정 유닛의 제어 유닛에 연결된다. 절대적으로, 폐쇄 루프 제어 회로가 제공되어 높은 각속도를 가능하게 하며, 따라서 본 발명에 따른 측정 유닛에 의해 탐지된 연마 패드 프로파일 불균일성에 응답하여 연마 패드 표면 재료의 보다 효율적인 제거를 가능하게 한다.

예를 들어, 연마 패드의 외측 에지 근처 또는 중앙 영역(일반적으로 조절되지 않음) 근처에서 성장하기도 하는 연마 패드의 급경사 프로파일이 탐지될 수 있으며, 슬로프를 보상하기 위해 그 위치에서 얼나마 많은 표면 재료가 제거되어야 하는지를 제어 유닛이 계산한다. 각속도와 제거 속도 사이의 관계를 이용하여, 현재 또는 다음 또는 그 이후의 사이클동안 프로파일 불균일성을 교정하기 위해 조절 디스크 회전이 제어될 수 있다. 대안적으로는, 국부적인 융기 또는 프로파일 슬로프는 예를 들어 공동 이동(co-moving) 센서에 의해 조절 디스크의 위치에서 즉시 탐지될 수 있다. 그리하여, 제어 유닛을 통한 조절 디스크 각속도로의 피드백이 즉시 주어질 수 있다. 이러한 폐쇄 루프 제어 회로를 수행하기 위해, 연마 패드 프로파일이 허용 범위내에 있는지를 판단하기 위해 하한값이 제공된다.

다른 실시예에 있어서는, 유사한 폐쇄 루프 제어 회로가 측정 유닛의 제어 유닛과 조절 디스크의 하방 압력을 연마 패드상에 인가하기 위한 수단 사이의 연결에 의해 제공된다. 하방 압력은 또한 소정 각속도에서의 연마 패드의 표면 재료 제거 속도와 관계가 있다. 연마 패드 두께 프로파일의 융기 또는 슬로프를 탐지하고, 각속도의 경우에서와 같이 유사한 하한값 침범에 응답하여 하방 압력을 조정하는 대응 피드백 루프가 유사하게 제공된다. 바람직한 실시예에 있어서, 조절 디스크를 회전시키는 상기 모터로의 제어 유닛의 수단과 하방 압력을 인가하는 수단에 의한, 즉 이들의 조합에 의한 측정 유닛의 피드백 제어가 제공된다.

측정 유닛의 센서는 레이저 센서 또는 초음파 센서중 하나인 것이 바람직하다. 이들 두가지 타입의 센서는 일반적으로 패드 제거량이 0.2㎛ 내지 1.5㎛에 이르는 사이클의 전후에 있어서의 두께 차이를 탐지하기에 충분한 정밀도를 갖는 것으로 공지되어 있다.

두께 프로파일 측정을 수행하기 위해, 센서는 패드를 가로질러 다른 위치를 취하는 것이 필요하다. 한편, 본 발명은 센서가 소망 위치를 수용하기 위한 이동성을 갖는 실시예를 제공한다. 한편, 바람직하게는 레이저 센서인 센서의 어레이가 다음 실시예에서와 같이 그 측정 위치에 고정 장착되는 것이 가능하다.

다른 실시예에 있어서, 레이저 센서의 어레이는 회전하는 연마 패드의 활성 연마 표면이 어레이에 의해 완전히 덮이도록 배열된다. 이 어레이는 측정동안 위치가 고정되는 것이 바람직하며, 또한 이 어레이는 유지보수상의 이유로 제거될 수 있는 것이 바람직하다.

측정을 수행하기 위해 소정 위치로 이동할 수 있는 센서는 제 1 실시예에서와 같이 가이드 레일상에 장착될 수 있거나, 또는 조절기 및 조절 디스크를 유지하는 지지부와 동일한 지지부, 예를 들어 조절기를 유지 및 이동시키는 조절 아암상에 장착될 수 있다. 상기 가이드 레일 또는 스테이지 또는 지지부상에는 연마 패드를 가로질러 이동할 수 있는 레이저 센서가 하나 또는 그 이상으로 장착될 수 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 장치를 이용하여 연마 패드 조절 방법이 또한 제공된다. 조절기 및 조절 디스크가 연마 패드의 표면 요소에 접촉되는 동안 또는 그 이후에, 조절 디스크는 각속도 및 하방 압력을 가지며, 연마 패드의 표면 요소와 기준 레벨 사이의 거리 측정이 적어도 하나의 센서를 이용하여 수행된다. 이러한 거리 측정으로부터, 표면 요소의 위치에서의 연마 패드의 두께가 제어 유닛을 이용하여 계산된다.

연마 패드의 두께를 결정하기 위해, 표면 요소와 기준 레벨 사이의 거리를 센서로 측정한다. 직접적인 두께 측정의 경우에, 센서는 연마 패드의 표면 요소와 접촉하며, 기준 레벨은 연마 플래튼과 접촉하는 연마 패드의 바닥 표면이 된다.

레이저 센서가 사용되는 경우, 거리를 결정하기 위한 위치-탐지 장치(Position-Sensitive Device; PSD)를 이용하여, 연마 플래튼 표면을 향해 레이저 빔이 통과할 수 있는 구멍이 연마 패드에 제공될 수 있다. 연마 플래튼을 회전시키는 경우에, 그러한 구멍은 레이저에 주기적인 거리 신호를 제공하기 위한 주기적인 구조를 갖도록, 예를 들어 소정 패드 반경에서의 하나의 원에 대해 하나씩 형성된다. 연마 패드가 회전하지 않는 경우, 레이저 센서 및 연마 패드는 레이저 위치에서 그러한 구멍을 통해 거리를 측정 가능하게 하는 상대 위치로 가야한다. 이는 기준 레벨 측정을 제공한다.

그러한 구멍은 플래튼 표면에 레이저 빔을 제공하기 위해 패드 두께 전체를 통해 연장된다. 이는 연마동안 슬러리를 유지 및 보유하는 역할을 하는 패드내의 구멍 또는 나선형 커브와 혼동되어서는 않된다.

초음파 센서가 사용되는 경우, 이 센서는 연마 패드 표면과 접촉하며, 초음파와 정상파 패턴의 구조의 실행 시간 차이가 측정된다. 그리하여, 파동이 통과하는 연마 패드의 바닥에서 연마 플래튼에 의해 반사된 초음파가 사용된다.

간접 측정은 레이저 센서를 이용하여 연마 패드까지의 거리를 측정하고, 연마 플래튼 표면에 접촉하는 연마 패드의 바닥 표면까지의 거리를 측정하는 비접촉 측정이다. 그리하여 센서와 패드 표면간 거리와 센서와 연마 플래튼 표면간 거리 사이의 차이는 사용중인 패드의 두께를 나타낸다. 초음파 센서 또는 다른 거리 측정 센서도 이러한 타입의 측정에 사용될 수 있다.

유리하게는, 조절기에 의해 남게되는 실제 패드 두께는 각각 조절에 대해 직접 모니터링될 수 있다. 이러한 방법을 이용함으로써, 마이크로미터를 이용한 파괴적인 두께 프로파일을 측정을 피할 수 있다.

두께 프로파일을 획득하기 위해, 일련의 두께 측정이 수행된다. 인접한 위치에서의 두께 측정값의 차이는 슬로프 또는 국부적인 융기부의 존재를 나타낸다. 제어 유닛은 그러한 비교 또는 슬로프 판단을 수행하며, 하한값과의 추가적인 비교에 의해, 조절 디스크의 각속도를 조정하기 위해 모터에 신호를 보내거나 또는 연마 패드상에 조절 디스크의 하방 압력을 인가하는 수단에 신호를 보낸다. 또한, 조절 아암 이동을 제어하는 모터에 신호를 보내는 것이 가능하며, 이 신호는 예를 들어 각속도 또는 하방 압력을 일정하게 유지한 상태로 보다 느리게 조절기를 이동시킬 수 있다. 그리하여, 연마 작업의 기간이 길거나 짧음에 의해 표면 요소의 통합적인 제거 작업이 증가 또는 감소될 수 있다.

다른 이점 및 실시예는 종속적인 청구범위에 의해 명확히 드러난다.

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술의 조절에 따른 연마 패드 두께 프로파일 슬로프의 문제를 나타내는 도면,

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 조절 아암상에 장착된 2개의 레이저 센서를 나타내는 도면으로,

도 2b는 두께 제거량 측정 원리를 나타내는 비축척 도면,

도 3은 본 발명에 따른 다른 실시예로서, 제 1 레이저 센서가 가이드 레일상에 장착되어 있고 제 2 레이저 센서가 기준 측정을 수행하는 것을 나타내는 도면,

도 4는 초음파 센서를 이용하는 본 발명에 따른 다른 실시예를 나타내는 도면,

도 5는 레이저 센서의 어레이를 사용한 다른 실시예를 나타내는 도면.

본 발명이 해결하고자 하는 종래 기술의 반도체 웨이퍼(4)의 화학 기계적 연마동안 비균일성을 야기하는 연마 패드 두께 프로파일 슬로프의 문제가 도 1에 도시되어 있다.

도 1a의 측면도에서, 연마 플래튼(2)은 아직 사용되지 않은 상태의 연마 패드(1)로 커버되어 있다. 웨이퍼(4)의 각 조절 사이클후에, 조절 디스크(3)를 회전 연마 패드(1)를 가로질러 진동 운동시키면서 이동시킴으로서 조절 단계가 수행된다. 그리하여, 연마 재료(1)의 표면 재료의 일부가 패드로부터 제거되어, 도 1b에 도시된 바와 같이 연마 재료 두께가 감소된다. 연마 패드(1)의 외연부뿐만 아니라 조절되지 않은 연마 패드상의 중앙 영역(5) 또한 연마 패드(1)의 두께 경계 조건을 제공하며, 두 영역 모두 연마 패드(1)의 조절된 영역으로의 경사 전이부를 갖는다. 도 1c에는 연마 테이블의 평면도가 도시되어 있다.

도 1에 도시된 프로파일 비균일성을 탐지하기 위해, 도 2a에 도시된 본 발명의 제 1 실시예는 연마 패드(1)상에 서로의 빔이 수직으로 향하는 2개의 레이저를 포함한다. 레이저 센서(7a, 7b)는 조절 디스크(3)를 가진 조절기(6)를 연마 패드(1)를 가로질러 이동시키기 위한 지지부의 역할을 하는 조절기 진동 아암(8)에 장착된다. 진동 아암(8)상에 장착된 제 1 레이저 센서(7b)는 조절 디스크(3)에 의해 아직 조절되지 않은 영역의 연마 패드 표면까지의 거리를 탐지한다. 예를 들어, 제 1 거리(12b)는 조절 디스크(3)의 이동 방향에 놓인 패드 표면 요소의 두께(10')를 결정하기 위해 측정된다. 제 2 레이저 센서(7a)는 진동 아암(8)의 대향측상의 제 2 거리를 측정하여, 조절 디스크(3)에 의해 이미 조절된 패드 영역의 두께(10)를 측정한다. 거리 값(12a 및 12b) 또는 두께 값(10, 10')을 비교하여, 조절 사이클당 표면 재료의 제거량(11)을 측정할 수 있다.

본 실시예의 기능의 개략적인 설명도가 도 2b에 비축척으로 도시되어 있다. 지지 아암(8)은 실질적으로 레이저 센서(7a,7b)의 기준 레벨을 유지하며, 이 기준 레벨은 연마 플래튼(2)의 표면에 접촉하는 연마 패드(1)의 바닥 표면까지의 거리로 측정된다. 조절동안 두께가 감소함으로 인해, 연마 패드(1)를 가로질러 방향(9)으로 이동하는 조절 디스크(3)를 가진 회전 조절기(6)는 약간 휘어진 상태가 된다. 이는 레이저 센서(7a, 7b)가 연마 패드(1)의 표면을 마멸하는 조절 디스크(3)의 슬로프에 실질적으로 영향을 받지 않는다는 것을 의미한다.

마멸된 양, 즉 제거량은 각속도(21) 및 하방 압력(22)에 의해, 또는 이동 방향(9)으로의 진동 아암(8) 속도에 의해 제어된다.

실질적인 연마 패드 두께(10)는 상이한 방법으로 획득될 수 있다. 하나는 연마 패드 제조자가 공급한 최초 두께 프로파일을 기준으로 사이클 이전의 두께로부터 진동 아암(8) 모터에 의해 공급된 위치의 함수로서 각 조절 사이클당 제거량을 빼는 것이다. 두께를 측정하는 다른 가능한 방법은 두께 프로파일을 결정하기 위해 레이저 센서(7a, 7b)의 절대 두께 측정값을 이용하고, 조절기 제어로의 양적 피드백 입력으로서 제거량을 이용하는 것이다. 이들 두가지 방법의 조합도 역시 가능하다.

본 발명의 다른 실시예가 도 3에 도시되어 있다. 소정 높이에 연마 패드(1) 표면을 가로질러 장착된 가이드 레일(14)상에는 레이저 센서(7c)가 장착되어 있다. 조절 사이클동안 또는 그 후에, 레이저 센서(7c)는 그것의 가이드 레일(14)을 따라 이동하며, 레이저 센서(7c)와 연마 패드(1)의 표면 사이의 각 측정 거리(10)로부터 의 위치 함수로서 두께(10) 프로파일을 획득하기 위한 거리 측정을 수행한다. 기준 레벨, 즉 레이저 센서 위치 또는 높이는 연마 플래튼(2)의 에지에서 연마 플래튼 표면(2)까지의 이 기준 레벨의 거리를 측정하는 레이저 센서(7d)에 의해 측정된다.

또다른 실시예가 도 4에 도시되어 있다. 연마 패드(1)상에는 연마 패드(1)의 표면과 접촉할 하방 압력(15)의 수단에 의해 초음파 센서(7e)가 가압된다. 연마 플래튼(2)의 표면으로부터 반사된 초음파를 발산함으로써, 연마 패드(1)의 두께(10)가 직접 측정된다. 스캐닝 이동을 수행함으로써, 초음파 센서(7e)를 유지 및 가압하는 아암은 바람직하게는 연마 테이블이 회전하지 않을 때 두께 프로파일을 획득할 수 있다.

또다른 실시예가 도 5a 및 도 5b에 도시되어 있다. 진동 아암(8)은 방향(9)으로 진동 이동하여 조절 디스크(3)를 갖는 연마 패드(1)의 표면을 조절하지만, 일직선으로 배치된 센서(7)들의 세트를 포함하는 레이저 센서의 어레이(16)는 그 자체가 이동하는 일 없이 연마 패드의 두께 프로파일을 측정한다. 각각의 레이저 센서(7)는 연마 패드 표면(1) 상의 반경방향 위치에 대응하며, 프로파일 슬로프의 성장은 원위치에서 적기에 그리고 온-라인으로 탐지될 수 있다. 유리하게는, 도 5b에 도시된 바와 같이, 반도체 웨이퍼(4)가 연마될 수 있으며, 연마 패드(1)가 동시에 조절될 수 있다.

유리하게는, 모든 실시예에서는, 소정 조건이 만족되어, 즉 최소 패드 두께에 도달하였거나 또는 연마 성능이 미리 설정한 요건 이하로 떨어져, 두께 프로파일에 있어서의 비균일성을 제거하는 본 발명의 방법 및 장치에 따른 프로파일 수리가 더 이상 불가능할 때, 현재의 연마 패드(1)의 사용이 종료된다.

각각의 실시예는 예를 들어 패드(1)의 반경방향 위치의 함수로서 연마 패드(1)의 두께(10)를 제공하며, 이 두께는 제어 유닛에 의해 구할 수 있으며, 그 값으로부터 위치 함수로서 필요한 표면 재료 제거량(11)을 산출하고, 다음 조절 사이클을 계획한다. 이러한 제거 프로파일로부터, 제어 유닛은 각속도(21), 조절 디스크(3)의 하방 압력(22) 또는 이동 방향(9)으로의 진동 아암 속도의 조정을 결정할 수 있다. 그러나, 각각의 실시예는 특히 도 2 및 도 5에 따른 실시예에서 조절 디스크 파라미터를 즉시 조정하기 위한 수단을 또한 제공한다. 가이드 레일(14)을 따른 레이저 센서(7C)의 이동이 충분히 빠르고 측정 기간이 짧은 경우, 도 3의 실시예에 의해 조절기(6)의 현재 위치에서의 프로파일 슬로프의 탐지가 또한 제공될 수 있다. 도 3의 실시예에 따른 실시예의 특징은 추가의 레이저 센서(7c)를 제공하는 것으로, 각각의 레이저 센서는 연마 패드(1)상의 조절기(6)의 반경방향 위치와 함께 이동하며, 이들은 도 2a에 도시된 바와 같이 조절기(6)와 유사한 상대 위치를 갖는다. 그리하여, 제 1 레이저 센서는 조절기 전방의 두께를 측정하며, 다른 레이저 센서는 조절기(6) 후방의 두께(10)를 측정한다.

Claims (19)

1. 반도 장치(4)의 화학 기계적 연마를 수행하도록 설계되고 회전 가능한 연마 플래튼(2)상에 장착되는 연마 패드(1)를 조절하는 장치로서,

   조절 디스크(3)를 구비하는 조절기(6)로서, 상기 연마 패드(1)를 가로질러 이동 가능한, 상기 조절기(6)와,

   상기 연마 패드(1)의 두께(10)를 측정하기 위한 측정 유닛(40)으로서, ① 기준 레벨과 상기 연마 패드(1)의 표면 요소 사이의 거리(12)를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서(7)로서, 상기 센서는 레이저 센서인, 상기 센서(7)와, ② 상기 거리(12) 측정값으로부터 상기 연마 패드(1)의 상기 두께(10)를 계산하기 위해 상기 적어도 하나의 센서(7)에 연결되는 제어 유닛(30)을 구비하는, 상기 측정 유닛(40)을 포함하는, 연마 패드 조절 장치에 있어서,

   상기 조절 디스크(3)와 동일한 지지부(8)에 장착되는 적어도 2개의 레이저 센서(7a, 7b)를 포함하고,

   상기 적어도 2개의 레이저 센서(7a, 7b)중 제 1 센서(7a)는 상기 조절기(6)의 이동 방향(9)을 향해 배향된 상기 지지부(8)의 제 1 측상에 장착되고,

   상기 적어도 2개의 레이저 센서(7a, 7b)중 제 2 센서(7b)는 상기 이동 방향(9)에 대향하는 상기 지지부(8)의 제 2 측상에 장착되는 것을 특징으로 하는

   연마 패드 조절 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 조절 디스크(3)를 각속도(21)를 갖도록 회전시키는 모터를 포함하며,

   상기 제어 유닛(30)은 조절동안 두께 측정값에 응답하여 상기 각속도(21)를 조정하기 위해 상기 모터에 연결되는 것을 특징으로 하는

   연마 패드 조절 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 조절 디스크(3)의 하방 압력(22)을 상기 연마 패드(1)상에 인가하기 위한 수단을 포함하며,

   상기 제어 유닛(30)은 두께 측정값에 응답하여 상기 하방 압력(22)을 조정하기 위해 상기 하방 압력(22)을 인가하는 상기 수단에 연결되는 것을 특징으로 하는

   연마 패드 조절 장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 연마 패드(1)의 표면 요소의 두께(10) 및 반경 위치를 포함하는 적어도 한 쌍의 데이터를 가진, 상기 제어 유닛(30)에 연결된 데이터 베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는

   연마 패드 조절 장치.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 센서(7)는 0.025㎛와 동일하거나 또는 그 이하의 두께 측정값 분해도를 갖는 것을 특징으로 하는

   연마 패드 조절 장치.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 장치를 이용하여 연마 패드(1)를 조절하는 방법에 있어서,

   상기 연마 패드(1)의 두께(10)를 측정하는 단계와,

   상기 조절기(6)를 상기 연마 패드(1)의 표면 요소에 접촉시키기 전에 상기 연마 패드(1)의 표면 요소까지의 거리(12a)를 측정하는 단계와,

   상기 조절기(6)와 조절 디스크(3)를 상기 연마 패드(1)의 표면 요소에 접촉시키는 단계로서, 상기 조절 디스크는 각속도(21) 및 하방 압력(22)을 갖는, 상기 접촉 단계와,

   상기 조절기(6)를 상기 연마 패드(1)의 표면 요소에 접촉시킨 후에 상기 연마 패드(1)의 표면 요소까지의 거리(12b)를 측정하는 단계와,

   상기 조절기를 접촉시킨 후의 상기 거리(12b)로부터 상기 조절기를 접촉시키기 전의 상기 거리(12a)를 감산하는 단계와,

   제어 유닛(30)을 사용하여, 상기 감산된 거리를 이용함으로써 새로운 두께(10)를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는

   연마 패드 조절 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   두께 프로파일을 얻기 위해 상기 연마 패드(1)의 적어도 다른 표면 요소에 대해 상기 단계를 반복하는 것을 특징으로 하는

   연마 패드 조절 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 연마 패드(1)의 제 1 표면 요소의 측정된 두께(10)를 제 2 표면 요소의 두께와 비교하는 단계와,

   상기 비교에 응답하여 신호를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는

   연마 패드 조절 방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 신호에 응답하여 상기 조절 디스크(3)의 각속도(21) 및 하방 압력(22)을 포함하는 그룹중 적어도 하나를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는

   연마 패드 조절 방법.
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제