KR101267922B1 - polishing apparatus and polishing method - Google Patents

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KR101267922B1
KR101267922B1 KR1020060124242A KR20060124242A KR101267922B1 KR 101267922 B1 KR101267922 B1 KR 101267922B1 KR 1020060124242 A KR1020060124242 A KR 1020060124242A KR 20060124242 A KR20060124242 A KR 20060124242A KR 101267922 B1 KR101267922 B1 KR 101267922B1
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오사무 나베야
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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

폴리싱장치는 반도체기판과 같은 기판의 표면을 폴리싱한다. 본 발명에 따른 폴리싱장치는 기판홀딩기구, 폴리싱면을 구비한 폴리싱테이블, 및 상기 폴리싱면의 온도분포를 제어하기 위한 폴리싱면온도제어장치를 포함한다. 상기 기판홀딩기구 및 상기 폴리싱테이블은, 상기 기판홀딩기구가 상기 기판의 표면을 상기 폴리싱면에 대해 가압하여 상기 기판의 표면을 폴리싱하는 동안, 상기 기판의 표면과 상기 폴리싱면간의 상대운동을 제공하도록 작동가능하다. 상기 폴리싱면온도제어장치는 상기 폴리싱면이 소정의 온도분포를 가지도록 상기 온도분포를 제어하여, 상기 기판 표면의 부분들의 제거율을 제어하게 된다.The polishing apparatus polishes the surface of a substrate such as a semiconductor substrate. A polishing apparatus according to the present invention includes a substrate holding mechanism, a polishing table having a polishing surface, and a polishing surface temperature control device for controlling a temperature distribution of the polishing surface. The substrate holding mechanism and the polishing table are configured to provide relative movement between the surface of the substrate and the polishing surface while the substrate holding mechanism presses the surface of the substrate against the polishing surface to polish the surface of the substrate. It is possible to operate. The polishing surface temperature control device controls the temperature distribution so that the polishing surface has a predetermined temperature distribution, thereby controlling the removal rate of portions of the substrate surface.

Description

폴리싱장치 및 폴리싱방법{POLISHING APPARATUS AND POLISHING METHOD}Polishing Apparatus and Polishing Method {POLISHING APPARATUS AND POLISHING METHOD}

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 폴리싱장치의 구조를 도시한 개략적인 측면도;1 is a schematic side view showing the structure of a polishing apparatus according to a first embodiment of the present invention;

도 2a 및 도 2b는 유체분사기구(30)의 구조를 예시한 도면들로, 도 2a는 위에서 본 폴리싱테이블을 도시한 도면이고, 도 2b는 횡방향으로 본 폴리싱테이블을 도시한 도면;2A and 2B illustrate the structure of the fluid ejection mechanism 30. FIG. 2A shows a polishing table seen from above, and FIG. 2B shows a polishing table seen in the transverse direction.

도 3은 유체분사기구(30)의 전체 구조를 도시한 도면;3 shows the overall structure of the fluid ejection mechanism 30;

도 4a 및 도 4b는 제2실시예에 따른 폴리싱장치에 통합된 유체분사기구(30-2)의 구조를 예시한 도면들로, 도 4a는 위에서 본 폴리싱테이블을 도시한 도면이고, 도 4b는 횡방향으로 본 폴리싱테이블을 도시한 도면;4A and 4B are views illustrating the structure of the fluid ejection mechanism 30-2 integrated in the polishing apparatus according to the second embodiment. FIG. 4A is a view showing the polishing table seen from above. Figure showing a polishing table seen in the transverse direction;

도 5는 유체분사기구(30-2)의 전체 구조를 도시한 도면;5 shows the overall structure of the fluid ejection mechanism 30-2;

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제3실시예에 따른 폴리싱장치의 구조를 예시한 도면들로, 도 6a는 위에서 본 폴리싱테이블을 도시한 도면이고, 도 6b는 횡방향으로 본 폴리싱테이블을 도시한 도면; 및6A and 6B are views illustrating a structure of a polishing apparatus according to a third embodiment of the present invention. FIG. 6A is a view showing a polishing table seen from above. FIG. 6B is a view showing a polishing table seen in a transverse direction. One drawing; And

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 예를 예시한 도면들로, 도 7a는 위에서 본 폴리싱테이블을 도시한 도면이고, 도 7b는 기판의 폴리싱면의 폴리싱 프로파일을 도시한 그래프이다.7A and 7B are views illustrating an example of the present invention. FIG. 7A is a view showing a polishing table from above, and FIG. 7B is a graph showing a polishing profile of a polishing surface of a substrate.

본 발명은 기판을 폴리싱테이블의 폴리싱면과 접촉시키기 위해 기판홀딩기구를 작동시키고, 기판의 표면과 폴리싱면간의 상대운동을 제공함으로써, 반도체기판과 같은 기판을 폴리싱하기 위한 폴리싱장치 및 폴리싱방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polishing apparatus and a polishing method for polishing a substrate such as a semiconductor substrate by operating the substrate holding mechanism to contact the substrate with the polishing surface of the polishing table and providing relative movement between the surface of the substrate and the polishing surface. will be.

화학적 기계적 폴리싱(CMP) 장치는 예컨대 반도체기판과 같은 기판을 폴리싱하기 위한 장치로 알려져 있다. 이러한 유형의 폴리싱장치는 폴리싱테이블, 연마포(폴리싱패드), 및 기판을 잡아주기 위한 기판홀딩기구(톱링)를 포함한다. 상기 연마포는 폴리싱테이블의 상부면에 부착되어 폴리싱면을 형성하게 된다. 반도체기판과 같은 폴리싱될 기판(이하, 기판이라 함)은 폴리싱액이 폴리싱면에 공급되는 동안, 상기 기판홀딩기구에 의해 상기 폴리싱면에 대해 가압된다. 상기 폴리싱테이블 및 탑링은 기판과 폴리싱면간의 상대운동을 제공하도록 회전되어, 상기 기판의 표면을 평면경마무리(flat and mirror finish)로 폴리싱하게 된다.Chemical mechanical polishing (CMP) devices are known as devices for polishing a substrate, such as a semiconductor substrate. A polishing apparatus of this type includes a polishing table, a polishing cloth (polishing pad), and a substrate holding mechanism (top ring) for holding a substrate. The polishing cloth is attached to the upper surface of the polishing table to form a polishing surface. A substrate to be polished (hereinafter referred to as a substrate) such as a semiconductor substrate is pressed against the polishing surface by the substrate holding mechanism while the polishing liquid is supplied to the polishing surface. The polishing table and top ring are rotated to provide relative motion between the substrate and the polishing surface, thereby polishing the surface of the substrate with a flat and mirror finish.

반도체디바이스가 미세화됨에 따라, 상기 CMP 장치를 이용하여 기판의 표면을 균일하게 폴리싱하는 것이 중요하다. 따라서, 일본특개공보 제2002-86347호에 도시된 바와 같이, 기판의 표면을 균일하게 폴리싱하기 위하여 상기 기판의 표면과 폴리싱면간에 작용하는 접촉 압력을 조정하여 기판의 표면 내의 압력분포를 최적화하는 것이 제안되어 왔다.As semiconductor devices are miniaturized, it is important to uniformly polish the surface of the substrate using the CMP apparatus. Therefore, as shown in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-86347, it is desirable to optimize the pressure distribution in the surface of the substrate by adjusting the contact pressure acting between the surface of the substrate and the polishing surface to uniformly polish the surface of the substrate. Has been proposed.

하지만, 기판 표면의 폴리싱율(제거율)은 기판과 폴리싱면간에 작용하는 접 촉 압력 뿐만 아니라, 폴리싱면의 온도, 공급될 폴리싱액(즉, 슬러리)의 농도 등에 의해서도 영향을 받는다. 이에 따라, 제거율을 완벽하게 제어하는 것으로는 접촉 압력의 조정이 충분하지 않다. 특히, 제거율이 폴리싱면의 온도에 크게 좌우되는 CMP 공정(예컨대, 연마포의 표면 경도가 그 온도에 크게 좌우되는 경우)에서는, 상기 제거율이 온도분포에 따라 기판 표면의 영역마다 변경될 수 있고, 그 결과 균일한 폴리싱 프로파일을 얻을 수 없게 된다. 일반적으로, 폴리싱면의 온도분포는 균일하지 않고, 폴리싱면 내의 영역들간에 온도차가 존재한다. 그 이유로는 기판을 잡아주기 위한 톱링 상에 제공되는 리테이너링과의 접촉으로 인한 폴리싱면 자체로부터의 발열, 균일하지 않은 폴리싱면의 열흡수율, 및 폴리싱면에 공급되는 슬러리의 유동 방향 등을 들 수 있다.However, the polishing rate (removal rate) of the substrate surface is influenced not only by the contact pressure acting between the substrate and the polishing surface, but also by the temperature of the polishing surface, the concentration of the polishing liquid (ie, slurry) to be supplied, and the like. Accordingly, it is not enough to adjust the contact pressure to completely control the removal rate. In particular, in a CMP process in which the removal rate is largely dependent on the temperature of the polishing surface (for example, when the surface hardness of the polishing cloth is largely dependent on the temperature), the removal rate may be changed for each region of the substrate surface in accordance with the temperature distribution, As a result, a uniform polishing profile cannot be obtained. In general, the temperature distribution of the polishing surface is not uniform, and there is a temperature difference between the regions in the polishing surface. The reasons for this include heat generation from the polishing surface itself due to contact with the retainer ring provided on the top ring for holding the substrate, non-uniform heat absorption of the polishing surface, and flow direction of the slurry supplied to the polishing surface. have.

또한, 제거율이 폴리싱면의 온도에 크게 좌우되는 상술된 CMP 공정에서는, 접촉 압력이 소정의 범위 이내에 있는 한, 상기 제거율이 폴리싱면과 기판간에 작용하는 접촉 압력에 비례한다. 하지만, 접촉 압력이 상기 범위를 넘게 되면, 상기 제거율은 상기 접촉 압력이 변경되더라도 변하지 않는다. 이 경우, 기판의 표면이 그 온도가 여타의 다른 영역과 상이한 영역을 가지면, 이러한 영역의 제거율은 상기 영역에 가해지는 접촉 압력의 국부적인 변경에 의해 변경될 수 없다. 그 결과, 상기 표면 내의 제거율의 비균일성이 해결될 수 없게 된다. 즉, 접촉 압력의 조정만으로는 상기 표면 전체에 대해 균일한 폴리싱 프로파일을 제공할 수 없다.Further, in the above-described CMP process in which the removal rate is largely dependent on the temperature of the polishing surface, the removal rate is proportional to the contact pressure acting between the polishing surface and the substrate as long as the contact pressure is within a predetermined range. However, if the contact pressure exceeds the range, the removal rate does not change even if the contact pressure is changed. In this case, if the surface of the substrate has an area whose temperature is different from other areas, the removal rate of this area cannot be changed by the local change of the contact pressure applied to the area. As a result, the nonuniformity of the removal rate in the surface cannot be solved. That is, adjustment of the contact pressure alone cannot provide a uniform polishing profile over the entire surface.

만일 기판의 전체 표면과 폴리싱면간의 접촉 압력이 낮아진다면, 폴리싱면의 온도의 증가를 억제하는 것이 가능하여, 상기 접촉 압력을 변경함으로써 폴리싱 프 로파일의 제어성을 개선할 수 있게 된다. 하지만, 기판 표면의 제거율은 그 전체에 대해 낮아지므로, 생산성이 떨어지게 된다. 따라서, 고제거율을 유지하면서 균일한 폴리싱 프로파일을 얻는 것은 어렵다.If the contact pressure between the entire surface of the substrate and the polishing surface is lowered, it is possible to suppress an increase in the temperature of the polishing surface, thereby improving the controllability of the polishing profile by changing the contact pressure. However, the removal rate of the substrate surface is lowered in its entirety, which leads to lower productivity. Therefore, it is difficult to obtain a uniform polishing profile while maintaining a high removal rate.

본 발명은 상술된 단점들의 관점에서 고안되었다. 그러므로, 본 발명의 목적은 제거율이 폴리싱면의 온도에 크게 좌우되는 CMP 공정에서도 고제거율을 유지하면서 균일한 폴리싱 프로파일을 얻을 수 있는 폴리싱장치 및 폴리싱방법을 제공하는 것이다.The present invention has been devised in view of the above mentioned disadvantages. It is therefore an object of the present invention to provide a polishing apparatus and a polishing method capable of obtaining a uniform polishing profile while maintaining a high removal rate even in a CMP process in which the removal rate is highly dependent on the temperature of the polishing surface.

상기 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시형태는 기판을 잡아주기 위한 기판홀딩기구, 폴리싱면을 구비한 폴리싱테이블, 및 상기 폴리싱면의 온도분포를 제어하기 위한 폴리싱면온도제어장치를 포함하는 폴리싱장치를 제공한다. 상기 기판홀딩기구 및 상기 폴리싱테이블은, 상기 기판홀딩기구가 상기 기판의 표면을 상기 폴리싱면에 대해 가압하여 상기 기판의 표면을 폴리싱하는 동안, 상기 기판의 표면과 상기 폴리싱면간의 상대운동을 제공하도록 작동가능하다. 상기 폴리싱면온도제어장치는 상기 폴리싱면이 소정의 온도분포를 가지도록 상기 온도분포를 제어하여, 상기 기판 표면의 부분들의 제거율을 제어하게 된다.In order to solve the above problems, an embodiment of the present invention includes a substrate holding mechanism for holding a substrate, a polishing table having a polishing surface, and a polishing surface temperature control device for controlling a temperature distribution of the polishing surface. Provided is a polishing apparatus. The substrate holding mechanism and the polishing table are configured to provide relative movement between the surface of the substrate and the polishing surface while the substrate holding mechanism presses the surface of the substrate against the polishing surface to polish the surface of the substrate. It is possible to operate. The polishing surface temperature control device controls the temperature distribution so that the polishing surface has a predetermined temperature distribution, thereby controlling the removal rate of portions of the substrate surface.

상술된 본 발명에 따르면, 제거율이 폴리싱면의 온도에 크게 좌우되는 CMP 공정에서도, 상기 표면의 부분들의 제거율이 기판의 표면 전체에 가해지는 압력을 낮추지 않고도 원하는 대로 제어될 수 있다. 그 결과, 기판 표면의 고제거율을 유지하면서도, 균일한 폴리싱 프로파일이 성취될 수 있다.According to the present invention described above, even in a CMP process in which the removal rate is largely dependent on the temperature of the polishing surface, the removal rate of portions of the surface can be controlled as desired without lowering the pressure applied to the entire surface of the substrate. As a result, a uniform polishing profile can be achieved while maintaining a high removal rate of the substrate surface.

본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 폴리싱면온도제어장치는 상기 폴리싱면에 유체를 분사하여 상기 폴리싱면에 소정의 온도분포를 제어하기 위한 유체분사기구를 포함한다.In a preferred embodiment of the present invention, the polishing surface temperature control device includes a fluid ejection mechanism for controlling a predetermined temperature distribution on the polishing surface by injecting a fluid onto the polishing surface.

상술된 본 발명에 따르면, 간단한 구조를 이용하여 원하는 온도분포가 얻어질 수 있고, 균일한 폴리싱 프로파일이 얻어질 수 있다.According to the present invention described above, the desired temperature distribution can be obtained using a simple structure, and a uniform polishing profile can be obtained.

본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 유체분사기구는 복수의 유체분사구를 포함한다.In a preferred embodiment of the present invention, the fluid injection mechanism includes a plurality of fluid injection ports.

상술된 본 발명에 따르면, 상기 유체분사기구는 상기 폴리싱면을 작은 구역들로 분할할 수 있고, 온도분포, 즉 각 구역들의 온도들을 원하는 대로 제어할 수 있다. 그러므로, 보다 균일한 폴리싱 프로파일이 쉽게 얻어질 수 있다.According to the present invention described above, the fluid ejection mechanism can divide the polishing surface into small zones, and can control the temperature distribution, that is, the temperatures of the respective zones as desired. Therefore, a more uniform polishing profile can be easily obtained.

본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 폴리싱장치는 유량제어장치 및 온도제어장치 중 하나 이상을 더 포함한다. 상기 유량제어장치는 상기 복수의 유체분사구를 통해 분사될 유체의 유량을 개별적으로 조정하기 위한 것이고, 상기 온도제어장치는 상기 복수의 유체분사구를 통해 분사될 유체의 온도를 개별적으로 조정하기 위한 것이다.In a preferred embodiment of the present invention, the polishing apparatus further includes at least one of a flow control device and a temperature control device. The flow control device is for individually adjusting the flow rate of the fluid to be injected through the plurality of fluid injection ports, the temperature control device is for individually adjusting the temperature of the fluid to be injected through the plurality of fluid injection ports.

상술된 본 발명에 따르면, 폴리싱면의 국부적인 부분들은 원하는 온도분포로 제공될 수 있고, 이에 따라 보다 균일한 폴리싱 프로파일이 쉽게 얻어질 수 있다.According to the invention described above, the local parts of the polishing surface can be provided at a desired temperature distribution, whereby a more uniform polishing profile can be easily obtained.

본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 폴리싱장치는 분사구개수조정장치 및 공급위치조정장치 중 하나 이상을 더 포함한다. 상기 분사구개수조정장치는 상기 유체를 분사하는데 사용될 유체분사구의 개수를 조정하기 위한 것이고, 상기 공급위치조정장치는 상기 유체분사구로부터 분사되는 유체가 상기 폴리싱면에 닿는 공급위치를 조정하기 위한 것이다.In a preferred embodiment of the present invention, the polishing apparatus further includes at least one of the number of ejection openings adjusting device and the supply position adjusting device. The injection port number adjusting device is for adjusting the number of fluid jets to be used for injecting the fluid, and the supply position adjusting device is for adjusting the supply position at which the fluid injected from the fluid jet is in contact with the polishing surface.

상술된 본 발명에 따르면, 폴리싱면의 국부적인 부분들이 원하는 온도분포로 제공될 수 있고, 따라서 보다 균일한 폴리싱 프로파일이 쉽게 얻어질 수 있다.According to the present invention described above, local portions of the polishing surface can be provided with a desired temperature distribution, and thus a more uniform polishing profile can be easily obtained.

본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 폴리싱장치는 상기 폴리싱면의 온도분포를 측정하기 위한 온도분포측정장치를 더 포함한다. 상기 온도분포측정장치의 측정결과를 토대로, 상기 폴리싱면온도제어장치는 상기 유량제어장치 및 상기 온도제어장치 중 하나 이상을 이용하여 상기 유체의 분사를 제어함으로써, 상기 폴리싱면에 소정의 온도분포를 제공하게 된다.In a preferred embodiment of the present invention, the polishing apparatus further includes a temperature distribution measuring device for measuring the temperature distribution of the polishing surface. Based on the measurement result of the temperature distribution measuring device, the polishing surface temperature control device controls the injection of the fluid using at least one of the flow rate control device and the temperature control device, thereby providing a predetermined temperature distribution to the polishing surface. Will be provided.

본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 폴리싱장치는 상기 폴리싱면의 온도분포를 측정하기 위한 온도분포측정장치를 더 포함한다. 상기 온도분포측정장치의 측정결과를 토대로, 상기 폴리싱면온도제어장치는 상기 분사구개수조정장치 및 상기 공급위치조정장치 중 하나 이상을 이용하여 상기 유체의 분사를 제어함으로써, 상기 폴리싱면에 소정의 온도분포를 제공하게 된다.In a preferred embodiment of the present invention, the polishing apparatus further includes a temperature distribution measuring device for measuring the temperature distribution of the polishing surface. Based on the measurement result of the temperature distribution measuring device, the polishing surface temperature control device controls the ejection of the fluid by using at least one of the number of ejection openings adjusting device and the supply position adjusting device, thereby controlling a predetermined temperature on the polishing surface. Provide a distribution.

상술된 본 발명에 따르면, 폴리싱면의 원하는 온도분포가 상기 폴리싱면의 실제 온도분포를 토대로 정확하게 제공될 수 있고, 이에 따라 보다 균일한 폴리싱 프로파일이 얻어질 수 있다.According to the present invention described above, the desired temperature distribution of the polishing surface can be accurately provided based on the actual temperature distribution of the polishing surface, whereby a more uniform polishing profile can be obtained.

본 발명의 또다른 실시형태는, 기판의 표면을 폴리싱면과 접촉시키는 단계, 상기 기판 표면의 폴리싱을 수행하기 위해 상기 기판의 표면과 상기 폴리싱면간의 상대운동을 제공하는 단계, 및 상기 폴리싱 시, 상기 폴리싱면이 소정의 온도분포를 가져 상기 기판 표면의 부분들의 제거율이 제어되도록 상기 폴리싱면의 온도분포를 제어하는 단계를 포함하는 폴리싱방법을 제공하는 것이다.Another embodiment of the present invention provides a method of contacting a surface of a substrate with a polishing surface, providing a relative movement between the surface of the substrate and the polishing surface to perform polishing of the surface of the substrate, and during polishing. Controlling the temperature distribution of the polishing surface such that the polishing surface has a predetermined temperature distribution so that the removal rate of the portions of the substrate surface is controlled.

상술된 본 발명에 따르면, 제거율이 폴리싱면의 온도에 크게 좌우되는 CMP 공정에서도, 상기 표면의 부분들의 제거율이 기판의 표면 전체에 가해지는 압력을 낮추지 않고도 원하는 대로 제어될 수 있다. 그 결과, 기판 표면의 고제거율을 유지하면서도, 균일한 폴리싱 프로파일이 얻어질 수 있게 된다.According to the present invention described above, even in a CMP process in which the removal rate is largely dependent on the temperature of the polishing surface, the removal rate of portions of the surface can be controlled as desired without lowering the pressure applied to the entire surface of the substrate. As a result, a uniform polishing profile can be obtained while maintaining a high removal rate of the substrate surface.

본 발명의 또다른 실시형태는, 기판의 표면을 폴리싱면과 접촉시키는 단계, 및 상기 기판 표면의 폴리싱을 수행하기 위해 상기 기판의 표면과 상기 폴리싱면간의 상대운동을 제공하는 단계를 포함하는 폴리싱방법을 제공하는 것이다. 상기 폴리싱은, 상기 폴리싱면이 소정의 온도분포를 가지도록 상기 폴리싱면의 온도분포를 제어하면서, 상기 기판의 표면을 폴리싱하는 제1폴리싱공정을 수행하는 단계, 및 상기 폴리싱면의 온도분포를 제어하지 않으면서, 상기 기판의 표면을 폴리싱하는 제2폴리싱공정을 수행하는 단계를 포함한다.Another embodiment of the present invention includes a method of polishing comprising contacting a surface of a substrate with a polishing surface, and providing a relative movement between the surface of the substrate and the polishing surface to perform polishing of the surface of the substrate. To provide. The polishing may include performing a first polishing process of polishing the surface of the substrate while controlling the temperature distribution of the polishing surface so that the polishing surface has a predetermined temperature distribution, and controlling the temperature distribution of the polishing surface. Otherwise, performing a second polishing process for polishing the surface of the substrate.

상술된 본 발명에 따르면, 한편으로는, 제1폴리싱공정 시에 폴리싱면의 온도분포를 제어함으로써 균일한 폴리싱 프로파일이 얻어질 수 있다. 다른 한편으로는, 제2폴리싱공정 시, 상기 폴리싱면의 온도분포를 제어할 때 야기될 수 있는 폴리싱면의 건조와 같은 문제점들을 방지하면서 폴리싱이 수행될 수 있다.According to the present invention described above, on the one hand, a uniform polishing profile can be obtained by controlling the temperature distribution of the polishing surface during the first polishing process. On the other hand, in the second polishing process, polishing can be performed while preventing problems such as drying of the polishing surface which may be caused when controlling the temperature distribution of the polishing surface.

본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 제1폴리싱공정은 상기 폴리싱면의 온도분포를 제어하기 위하여 유체를 상기 폴리싱면에 분사하면서 폴리싱을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 제2폴리싱공정은 상기 유체를 상기 폴리싱면에 분사하지 않으면서 폴리싱을 수행하는 단계를 포함한다.In a preferred embodiment of the present invention, the first polishing process includes performing polishing while spraying a fluid onto the polishing surface to control the temperature distribution of the polishing surface, and the second polishing process includes the fluid. Performing polishing without spraying onto the polishing surface.

상술된 본 발명에 따르면, 폴리싱면의 건조는 제2폴리싱공정 시에 방지될 수 있다. 그 결과, 폴리싱 입자들의 집성이 방지될 수 있고, 상기 기판 표면의 스크래칭과 같은 결함들이 방지될 수 있다.According to the present invention described above, drying of the polishing surface can be prevented during the second polishing process. As a result, the aggregation of polishing particles can be prevented, and defects such as scratching of the substrate surface can be prevented.

본 발명의 또다른 실시형태는 기판의 표면을 폴리싱면과 접촉시키는 단계, 및 상기 기판 표면의 폴리싱을 수행하기 위해 상기 기판의 표면과 상기 폴리싱면간의 상대운동을 제공하는 단계를 포함하는 폴리싱방법을 제공하는 것이다. 상기 폴리싱은, 상기 폴리싱면이 소정의 온도분포를 가지도록 상기 폴리싱면의 온도분포를 제어하면서, 상기 기판의 표면을 폴리싱하는 제1폴리싱공정을 수행하는 단계, 및 상기 폴리싱면의 온도분포를 상기 제1폴리싱공정 동안보다 높게 유지하면서, 상기 기판의 표면을 폴리싱하는 제2폴리싱공정을 수행하는 단계를 포함한다.Another embodiment of the present invention provides a polishing method comprising contacting a surface of a substrate with a polishing surface, and providing a relative movement between the surface of the substrate and the polishing surface to perform polishing of the surface of the substrate. To provide. The polishing may include performing a first polishing process of polishing a surface of the substrate while controlling the temperature distribution of the polishing surface so that the polishing surface has a predetermined temperature distribution, and the temperature distribution of the polishing surface is determined. Performing a second polishing process of polishing the surface of the substrate while maintaining a higher than during the first polishing process.

상술된 본 발명에 따르면, 제2폴리싱공정 시의 제거율은 제1폴리싱공정 시보다 낮다. 그 결과, 폴리싱 종점이 제2폴리싱공정에서 정확하게 검출될 수 있고, 이에 따라 폴리싱 종점의 검출이 개선될 수 있다.According to the present invention described above, the removal rate in the second polishing step is lower than in the first polishing step. As a result, the polishing endpoint can be accurately detected in the second polishing process, and thus the detection of the polishing endpoint can be improved.

본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 제1폴리싱공정은 유체를 상기 폴리싱면에 소정의 유량으로 분사하면서 폴리싱을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 제2폴리싱공정은 상기 유체를 상기 폴리싱면에 상기 제1폴리싱공정 동안보다 더 낮은 유량으로 분사하면서 폴리싱을 수행하는 단계를 포함한다.In a preferred embodiment of the present invention, the first polishing process includes performing polishing while spraying a fluid on the polishing surface at a predetermined flow rate, and the second polishing process includes the fluid on the polishing surface. Performing polishing while spraying at a lower flow rate than during the first polishing process.

상술된 본 발명에 따르면, 공정 조건들의 간단한 변경 결과로서, 제2폴리싱공정 시의 제거율이 제1폴리싱공정 시보다 낮게 되어, 폴리싱 종점이 제2폴리싱공정에서 정확하게 검출될 수 있게 된다. 또한, 폴리싱면의 건조도 제2폴리싱공정 시에 방지될 수 있다.According to the present invention described above, as a result of the simple change of the process conditions, the removal rate in the second polishing process is lower than in the first polishing process, so that the polishing endpoint can be accurately detected in the second polishing process. In addition, drying of the polishing surface can also be prevented during the second polishing process.

본 발명의 또다른 실시형태는 기판의 표면을 폴리싱면과 접촉시키는 단계, 및 상기 기판 표면의 폴리싱을 수행하기 위해 상기 기판의 표면과 상기 폴리싱면간의 상대운동을 제공하는 단계를 포함하는 폴리싱방법을 제공하는 것이다. 상기 폴리싱은, 상기 폴리싱면이 소정의 온도분포를 가지도록 상기 폴리싱면에 비가습가스(non-humidified gas)를 분사하면서, 상기 기판의 표면을 폴리싱하는 제1폴리싱공정을 수행하는 단계, 및 상기 폴리싱면이 소정의 온도분포를 가지도록 상기 폴리싱면에 가습가스를 분사하면서, 상기 기판의 표면을 폴리싱하는 제2폴리싱공정을 수행하는 단계를 포함한다.Another embodiment of the present invention provides a polishing method comprising contacting a surface of a substrate with a polishing surface, and providing a relative movement between the surface of the substrate and the polishing surface to perform polishing of the surface of the substrate. To provide. The polishing may include performing a first polishing process of polishing a surface of the substrate while spraying a non-humidified gas on the polishing surface such that the polishing surface has a predetermined temperature distribution, and Performing a second polishing process of polishing a surface of the substrate while injecting a humidifying gas to the polishing surface so that the polishing surface has a predetermined temperature distribution.

상술된 본 발명에 따르면, 폴리싱면의 건조가 제2폴리싱공정 시에 방지될 수 있다. 그 결과, 폴리싱 입자들의 집성이 방지될 수 있고, 폴리싱면의 스크래칭과 같은 결함들이 방지될 수 있다.According to the present invention described above, drying of the polishing surface can be prevented in the second polishing process. As a result, the aggregation of the polishing particles can be prevented, and defects such as scratching of the polishing surface can be prevented.

본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 제1폴리싱공정의 시간은 상기 폴리싱의 전체 시간의 절반 이상을 차지한다.In a preferred embodiment of the invention, the time of the first polishing process accounts for at least half of the total time of the polishing.

상술된 본 발명에 따르면, 폴리싱 종점 이외의 제거율을 저하시키지 않고도 폴리싱이 수행될 수 있다.According to the present invention described above, polishing can be performed without lowering the removal rate other than the polishing endpoint.

이하, 본 발명의 실시예들을 도면들을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 폴리싱장치의 구조를 도시한 개략적인 측면도이다. 도 1에 도시된 폴리싱장치는 원판 형상의 폴리싱테이블(턴테이블)(1)을 포함한다. 상기 폴리싱테이블(1)은 회전축(3)에 의해 지지되어 수평면으로 회전하도록 배치되어 있다. 연마포(2)는 상기 폴리싱테이블(1)의 상부면에 부착되어 폴리싱면(8)을 형성하게 된다. 기판(W)을 잡아주기 위한 톱링(4)은 상기 폴리싱테이블(1) 위쪽에 제공되어 있다. 상기 톱링(4)은 톱링스윙암(6)에 의해 지지되는 톱링회전축(5)의 하단부에 고정된다. 상기 톱링스윙암(6)은 스윙축(7)으로 선회(회전)하여, 상기 톱링(4)을 도 1에 도시된 폴리싱테이블(1) 상의 폴리싱위치와 상기 폴리싱테이블(1)의 횡방향으로 제공된 기판이송위치(도시안됨) 사이에서 이동하도록 한다. 상기 톱링(4)은 예시되지 않은 수직방향으로 이동하는 기구에 의해 폴리싱면(8)에 대해 톱링회전축(5)과 함께 수직방향으로 이동되어, 폴리싱될 기판(W)의 표면(9)을 상기 폴리싱면(8)에 대해 소정의 압력으로 가압하도록 상기 톱링(4)이 하강되도록 하고, 다른 한편으로는, 상기 표면(9)이 폴리싱면(8)에서 멀리 이동하도록 상기 톱링(4)이 상승되도록 한다. 폴리싱액(예컨대, 슬러리)을 폴리싱면(8) 상에 공급하는 폴리싱액공급노즐(10)은 상기 폴리싱테이블(1) 위쪽에 제공되어 있다.1 is a schematic side view showing the structure of a polishing apparatus according to a first embodiment of the present invention. The polishing apparatus shown in FIG. 1 includes a disk-shaped polishing table (turn table) 1. The polishing table 1 is supported by the rotating shaft 3 and arranged to rotate in the horizontal plane. An abrasive cloth 2 is attached to the upper surface of the polishing table 1 to form the polishing surface 8. A top ring 4 for holding the substrate W is provided above the polishing table 1. The top ring 4 is fixed to the lower end of the top ring rotating shaft 5 which is supported by the top ring swing arm (6). The top ring swing arm 6 pivots (rotates) on the swing shaft 7 so that the top ring 4 is in the polishing position on the polishing table 1 shown in FIG. 1 and in the transverse direction of the polishing table 1. Allow movement between provided substrate transfer positions (not shown). The top ring 4 is moved in a vertical direction with the top ring rotational axis 5 with respect to the polishing surface 8 by a mechanism for moving in the vertical direction, which is not illustrated, so that the surface 9 of the substrate W to be polished is The top ring 4 is lowered to press against the polishing surface 8 at a predetermined pressure, and on the other hand, the top ring 4 is raised so that the surface 9 moves away from the polishing surface 8. Be sure to A polishing liquid supply nozzle 10 for supplying a polishing liquid (for example, a slurry) on the polishing surface 8 is provided above the polishing table 1.

상기 폴리싱장치는 상기 폴리싱면(8)에 소정의 온도분포를 제공하기 위한 폴리싱면온도제어장치(20)를 더 포함한다. 상기 폴리싱면온도제어장치(20)는 유체(본 실시예에서는 가스)를 폴리싱면(8)에 분사하기 위해 폴리싱테이블(1) 상의 톱링(4)에 이웃하여 배치된 유체분사기구(30), 상기 폴리싱면(8)의 온도분포를 측정하기 위한 온도분포측정장치(40), 및 제어장치(50)를 구비한다. 이하, 상기 폴리싱면온도제어장치(20)의 요소들을 순서대로 설명하기로 한다.The polishing apparatus further includes a polishing surface temperature control device 20 for providing a predetermined temperature distribution to the polishing surface 8. The polishing surface temperature control device 20 includes a fluid ejection mechanism 30 disposed adjacent to the top ring 4 on the polishing table 1 for injecting a fluid (gas in this embodiment) to the polishing surface 8, And a temperature distribution measuring device 40 and a control device 50 for measuring the temperature distribution of the polishing surface 8. Hereinafter, the elements of the polishing surface temperature control device 20 will be described in order.

도 2a 및 도 2b는 유체분사기구(30)의 구조를 예시한 도면들이다. 보다 구체적으로는, 도 2a는 위에서 본 폴리싱테이블(1)을 도시한 도면이고, 도 2b는 횡방향으로 본 폴리싱테이블(1)을 도시한 도면이다. 도 2b에는, 유체분사기구(30)의 일부분만이 예시되어 있다. 도 3은 유체분사기구(30)의 전체 구조를 도시한 도면이다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 유체분사기구(30)는 폴리싱테이블(1) 상에 상기 톱링(4)의 횡방향으로 배치되어 있다. 구체적으로, 상기 유체분사기구(30)는 폴리싱테이블(1)이 회전함에 따라 기판(W)의 표면을 가로질러 이동하도록 되어 있는 상기 폴리싱면(8)의 부분들 위쪽에 배치되어 있다. 상기 유체분사기구(30)는 상기 톱링(4)의 측면을 둘러싸도록 방사상으로 배치되는 복수(도면에서는 5개)의 분사노즐(유체분사구)(32)을 포함한다. 상기 분사노즐(32)은 모두 폴리싱면(8)을 향하고, 상기 폴리싱면(8)의 상이한 부분들을 향해 가스를 분사한다.2A and 2B are views illustrating the structure of the fluid ejection mechanism 30. More specifically, FIG. 2A shows the polishing table 1 seen from above, and FIG. 2B shows the polishing table 1 seen in the lateral direction. In FIG. 2B, only a part of the fluid ejection mechanism 30 is illustrated. 3 is a diagram showing the overall structure of the fluid ejection mechanism 30. As shown in FIGS. 2A and 2B, the fluid ejection mechanism 30 is arranged on the polishing table 1 in the transverse direction of the top ring 4. Specifically, the fluid ejection mechanism 30 is arranged above the portions of the polishing surface 8 which are adapted to move across the surface of the substrate W as the polishing table 1 rotates. The fluid ejection mechanism 30 includes a plurality of spray nozzles (fluid jet ports) 32 (five in the drawing) arranged radially to surround the side surface of the top ring 4. The injection nozzles 32 all face the polishing surface 8 and inject gas toward different portions of the polishing surface 8.

도 3에 도시된 바와 같이, 분사노즐(32)들은 압축공기 또는 질소가스와 같은 가스를 파이프(33)를 통해 공급하기 위한 가스원(34)에 각각 결합되어, 상기 분사노즐(32)을 통해 가스원(34)으로부터 가스가 분사되도록 한다. 상기 파이프(33)에는 각각 니들밸브(즉, 유량조정장치)(35)들이 제공되어, 상기 분사노즐(32)을 통해 분사될 가스의 유량을 개별적으로 조정하게 된다. 또한, 가스의 유량을 각각 측정하기 위한 유량계(36)들이 상기 파이프(33) 상에 각각 제공된다. 각각의 유량 계(36)로부터 측정된 값들은 제어장치(50)로 보내져, 각각의 니들밸브(35)들이 제어장치(50)로부터의 명령들에 의해 작동되도록 한다.As shown in FIG. 3, the injection nozzles 32 are respectively coupled to a gas source 34 for supplying gas such as compressed air or nitrogen gas through the pipe 33, and through the injection nozzle 32. Gas is injected from the gas source 34. Each of the pipes 33 is provided with needle valves (ie, flow rate adjusting devices) 35 to individually adjust the flow rates of the gas to be injected through the injection nozzles 32. In addition, flowmeters 36 are respectively provided on the pipe 33 for measuring the flow rate of the gas. The values measured from each flow meter 36 are sent to the controller 50 so that each needle valve 35 is actuated by instructions from the controller 50.

온도조정장치(37)(예컨대, 히터 또는 쿨러)들은 각각 파이프(33) 상에 제공되어, 상기 분사노즐(32)을 통해 분사될 가스의 온도를 개별적으로 조정하게 된다. 상기 유체분사기구(30)는 각각 공급위치조정장치(도면에는 도시안됨)들을 구비하여, 상기 분사노즐(32)로부터 분사되는 가스가 폴리싱면(8)에 닿는 공급위치들을 조정하기 위해 상기 분사노즐(32)의 자세들을 개별적으로 변경시키게 된다. 상기 온도조정장치(37) 및 공급위치조정장치 또한 상기 제어장치(50)로부터의 명령들에 의해 작동된다.Temperature regulators 37 (e.g., heaters or coolers) are provided on the pipes 33, respectively, to individually adjust the temperature of the gas to be injected through the injection nozzles 32. The fluid ejection mechanisms 30 are each provided with a supply position adjusting device (not shown), so that the ejection nozzles for adjusting the supply positions at which the gas injected from the ejection nozzles 32 reaches the polishing surface 8 are provided. The postures at 32 are changed individually. The temperature adjusting device 37 and the supply position adjusting device are also operated by the commands from the control device 50.

만일 건식가스가 분사노즐(32)을 통해 폴리싱면(8)으로 분사된다면, 상기 폴리싱면(8)이 건조되어 슬러리가 고형화될 것이다. 그 결과, 건조된 폴리싱면(8) 상의 고형화된 슬러리는 기판(W)의 표면(9)을 긁을 것이다. 이러한 문제를 막기 위하여, 분사노즐(32)을 통해 분사될 가스를 가습시키기 위하여 가습장치(38)가 제공된다. 대안적으로 또는 부가적으로는, 도면에는 도시되지 않았지만, 폴리싱면(8)의 건조를 막기 위하여 분사노즐(32) 부근에 가습장치 또는 분무장치가 제공될 수도 있다.If dry gas is injected into the polishing surface 8 through the injection nozzle 32, the polishing surface 8 will dry and the slurry will solidify. As a result, the solidified slurry on the dried polishing surface 8 will scratch the surface 9 of the substrate W. As shown in FIG. In order to prevent such a problem, a humidifier 38 is provided to humidify the gas to be injected through the injection nozzle 32. Alternatively or additionally, although not shown in the figures, a humidifier or sprayer may be provided near the spray nozzle 32 to prevent drying of the polishing surface 8.

상기 실시예에서, 상기 온도분포측정장치(40)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 폴리싱면(8)의 온도분포(즉, 폴리싱될 표면(9)과 접촉하게 되는 부분의 온도분포)를 측정하기 위한 써모그래피(thermography)를 포함한다. 상기 써모그래피(40)에 의한 폴리싱면(8)의 온도분포의 측정결과가 상기 제어장치(50)로 전송된다. 도 1에 도시된 써모그래피 이외에, 상기 폴리싱면(8)의 부분들의 온도를 측정하기 위한 복수의 방사온도계(radiation thermometer)가 상기 온도분포측정장치(40)로 사용될 수도 있다.In this embodiment, the temperature distribution measuring device 40, as shown in Fig. 1, measures the temperature distribution of the polishing surface 8 (i.e., the temperature distribution of the part which comes into contact with the surface 9 to be polished). Thermography for measurement. The measurement result of the temperature distribution of the polishing surface 8 by the thermography 40 is transmitted to the control device 50. In addition to the thermography shown in FIG. 1, a plurality of radiation thermometers for measuring the temperature of the parts of the polishing surface 8 may be used as the temperature distribution measuring device 40.

상기 제어장치(50)는 상기 써모그래피(40)로부터 특정 데이터를 받아 상기 유체분사기구(30)에 명령들을 전송하기 위하여 상기 써모그래피(40) 및 유체분사기구(30) 양자 모두에 전기적으로 연결되어 있다. 상기 제어장치(50)는 폴리싱면(8)의 온도 제어가 수행되지 않은 조건 하에 사전에 미리 측정된 상기 표면(9)의 폴리싱 프로파일 데이터를 저장한다. 또한, 상기 제어장치(50)는, 각각의 분사노즐(32)을 통해 분사될 가스의 적절한 유량 및 온도들을 자동으로 결정하거나, 또는 가스를 공급하는데 사용될 분사노즐(32)의 개수 및 분사되는 가스의 공급방향(즉, 분사되는 가스의 공급위치)을 자동으로 결정함으로써, 상기 폴리싱면(8)의 온도분포를 제어하는 폴리싱면온도제어프로그램(51)을 저장한다.The control device 50 is electrically connected to both the thermography 40 and the fluid injection mechanism 30 to receive specific data from the thermography 40 and send commands to the fluid injection mechanism 30. It is. The controller 50 stores the polishing profile data of the surface 9 previously measured under the condition that the temperature control of the polishing surface 8 is not performed. The control device 50 also automatically determines the appropriate flow rates and temperatures of the gas to be injected through each injection nozzle 32, or the number and number of injection nozzles 32 to be used to supply the gas. The polishing surface temperature control program 51 for controlling the temperature distribution of the polishing surface 8 is automatically determined by automatically determining the supply direction (i.e., the supply position of the injected gas).

다음으로, 상술된 구조들을 갖는 폴리싱장치에 의한 폴리싱 작업을 설명한다. 우선, 톱링스윙암(6)이 선회되어 폴리싱테이블(1) 상의 폴리싱위치로 상기 톱링(4)을 이동시킨다. 그 후, 폴리싱테이블(1)이 회전축(3)을 중심으로 회전되고, 상기 톱링(4)은 상기 톱링회전축(5)을 중심으로 회전된다. 이 상태에서, 상기 폴리싱액공급노즐(10)을 통해 상기 폴리싱면(8) 상으로 슬러리가 공급되고, 상기 톱링(4)의 하부면 상에 유지되는 기판(W)의 표면(9)을 상기 폴리싱면(8)에 대해 가압하도록 예시되지 않은 수직방향으로 이동하는 기구에 의해 상기 톱링(4)이 하강된다. 이러한 방식으로, 상기 표면(9)과 폴리싱면(8)간의 상대운동이 기판(W)의 표 면(9)을 폴리싱한다.Next, a polishing operation by the polishing apparatus having the above-described structures will be described. First, the top ring swing arm 6 is pivoted to move the top ring 4 to the polishing position on the polishing table 1. Thereafter, the polishing table 1 is rotated about the rotary shaft 3, and the top ring 4 is rotated about the top ring rotary shaft 5. In this state, the slurry is supplied onto the polishing surface 8 through the polishing liquid supply nozzle 10 and the surface 9 of the substrate W held on the lower surface of the top ring 4 is lifted. The top ring 4 is lowered by a mechanism moving in the vertical direction, which is not illustrated to press against the polishing surface 8. In this way, the relative movement between the surface 9 and the polishing surface 8 polishes the surface 9 of the substrate W.

폴리싱 시, 상기 써모그래피(40)는 폴리싱면(8)의 온도분포를 측정하고, 그 측정 데이터를 상기 제어장치(50)로 전송한다. 상기 온도분포의 측정 데이터 및 제어장치(50) 내에 저장된 상술된 폴리싱 프로파일 데이터를 토대로, 상기 폴리싱면온도제어프로그램(51)이 상기 표면(9)의 균일한 제거율을 제공하는데 필요한 상기 폴리싱면(8)의 가열 또는 냉각 정도를 계산함으로써, 각각의 분사노즐(32)을 통해 분사될 가스의 유량, 온도 및 공급위치를 적절하게 결정하게 된다. 또한, 이러한 결정의 결과를 토대로, 상기 제어장치(50)는 각각의 니들밸브(35)의 개방도, 각각의 온도조정장치(37)의 목표온도 및 각각의 공급위치조정장치의 목표공급위치를 포함하는 명령들을 상기 유체분사기구(30)로 전송함으로써, 상기 분사노즐(32)이 상기 가스를 개별적으로 조정된 유량 및 온도로 상기 폴리싱면(8) 상의 조정된 공급위치들에 공급하게 된다. 이러한 작업에 의하면, 상기 폴리싱면(8)이 소정의 온도분포를 갖도록 제어될 수 있다. 이에 따라, 상기 폴리싱면(8)과 접촉하는 표면(9)의 제거율이 균일할 수 있게 되고, 따라서 기판(9)이 평탄화될 수 있다.In polishing, the thermography 40 measures the temperature distribution of the polishing surface 8 and transmits the measurement data to the control device 50. Based on the measurement data of the temperature distribution and the above-described polishing profile data stored in the control device 50, the polishing surface 8 necessary for the polishing surface temperature control program 51 to provide a uniform removal rate of the surface 9 By calculating the degree of heating or cooling of), the flow rate, temperature and supply position of the gas to be injected through each injection nozzle 32 are appropriately determined. Further, on the basis of the result of this determination, the control device 50 determines the opening degree of each needle valve 35, the target temperature of each temperature regulating device 37 and the target supply position of each supply position adjusting device. By sending instructions to the fluid ejection mechanism 30, the injection nozzle 32 supplies the gas to the adjusted supply positions on the polishing surface 8 at the individually adjusted flow rate and temperature. According to this operation, the polishing surface 8 can be controlled to have a predetermined temperature distribution. Thus, the removal rate of the surface 9 in contact with the polishing surface 8 can be made uniform, and thus the substrate 9 can be flattened.

각각의 분사노즐(32)을 통한 가스의 유량을 조정하는 경우, 대응하는 분사노즐(32)을 통한 가스 공급을 중단하기 위해 1이상의 니들밸브(35)가 완전히 폐쇄될 수도 있어, 가스 공급에 사용하기 위한 분사노즐(32)의 개수가 조정될 수 있게 된다. 분사되는 가스의 유량, 온도 및 공급위치를 포함하는 상술된 모든 요소들을 제어할 필요는 없다. 상기 폴리싱면(8)의 온도분포를 조정하기 위해서는 그들 중 적어도 하나가 제어될 수도 있다.When adjusting the flow rate of gas through each injection nozzle 32, one or more needle valves 35 may be completely closed in order to stop the gas supply through the corresponding injection nozzle 32, so that it is used for gas supply. The number of injection nozzles 32 to be able to be adjusted. It is not necessary to control all of the above mentioned elements, including the flow rate, temperature and supply location of the injected gas. At least one of them may be controlled to adjust the temperature distribution of the polishing surface 8.

상기 구조들을 갖는 폴리싱장치에 따르면, 상기 폴리싱면온도제어장치(20)는 폴리싱될 표면(9)과 접촉하는 폴리싱면(8) 상에 원하는 온도분포를 제공할 수 있다. 이에 따라, 제거율이 폴리싱면(8)의 온도에 크게 좌우되는 CMP 공정에서도, 상기 표면(9)의 부분들의 제거율들이 원하는 대로 제어될 수 있다. 그 결과, 상기 표면(9) 전체에 가해지는 압력이 낮아질 필요가 없고, 고제거율과 양호한 생산성을 유지하면서도 상기 표면(9)의 평탄화가 성취될 수 있다.According to the polishing apparatus having the above structures, the polishing surface temperature control device 20 can provide a desired temperature distribution on the polishing surface 8 in contact with the surface 9 to be polished. Thus, even in a CMP process in which the removal rate depends largely on the temperature of the polishing surface 8, the removal rates of the portions of the surface 9 can be controlled as desired. As a result, the pressure applied to the entire surface 9 need not be lowered, and the planarization of the surface 9 can be achieved while maintaining a high removal rate and good productivity.

상술된 바와 같이, 상기 폴리싱면온도제어장치(20)는 가스가 폴리싱면(8)의 상이한 부분들에 분사되는 복수의 분사노즐(32)을 구비하고, 상기 각각의 분사노즐(32)로부터 분사되는 가스의 유량, 온도 및 공급위치들을 개별적으로 조정하기 위한 기구들을 구비한다. 이러한 구조들은 폴리싱면(8)을 작은 구역으로 원하는 대로 분할할 수 있고, 각각의 구역들의 온도분포, 즉 온도들을 제어할 수 있다. 그러므로, 상기 표면(9)의 부분들의 제거율들이 정확하게 제어될 수 있으므로, 상기 표면(9)이 고도로 평탄한 마무리로 평탄화될 수 있다.As described above, the polishing surface temperature control apparatus 20 has a plurality of injection nozzles 32 in which gas is injected at different portions of the polishing surface 8, and is sprayed from the respective injection nozzles 32. Mechanisms for individually adjusting the flow rate, temperature and supply positions of the gas to be provided. These structures can divide the polishing surface 8 into small zones as desired and control the temperature distribution, ie temperatures, of the respective zones. Therefore, the removal rates of the portions of the surface 9 can be precisely controlled, so that the surface 9 can be flattened to a highly flat finish.

상기 폴리싱 공정은, 기판(W)을 폴리싱하면서도 상기 유체분사기구(30)로부터 분사되는 가스의 유량이 제1단계폴리싱공정 및 제2단계폴리싱공정에서 변경될 수 있도록 제1단계폴리싱공정(제1폴리싱공정) 및 제2단계폴리싱공정(제2폴리싱공정)을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 상기 제1단계폴리싱공정에서는, 유체분사기구(30)가 그로부터 가스를 분사하면서 기판(W)이 폴리싱되어 상기 폴리싱면(8)의 온도를 제어하게 되고, 상기 제2단계폴리싱공정에서는, 상기 유체분사기구(30)가 상기 가스를 상기 제1단계폴리싱공정 시보다 낮은 유량으로 분사하거나 상기 가스를 공급하는 것을 중단(즉, 폴리싱면온도제어장치(20)가 폴리싱면(8)의 온도 제어를 중단함)하면서 상기 기판(W)이 폴리싱된다. 이러한 폴리싱 작업들은 상기 제2단계폴리싱공정에서 상기 폴리싱면(8) 상에서의 폴리싱액의 건조를 방지할 수 있다. 이에 따라, 연마 입자들의 집성을 막을 수 있고, 따라서 상기 표면(9)의 스크래칭(폴리싱 스크래치)과 같은 결함들도 막을 수 있다. 이와 유사하게, 제1단계폴리싱공정에서는, 유체분사기구(30)가 그로부터 가습되지 않은 가스를 분사하면서 기판(W)이 폴리싱될 수도 있고, 제2단계폴리싱공정에서는, 폴리싱액이 폴리싱면(8) 상에서 건조되는 것을 막기 위하여, 상기 유체분사기구(30)가 가습장치(38), 여타의 가습장치, 분무장치 등에 의해 가습된 가스 또는 분무된 유체(즉, 가스와 액체의 혼합물)를 분사하면서 상기 기판(W)이 폴리싱될 수도 있다.The polishing process may include a first stage polishing process (first process) so that the flow rate of the gas injected from the fluid ejection mechanism 30 may be changed in the first stage polishing process and the second stage polishing process while polishing the substrate W. Polishing step) and a second step polishing step (second polishing step). For example, in the first step polishing step, the substrate W is polished while the fluid injection mechanism 30 injects gas therefrom to control the temperature of the polishing surface 8, and the second step polishing step In this case, the fluid ejection mechanism 30 stops injecting the gas at a lower flow rate than the first stage polishing process or stops supplying the gas (that is, the polishing surface temperature control device 20 stops the polishing surface 8). Of the substrate W is polished). These polishing operations can prevent drying of the polishing liquid on the polishing surface 8 in the second step polishing process. Thereby, the aggregation of abrasive particles can be prevented, and therefore defects such as scratching (polishing scratch) of the surface 9 can also be prevented. Similarly, in the first stage polishing process, the substrate W may be polished while the fluid ejection mechanism 30 ejects a gas that is not humidified therefrom, and in the second stage polishing process, the polishing liquid is applied to the polishing surface 8. In order to prevent drying on the fluid spray apparatus 30, the fluid spray apparatus 30 sprays humidified gas or sprayed fluid (i.e., a mixture of gas and liquid) by the humidifier 38, other humidifiers, sprayers, or the like. The substrate W may be polished.

상기 폴리싱장치를 이용하는 폴리싱공정에 있어서는, 스크래치와 같은 결함들이 상기 표면(9) 상에 발생하더라도, 상기 표면(9) 상에 폴리싱될 막이 스크래치의 깊이보다 두껍기만 하면, 상기 기판은 결함있는 제품으로 판정되지 아니한다. 이에 따라, 상술된 바와 같이 제2단계폴리싱공정에서 연마 입자들의 집성을 막기 위해, 상기 폴리싱공정을 제1단계폴리싱공정 및 제2단계폴리싱공정으로 나누고, 상기 제1단계폴리싱공정 및 제2단계폴리싱공정에서 상기 유체분사기구(30)의 작업 조건들을 변경함으로써, 최종적으로 기판 표면 상의 스크래치와 같은 결함이 전혀 없는 기판을 얻는 것이 가능하다. 이러한 이유로 해서, 제1단계폴리싱공정으로부터 제2단계폴리싱공정으로의 전환 타이밍은 연마 입자들의 집성의 크기를 토대로 결정된다. 예를 들어, 상기 막의 두께가 제1단계폴리싱공정에서 50 nm 에 이르면, 상기 작업은 제2단계폴리싱공정으로 전환된다. 이러한 전환 타이밍은, 폴리싱테이블(1) 또는 톱링(4)에 제공되는 토크전류센서, 와류센서 또는 광학센서와 같은 예시되지 않은 막두께측정장치의 출력값을 토대로 결정된다.In the polishing process using the polishing apparatus, even if defects such as scratches occur on the surface 9, as long as the film to be polished on the surface 9 is thicker than the depth of the scratch, the substrate is a defective product. It is not determined. Accordingly, in order to prevent the aggregation of abrasive particles in the second step polishing process, the polishing process is divided into a first step polishing step and a second step polishing step, and the first step polishing step and the second step polishing step are performed. By changing the operating conditions of the fluid ejection mechanism 30 in the process, it is possible to finally obtain a substrate free of defects such as scratches on the substrate surface. For this reason, the switching timing from the first stage polishing process to the second stage polishing process is determined based on the size of the aggregates of the abrasive particles. For example, when the thickness of the film reaches 50 nm in the first stage polishing process, the operation is switched to the second stage polishing process. This switching timing is determined based on the output value of an unexemplified film thickness measuring device such as a torque current sensor, a vortex sensor or an optical sensor provided to the polishing table 1 or the top ring 4.

대안적으로는, 제2단계폴리싱공정에서의 전환 타이밍이 상기 제1단계폴리싱공정 및 제2단계폴리싱공정에 대한 시간 할당을 토대로 결정될 수도 있다. 예를 들어, 제2단계폴리싱공정은, 상기 제2단계폴리싱공정의 시간이 전체 폴리싱 시간의 절반을 넘도록 상기 제1단계폴리싱공정보다 길게 될 수 있다. 이 경우, 제2단계폴리싱공정 시, 상기 유체분사기구(30)로부터의 가스의 유량이 상기 제1단계폴리싱공정보다 낮아질 수 있고, 또는 상기 가스의 공급이 폴리싱 시에 중단될 수도 있다. 대안적으로, 상기 가스는 전체 폴리싱 시간의 절반을 넘게 공급될 수 있고, 상기 가스의 공급은 상기 폴리싱공정이 폴리싱 종점에 접근할 때 중단될 수 있다. 상기 폴리싱공정은 상기 예시에서 두 단계들로 분할되었지만, 상기 폴리싱공정은 3이상의 단계들을 포함할 수도 있다. 또한, 폴리싱공정이 두 단계를 포함하는 경우에는, 상기 제2단계폴리싱공정 대신에 상기 기판(W) 상에서 에칭공정이 수행될 수도 있다.Alternatively, the switching timing in the second stage polishing process may be determined based on the time allocation for the first stage polishing process and the second stage polishing process. For example, the second step polishing process may be longer than the first step polishing process so that the time of the second step polishing process exceeds half of the total polishing time. In this case, during the second stage polishing process, the flow rate of the gas from the fluid spray mechanism 30 may be lower than that of the first stage polishing process, or the supply of the gas may be stopped during polishing. Alternatively, the gas can be supplied for more than half of the total polishing time, and the supply of gas can be stopped when the polishing process approaches the polishing endpoint. Although the polishing process is divided into two steps in the above example, the polishing process may include three or more steps. In addition, when the polishing process includes two steps, an etching process may be performed on the substrate W instead of the second step polishing process.

상술된 바와 같이, 제2단계폴리싱공정 시, 상기 가스의 유량은 상기 제1단계폴리싱공정보다 낮을 수도 있고, 또는 상기 가스의 공급이 중단될 수도 있다. 이러한 작업은 제2단계폴리싱공정에서 폴리싱면(8)에 대한 냉각 효과를 감소시키므로, 상기 제2단계폴리싱공정 시의 폴리싱면(8)의 온도분포가 전체로서 상기 제1단계폴리싱공정 시보다 더 높아지게 된다. 그 결과, 제거율이 제2단계폴리싱공정에서 낮 아진다. 하지만, 제거율은 폴리싱이 마무리될 때 낮아지기 때문에, 상기 폴리싱 종점이 정확하게 검출될 수 있다. 즉, 폴리싱 종점 검출의 정확성이 개선될 수 있다. 이러한 방식으로, 가스가 낮은 유량으로 분사되거나 가스의 분사없이도 제2단계폴리싱공정에서 폴리싱이 수행될 수 있어, 상기 제2단계폴리싱공정 시의 폴리싱면(8)의 온도분포가 상기 제1단계폴리싱공정보다 더 높게 될 수 있다. 그 결과, 이상적인 폴리싱 종점이 쉽고도 정확하게 검출될 수 있다.As described above, in the second step polishing process, the flow rate of the gas may be lower than that of the first step polishing process, or the supply of the gas may be stopped. This operation reduces the cooling effect on the polishing surface 8 in the second stage polishing process, so that the temperature distribution of the polishing surface 8 in the second stage polishing process as a whole is more than that in the first stage polishing process. Will increase. As a result, the removal rate is lowered in the second step polishing process. However, since the removal rate is lowered when polishing is finished, the polishing endpoint can be detected accurately. That is, the accuracy of the polishing endpoint detection can be improved. In this way, the polishing can be performed in the second stage polishing process without the gas being injected at a low flow rate or without the injection of gas, so that the temperature distribution of the polishing surface 8 during the second stage polishing process is changed to the first stage polishing. It can be higher than the process. As a result, the ideal polishing endpoint can be detected easily and accurately.

다음으로, 본 발명의 제2실시예를 설명하기로 한다. 이 실시예에서는, 제1실시예의 구성요소들에 대응하는 구성요소들을 동일한 도면번호들로 표시하고, 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 후술하지 않는 상기 실시예 및 여타의 실시예들의 구조와 작업들은 제1실시예와 동일하다. 도 4a 및 도 4b는 제2실시예에 따른 폴리싱장치에 통합된 유체분사기구(30-2)의 구조를 예시한 도면들이다. 보다 구체적으로, 도 4a는 위에서 본 폴리싱테이블(1)을 도시한 도면이고, 도 4b는 횡방향으로 본 폴리싱테이블(1)을 도시한 도면이다. 도 4b에는, 유체분사기구(30-2)의 일부분만 예시되어 있다. 도 5는 상기 유체분사기구(30-2)의 전체 구조를 도시한 도면이다. 상기 실시예에 따른 폴리싱장치는, 제1실시예에 따른 폴리싱장치에 통합된 유체분사기구(30) 대신에, 도 4a, 도 4b 및 도 5에 도시된 유체분사기구(30-2)를 포함한다.Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, components corresponding to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In addition, the structures and operations of the above-described embodiment and other embodiments which are not described below are the same as those of the first embodiment. 4A and 4B illustrate the structure of the fluid ejection mechanism 30-2 incorporated in the polishing apparatus according to the second embodiment. More specifically, FIG. 4A shows the polishing table 1 seen from above, and FIG. 4B shows the polishing table 1 seen in the transverse direction. In FIG. 4B, only a part of the fluid injection mechanism 30-2 is illustrated. 5 is a diagram showing the overall structure of the fluid injection mechanism 30-2. The polishing apparatus according to the embodiment includes the fluid ejection mechanism 30-2 shown in FIGS. 4A, 4B and 5, instead of the fluid ejection mechanism 30 integrated in the polishing apparatus according to the first embodiment. do.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 유체분사기구(30-2)는 덕트(41)의 일 단부 상에 장착된 송풍기(43)를 포함한다. 상기 송풍기(43)는 모터(42)에 의해 구동된다. 폴리싱장치 외부에 개구부를 구비한 유입구(44)가 상기 송풍기(43)의 입구측 상에 제공되어 있다. 상기 송풍기(43)는 상기 제어장치(50)로부터의 명령들에 의해 작동 및 정지된다. 에어필터(45)는 상기 덕트(41)에 제공되고, 분사부(46)는 상기 덕트(41)의 또다른 단부 상에 제공된다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 분사부(46)는 상기 폴리싱테이블(1) 상의 톱링(4)의 일 측에 배치되어 있다(즉, 제1실시예의 유체분사기구(30)와 동일한 위치에 배치됨). 상기 분사부(46)는 그 내부에 상기 톱링(4)의 측면을 둘러싸도록 방사상으로 배치되는 복수(도면에서는 4개)의 분사부(47)를 구비한다. 모든 분사부(47)는 폴리싱면(8)을 향하고 있어, 각각의 분사부(47)들을 통해 상기 폴리싱면(8)의 상이한 부분들로 가스가 분사되게 된다. 상기 분사부(46)에는, 상기 덕트(41)로부터 상기 분사부(47)의 분기점들에 각각 스로틀밸브(48)들이 제공된다. 이들 스로틀밸브(48)는 분사구(47)에 대한 가스의 경로들의 개방 정도를 개별적으로 조정하기 위한 것이고, 상기 제어장치(50)로부터의 명령들에 의해 작동된다. 도면에는 예시되어 있지 않지만, 폴리싱면(8)의 건조를 막기 위하여, 상기 분사구(47)를 통해 분사되는 가스를 가습하기 위한 가습장치들이 제공될 수도 있고, 또는 상기 분사부(46) 부근에 가습장치, 분무장치 등이 제공될 수도 있다.As shown in FIG. 5, the fluid ejection mechanism 30-2 includes a blower 43 mounted on one end of the duct 41. The blower 43 is driven by a motor 42. An inlet 44 with an opening outside the polishing apparatus is provided on the inlet side of the blower 43. The blower 43 is activated and stopped by commands from the control device 50. An air filter 45 is provided in the duct 41, and an injection section 46 is provided on another end of the duct 41. As shown in Figs. 4A and 4B, the injection portion 46 is disposed on one side of the top ring 4 on the polishing table 1 (i.e., with the fluid injection mechanism 30 of the first embodiment). Placed in the same location). The injection section 46 has a plurality (four in the figure) of injection sections 47 arranged radially to surround the side of the top ring 4 therein. All the jets 47 face the polishing surface 8 such that gas is injected through the respective jets 47 to different parts of the polishing surface 8. The injection part 46 is provided with throttle valves 48 at branch points of the injection part 47 from the duct 41, respectively. These throttle valves 48 are for individually adjusting the degree of opening of the paths of gas to the injection port 47 and are operated by the instructions from the control device 50. Although not illustrated in the drawing, in order to prevent drying of the polishing surface 8, humidifiers may be provided for humidifying the gas injected through the injection hole 47, or humidification in the vicinity of the injection part 46. A device, sprayer, or the like may be provided.

상기 폴리싱장치에 있어서, 상기 표면(9)을 폴리싱하는 동안, 상기 송풍기(43)는 상기 폴리싱장치의 외부로부터 공기를 흡입하고, 상기 공기를 상기 폴리싱면(8) 상으로 공급함으로써, 상기 폴리싱면(8)의 온도분포를 제어하도록 작동된다. 이러한 작업 시, 상기 제1실시예에서와 같이, 써모그래피(40)가 상기 폴리싱면(8)의 온도분포를 측정한다. 상기 폴리싱면온도제어프로그램(51)은 상기 써모그 래피(40)로부터의 측정 결과를 토대로 상기 표면(9)의 균일한 제거율을 제공하는데 필요한 상기 폴리싱면(8)의 가열 또는 냉각 정도를 계산하여, 각각의 분사구(47)를 통해 분사될 가스의 적절한 유량을 결정하게 된다. 그 후, 이 결정의 결과를 토대로, 상기 제어장치(50)는 가스의 경로의 개방도를 변경하기 위한 각각의 스로틀밸브(48)의 개방도를 포함하는 명령들을 상기 분사구(47)로 전송함으로써, 상기 분사구(47)들이 상기 가스를 개별적으로 조정된 유량으로 공급하게 된다. 이러한 작업에 의하면, 상기 폴리싱면(8)이 소정의 온도분포를 갖도록 제어될 수 있다. 이 경우에도, 1이상의 스로틀밸브(48)를 폐쇄함으로써 가스 공급에 사용될 분사구(47)의 개수를 조정하는 것이 가능하다.In the polishing apparatus, while polishing the surface 9, the blower 43 sucks air from the outside of the polishing apparatus and supplies the air onto the polishing surface 8 to thereby polish the surface. It is operated to control the temperature distribution in (8). In this operation, as in the first embodiment, the thermography 40 measures the temperature distribution of the polishing surface 8. The polishing surface temperature control program 51 calculates the degree of heating or cooling of the polishing surface 8 necessary to provide a uniform removal rate of the surface 9 based on the measurement result from the thermograph 40. In addition, an appropriate flow rate of the gas to be injected through each injection hole 47 is determined. Then, based on the result of this determination, the control device 50 sends commands to the injection port 47 including the opening degree of each throttle valve 48 for changing the opening degree of the gas path. The injection ports 47 supply the gas at individually adjusted flow rates. According to this operation, the polishing surface 8 can be controlled to have a predetermined temperature distribution. Even in this case, it is possible to adjust the number of injection ports 47 to be used for gas supply by closing one or more throttle valves 48.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제3실시예에 따른 폴리싱장치의 구조를 예시한 도면들이다. 보다 구체적으로, 도 6a는 위에서 본 폴리싱테이블(1)을 도시한 도면이고, 도 6b는 횡방향으로 본 폴리싱테이블(1)을 도시한 도면이다. 이 실시예에 따른 폴리싱장치는, 상기 제1실시예의 유체분사기구(30) 대신, 상기 폴리싱면(8)의 온도분포를 제어하기 위한 기구로서 온도조정롤러(60)를 포함한다. 이러한 온도조정롤러(60)는, 상기 폴리싱테이블(1)의 회전에 따라 이동하는 폴리싱면(8)과 그 측면(61a)이 롤링 접촉되어 회전축(62)을 중심으로 회전하는 거의 원뿔형의 접촉부(61)를 구비한다. 상기 접촉부(61)는 스테인리스강, 티탄 또는 내식알루미늄합금과 같은 금속으로 만들어진다. 상기 접촉부(61)의 측면(61a)은, 상기 접촉부(61)가 상기 폴리싱면(8)에 소정의 온도분포를 제공할 수 있도록, 열흡수율이 상이한 종류의 금속들로 이루어진 복수의 부품들을 포함한다. 도면에는 도시되어 있지 않지만, 상기 접촉부(61)의 측면(61a)이 폴리싱면(8)과 접촉하거나 접촉하지 않도록, 상기 온도조정롤러(60)를 승강시키기 위한 승강기구가 제공된다. 이러한 승강기구는 상기 제어장치(50)로부터의 명령에 의해 작동된다.6A and 6B illustrate the structure of a polishing apparatus according to a third embodiment of the present invention. More specifically, FIG. 6A shows the polishing table 1 seen from above, and FIG. 6B shows the polishing table 1 seen in the transverse direction. The polishing apparatus according to this embodiment includes a temperature adjusting roller 60 as a mechanism for controlling the temperature distribution of the polishing surface 8 instead of the fluid spray mechanism 30 of the first embodiment. The temperature adjusting roller 60 has an almost conical contact portion in which the polishing surface 8 moving in accordance with the rotation of the polishing table 1 and its side surface 61a are rolled in contact with each other to rotate about the rotation shaft 62 ( 61). The contact portion 61 is made of metal such as stainless steel, titanium or corrosion resistant aluminum alloy. The side surface 61a of the contact portion 61 includes a plurality of parts made of metals of different heat absorption rates so that the contact portion 61 can provide a predetermined temperature distribution on the polishing surface 8. do. Although not shown in the figure, a lifting mechanism for raising and lowering the temperature adjusting roller 60 is provided so that the side surface 61a of the contact portion 61 is in contact with or is not in contact with the polishing surface 8. This elevating mechanism is operated by a command from the control device 50.

이러한 폴리싱장치에 있어서, 상기 표면(9)을 폴리싱하는 동안, 상기 온도조정롤러(60)는 상기 폴리싱면(8)과 롤링 접촉하게 되어, 상기 접촉부(61)의 측면(61a)의 각각의 부분과 상기 폴리싱면(8)의 각각의 구역간의 열교환이 이루어짐으로써, 상기 폴리싱면(8)의 온도분포를 제어하게 된다. 이러한 작업 시, 상기 제1실시예에서와 같이, 상기 써모그래피(40)는 상기 폴리싱면(8)의 온도분포를 측정한다. 상기 폴리싱면온도제어프로그램(51)은 상기 써모그래피(40)로부터의 측정 결과를 토대로 상기 표면(9)의 균일한 제거율을 제공하는데 필요한 상기 폴리싱면(8)의 가열 또는 냉각 정도를 계산한다. 그 후, 상기 결정의 결과를 토대로, 상기 온도조정롤러(60)는 상기 접촉부(61)와 폴리싱면(8)간의 접촉 시간을 조정하도록 승강되어, 상기 폴리싱면(8)에 원하는 온도분포를 제공하게 된다.In this polishing apparatus, while polishing the surface 9, the temperature adjusting roller 60 is brought into rolling contact with the polishing surface 8, so that each part of the side 61a of the contact portion 61 is in contact. Heat exchange between the respective zones of the polishing surface 8 controls the temperature distribution of the polishing surface 8. In this operation, as in the first embodiment, the thermography 40 measures the temperature distribution of the polishing surface 8. The polishing surface temperature control program 51 calculates the degree of heating or cooling of the polishing surface 8 necessary to provide a uniform removal rate of the surface 9 based on the measurement result from the thermography 40. Then, based on the result of the determination, the temperature adjusting roller 60 is elevated to adjust the contact time between the contact portion 61 and the polishing surface 8 to provide a desired temperature distribution on the polishing surface 8. Done.

지금까지 본 발명의 바람직한 소정의 실시예들을 도시하고 상세히 설명하였지만, 특허청구범위 및 명세서와 도면에 기술된 기술적 개념의 범위를 벗어나지 않으면서도 다양한 변형 및 수정들이 가능하다는 것은 자명하다. 본 발명과 동일한 효과와 기능을 나타내는 한, 본 명세서와 도면에 특별히 기술되어 있지 않은 어떠한 형상, 구조 및 재료도 상기 기술적 개념의 범위 이내에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 유체분사기구(30)로부터 공급될 유체는 가스로 제한되지 않고, 유체 또는 분무된 유체(즉, 가스와 액체의 혼합물)가 사용될 수도 있다. 가스는 상술된 압축공 기 또는 질소가스로 제한되지 않으며, 기타 종류의 가스들이 목적에 따라 선택될 수 있다. 또한, 분사노즐(32) 및 유체분사기구의 분사구(47)의 개수 및 형상은 상술된 실시예로 국한되지 않고, 폴리싱면(8)의 원하는 온도분포를 제공할 수 있는 한, 여하한의 개수 및 형상이 채택될 수 있다. 또한, 상기 폴리싱장치의 특정 구조들도 상기 실시예들에 기술된 것으로 제한되지 아니한다.While certain preferred embodiments of the present invention have been shown and described in detail, it is evident that various changes and modifications are possible without departing from the scope of the claims and the technical concepts described in the specification and drawings. Any shape, structure, or material not specifically described in the specification and drawings may be used within the scope of the technical concept as long as it exhibits the same effects and functions as the present invention. For example, the fluid to be supplied from the fluid ejection mechanism 30 is not limited to gas, but a fluid or sprayed fluid (ie, a mixture of gas and liquid) may be used. The gas is not limited to the compressed air or nitrogen gas described above, and other kinds of gases may be selected according to the purpose. In addition, the number and shape of the injection nozzle 32 and the injection port 47 of the fluid injection mechanism are not limited to the above-described embodiment, and any number can be provided as long as the desired temperature distribution of the polishing surface 8 can be provided. And shapes can be adopted. In addition, the specific structures of the polishing apparatus are not limited to those described in the above embodiments.

[실험예][Experimental Example]

다음으로, 도 7a 및 도 7b를 참조하여 본 발명의 실험예를 설명하기로 한다. 도 7a는 위에서 본 폴리싱테이블(1)을 도시한 도면이고, 도 7b는 기판(W)의 폴리싱면의 폴리싱 프로파일을 도시한 그래프이다. 보다 구체적으로는, 도 7b는 폴리싱면(8)이 폴리싱 시에 가열되거나 냉각되지 않은 경우(즉, 폴리싱면(8)의 온도분포가 조정되지 않음)와 상기 폴리싱면(8)의 소정의 부분들(도 7a에 부호 "A"로 표시됨)이 폴리싱 시에 냉각된 경우간의 폴리싱 프로파일의 비교를 보여준다.Next, an experimental example of the present invention will be described with reference to FIGS. 7A and 7B. FIG. 7A shows the polishing table 1 seen from above, and FIG. 7B is a graph showing the polishing profile of the polishing surface of the substrate W. FIG. More specifically, FIG. 7B shows that the polishing surface 8 is not heated or cooled at the time of polishing (ie, the temperature distribution of the polishing surface 8 is not adjusted) and a predetermined portion of the polishing surface 8. 7A shows the comparison of the polishing profiles between the cases (indicated by the symbol “A” in FIG. 7A) when cooled at the time of polishing.

상기 폴리싱면(8)의 냉각은, 상기 실시예에 따른 폴리싱장치의 폴리싱면(8)의 부분(A)에 대응하는 위치에 배치되어 있는 분사노즐(32)로부터만 가스를 분사하여 수행되었다. 도 7b에서, 수평축은 (상기 표면(9)의 중앙으로부터의 거리로 표시된) 상기 표면(9) 상의 측정위치를 보여주고, 수직축은 제거율을 보여준다. 그래프에 도시된 폴리싱 프로파일로부터 알 수 있듯이, 폴리싱면(8)의 온도분포를 제어하지 않고 폴리싱이 수행된 경우에는, 상기 표면(9)에 가해진 압력 분포의 결과로서, 상기 표면(9)의 주변에지에 보다 근접한 지점에서 제거율이 낮았다. 다른 한편으로, 상기 폴리싱면(8)의 온도분포를 제어하면서, 즉 상기 표면(9)의 주변에지 및 그 근처 부분들과 접촉하게 되는 상기 폴리싱면(8)의 부분들을 냉각하면서 폴리싱이 수행된 경우에는, 상기 표면(9)의 주변에지를 포함하는 부분들의 제거율이 증가되었다. 그 결과, 상기 표면(9) 전체에 걸쳐 균일한 제거율이 달성되었고, 이에 따라 상기 표면(9)이 평탄화되었다.The cooling of the polishing surface 8 was carried out by injecting gas only from the injection nozzle 32 arranged at a position corresponding to the portion A of the polishing surface 8 of the polishing apparatus according to the embodiment. In FIG. 7B, the horizontal axis shows the measuring position on the surface 9 (indicated by the distance from the center of the surface 9), and the vertical axis shows the removal rate. As can be seen from the polishing profile shown in the graph, when polishing is carried out without controlling the temperature distribution of the polishing surface 8, the periphery of the surface 9 as a result of the pressure distribution applied to the surface 9. The removal rate was lower at points closer to the edge. On the other hand, polishing is performed while controlling the temperature distribution of the polishing surface 8, i.e., cooling the portions of the polishing surface 8 which come into contact with the peripheral edges of the surface 9 and the portions thereof. In this case, the removal rate of the portions including the peripheral edges of the surface 9 was increased. As a result, a uniform removal rate was achieved over the entire surface 9, thereby flattening the surface 9.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리싱 장치 및 폴리싱 방법은, 제거율이 폴리싱면의 온도에 크게 좌우되는 CMP 공정에서도 고제거율을 유지하면서 균일한 폴리싱 프로파일을 얻을 수 있는 효과가 있다.As described above, the polishing apparatus and the polishing method according to the present invention have the effect of obtaining a uniform polishing profile while maintaining a high removal rate even in a CMP process in which the removal rate depends largely on the temperature of the polishing surface.

Claims (14)

폴리싱장치에 있어서,In the polishing apparatus, 기판을 잡아주기 위한 기판홀딩기구;A substrate holding mechanism for holding a substrate; 폴리싱면을 구비한 폴리싱테이블을 포함하되, 상기 기판홀딩기구 및 상기 폴리싱테이블은, 상기 기판홀딩기구가 상기 기판의 표면을 상기 폴리싱면에 대해 가압하여 상기 기판의 표면을 폴리싱하는 동안, 상기 기판의 표면과 상기 폴리싱면간의 상대운동을 제공하도록 작동가능하며;And a polishing table having a polishing surface, wherein the substrate holding mechanism and the polishing table are formed by the substrate holding mechanism pressing the surface of the substrate against the polishing surface to polish the surface of the substrate. Operable to provide relative movement between a surface and the polishing surface; 상기 폴리싱면의 온도분포를 제어하기 위해, 상기 폴리싱면에 유체를 분사하도록 구성된 유체분사기구와, 상기 유체분사기구의 유체 분사를 조절하는 제어장치를 포함하는 폴리싱면온도제어장치를 포함하고,And a polishing surface temperature control device including a fluid ejection mechanism configured to eject a fluid to the polishing surface to control a temperature distribution of the polishing surface, and a control device to control the fluid ejection of the fluid ejection mechanism, 상기 폴리싱장치는, The polishing apparatus, 상기 폴리싱면이 소정의 온도분포를 가지도록, 상기 유체분사기구로부터 상기 폴리싱면으로 유체가 분사되는 동안 상기 기판의 표면을 폴리싱하는 제1폴리싱 공정을 수행하고,Performing a first polishing process of polishing a surface of the substrate while the fluid is injected from the fluid spray mechanism to the polishing surface so that the polishing surface has a predetermined temperature distribution, 상기 제1폴리싱 공정에 비해 상기 폴리싱면이 높은 온도분포를 유지하도록, 상기 유체분사기구로부터 상기 폴리싱면으로 유체를 분사하지 않고 상기 기판의 표면을 폴리싱하거나, 또는 상기 제1폴리싱 공정에 비해 낮은 유량으로 상기 유체분사기구로부터 상기 폴리싱면으로 유체가 분사되는 동안 상기 기판의 표면을 폴리싱하는 제2폴리싱 공정을 수행하며,Polishing the surface of the substrate without spraying fluid from the fluid spray mechanism to the polishing surface such that the polishing surface maintains a higher temperature distribution than the first polishing process, or at a lower flow rate than the first polishing process Performing a second polishing process of polishing the surface of the substrate while the fluid is injected from the fluid ejection mechanism to the polishing surface, 상기 제2폴리싱 공정 중에 폴리싱 종점이 검출되면 상기 기판의 표면의 폴리싱을 종료하는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.And polishing the surface of the substrate when the polishing endpoint is detected during the second polishing process. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유체분사기구로부터 상기 폴리싱면으로 분사되는 유체는, 가스 또는 가스와 액체의 혼합물인 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.And a fluid injected from the fluid injection mechanism to the polishing surface is a gas or a mixture of gas and liquid. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유체분사기구는 복수의 유체분사구를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.And the fluid ejection mechanism comprises a plurality of fluid ejection openings. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 유량제어장치 및 온도제어장치 중 하나 이상을 더 포함하고,Further comprising at least one of a flow control device and a temperature control device, 상기 유량제어장치는 상기 복수의 유체분사구를 통해 분사될 유체의 유량을 개별적으로 조정하기 위한 것이고, 상기 온도제어장치는 상기 복수의 유체분사구를 통해 분사될 유체의 온도를 개별적으로 조정하기 위한 것인 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.The flow rate control device is to adjust the flow rate of the fluid to be injected through the plurality of fluid injection ports individually, the temperature control device is to individually adjust the temperature of the fluid to be injected through the plurality of fluid injection ports Polishing apparatus, characterized in that. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 분사구개수조정장치 및 공급위치조정장치 중 하나 이상을 더 포함하고,Further comprising at least one of the nozzle number adjustment device and the supply position adjustment device, 상기 분사구개수조정장치는 상기 유체를 분사하는데 사용될 유체분사구의 개수를 조정하기 위한 것이고, 상기 공급위치조정장치는 상기 유체분사구로부터 분사되는 유체가 상기 폴리싱면에 닿는 공급위치를 조정하기 위한 것인 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.The injection port number adjusting device is for adjusting the number of the fluid injection port to be used to inject the fluid, the supply position adjusting device is for adjusting the supply position that the fluid injected from the fluid injection port is in contact with the polishing surface. Polishing apparatus characterized in that. 제4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 폴리싱면의 온도분포를 측정하기 위한 온도분포측정장치를 더 포함하고,Further comprising a temperature distribution measuring device for measuring the temperature distribution of the polishing surface, 상기 온도분포측정장치의 측정결과를 토대로, 상기 폴리싱면온도제어장치는 상기 유량제어장치 및 상기 온도제어장치 중 하나 이상을 이용하여 상기 유체의 분사를 제어함으로써, 상기 폴리싱면에 소정의 온도분포를 제공하게 되는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.Based on the measurement result of the temperature distribution measuring device, the polishing surface temperature control device controls the injection of the fluid using at least one of the flow rate control device and the temperature control device, thereby providing a predetermined temperature distribution to the polishing surface. Polishing apparatus, characterized in that provided. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 폴리싱면의 온도분포를 측정하기 위한 온도분포측정장치를 더 포함하고,Further comprising a temperature distribution measuring device for measuring the temperature distribution of the polishing surface, 상기 온도분포측정장치의 측정결과를 토대로, 상기 폴리싱면온도제어장치는 상기 분사구개수조정장치 및 상기 공급위치조정장치 중 하나 이상을 이용하여 상기 유체의 분사를 제어함으로써, 상기 폴리싱면에 소정의 온도분포를 제공하게 되는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.Based on the measurement result of the temperature distribution measuring device, the polishing surface temperature control device controls the ejection of the fluid by using at least one of the number of ejection openings adjusting device and the supply position adjusting device, thereby controlling a predetermined temperature on the polishing surface. Polishing device, characterized in that to provide a distribution. 기판의 표면을 폴리싱면과 접촉시키는 단계; 및Contacting the surface of the substrate with a polishing surface; And 상기 기판 표면의 폴리싱을 수행하기 위해 상기 기판의 표면과 상기 폴리싱면간의 상대운동을 제공하는 단계를 포함하고,Providing a relative motion between the surface of the substrate and the polishing surface to perform polishing of the surface of the substrate, 상기 폴리싱은,The polishing is, 상기 폴리싱면이 소정의 온도분포를 가지도록 상기 폴리싱면의 온도분포를 제어하면서, 상기 기판의 표면을 폴리싱하는 제1폴리싱공정을 수행하는 단계; 및Performing a first polishing process of polishing the surface of the substrate while controlling the temperature distribution of the polishing surface so that the polishing surface has a predetermined temperature distribution; And 상기 폴리싱면의 온도분포를 상기 제1폴리싱공정 동안보다 높게 유지하면서, 상기 기판의 표면을 폴리싱하는 제2폴리싱공정을 수행하는 단계를 포함하고,Performing a second polishing process of polishing the surface of the substrate while maintaining the temperature distribution of the polishing surface higher than during the first polishing process, 상기 제1폴리싱공정은 소정의 유량으로 유체를 상기 폴리싱면에 분사하는 동안 상기 기판 표면의 폴리싱을 수행하는 것을 포함하고,The first polishing process includes performing polishing of the surface of the substrate while injecting fluid onto the polishing surface at a predetermined flow rate, 상기 제2폴리싱공정은 상기 유체를 상기 폴리싱면에 분사하지 않고 상기 기판 표면의 폴리싱을 수행하거나, 또는 상기 제1폴리싱공정에 비해 낮은 유량으로 상기 유체를 상기 폴리싱면에 분사하면서 상기 기판 표면의 폴리싱을 수행하는 것을 포함하며,The second polishing step is to polish the surface of the substrate without spraying the fluid onto the polishing surface, or to polish the surface of the substrate while spraying the fluid onto the polishing surface at a lower flow rate than the first polishing process. Including performing 상기 제2폴리싱 공정 중에 폴리싱 종점이 검출되면 상기 기판 표면의 폴리싱이 종료되는 것을 특징으로 하는 폴리싱방법.And polishing the substrate surface is terminated when the polishing endpoint is detected during the second polishing process. 제8항에 있어서,9. The method of claim 8, 상기 제1폴리싱공정의 시간은 상기 폴리싱의 전체 시간의 절반 이상을 차지하는 것을 특징으로 하는 폴리싱방법.And the time of the first polishing process occupies at least half of the total time of the polishing. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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