KR101297931B1 - 연마 장치, 이 연마 장치를 이용한 반도체 디바이스 제조방법, 및 이 반도체 디바이스 제조 방법에 의해 제조된반도체 디바이스 - Google Patents

연마 장치, 이 연마 장치를 이용한 반도체 디바이스 제조방법, 및 이 반도체 디바이스 제조 방법에 의해 제조된반도체 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 연마 공구(10)에 의해 복수의 연마 대상물(반도체 웨이퍼 W)을 연속적으로 연마하는 일련의 연마 공정을 개시하기 전의 단계에 있어서, 연마 패드(13)의 목표 형상을 입력하고, 드레서(30)에 의한 연마 패드(13)의 드레싱과 패드 형상 계측기(20)에 의한 연마 패드(13)의 형상 계측을 교대로 반복 실행함으로써, 연마 패드(13)의 회전축(11)과 드레서(30)의 회전축(31) 사이의 거리에 의해 표시되는 드레싱 포지션 P와 연마 패드(13)의 형상 변화와의 관계를 나타내는 데이터를 채취하면서, 드레싱 포지션 P를 제어하면서, 연마 패드(13)를 목표 형상으로 가공하여, 상기 데이터의 처리 결과에 근거해 연마 공정시의 드레싱 포지션 P를 설정하게 한다.

Description

연마 장치, 이 연마 장치를 이용한 반도체 디바이스 제조 방법, 및 이 반도체 디바이스 제조 방법에 의해 제조된 반도체 디바이스{POLISHING APPARATUS, SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING METHOD USING SUCH POLISHING APPARATUS AND SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURED BY SUCH SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 연마 대상물의 표면을 연마하는 연마 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이 연마 장치를 이용한 반도체 디바이스 제조 방법 및 이 반도체 디바이스 제조 방법에 의해 제조된 반도체 디바이스에 관한 것이다.
연마 대상물(예컨대, 반도체 웨이퍼)의 표면 연마를 하는 연마 장치는, 연마 패드가 장착된 연마 공구와, 연마 대상물을 유지하는 회전대 등의 연마 대상물 유지 수단을 구비하고 있고, 연마 대상물 유지 수단에 유지된 연마 대상물에 연마 패드를 접촉시킨 상태로 연마 공구와 연마 대상물 유지 수단을 상대 이동시키는 것에 의해 연마 대상물의 표면의 연마를 행하도록 구성되어 있다. 이러한 연마 장치에 있어서의 연마 패드의 표면은, 그 표면 연마가 진행됨에 따라서 연마에 의해 발생 한 연마 대상물의 절삭 칩이나 연마 대상물의 피연마면에 공급되는 슬러리의 잔사(殘渣) 등에 의해 클로깅(clogging)을 발생시키기 때문에, 별도 구비한 드레서에 의해 드레싱을 할 필요가 있다(예컨대, 일본 특허 공개 제 1998-86056 호 공보, 일본 특허 공개 제 2003-68688 호 공보, 일본 특허 공개 제 2004-25413 호 공보 참조).
연마 공구에 구비된 연마 패드는 그 형상에 따라 연마 대상물의 연마 상태가 변화한다. 바꿔 말하면, 연마 패드의 형상을 소정의 형상으로 정돈해 둠으로써, 연마 대상물의 연마 상태를 조절하는 것이 가능하다. 따라서, 연마 패드의 드레싱은 단지 패드 표면의 클로깅을 해소하는 것뿐만 아니라, 연마 패드의 형상이 상기 소정의 형상으로 되도록 수행할 필요가 있다. 연마 패드에 대한 드레서의 상대 위치를 바꾸면 연마 패드의 절삭 방법이 변화하기 때문에, 연마 패드의 표면 형상의 변화를 계측하면서 연마 패드의 드레싱을 실시해 가는 것에 의해, 연마 패드의 형상을 서서히 소정의 형상에 근접시켜 갈 수 있다.
그러나, 종래에 있어서는 연마 패드를 소정의 형상으로 완성하는 작업은 오퍼레이터가 시행 착오를 거치면서, 이른바 수작업으로 수행하고 있었다. 이 때문에, 연마 공정(연마 공구에 의해 복수의 연마 대상물을 연속적으로 연마하는 일련의 공정)의 전(前)단계에 있어서의 연마 패드의 형상 조정에 시간이 걸리게 되어, 연마 공정 전체의 스루풋을 저하시켜 버리는 경우가 있었다. 또한, 연마 대상물의 연마 조건(연마시에 있어서의 연마 대상물에 대한 연마 패드의 상대 이동 속도나 연마 시간 등의 여러 가지 조건)은 연마 패드의 종류 등에 따라 개별적으로 설정될 필요가 있지만, 이러한 연마 조건의 설정은 연마 공구에 장착된 연마 패드의 종류를 오퍼레이터 자신이 판단하여 수행할 필요가 있었다. 이러한 이유로부터도 연마 공정 전체의 스루풋이 나빠지는 경우가 있었다.
또한, 종래에 있어서는 연마 공정(연마 공구에 의해 복수의 연마 대상물을 연속적으로 연마하는 일련의 공정)의 도중에 연마 패드의 형상 조정을 하고자 한 경우에는, 일련의 연마 공정을 중단한 다음에, 오퍼레이터가 수동으로 시행착오를 통해 이를 수행해야 했기 때문에, 연마 공정 전체의 스루풋을 저하시키고 있었다.
본 발명은 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 연마 공정 전체의 스루풋을 향상시키는 것이 가능한 구성의 연마 장치, 이 연마 장치를 이용한 반도체 디바이스 제조 방법 및 이 반도체 디바이스 제조 방법에 의해 제조된 반도체 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명에 따른 연마 장치는, 연마 패드가 장착된 연마 공구와, 연마 대상물을 유지하는 연마 대상물 유지 수단(예컨대, 실시예에 있어서의 회전대(40))을 구비하고, 연마 대상물 유지 수단에 유지된 연마 대상물에 연마 패드를 접촉시킨 상태로 연마 공구와 연마 대상물 유지 수단을 상대 이동시키는 것에 의해 연마 대상물의 표면의 연마를 수행하는 연마 장치에 있어서, 연마 공구에 장착된 상태의 연마 패드의 표면에 회전시킨 드레싱면을 접촉시켜서 연마 패드의 드레싱을 하는 드레서와, 연마 공구에 장착된 상태의 연마 패드의 형상 계측을 하는 패드 형상 계측 수단(예컨대, 실시예에 있어서의 패드 형상 계측기(20))과, 연마 공구에 의해 복수의 연마 대상물을 연속적으로 연마하는 일련의 연마 공정을 개시하기 전의 단계에 있어서, 연마 패드의 목표 형상을 입력하고, 드레서에 의한 연마 패드의 드레싱과 패드 형상 계측 수단에 의한 연마 패드의 형상 계측을 교대로 반복 실행함으로써, 연마 패드의 회전축과 드레서의 회전축 사이의 거리에 의해 표시되는 드레싱 포지션과 연마 패드의 형상 변화와의 관계를 나타내는 데이터를 채취하면서, 드레싱 포지션을 제어하면서, 연마 패드를 목표 형상으로 가공하는 패드 가공 제어 수단과, 상기 데이터의 처리 결과에 근거하여 연마 공정시의 드레싱 포지션을 설정하는 드레싱 포지션 설정 수단(예컨대, 실시예에 있어서의 연마 제어부(60))을 구비한다.
여기서, 상기 드레싱 포지션 설정 수단은, 드레싱 포지션과 연마 패드의 형상 변화와의 관계를 나타내는 데이터에 근거하여, 연마 패드의 요철 변위의 변화 속도가 대략 0으로 되는 드레싱 포지션을 구해, 해당 드레싱 포지션을 기준으로 하여 연마 패드의 형상 변화를 최소로 하는 드레싱 포지션으로서 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 연마 장치에 있어서는, 연마 공구에 장착된 상태의 연마 패드의 종류를 검출하는 패드 종류 검출 수단(예컨대, 실시예에 있어서의 연마 패드(13)의 패드 종류 판별 돌기(13a) 및 패드 형상 계측기(20))과, 패드 종류 검출 수단에 의해 검출된 연마 패드의 종류에 따라 연마 대상물의 연마 조건을 설정하는 연마 조건 설정 수단(예컨대, 실시예에 있어서의 연마 제어부(60))을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 또, 여기서 연마 패드의 요철 변위란, 연마 패드 표면의 원추 꼭지각 보각에 연마 패드의 내주(內周)에서부터 외주(外周)까지의 거리를 곱한 것으로 정의한다.
이 연마 장치는, 연마 공구에 의해 복수의 연마 대상물을 연속적으로 연마하는 일련의 연마 공정을 개시하기 전의 단계에 있어서, 연마 패드를 소정의 목표 형상으로 가공하는 공정이 자동으로 행해져서, 종래와 같이 오퍼레이터가 시행착오를 거쳐 연마 패드의 드레싱을 하여 목표 형상으로 완성하는 공정을 갖지 않기 때문에, 연마 패드의 형상 조정을 단시간에 수행할 수 있어, 연마 공정 전체의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또 하나의 본 발명에 따른 연마 장치는, 연마 패드가 장착된 연마 공구에 의해 연마 대상물의 표면을 연마하는 연마 장치에 있어서, 연마 공구에 장착된 상태의 연마 패드의 종류를 검출하는 패드 종류 검출 수단과, 패드 종류 검출 수단에 의해 검출된 연마 패드의 종류에 따라 연마 대상물의 연마 조건을 설정하는 연마 조건 설정 수단을 구비한다.
또한, 상기 본 발명에 따른 연마 장치에 있어서는, 연마 대상물이나 연마 패드의 반송 등의 프로세스 작업을 하는 프로세스 작업 수단(예컨대, 실시예에 있어서의 프로세스 작업부(70))과, 연마 공정의 진척 상황을 감시하고, 그 연마 공정의 진척 상황에 따른 프로세스 작업 수단의 작동 제어를 하는 감시 제어 수단(예컨대, 실시예에 있어서의 감시 제어부(62))을 구비하는 것이 바람직하다.
이 연마 장치에서는, 연마 패드의 종류가 자동으로 판별되어, 이것에 따른 연마 대상물의 연마 조건(예컨대, 연마시에 있어서의 연마 대상물에 대한 연마 패드의 상대 이동 속도나 연마 시간 등의 여러 가지 조건)이 자동으로 설정되도록 되어 있어, 종래와 같이 연마 패드의 종류 등을 오퍼레이터가 판별하여 이것에 따른 연마 조건을 설정한다고 하는 공정을 갖지 않기 때문에, 연마 공정 전체의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 또 하나의 본 발명에 따른 연마 장치는, 연마 패드가 장착된 연마 공구와, 연마 대상물을 유지하는 연마 대상물 유지 수단(예컨대, 실시예에 있어서의 회전대(40))을 구비하고, 연마 대상물 유지 수단에 유지된 연마 대상물에 연마 패드를 접촉시킨 상태로 연마 공구와 연마 대상물 유지 수단을 상대 이동시키는 것에 의해 연마 대상물의 표면의 연마를 하는 연마 장치에 있어서, 연마 공구에 장착된 상태의 연마 패드의 표면에 회전시킨 드레싱면을 접촉시켜서 연마 패드의 드레싱을 하는 드레서와, 연마 공구에 장착된 상태의 연마 패드의 형상 계측을 하는 패드 형상 계측 수단(예컨대, 실시예에 있어서의 패드 형상 계측기(20))과, 연마 공구에 의해 복수의 연마 대상물을 연속적으로 연마하는 일련의 연마 공정의 중간 공정에 있어서, 하나 또는 복수 매의 연마 대상물의 연마가 끝날 때마다 드레서에 의한 연마 패드의 드레싱을 하는 드레싱 제어 수단(예컨대, 실시예에 있어서의 연마 제어부(60))과, 소정 매수의 연마 대상의 연마가 끝날 때마다 패드 형상 계측 수단을 이용한 연마 패드의 형상 계측을 하여, 연마 패드의 형상 계측에 의해 구해진 연마 패드의 형상이 미리 정한 목표 형상에 근접하도록 연마 패드에 대한 드레서의 위치를 제어하는 드레싱 포지션 제어 수단(예컨대, 실시예에 있어서의 계측 제어부(61) 및 연마 제어부(60))을 구비한다.
이 연마 장치에 있어서는, 연마 대상물이나 연마 패드의 반송 등의 프로세스 작업을 하는 프로세스 작업 수단(예컨대, 실시예에 있어서의 프로세스 작업부(70))과, 연마 공정의 진척 상황을 감시하고, 그 연마 공정의 진행 상황에 따른 프로세스 작업 수단의 작동 제어를 하는 감시 제어 수단(예컨대, 실시예에 있어서의 감시 제어부(62))을 구비하고 있는 것이 바람직하다.
이 연마 장치는, 연마 공구에 의해 복수의 연마 대상물을 연속적으로 연마하는 일련의 연마 공정의 중간 과정에 있어서, 연마 패드를 소정의 목표 형상으로 가공하는 공정이 자동으로 행해져서, 종래와 같이 연마 공정을 중단시킨 뒤에 오퍼레이터가 연마 장치에 의한 연마 공정을 중단하고 시행착오를 거쳐 연마 패드의 드레싱을 함으로써 목표 형상으로 완성하는 공정을 갖지 않기 때문에, 연마 패드의 형상 조정을 단시간에 수행할 수 있어, 연마 공정 전체의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 디바이스 제조 방법은, 연마 대상물이 반도체 웨이퍼이며, 상기 본 발명에 따른 연마 장치를 이용하여 반도체 웨이퍼의 표면을 평탄화하는 공정을 갖는다. 또한, 본 발명에 따른 반도체 디바이스는, 상기 반도체 디바이스 제조 방법에 의해 제조된다.
이 반도체 디바이스 제조 방법에서는, 반도체 웨이퍼의 연마 공정에 있어서 본 발명에 따른 연마 장치를 이용하고 있기 때문에, 반도체 웨이퍼의 연마 공정의 스루풋이 향상되어, 종래의 반도체 디바이스 제조 방법에 비해 저비용으로 반도체 디바이스를 제조할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 반도체 디바이스는, 본 발명에 따른 반도체 디바이스 제조 방법에 의해 제조되어 있기 때문에, 저비용의 반도체 디바이스로 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 장치의 구성을 나타내는 모식적 블럭도,
도 2는 드레싱 포지션과 연마 패드의 형상과의 관계를 나타내는 도면으로서, 도 2(A)는 드레싱 포지션이 형상 킵 포지션보다 큰 경우, 도 2(B)는 드레싱 포지션이 형상 킵 포지션과 동등한 경우, 도 2(C)는 드레싱 포지션이 형상 킵 포지션보다 작은 경우를 나타내는 도면,
도 3은 상기 연마 장치에 있어서의 드레싱 조건의 설정 시퀀스의 플로우차트,
도 4는 연마 패드의 종류를 검출하는 패드 종류 검출 수단의 구성을 도시하는 도면,
도 5∼도 8은 드레싱 포지션 제어를 나타내는 블럭도,
도 9는 상기 연마 장치에 의한 연마 시퀀스를 나타내는 플로우차트,
도 10은 본 발명에 따른 반도체 디바이스 제조 방법의 일례를 나타내는 플로우차트.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연마 장치(1)를 나타내고 있다. 이 연마 장치(1)는 연마 대상물을 연마하는 연마 공구(10), 연마 공구(10)에 장착된 연마 패드(13)를 드레싱하는 드레서(30), 연마 대상물을 유지하는 회전대(40) 및 연마 패드(13)의 형상 계측을 하는 패드 형상 계측기(20), 연마 대상물이나 연마 패드(13)의 반송 등의 프로세스 작업을 하는 프로세스 작업부(70) 외에, 이들의 동작 제어를 하는 제어부(연마 제어부(60), 계측 제어부(61) 및 감시 제어부(62))를 구비하여 구성되어 있다. 또한, 이 연마 장치(1)에는 패드 형상 계측 스테이션 ST1, 드레싱 스테이션 ST2 및 연마 스테이션 ST3으로 이루어지는 3개의 작업 스테이션이 구비되어 있으며, 연마 공구(10)는 이들 3개의 스테이션 ST1, ST2, ST3 사이를 이동할 수 있도록 되어 있다. 이하의 설명에서는, 연마 대상물은 반도체 웨이퍼인 것으로 하고, 연마 장치(1)는 이 반도체 웨이퍼의 표면에 대하여 화학적 기계적 연마를 실시하는 CMP 장치인 것으로 한다.
연마 공구(10)는 상하 방향으로 연장된 회전축(11)과, 이 회전축(11)의 하단부에 장착된 공구 본체(12)로 이루어지고, 상기 연마 패드(13)는 플레이트(14)에 양면 테이프 등으로 장착되어 있어, 플레이트(14)와 연마 패드(13)는 일체적으로 운용된다. 플레이트(14)는 공구 본체(12)에 진공 흡착되고, 연마 패드(13)는 플레이트(14)와 함께 교환 가능하도록 장착되어 있다. 연마 패드(13)는 발포성의 폴리우레탄 등으로 이루어져 있으며, 그 형상은 단순한 원반 형상 외에, 중앙에 구멍이 뚫린 얇은 두께의 도너츠형 등으로 형성되어 있다. 본 실시예에서는 연마 패드(13)는 얇은 두께의 도너츠형인 것으로 한다(도 2 참조). 연마 공구(10)의 회전 축(11)의 회전 제어는 도시하지 않은 모터에 의해 이루어지며, 그 모터의 구동 제어는 연마 제어부(60)에 의해 이루어진다.
패드 형상 계측 스테이션 ST1은 연마 패드(13)의 형상 계측을 하는 작업 스테이션이며, 패드 형상 계측기(20)는, 이 패드 형상 계측 스테이션 ST1로 이동한 연마 공구(10)의 하방에 위치할 수 있도록 되어 있다. 패드 형상 계측기(20)는 센서 유지부(21)와 이 센서 유지부(21)에 유지된 센서(22)로 이루어지며, 센서(22)는 센서 유지부(21)에 대하여 수평면 내에서 이동 자유롭게 되어 있다. 센서(22)는 발광 소자와 수광 소자로 이루어지는 광학식의(즉, 비접촉형의) 변위 센서로 이루어지며, 발광한 광의 스포트가 연마 패드(13) 상의 계측 위치에 있어서 반사되고, 그 광의 반사 스포트의 위치 어긋남으로부터, 패드 형상 계측기(20)와 연마 패드(13) 상의 계측 위치 사이의 거리를 계측할 수 있도록 되어 있다. 따라서, 이 패드 형상 계측기(20)에 따르면, 연마 패드(13) 상의 서로 다른 계측 위치 간의 상대 높이를 산출하는 것이 가능하다. 또, 이 실시예에서는, 센서(22)는 광학식의 변위 센서로 하고 있지만, 이것은 일례에 지나지 않으며, 비접촉형이면 초음파식의 변위 센서 등이어도 좋고, 접촉형이면 프로브를 이용한 것 등이어도 무방하다. 센서(22)의 센서 유지부(21)에 대한 상대 이동 제어는 도시하지 않은 모터에 의해 이루어지며, 그 모터의 구동 제어는 연마 제어부(60)와 연결되는 계측 제어부(61)에 의해 이루어진다. 또한, 센서(22)에 의해 얻어진 연마 패드(13)의 형상 계측 데이터는 계측 제어부(61)로부터 연마 제어부(60)로 송신된다.
드레싱 스테이션 ST2는 연마 패드(13)의 드레싱을 하는 작업 스테이션이며, 드레서(30)는, 이 드레싱 스테이션 ST2로 이동한 연마 공구(10)의 하방에 위치할 수 있도록 되어 있다. 드레서(30)는 상하 방향으로(즉, 연마 공구(10)의 회전축(11)과 평행하게) 연장된 회전축(31)과, 이 회전축(31)의 상부에 짐벌 기구(32)를 거쳐서 장착된 원반 형상의 드레싱 플레이트(33)로 이루어지며, 드레싱 플레이트(33)의 상면이 드레싱면으로 되어 있다. 드레서(30)의 회전축(31)의 회전 제어는 도시하지 않은 모터에 의해 이루어지고, 이 모터의 구동 제어는 연마 제어부(60)에 의해 이루어진다. 이 드레서(30)는 연마 공구(10)에 장착된 상태의 연마 패드(13)의 표면을 연마하는 것에 의해 연마 패드(13)의 표면의 드레싱을 하는 것이며, 하기의 연마 스테이션 ST3에 있어서 복수 매의 반도체 웨이퍼 W의 연마를 할 때마다 연마 공구(10)를 이 드레싱 스테이션 ST2에 이동시킨 다음, 회전시킨 연마 공구(10)의 연마 패드(13)에, 회전시킨 드레싱 플레이트(33)의 상면(드레싱면)을 접촉시켜서(눌러 닿게 하여) 연마 패드(13)의 드레싱을 한다. 또한, 이러한 연마 패드(13)의 드레싱은, 상기한 바와 같은 연마 패드(13)의 결을 세우는(dressing) 목적 외에, 연마 패드(13)의 형상을 소정의 형상으로 가공하는 것도 목적으로 하고 있으며, 따라서 복수의 반도체 웨이퍼 W를 연속적으로 연마하는 일련의 연마 공정을 개시하기 전단계 외에, 이 연마 공정의 중간 과정에 있어서도 복수 회 행해진다. 여기서, 연마 공구(10)의 회전축(11)과 드레서(30)의 회전축(31) 사이의 거리는 연마 제어부(60)에 의해 정확히 제어하는 것이 가능하게 되어 있어, 후술하는 바와 같이, 그 거리에 따라 연마 패드(13)를 소망하는 형상으로 완성할 수 있다. 이하, 이 연마 공구(10)의 회전축(11)과 드레서(30)의 회전축(31) 사이의 거리를 드레싱 포지션 P라고 부르기로 한다(도 2 참조).
연마 스테이션 ST3은 연마 공구(10)를 이용하여 반도체 웨이퍼 W의 표면 연마를 하는 작업 스테이션이며, 회전대(40)는 이 연마 스테이션 ST3으로 이동한 연마 공구(10)의 하방에 위치할 수 있도록 되어 있다. 회전대(40)는 상하 방향으로(즉, 연마 공구(10)의 회전축(11)과 평행하게) 연장된 회전축(41)과, 이 회전축(41)의 상부에 고정된 회전 플레이트(42)로 이루어지며, 회전축(41)을 회전시키는 것에 의해 회전 플레이트(42)를 수평면 내에서 회전시킬 수 있다. 회전 플레이트(42)의 상면에는 도시하지 않은 진공 흡착 척 기구가 마련되어 있어, 이 진공 척 기구에 의해 반도체 웨이퍼 W를 회전 플레이트(42) 상에 흡착 유지시킬 수 있다. 회전축(41)의 회전 제어 및 회전축의 수평 방향 요동 제어는 모두 도시하지 않은 모터에 의해 이루어지며, 이들 모터의 구동 제어는 연마 제어부(60)에 의해 이루어진다. 그리고, 반도체 웨이퍼 W의 표면에 연마 패드(13)를 상방으로부터 접촉시킨 상태에서 회전대(40)와 연마 공구(10)의 쌍방을 회전시키고, 또한 연마 공구(10)를 회전대(40)에 대하여 수평 방향으로 요동 이동시키는 것에 의해 반도체 웨이퍼 W의 표면 전체에 대하여 연마를 실시한다.
프로세스 작업부(70)는, 연마 대상물인 반도체 웨이퍼 W나 연마 패드(13)의 반송을 하는 로봇 아암이나, 반도체 웨이퍼 W의 피연마면으로의 슬러리의 공급을 수행하는 슬러리 공급 장치(도시하지 않음) 등으로 구성된다. 또한, 감시 제어부(62)는, 예컨대 연마 제어부(60)에 의해 행해지는 반도체 웨이퍼 W의 연마 공정(후술함)의 진척 상황을 감시하고, 그 연마 공정의 진척 상황에 따라 프로세스 작 업부(70)의 작동 제어를 한다.
(제 1 실시예)
이하, 본 발명의 제 1 실시예에 대하여 설명한다. 제 1 실시예에 있어서는, 이상과 같은 구성의 연마 장치(1)에 있어서의 반도체 웨이퍼 W의 연마 공정은, (1) 프로세스 작업부(70)에 의한 연마 패드(13)의 연마 공구(10)에의 장착 → (2) 드레서(30)에 의한 연마 패드(13)의 가공(드레싱) → (3) 프로세스 작업부(70)에 의한 반도체 웨이퍼 W의 반입 및 회전대(40)에의 장착 → (4) 드레서(30)에 의한 연마 패드(13)의 드레싱 → (5) 연마 패드(13)에 의한 반도체 웨이퍼 W의 연마 → (6) 프로세스 작업부(70)에 의한 반도체 웨이퍼 W의 회전대(40)로부터의 분리 및 반출 → (3) → (4) → (5) → (6) → (3) → … 이라고 하는 수순으로 행해진다. 이 연마 장치(1)에서는 전술한 바와 같이, 연마 공구(10)에 의해 복수의 반도체 웨이퍼 W를 연속적으로 연마하는 일련의 연마 공정을 개시하기 전에, 연마 공구(10)에 구비된 연마 패드(13)의 가공을 하는 공정(상기 (2)의 공정)을 갖는데, 본 연마 장치(1)에서는, 이 연마 패드(13)의 가공 공정이 자동으로 행해지도록 되어 있으며, 이하, 그 공정의 상세에 대하여 설명한다.
우선, 연마 패드(13)가 취할 수 있는 형상에 대하여 설명한다. 연마 패드(13)의 형상은 연마 대상물인 반도체 웨이퍼 W의 연마 상태에 큰 영향을 미치는 것인데, 그 구체적 형상은, 중앙부가 주변부보다도 하방으로 돌출된 볼록 원추 형상(도 2(A) 참조), 표면 전체가 평평한(flat)(평탄한) 평탄 형상(도 2(B) 참조), 중앙부가 주변부보다도 상방으로 우묵하게 들어간 오목 원추 형상(도 2(C) 참조)의 3 종류로 된다.
연마 패드(13)의 형상은, 연마 공구(10)의 회전축(11)과 드레서(30)의 회전축(31) 사이의 거리, 즉 드레싱 포지션 P에 의해 일의적으로 정해지지 않는다. 그 때문에, 오퍼레이터는 시행착오를 통해 형상의 조정을 하고 있었다. 유일 드레싱 포지션 P가 도 2(B)에 도시하는 바와 같이 어떤 소정값 Pv로 되어 있는 상태에서 연마 패드(13)를 드레싱(연마)한 경우, 그 연마 패드(13)의 형상이 변하지 않는다고 하는 특성이 있다. 여기서, 연마 패드(13)의 형상 변화가 최소로 되는 드레싱 포지션 P를 「형상 킵 포지션 Pv」라고 부르기로 하면, 드레싱 포지션 P가 형상 킵 포지션 Pv보다도 큰 상태(P＞Pv)에서는, 도 2(A)와 같이 볼록 형상이 증대되고, 드레싱 포지션 P가 형상 킵 포지션 Pv보다도 작은 상태(P＜Pv)에서는, 도 2(C)와 같이 오목 형상이 증대된다. 즉, 연마 패드(13)의 요철 형상의 변화 속도가 형상 킵 포지션 Pv에서는 0이며, P＞Pv에서는 볼록 형상(＋)을 진행시키고, P＜Pv에서는 오목 형상(－)을 진행시킨다. 또, 형상 킵 포지션 Pv는, 연마 패드(13)의 경도(硬度), 형상, 및 드레서(30)(드레싱 플레이트(33))의 형상, 결의 거칠기(번수(番手)) 등의 특성에 따라 서로 다른 값을 취할 수 있다.
또한, 드레싱 포지션 P는 형상 킵 포지션 Pv로부터의 어긋남량 ε을 이용하여,
P＝Pv＋ε …(A1)
과 같이 나타낼 수 있으므로, 연마 패드(13)의 형상은, ε＝0일 때에는 그대 로의 형상을 유지, ε＞0일 때에는 볼록 형상으로 원추 형상이 진행, ε＜0일 때에는 오목 형상으로 원추 형상이 진행된다고 표현할 수도 있다(도 2 참조).
여기서, 오퍼레이터가 소망하고 있는 연마 패드(13)의 형상을 「목표 형상」이라고 부른다. 목표 형상은, 소정의 표면의 요철 상태, 혹은 소정의 브레이크인량, 혹은 소정 범위의 홈 깊이를 가리킨다. 그리고, 이 목표 형상을 실현하는 경우에는, 형상의 요철을 수치로 정의하는 도 2에서 나타내는 바와 같은 요철 변위 δ의 값과, 패드 두께 th, 홈 깊이 d를 규정할 필요가 있다. 요철 변위 δ는 연마 패드(13)의 표면을 원추 형상에 근사시켜 얻어진 원추 꼭지각의 보각 θ에 대하여 연마 패드(13)의 외반경과 내반경의 차분 길이 L을 곱한 값이다. 보각 θ는 미소량이기 때문에, 위의 계산은 삼각 함수를 이용하지 않고, 곱하기만 하여 성립한다. 따라서, 목표 형상은 요철 변위 δ의 목표값을 정하는 것과 동일하게 되며, 목표 형상에 대응하여 정해지는 요철 변위 δ의 값을 이후, 본문 중에서는 「목표 요철 변위 δT」라고 부르기로 한다. 또, 목표 형상의 요철의 차이는 목표 요철 변위 δT의 극성에 따라 판별할 수 있기 때문에, 소망하는 목표 형상은 부호를 포함한 목표 요철 변위 δT에 근거해서만 규정하는 것이 가능하다. 구체적으로는, δT＞0일 때에는 볼록 원추 형상이 목표 형상, δT＝0일 때에는 평탄 형상이 목표 형상, δT＜0일 때에는 오목 원추 형상이 목표 형상으로 규정된다. 패드 두께 th는 연마 패드(13)의 평균적인 표면 위치에서부터 플레이트(14)의 연마 패드(13)의 점착면까지의 거리이다. 홈 깊이 d는 각 홈의 평균적인 깊이이다.
어느 목표 요철 변위 δT를 얻기 위해서는, 현재의 요철 변위 δ로부터, 그 차분의 요철량을 정할 필요가 있다. 위의 형상 킵 포지션 Pv에 대하여, 어긋남량 ε과 요철 변위 δ의 단위 시간당 변화량과의 관계에는 대략 직선적인 관계가 있으므로, 어긋남량 ε과 드레싱하는 시간의 곱이 가공하는 요철량에 상당한다. 이 어긋남량 ε과 드레싱 시간을 잘 제어함으로써, 연마 패드(13)를 목표 형상으로 할 수 있다. 그러나, 어긋남량 ε을 결정하기 위해서는 형상 킵 포지션 Pv가 기지(旣知)일 필요가 있다. 그 실현 수단으로서, 드레싱의 형상 킵 포지션 Pv는 드레서(30)에 의한 연마 패드(13)의 드레싱과 패드 형상 계측기(20)에 의한 연마 패드(13)의 형상 계측을 교대로 반복 실행하여, 드레싱 포지션 P와 연마 패드(13)의 형상 변화(요철 변위 변화량)와의 관계를 나타내는 데이터를 채취하면서, 드레싱의 형상 킵 포지션 Pv를 추정하면서, 목표 요철 변위 δT로 가공하는 것이 가능하게 된다. 동시에 다음의 반도체 웨이퍼 W의 연마시의 드레싱 포지션을 위의 형상 킵 포지션 Pv로 설정하고, 목표 요철 변위 δT를 항상 유지하는 것이 가능하게 된다.
형상 킵 포지션 Pv를 추정하는 방법은 여러 가지를 고려할 수 있는데, 본 실시예에서는, 현재의 패드 형상 계측기(20)에 의한 연마 패드(13)의 형상 계측값과, 전회의 형상 계측값의 차분으로부터 형상 킵 포지션 Pv를 유추하는 방법을 이용하였다. 상세한 것을 이후에 나타낸다.
연마 패드(13)의 목표 형상은 전술한 바와 같이, 도 2(A)에 나타내는 볼록 원추 형상, 도 2(B)에 나타내는 평탄 형상, 도 2(C)에 나타내는 오목 원추 형상 중 어느 하나인데, 드레서(30)의 드레싱 포지션 P를 형상 킵 포지션 Pv에 어떤 어긋남 량 εc를 더한 위치(Pv＋εc)로 설정하여 연마 패드(13)의 드레싱을 하면, 드레싱 후의 연마 패드(13)의 형상은, εc＝0일 때에는 가공전 형상과 동일, εc＞0일 때에는 가공전 형상보다 볼록 원추 형상, εc＜0일 때에는 가공전 형상보다 오목 원추 형상으로 된다.
상기한 것으로부터, 드레서(30)의 형상 킵 포지션 Pv가 명확하면, 그 형상 킵 포지션 Pv를 기준으로 드레서(30)를 어긋남량 εc만큼 이동시켜, 소정의 드레싱 시간의 드레싱을 실시함으로써, 요철 형상의 변화량을 규정할 수 있지만, 실제로는 형상 킵 포지션 Pv의 값은 불분명하기 때문에, 처음에 형상 킵 포지션 Pv의 대략의 위치를 알 필요가 있다. 이것에는 우선, 형상 킵 포지션 Pv로 추정되는 드레싱 포지션 P(실제로는 P＝Pv＋ε)에 드레서(30)를 세팅한 후에 소정의 드레싱 시간 Td만큼 드레싱을 하여, 그 드레싱에 의한 연마 패드(13)의 요철 변위 δ의 변화 속도 dδ／dt(＝Vδ로 함)를 하기 식에 의해 산출한다.
Vδ＝dδ／dt＝Eδ／Td …(A2)
단, Eδ는 드레싱 전후의 요철 변위의 차
여기서, 드레서(30)에 의한 연마 패드(13)의 드레싱, 및 이 드레싱의 전후에 있어서의 연마 패드(13)의 요철 변위 δ의 계측은, 연마 제어부(60) 및 계측 제어부(61)가 연마 공구(10)의 이동 및 회전 제어, 드레서(30)의 회전 제어, 패드 형상 계측기(20)의 작동 제어 등을 실시하는 것에 의해 자동적으로 이루어진다.
여기서, 상기 식(A2)에 의해 산출된 요철 변위 δ의 변화 속도 Vδ는, 형상 킵 포지션 Pv로부터의 어긋남량 ε과 비례 관계에 있다는 것이 알려져 있으며, 따라서, 그 비례 정수를 Kε이라고 하면, Vδ는 Kε 및 ε을 이용하여,
Vδ＝Kε×ε …(A3)
으로 나타낼 수 있다. 여기서, 비례 정수 Kε은 경험적으로 설정(가정)되는 값이며, 또한 연마 패드(13)의 요철 변위의 변화 속도 Vδ는 연마 패드(13)의 형상 계측에 근거하여 구해지는(실측되는) 값으로서 기지(旣知)이기 때문에, 이들 양 값과 상기 식(A3)을 변형한
ε＝Vδ／Kε …(A3)'
에 의해, 형상 킵 포지션 Pv로부터의 어긋남량 ε의 값을 산출할 수 있다. 그리고, 어긋남량 ε이 산출되면, 상기 식(A1)을 변형한
Pv＝P－ε …(A1)'
으로부터 형상 킵 포지션 Pv를 구할 수 있다. 여기서, 설정한(가정한) 비례 정수 Kε이 편차가 없는(바꿔 말하면, 정확한) 값이라면 상기 식(A1)'으로부터 구해진 형상 킵 포지션 Pv는 정확한 것으로 되지만, 실제로는 비례 정수 Kε은 일반적으로 편차를 갖고 있기 때문에, 여기서 구해지는 형상 킵 포지션 Pv는 반드시 정확한 것은 아니다. 따라서, 여기서 계산에 의해 구해진 형상 킵 포지션 Pv는 어디까지나 가상의 것으로서, 이하 「가(假) 형상 킵 포지션 Pv'」이라고 부르기로 한다.
상기한 바와 같이 하여 가(假) 형상 킵 포지션 Pv'을 구하면, 드레싱 시간 Td에 의한 드레싱에 의해 목표 요철 변위 δT가 얻어지도록 하기 위한 어긋남량 εc(전술함)를 연마 패드(13)의 형상 계측에 근거하여 구하고, 전술한 식(A1)에 있어서 P＝Pc, Pv＝Pv', ε＝εc로 놓아 얻어지는 식
Pc＝Pv'＋εc …(A4)
에 의해 형상 제어를 위한 드레싱 포지션(이하, 「제어 드레싱 포지션」이라고 칭함) Pc를 산출한다.
여기서, 연마 패드(13)의 요철 변위 δ＝δ(t)는 전술한 식(A2) 및 식(A3)으로부터 얻어지는 식
dδ／dt＝Kε×ε …(A5)
의 양 변을 적분함으로써,
δ(t)＝Kε×ε×t＋C …(A6)
로 나타나기 때문에(C는 적분 정수), t＝0일 때 δ＝δ(0)이라고 하면, C＝δ(0)으로 되어, 상기 식(A6)은
δ(t)＝Kε×ε×t＋δ(0)…(A7)
으로 바꿔 쓸 수 있다. 여기서, 가(假) 형상 킵 포지션 Pv'에 어긋남량 εc를 더한 제어 드레싱 포지션 Pc(＝Pv'＋εc)에 있어서, 드레싱 시간 Td만큼 드레싱하는 것에 의해, 연마 패드(13)의 요철 변위 δ를 목표 요철 변위 δT로 할 수 있 는 것으로 하면, 식(A7)에 있어서 δ(t)＝δT, ε＝εc, t＝Td로 놓음으로써, 식
δT＝Kε×εc×Td＋δ(0) …(A8)
이 얻어지며, 이 식(A8)을 변형함으로써, 가(假) 형상 킵 포지션 Pv'으로부터의 어긋남량 εc는,
εc＝(δT－δ(0))／(Kε×Td) …(A8)'
으로 된다.
전술한 바와 같이 설정한 비례 정수 Kε에는 편차가 있기 때문에, 단 1회의 드레싱－계측의 결과만으로는 정확한 형상 킵 포지션 Pv는 결정할 수 없다. 따라서, 이번에는 상기 식(A4)에 있어서 얻어진 제어 드레싱 포지션 Pc를 새로운 드레싱 포지션 P로 하여 재차 드레싱－계측을 실시하고, 이렇게 해서 얻어지는 복수의 드레싱－계측의 결과(복수의 드레싱 포지션 P에 대한 드레싱－계측의 결과)를 이용하여, 통계적 처리에 의해 얻어지는 가장 확실할 것 같은 값을 진(眞) 형상 킵 포지션 Pv로서 결정하게 된다.
형상 킵 포지션 Pv를 결정하기 위한 통계 처리의 예로서는, 복수 회의 드레싱－계측에 의해 얻어지는 복수의 드레싱 포지션 P와 Vδ(＝dδ／dt)와의 관계를 회귀 직선으로 하여 그 회귀 계수를 도출하고, Vδ가 대략 0으로 되는 드레싱 포지션 P의 절편을 구해, 이 절편을 형상 킵 포지션 Pv로서 결정하는 방법을 들 수 있다. 혹은, 얻어진 복수의 형상 킵 포지션 Pv의 평균값을 구하여 이것을 진(眞) 형상 킵 포지션 Pv로 하는 것도 가능하다. 혹은, 이들 양 방법을 조합시켜, 보다 확실할 것 같은 방법으로 형상 킵 포지션 Pv를 구하도록 하여도 좋다. 이들 방법에 의해 형상 킵 포지션 Pv를 결정하기까지의 처리가 일련의 연마 공정의 전단계에 있어서 행해지는 연마 패드(13)의 드레싱 조건의 설정이며, 이것에 의해 설정된 형상 킵 포지션 Pv에 있어서 연마 패드(13)를 드레싱함으로써, 연마 패드(13)의 형상을 소정의 요철 변위로 유지할 수 있다.
다음에, 도 3에 나타내는 플로우차트를 이용하여 상기 드레싱 조건의 설정 시퀀스의 상세를 설명한다. 여기서는, 연마 패드(13)의 회전축(11)과 드레서(30)의 회전축(31) 사이의 거리, 즉 드레싱 포지션 P를 P(n)으로 나타낸다. 또, P(n)의 첨자 n은, 연마 패드(13)의 가공 공정에 있어서의 연마 패드(13)의 드레싱 및 형상 계측의 회수를 의미한다.
드레싱 조건의 설정 시퀀스는, 우선, 연마 공구(10)를(즉, 연마 패드(13)를) 드레싱 스테이션 ST2에 이동시킨 상태에서 실행하는 1회째의 드레싱부터 개시한다(단계 S1). 이 1회째의 드레싱에서는 반복 회수 n을 n＝1로 하고, 그 때의 드레싱 포지션 P(1)은 경험적으로 얻어지는 평균적인 형상 킵 포지션, 혹은 이미 구하여 기억되어 있던 형상 킵 포지션으로 한다. 또, 이 제 1 회째의 드레싱에서의 드레싱 시간은 Td＝T1로 한다.
단계 S1이 종료하면, 연마 공구(10)를 패드 형상 계측 스테이션 ST1로 이동시켜서, 패드 형상 계측기(20)에 의해 연마 패드(13)의 요철 변위 δ, 두께 th 및 홈 깊이 de를 계측한다(단계 S2). 여기서, 도 2에 도시하는 바와 같이 요철 변위 δ는, 연마 패드(13)의 표면을 원추 형상에 근사시켜 얻어진 원추 꼭지각의 보각 θ에 대하여 연마 패드(13)의 외반경과 내반경의 차분 길이 L을 곱한 값이다. 또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 패드 두께 th는 연마 패드(13)의 평균적인 표면 위치에서부터 연마 공구(10)의 연마 패드(13)의 점착면까지의 거리이다. 또한, 연마 패드(13)의 홈 깊이 de는, 여기서는, 연마 패드(13)의 각 홈의 깊이 d(도 2 참조)의 모든 평균값으로 정의한다. 이 1회째의 드레싱 종료 후에 계측된 연마 패드(13)의 요철 변위를 δ1, 연마 패드(13)의 두께를 th1, 연마 패드(13)의 홈 깊이를 de1로 한다.
단계 S2가 종료하면, 반복 회수 n을 n＝2로 하여 이것을 초기값으로서 세팅한다(단계 S3). 그리고, 단계 S3이 종료하면, n(＝2)회째의 드레싱을 한다. 이 때의 드레싱 포지션은 1회째의 드레싱 포지션 P(1)과 동일한 것으로 한다. 또한, 드레싱 시간은 Td＝T2로 하고, 드레싱 적산 시간 ΣTd＝T1＋T2를 산출한다(단계 S4). 여기서, 기본적으로는 각 드레싱 시간은 고정값으로 해 두는 편이 알기 쉽기 때문에, Td＝T1＝T2＝…＝Tn으로 한다. 그렇게 하면, 드레싱 적산 시간은 ΣTd＝n×Td로 구해진다.
단계 S4가 종료하면, 연마 공구(10)를 패드 형상 계측 스테이션 ST1로 이동시켜, 패드 형상 계측기(20)에 의해 연마 패드(13)의 요철 변위 δ, 두께 th 및 홈 깊이 de를 계측한다(단계 S5). 이 n(＝2)회째의 드레싱 종료 후에 계측된 연마 패 드(13)의 요철 변위를 δ2, 연마 패드(13)의 두께를 th2, 연마 패드(13)의 홈 깊이를 de2로 한다.
단계 S5가 종료하면, 드레서(30)의 가(假) 형상 킵 포지션 Pv'을 산출한다(단계 S6). 이것에는 우선, 연마 패드(13)의 요철 변위의 변화량 Eδn＝δn－δn－1을 구한다. 여기서는 n＝2이므로, Eδ2＝δ2－δ1로 된다. Eδ2를 구하면, 이 Eδ2와 드레싱 시간 Td로부터 전술한 식
Vδ＝dδ／dt＝Eδ／Td …(A2)
를 이용하여 요철 변위 δ의 변화 속도 Vδ를 구하고, 또한 전술한 식
ε＝Vδ／Kε …(A3)'
으로부터 형상 킵 포지션 Pv로부터의 어긋남량 ε을 구한다. 그리고, 이렇게 하여 어긋남량 ε이 구해지면, 전술한 식(A1)'으로부터 가(假) 형상 킵 포지션 Pv'은, 식
Pv'＝P(n)－ε …(1)
에 의해 구한다.
따라서, 예컨대, P1100(㎜), P2＝100(㎜), Td＝1(min), Kε＝10(㎛／min)／(㎜), δ1＝0(㎛), δ2＝5(㎛)였던 경우의 어긋남량 ε은, Eδ2＝δ2－δ1로부터, ε＝((5－0)／1)／10＝0.5(㎜)로 된다. 이 때, 어긋남량 ε의 극성은 정 (正;positive)이므로, 가(假) 형상 킵 포지션 Pv'은 드레싱 포지션 P2보다 0.5(㎜)만큼 작은 값인 것으로 된다. 따라서, 본 예의 경우(n＝2)의 가(假) 형상 킵 포지션 Pv'은,
Pv'＝P2－ε＝100－0.5＝99.5(㎜)
로 된다.
단계 S6이 종료하면, n＝n＋1로 놓은 다음에, 제어 드레싱 포지션 Pc를 산출한다(단계 S7). 제어 드레싱 포지션 Pc는, 전술한 식(A4)에 있어서 Pc→P(n＋1)로 두어
P(n＋1)＝Pv'＋εc …(2)
로 나타낼 수 있다. 또한, 상기 양 식(1), (2)로부터
P(n＋1)＝P(n)－ε＋εc …(3)
로 나타낼 수 있다. 또, 여기서는 n＝2이다. 또한, 어긋남량 εc는 전술한 식
εc＝(δT－δ(0))／(Kε×Td) …(A8)'
로부터, 예컨대 δT＝－1(㎛)인 경우에는(이와 같은 목표 요철 변위 δT의 값은 미리 연마 장치(1)의 제어부, 예컨대 연마 제어부(60)에 입력됨), δ(0)＝δ2＝5(㎛)이므로, 가(假) 형상 킵 포지션 Pv'으로부터의 어긋남량 εc는,
εc＝(－1－5)／(10×1)＝－0.6(㎜)
로 된다. 또한, 제어 드레싱 포지션 P(n＋1)(단, n＋1＝3)은, 상기 식(3)으로부터,
P3＝99.5＋(－0.6)＝98.9(㎜)
로 된다.
이렇게 하여 제어 드레싱 포지션 Pc가 구해지면, 드레서(30)의 드레싱 포지션 P를 이 제어 드레싱 포지션 Pc로 설정하여 드레싱 시간 Td만큼 연마 패드(13)의 드레싱을 한다. 그리고, 그 결과 얻어지는 연마 패드(13)의 요철 변위 δ의 변화 속도 Vδ(＝dδ／dt)를 산출하여 드레싱 포지션 P와 Vδ와의 관계를 데이터 보존하는 동시에, 새로 얻어진, 가(假) 형상 킵 포지션 Pv'과 다음 제어 드레싱 포지션 Pc의 값을 이용하여 단계 S4∼단계 S7의 공정을 반복한다. 또한, 이 때, 도 3에는 나타내지 않았지만, 가(假) 형상 킵 포지션 Pv'은 데이터 보존을 하고 있다. 그 과정에 있어서 제어 드레싱 포지션 Pc는 어떤 값에 수속(收束)해 가는 것에 의해, 그 수속값이 진(眞) 형상 킵 포지션 Pv라고 하는 것으로 된다. 그러나, 실제의 드레싱－계측에 있어서는, 비례 정수 Kε의 편차나 계측 오차 등이 있기 때문에, 제어 드레싱 포지션 Pc가 어떤 값에 수속하지 않고 발산해 버리는 경우가 있다. 이것은 가정한 비례 정수 Kε의 값이 적당하지 않았다는 것으로, 이 경우에는, 계산된 형상 킵 포지션 Pv로부터의 어긋남량 ε 및 가(假) 형상 킵 포지션 Pv'으로부터의 어긋 남량 εc에 대하여, 하기 식(4), 식(5)와 같이 수정 계수 H1, H2를 곱함으로써, 제어 드레싱 포지션 Pc를 수속시킬 수 있다.
ε'＝H1×ε …(4)
εc'＝H2×εc …(5)
이들 양 식(4), 식(5)와 전술한 식(3)을 정리하면, 제어 드레싱 포지션 P(n＋1)은,
P(n＋1)＝P(n)－ε'＋εc' …(6)
으로 나타난다. 또, 상기 수정 계수 H1, H2는 모두 1 이하인 것이 바람직하다.
단계 S7이 종료하면, 단계 S4에서부터 단계 S7까지의 공정을 반복할지 여부의 판단을 한다(단계 S8∼단계 S10). 이것에는 우선, 요철 변위 δ가 목표 요철 변위 δT에 대한 소정의 허용 범위 내에 있는지 여부의 판단을 한다(단계 S8). 구체적으로는, 목표 요철 변위 δT의 허용 범위의 하한값을 δT(－), 상한값을 δT(＋)로 했을 때, δ(n)이 식
δT(－)≤δ(n)≤δT(＋) …(7)
를 만족하는지 여부의 판단을 한다. 여기서, 예컨대, δT가 전술한 바와 같이 δT＝－1(㎛)일 때에는, 목표 요철 변위 δT의 허용 범위를 δT±3(㎛)라고 하 면, 목표 요철 변위 δT의 하한값 δT(－) 및 상한값 δT(＋)는 각각 δT(－)＝－4(㎛), δT(＋)＝2(㎛)로 되므로, 그 때 계측되는 요철 변위 δ(n)이 식
－4≤δ(n)≤2
를 만족하는지 여부를 판단하게 된다. 그리고, 계측되는 요철 변위 δ(n)이 상기 식(7)을 만족하고 있을 때('예'일 때)에는 다음 단계 S9로 진행하고, 상기 식(7)을 만족하고 있지 않을 때('아니오'일 때)에는 단계 S4로 되돌아간다. 상기 예에서는, 계측된 연마 패드(13)의 요철 변위가 δ2＝5(㎛)이므로 단계 S4로 되돌아가, 계속해서 연마 패드(13)의 드레싱을 한다. 또, 그 때 설정되는 드레서(30)의 드레싱 포지션 P는, 전술한 바와 같이, 상기 식(6)에 의해 구해진 제어 드레싱 포지션 P(n＋1)이다. 즉, 상기 수정 계수 H1 및 H2가 모두 1인 경우에는, 전술한 바와 같이 하여 구해진 P3＝98.9(㎜)가 단계 S4에 있어서의 n＝3회째의 드레싱 포지션 P로 된다.
단계 S8의 판단에 있어서 '예'였을 때에는, 다음에 연마 패드(13)의 절삭량 Bn이 목표 절삭량 BT 이상인지 여부의 판단을 한다(단계 S9). 여기서, 연마 패드(13)의 절삭량 Bn이란, 연마 패드(13)의 브레이크인량을 나타낸다. 그리고, 이 연마 패드(13)의 절삭량 Bn이 목표 절삭량 이상인지 여부를 판단하는 것은, 연마 패드(13)의 연마시, 연마 패드(13)와 반도체 웨이퍼 W와의 친밀감을 얻기 위해서는, 어느 정도 연마 패드(13)의 표층을 깎아내지 않으면 안되기 때문이다. n회째 의 절삭량 Bn은 n회째 계측시의 연마 패드(13)의 두께 thn과 1회째 계측시의 연마 패드(13)의 두께 th1과의 차를 취해,
Bn＝thn－th1 …(8)
로 표시되므로, 이 n회째의 절삭량 Bn이 식
Bn≥BT …(9)
를 만족하고 있을 때('예'일 때)에는 연마 패드(13)의 절삭량 Bn이 목표 절삭량 BT 이상인 것으로 하여 단계 S10으로 진행하고, 식(9)를 만족하고 있지 않을 때('아니오'일 때)에는 연마 패드(13)의 절삭량 Bn이 목표 절삭량 BT에 도달해 있지 않은 것으로 하여 단계 S4로 되돌아간다.
단계 S9의 판단에 있어서 '예'였을 때에는, 계속해서 연마 패드(13)의 요철 변위의 변화 속도 Vδ(＝dδ／dt＝Eδn／Tn)가 목표 변화 속도 VδT 이하인지 여부의 판단을 한다(단계 S10). 구체적으로는, 단계 S6에서 구한 연마 패드(13)의 요철 변위의 변위량 Eδn＝δn－δn－1을 이용하여 얻어지는 Vδ가 하기 식
Vδ≤VδT …(10)
를 만족하는지 여부를 판단한다. 여기서, Vδ가 상기 식(10)을 만족하는 것은, 현재의 드레싱 포지션 P(n)이 진(眞) 형상 킵 포지션 Pv에 가까운 것을 나타내는 지표가 된다. 그리고, Vδ가 상기 식(10)을 만족하고 있을 때('예'일 때)에는 다음 단계 S11로 진행하고, 식(10)을 만족하고 있지 않을 때('아니오'일 때)에는 단계 S4로 되돌아간다.
이와 같이 단계 S8∼단계 S10에 있어서의 3가지의 판단 기준에 의해 단계 S4에서부터 단계 S7까지의 공정을 반복할지 여부의 판단을 하는데, 그 판단 기준은 전술한 3가지에 한정할 필요는 없다. 예컨대, 단계 S8∼단계 S10에 있어서의 3가지 판단 기준을 모두 명확하게 할 수 없고, 반복 회수 n이 증가한 것뿐인 경우에는, n의 상한값을 미리 규정해 두고, 적어도 하나의 기준이라도 명확하게 할 수 있으면 다음의 단계 S11로 진행할 수 있도록 하여도 좋다.
단계 S11에서는, 드레서(30)의(진(眞)의) 형상 킵 포지션 Pv의 결정을 한다. 형상 킵 포지션 Pv의 결정은, 전술한 바와 같이 복수 회의 계측 데이터(복수 개의 제어 드레싱 포지션 Pc)를 채취하여, 단계 S8∼단계 S10의 판단 기준을 만족시킨 단계에서 실행한다. 그 산출의 방법은, 예컨대 전술한 방법에 의해 수행한다. 또, 이 형상 킵 포지션 Pv의 결정에 있어서는, 이 결정에 이용되는 본래의 데이터의 선택 기준을 마련하도록 하여도 무방하다. 예컨대, 연마 패드(13)의 요철 변위의 변화 속도 Vδ가 어떤 기준값 이하로 되는 데이터만을 선택한다든가, 목표 요철 변위 δT에 대하여, 어떤 폭에 들어가 있는 데이터만을 선택한다고 하는 것이어도 좋다.
단계 S11이 종료하면, 단계 S11에서 구한 형상 킵 포지션 Pv에서 연마 패드(13)의 드레싱을 한다(단계 S12). 그리고, 단계 S12가 종료하면, 연마 공구(10)를 패드 형상 계측 스테이션 ST1로 이동시켜, 연마 패드(13)의 요철 변위 δ(n), 연마 패드(13)의 두께 thn 및 홈 깊이 den을 계측한다(단계 S13).
단계 S13이 종료하면, 단계 S4에서부터 단계 S13까지의 공정을 반복할지 여부의 판단을 한다(단계 S14). 구체적으로는, 연마 패드(13)의 요철 변위의 변화량 Eδn＝δn－δn－1을 구해 요철 변위의 변화 속도 Vδ(＝dδ／dt＝Eδn／Tn)를 산출하고, 그 변화 속도 Vδ가 목표 변화 속도 VδT 이하인지 여부, 즉 Vδ가 하기 식
Vδ≤VδT …(11)
를 만족하는지 여부의 판단을 한다. 이 판단에 있어서, Vδ가 상기 식(11)을 만족하고 있을 때('예'일 때)에는 단계 S15로 진행하고, 식(11)을 만족하고 있지 않을 때('아니오'일 때)에는 단계 S16으로 진행한다. 또, 상기 단계 S14의 판단에서는, 목표 변화 속도 VδT의 값은 단계 S10에 있어서의 것과 변경하도록 하여도 좋다.
단계 S15에서는, 단계 S11에서 결정된 형상 킵 포지션 Pv를 연마 장치(1)의 드레싱 조건으로 하여 설정(혹은 갱신)한다. 또한, 드레싱레이트 Rd를 식
Rd＝Bn／ΣTd …(12)
에 의해 산출한다. 이 드레싱레이트 Rd는 연마 장치(1)의 장치 정수로서 보존하여, 이후의 연마 공정에 있어서의 드레서(30)의 교환 기준의 파라미터로서 이용하도록 한다. 이 단계 S15로서 드레싱 조건의 설정 공정을 종료한다.
한편, 단계 S16 및 그 후의 단계 S17에서는, 전술한 단계 S6 및 단계 S7과 마찬가지의 처리를 실시한 후, 단계 S4로 되돌아간다. 그 때 재시행(retry) 카운트를 하도록 하여, 그 재시행 카운트가 규정 회수를 넘는 것과 같은 경우에는 오류라고 판단하여 드레싱 조건의 설정 시퀀스를 강제 종료시키도록 하여도 좋다.
이에 따라 드레싱 조건의 설정은 종료하지만, 본 연마 장치(1)에서는, 상기 드레싱 조건의 설정 시퀀스의 종료 형태, 즉 정상 종료했는지(단계 S15), 재시행 공정에 들어갔는지(단계 S16), 상기한 바와 같은 오류 종료를 했는지의 정보를 감시 제어부(62)에 보내도록 하고 있다. 그리고, 감시 제어부(62)는, 드레싱 조건의 설정 시퀀스가 정상 종료되었다는 취지의 정보를 받았을 때에는 프로세스 작업부(70)의 가동을 통상대로 하고, 재시행 공정에 들어갔다는 취지의 정보 또는 오류 종료를 했다는 취지의 정보를 받았을 때에는, 프로세스 작업부(70)에 그 오류 내용에 맞는 적절한 처치가 행해지도록 한다. 예컨대, 드레싱 조건의 설정 시퀀스가 재시행 공정에 들어갔다는 정보를 받았을 때에는, 연마 패드(13)의 가공 공정, 나아가서는 반도체 웨이퍼 W의 연마 공정이 지체되어 버리므로, 프로세스 작업부(70)에 지시를 내려, 연마 장치(1)에 새로운 반도체 웨이퍼 W의 투입 등을 하게 하지 않도록 할 필요가 있다.
연마 장치(1)가 전술한 공정을 거침으로써, 연마 패드(13)는 목표 요철 변위 δT로 가공되고, 또한 목표 요철 변위 δT를 유지하는 것이 가능하게 된다. 이에 따라, 반도체 웨이퍼 W의 연마 공정의 준비가 종료한다.
연마 공정의 준비가 종료하면, 프로세스 작업부(70)를 동작시켜 반도체 웨이퍼 W를 연마 장치(1)의 연마 스테이션 ST3에 투입시키고, 이것을 회전 플레이 트(42)의 상면에 유지시킨다. 그리고, 연마 공구(10)를 연마 스테이션 ST3으로 이동시켜 반도체 웨이퍼 W의 상방에 위치시키면 연마 공구(10)와 회전대(40)의 쌍방을 회전시킨다. 연마 공구(10)와 회전대(40)의 쌍방이 회전을 시작하면 연마 공구(10)를 강하시켜, 연마 패드(13)를 반도체 웨이퍼 W에 접촉시킨다. 이에 따라 반도체 웨이퍼 W와 연마 패드(13)와의 사이에는 상대 이동이 발생하여, 반도체 웨이퍼 W의 표면은 연마된다. 또, 이 때, 연마 공구(10)를 수평면 내에서 요동 이동시켜, 반도체 웨이퍼 W의 표면 전체가 균일하게 연마되도록 한다. 또한, 이 반도체 웨이퍼 W의 연마 중에는, 도시하지 않은 슬러리 공급 장치(전술한 바와 같이 프로세스 작업부(70)의 일부)에 의해, 반도체 웨이퍼 W와 연마 패드(13)와의 접촉면에 슬러리를 공급하여, 연마 효율의 향상을 도모하는 동시에 절삭 칩의 제거를 한다.
그런데, 상기한 바와 같은 반도체 웨이퍼 W의 연마 공정에 있어서 설정되는 연마 조건, 예컨대 연마 공구(10) 및 회전대(40) 각각의 회전 속도, 연마 공구(10)의 상대 요동 속도나 요동폭, 연마 공구(10)의 반도체 웨이퍼 W에 대한 가압력의 크기, 연마 시간, 슬러리의 공급 유량이나 공급량 등의 여러 가지 조건은, 연마 대상물인 반도체 웨이퍼 W의 종류(막종(膜種)) 및 사용되는 연마 패드(13)의 종류 등에 따라 개별적으로 설정될 필요가 있다. 여기서, 반도체 웨이퍼 W의 연마에 이용하는 연마 패드(13)의 종류는, 연마하고자 하는 반도체 웨이퍼 W의 막종에 따라 결정되기 때문에, 반도체 웨이퍼 W의 종류(막종)가 결정되면 연마 패드(13)의 종류도 결정되게 된다. 따라서, 연마 패드(13)의 종류를 알 수 있으면 연마 대상으로 되 는 반도체 웨이퍼 W의 종류(막종)도 결정되고, 필요한 연마 조건도 저절로 정해지게 된다. 본 연마 장치(1)에서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 연마 패드(13)의 중앙부에, 그 연마 패드(13)의 종류에 대응한(고유의) 요철 형상(동심원 형상의 홈 등)을 갖는 패드 종류 판별 돌기(13a)가 마련되어 있으며, 연마 장치(1)의 패드 형상 계측 스테이션 ST1에 구비된 패드 형상 계측기(20)를 이용하여 연마 공구(10)에 장착된 연마 패드(13)의 요철부(패드 종류 판별 돌기(13a))의 형상을 계측함으로써, 그 연마 패드(13)의 종류를 검출할 수 있도록 되어 있다. 그리고, 그 검출 정보는 계측 제어부(61)를 거쳐 연마 제어부(60)에 송신된다. 연마 제어부(60)의 도시하지 않은 기억부에는 연마 패드(13)의 종류마다 정한 여러 가지 연마 조건의 데이터가 미리 기억되어 있으며, 연마 제어부(60)는 계측 제어부(61)로부터 얻어진 정보를 바탕으로, 필요한 연마 조건을 설정한다.
여기서, 상기 연마 패드(13)의 종류의 검출은, 본 실시예에 나타낸 바와 같이 연마 패드(13)의 형성된 패드 종류 판별 돌기(13a)와 그 형상을 계측하는 패드 형상 계측기(20)와의 조합에 한정할 필요는 없으며, 다른 수단에 의해 검출하여도 무방함은 물론이다. 예컨대, 연마 패드(13)에 상기한 바와 같은 요철 형상(패드 종류 판별 돌기(13a))을 마련하는 대신에, 연마 패드(13)의 종류에 대응한 고유의 반사율을 갖는 식별자(예컨대, 동심원 형상의 줄무늬)를 마련하여, 그 식별자에 있어서의 반사율을, 예컨대 광 픽업 등에 의해 검출함으로써, 연마 패드(13)의 종류를 검출하도록 하여도 좋다.
또한, 연마 제어부(60)는, 연마 패드(13)의 소정 시간 Td의 드레싱이 끝날 때마다 계측된 홈 de의 깊이의 정보에 근거하여, 그 연마 패드(13)의 홈 de가 미리 설정한 홈 깊이 de0에 도달한 것을 검지했을 때에는, 그 연마 패드(13)는 사용 수명에 도달한 것으로 하고, 프로세스 작업부(70)의 동작 제어를 실시하여, 연마 패드(13)를 신품으로 교환하게 하도록 되어 있다. 그리고, 연마 패드(13)가 신품으로 교환된 후에는, 전술한 수순에 따라, 그 신품의 연마 패드(13)의 가공 공정을 실행한다.
또한, 연마 제어부(60)는, 1장의 반도체 웨이퍼 W의 연마가 종료된 것을 검지하면, 프로세스 작업부(70)에 지시를 내려, 연마 종료 후의 반도체 웨이퍼 W의 연마 장치(1) 밖으로의 반출과, 새롭게 연마 대상으로 되는 반도체 웨이퍼 W의 연마 장치(1)로의 반출을 실행시킨다. 그리고, 상기한 바와 같은 반도체 웨이퍼 W의 연마를 반복한다. 또, 연마 대상으로 되는 반도체 웨이퍼 W가 새롭게 반입되었을 때에는, 그 반도체 웨이퍼 W의 연마를 개시하기 전에, 연마 패드(13)의 드레싱(결 살리기;dressing)을 하도록 한다. 이 때, 그 드레싱을 하는 드레싱 시간은, 산출한 드레서(30)의 드레싱레이트 Rd에 반비례한 시간으로 하는 것이 바람직하다.
이와 같이 본 발명에 따른 연마 장치(1)는, 연마 공구(10)에 의해 복수의 연마 대상물(반도체 웨이퍼 W)을 연속적으로 연마하는 일련의 연마 공정을 개시하기 전의 단계에 있어서, 연마 패드(13)의 목표 형상을 입력하고, 드레서(30)에 의한 연마 패드(13)의 드레싱과 패드 형상 계측기(20)에 의한 연마 패드(13)의 형상 계측을 교대로 반복 실행함으로써, 연마 패드(13)의 회전축(11)과 드레서(30)의 회전 축(31) 사이의 거리에 의해 표시되는 드레싱 포지션 P와 연마 패드(13)의 형상 변화와의 관계를 나타내는 데이터를 채취하면서, 드레싱 포지션 P를 제어하면서, 연마 패드(13)를 목표 형상으로 가공하는 패드 가공 제어 수단(본 실시예에서는 연마 제어부(60)가 이것에 상당함)과, 상기 데이터 처리 결과에 근거하여 연마 공정시의 드레싱 포지션 P를 설정하는 드레싱 포지션 설정 수단(본 실시예에서는 연마 제어부(60)가 이것에 상당함)을 구비하고 있다.
본 발명에 따른 연마 장치(1)는 상기 구성이기 때문에, 연마 패드(13)를 소정의 목표 형상으로 가공하는 공정이 자동으로 행해져서, 종래와 같이 오퍼레이터가 시행착오를 거쳐 연마 패드(13)의 드레싱을 하여 목표 형상으로 완성하는 공정을 갖지 않기 때문에, 연마 패드의 형상 조정을 단시간에 실행할 수 있어, 연마 공정 전체의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 연마 장치(1)에서는, 드레싱 포지션 설정 수단은, 드레싱 포지션 P와 연마 패드(13)의 형상 변화와의 관계를 나타내는 데이터에 근거하여, 연마 패드(13)의 요철 변위 δ의 변화 속도 Vδ(＝dδ／dT)가 대략 0으로 되는 드레싱 포지션 P를 구하고, 그 구한 드레싱 포지션 P를 기준으로 하여 연마 패드(13)의 형상 변화를 최소로 하는 드레싱 포지션(본 실시예에서는 형상 킵 포지션 Pv가 이것에 상당함)으로서 설정하는 것으로 하고 있다.
또한, 본 연마 장치(1)에서는, 연마 공구(10)에 장착된 상태의 연마 패드(13)의 종류를 검출하는 패드 종류 검출 수단(본 실시예에서는 연마 패드(13)의 패드 종류 판별 돌기(13a) 및 패드 형상 계측기(20)가 이것에 상당함)과, 이 패드 종류 검출 수단에 의해 검출된 연마 패드(13)의 종류에 따라 연마 대상물인 반도체 웨이퍼 W의 연마 조건을 설정하는 연마 조건 설정 수단(본 실시예에서는 연마 제어부(60)가 이것에 상당함)을 구비하고 있어, 연마 패드(13)의 종류가 자동으로 판별되며, 이에 따른 연마 대상물(반도체 웨이퍼 W)의 연마 조건(예컨대, 연마시에 있어서의 연마 대상물에 대한 연마 패드(13)의 상대 이동 속도나 연마 시간 등의 여러 가지 조건)이 자동으로 설정되도록 되어 있다. 이와 같이, 본 연마 장치(1)에서는, 종래와 같이 연마 패드(13)의 종류 등을 오퍼레이터가 판별하여 이것에 따른 연마 조건을 설정한다고 하는 공정을 갖지 않기 때문에, 연마 공정 전체의 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또, 이 패드 종류 검출 수단과, 패드 종류 검출 수단에 의해 검출된 연마 패드의 종류에 따라 연마 대상물의 연마 조건을 설정하는 연마 조건 설정 수단을 구비하는 것에 의해, 연마 패드의 종류가 자동으로 판별되고, 이에 따른 연마 대상물의 연마 조건이 자동으로 설정되는 구성은, 본 실시예에 나타낸 연마 장치(1)와는 상이한 다른 구성의 연마 장치에 대해서도 적용하는 것이 가능하다.
또한, 본 연마 장치(1)에서는, 연마 대상물(반도체 웨이퍼 W)이나 연마 패드(13)의 반송 등의 프로세스 작업을 수행하는 프로세스 작업 수단(본 실시예에서는 프로세스 작업부(70)가 이것에 상당함)과, 연마 공정의 진척 상황을 감시하고, 그 연마 공정의 진척 상황에 따른 프로세스 작업 수단의 작동 제어를 하는 감시 제어 수단(본 실시예에서는 감시 제어부(62)가 이것에 상당함)을 구비하고 있어, 드 레싱 조건의 설정에 시간이 걸리거나, 연마 공정 그 자체에 지체가 있거나 했을 때 등에는 자동으로 프로세스 작업의 진행을 조정하는 것이 가능하므로, 연마 장치(1)의 다운타임을 줄여, 비용의 삭감에 이바지할 수 있다.
(제 2 실시예)
다음에, 본 발명의 제 2 실시예에 대하여 설명한다. 제 2 실시예에 있어서도 도 1에 나타내는 구성의 연마 장치(1)가 이용되며, 이 연마 장치(1)에 있어서의 반도체 웨이퍼 W의 연마 공정은, (1) 프로세스 작업부(70)에 의한 연마 패드(13)의 연마 공구(10)에의 장착 → (2) 드레서(30)에 의한 연마 패드(13)의 가공(드레싱) → (3) 프로세스 작업부(70)에 의한 반도체 웨이퍼 W의 반입 및 회전대(40)에의 장착 → (4) 드레서(30)에 의한 연마 패드(13)의 드레싱 → (5) 연마 패드(13)에 의한 반도체 웨이퍼 W의 연마 → (6) 프로세스 작업부(70)에 의한 반도체 웨이퍼 W의 회전대(40)로부터의 분리 및 반출 → (3) → (4) → (5) → (6) → (3) → …이라고 하는 수순으로 행해진다. 이 연마 장치(1)에서는 전술한 바와 같이, 연마 공구(10)에 의해 복수의 반도체 웨이퍼 W를 연속적으로 연마하는 일련의 연마 공정의 중간 과정에 있어서, 연마 공구(10)에 구비된 연마 패드(13)의 드레싱을 하는 공정(상기 (4)의 공정)을 갖는데, 본 연마 장치(1)에서는, 이 연마 공정의 중간 과정에 있어서의 연마 패드(13)의 드레싱 공정을 이용한 연마 패드(13)의 형상 조정(가공) 공정이 자동으로 행해지도록 되어 있으며, 이하, 그 공정의 상세에 대하여 설명한다.
또, 연마 패드(13)가 취할 수 있는 형상은, 중앙부가 주변부보다도 하방으로 돌출된 볼록 원추 형상(도 2(A) 참조), 표면 전체가 평평한(평탄한) 평탄 형상(도 2(B) 참조), 중앙부가 주변부보다도 상방으로 우묵하게 들어간 오목 원추 형상(도 2(C) 참조)의 3 종류이며, 이것에 대해서는 제 1 실시예와 동일하므로, 그 설명은 생략한다.
또한, 제 2 실시예에 따른 연마 장치(1)에서는, 시행착오를 거치는 등 우선 무엇인가의 방법에 의해 형상 킵 포지션 Pv를 검출하여 그 값을 장치 정수로서 세팅하고, 연마 패드(13)를 드레싱할 때에는 이 형상 킵 포지션 Pv에 있어서 드레싱하도록 한다. 이에 따라 연마 공정 개시 전은 물론, 연마 공정의 개시 후, 하나 또는 복수 매의 반도체 웨이퍼 W의 연마를 종료할 때마다 드레싱을 실시함으로써, 연마 패드(13)의 형상을 목표 형상으로 유지할 수 있게 된다. 그러나, 연마 공정의 개시 전에 드레서(30)의 드레싱 포지션 P를 형상 킵 포지션 Pv로 설정해 놓았다고 하더라도, 연마 공정의 진행에 따라서 연마 대상부물(반도체 웨이퍼 W)을 연이어 연마해 가는 과정에 있어서, 설정한 형상 킵 포지션 Pv의 오차나 드레서(30)의 특성 변화 때문에, 연마 패드(13)의 소정의 목표 형상을 유지할 수가 없게 되어 버린다. 즉, 이것은, 드레서(30)의 진(眞) 형상 킵 포지션 Pv를 정확하게 설정할 수 없었던 경우나, 드레서(30)의 진(眞) 형상 킵 포지션 Pv가 변동된 경우에 일어날 수 있다. 여기서는 드레서(30)의 진(眞) 형상 킵 포지션 Pv를 특별히 구별하기 위하여, 이후 「진(眞) 형상 킵 포지션 Pvr」이라고 부르기로 한다.
이 연마 장치(1)에서는, 후술하는 바와 같이 연마 패드(13)의 요철 변위 δ 가 패드 형상 계측기(20)에 의해 계측되는데, 이 요철 변위 δ가 그 요철 변위 δ의 변화 속도 Vδ를 소정의 샘플 시간 t에 대하여 적분한 결과인 것으로 하면
Vδ＝dδ／dt …(2)
의 관계식이 성립한다. 한편, 요철 변위 δ의 변화 속도 Vδ는 상기 어긋남량 ε과 비례 관계에 있음이 알려져 있으므로, 그 비례 정수를 Kε이라고 하면,
Vδ＝Kε×ε …(3)
의 관계가 성립한다. 도 5는 이상의 관계를 나타낸 것으로, 진(眞) 형상 킵 포지션 Pvr, 드레싱시의 드레싱 포지션 P 및 패드 형상 계측기(20)에 의해 계측되는 연마 패드(13)의 요철 변위 δ의 관계를 나타내는 블럭도이다. 단, 도 5에서는, 패드 형상 계측기(20)에 의해 계측되는 요철 변위 δ의 값이 U1인 것으로 하고 있다. 또한, 도 5에 요철 변위 δ의 1／T0 배의 피드백이 도시되어 있는데, 이것은 요철 변위 δ의 포화 특성을 나타낸 것으로, 실제의 연마 패드(13)와 드레서(30)에서의 드레싱의 특성은 이 포화 특성을 적지 않게 구비하고 있다. 식(1), (2), (3)은 이 피드백을 무시한 식으로 되어 있다. 그러나, 본 발명은 이 포화 특성의 유무에 관계가 없는 적응성을 갖는다. 또, T0은 포화의 시정수를 의미한다.
도 6∼도 8은, 상기 구성의 본 연마 장치(1)에 있어서, 설정한 형상 킵 포지션 Pv의 오차나 드레서(30)의 특성 변화 때문에, 연마 패드(13)의 소정의 목표 형상을 유지할 수가 없게 되어 버린 경우에도 연마 패드(13)의 요철 변위 δ가 목표 요철 변위 δT로 유지되도록 설정한 형상 킵 포지션 Pv에 대하여 피드백 보정한 드레싱 포지션 P의 제어, 혹은 형상 킵 포지션 Pv를 자동으로 갱신할 수 있도록 한 구성을 나타내고 있다. 도 6에 나타내는 제 1 예에서는, 패드 형상 계측기(20)에 의해 계측되는 연마 패드(13)의 요철 변위 δ(값 U1)와, 설정한 목표 요철 변위 δT(값을 U0으로 함)와의 차분 Eδ＝U1－U0을 산출하고, 또한 이 차분 Eδ를 소정의 샘플 시간 t로 적분하여 얻어지는 값 U2를 이용하여(예컨대 U2에 비례한 크기로) 형상 킵 포지션 Pv에 대해 드레싱 포지션 P를 변화시키는 구성, 혹은 형상 킵 포지션 Pv를 재설정하는 구성을 취하고 있다. 여기서, U2의 부호가 정(正)이었을 때에는, 계측된 연마 패드(13)의 요철 변위 δ의 값이 목표 요철 변위 δT보다 컸다는 것이 되므로, 현재 설정되어 있는 형상 킵 포지션 Pv에 대하여 드레싱 포지션 P의 값을 감소시킴으로써 드레싱 포지션 P를 진(眞) 형상 킵 포지션 Pvr에 근접(어긋남량 ε을 0에 근접)시킬 수 있으며, 이에 따라 연마 패드(13)의 요철 변위 δ를 목표 요철 변위 δT에 근접시킬 수 있다. 한편, U2의 부호가 부(負)였을 때에는, 계측된 연마 패드(13)의 요철 변위 δ의 값이 목표 요철 변위 δT보다 작았다는 것이 되므로, 현재 설정되어 있는 형상 킵 포지션 Pv에 대하여 드레싱 포지션 P의 값을 증대시킴으로써 드레싱 포지션 P를 진(眞) 형상 킵 포지션 Pvr에 근접(어긋남량 ε을 0에 근접)시킬 수 있으며, 이에 따라 연마 패드(13)의 요철 변위 δ를 목표 요철 변위 δT에 근접시킬 수 있다. 단, 이 도 6에 나타내는 제 1 예에서는, Eδ에 소정의 비례 정수 KP를 곱한 값과, U2에 소정의 비례 정수 KL을 곱한 값을 어긋남량 ε에 피드백시키는, 이른바 PI 제어의 방식을 취하고 있다.
도 7에 나타내는 제 2 예에서는, 패드 형상 계측기(20)에 의해 계측되는 연마 패드(13)의 요철 변위 δ(값 U1)와, 설정한 목표 요철 변위 δT(값 U0)와의 차분 Eδ＝U1－U0을 산출한 후, 이 차분 Eδ를 위상 보상 필터((T2S＋1)／(T1S＋1);T1, T2는 정수, S는 라플라스 연산자)에 통과시키고, 또한 그 위상 보상 필터를 통과한 값을 소정의 샘플 시간 t로 적분하여 얻어지는 값 U2를 이용하여(예컨대 U2에 비례한 크기로) 형상 킵 포지션 Pv에 대해 드레싱 포지션 P를 변화시키는 구성, 혹은 형상 킵 포지션 Pv를 재설정하는 구성을 취하고 있다(U2의 부호와 드레싱 포지션 P의 증감의 관계는 제 1 예의 경우와 동일함). 단, 이 도 7에 나타내는 제 2 예에서는, 얻어진 값 U2에 소정의 비례 정수 Kc를 곱한 값을 어긋남량 ε에 피드백시키는 방식을 취하고 있다.
또한, 도 8에 나타내는 제 3 예에서는, 패드 형상 계측기(20)에 의해 계측되는 연마 패드(13)의 요철 변위 δ(값 U1)와, 설정한 목표 요철 변위 δT(값 U0)와의 차분 Eδ를 이용하여(예컨대, Eδ에 비례한 크기로) 형상 킵 포지션 Pv에 대해 드레싱 포지션 P를 변화시키는 구성, 혹은 형상 킵 포지션 Pv를 재설정하는 구성을 취하고 있다. 여기서, Eδ의 부호가 정(正)이었을 때에는, 계측된 연마 패드(13)의 요철 변위 δ의 값이 목표 요철 변위 δT보다 컸다는 것이 되므로, 현재 설정되어 있는 형상 킵 포지션 Pv에 대해 드레싱 포지션 P의 값을 감소시킴으로써 드레싱 포지션 P를 진(眞) 형상 킵 포지션 Pvr에 근접(어긋남량 ε을 0에 근접)시킬 수 있으며, 이에 따라 연마 패드(13)의 요철 변위 δ를 목표 요철 변위 δT에 근접시킬 수 있다. 한편, Eδ의 부호가 부(負)였을 때에는, 계측된 연마 패드(13)의 요철 변위 δ의 값이 목표 요철 변위 δT보다 작았다는 것이 되므로, 현재 설정되어 있는 형상 킵 포지션 Pv에 대해 드레싱 포지션 P의 값을 증대시킴으로써 드레싱 포지션 P를 진(眞) 형상 킵 포지션 Pvr에 근접(어긋남량 ε을 0에 근접)시킬 수 있으며, 이에 따라 연마 패드(13)의 요철 변위 δ를 목표 요철 변위 δT에 근접시킬 수 있다. 단, 이 도 8에 나타내는 제 3 예에서는, Eδ에 소정의 비례 정수 KP를 곱한 값과, U1을 미분하여 얻어진 값 U4에 소정의 비례 정수 KD를 곱한 값을 어긋남량 ε에 피드백시킨, 이른바 PD 제어의 방식을 취하고 있다.
이들 3가지의 어느 예에 있어서도, 연마 패드(13)의 형상 계측에 의해 구해진 연마 패드(13)의 형상이 미리 정한 목표 형상에 근접하도록 연마 패드(13)에 대한 드레서(30)의 위치(드레싱 포지션 P)를 제어하는 것에 대해서는 공통되어 있으며, 설정한 형상 킵 포지션 Pv의 오차나 드레서(30)의 특성 변화 때문에, 연마 패드(13)의 소정의 목표 형상을 유지할 수가 없게 되어 버린 경우에도 연마 패드(13)의 요철 변위 δ가 목표 요철 변위 δT로 유지되도록 설정한 형상 킵 포지션 Pv에 대하여 피드백 보정한 드레싱 포지션 P의 제어, 혹은 형상 킵 포지션 Pv를 자동으 로 갱신할 수 있도록 한 구성으로 되어 있다.
다음에, 도 9에 나타내는 플로우차트를 이용하여, 본 연마 장치(1)에 있어서의 반도체 웨이퍼 W의 연마 시퀀스의 흐름을 설명한다. 연마 시퀀스는, 우선, 연마 공구(10)를(즉, 연마 패드(13)를) 드레싱 스테이션 ST2로 이동시킨 상태에서 드레서(30)를 형상 킵 포지션 Pv에 설정한다(단계 S21). 이 형상 킵 포지션 Pv는 무엇인가의 방법에 의해 미리 검출되어 있으며, 장치 정수로서 설정되어 있는 것으로 한다. 또한, 이 단계 S21에 있어서(또는 단계 S21에 들어가기 전의 단계에 있어서), 연마 패드(13)의 형상 계측을 하는 타이밍을 정하는 반도체 웨이퍼 W의 인터벌 매수와, 일련의 연마 공정에 의해 연마하고자 하는 반도체 웨이퍼 W의 총 매수를 설정해 놓는다. 여기서는, 예컨대 인터벌 매수를 25장, 총 매수를 120장으로 설정한 것으로 한다.
단계 S11이 종료하면, 프로세스 작업부(70)를 작동시켜, 이것으로부터 연마하고자 하는 반도체 웨이퍼 W를 회전대(40)에 세팅한다(단계 S22). 단계 S22가 종료하면, 연마 제어부(60)는 연마 공구(10) 및 드레서(30)의 작동 제어를 실행하고, 드레서(30)에 의한 연마 패드(13)의 드레싱을 한다(단계 S23). 동시에 이 때의 드레싱 시간 Td를 계측하여, 지금까지의 드레싱 시간 Td의 적산 시간 ΣTd를 산출한다.
단계 S23이 종료하면, 연마 제어부(60)는 연마 공구(10)를 연마 스테이션 ST3으로 이동시켜, 단계 S22에 있어서 회전대(40)에 세팅된 반도체 웨이퍼 W의 연마를 한다(단계 S24). 또, 이 반도체 웨이퍼 W의 연마는 연마 제어부(60)가 회전 대(40) 및 연마 공구(10)의 작동 제어를 하는 것에 의해 실행한다.
단계 S24가 종료하면, 미리 정한 총 매수의 반도체 웨이퍼 W를 연마했는지 여부의 판단을 한다(단계 S25). 여기서, 현재까지 연마한 반도체 웨이퍼 W의 매수가 총 매수에 도달해 있을 때에는 이 연마 시퀀스를 종료하고, 현재까지 연마한 반도체 W의 매수가 총 매수에 도달해 있지 않을 때에는 다음 단계 S26으로 진행한다.
단계 S26에서는, 직전의 반도체 웨이퍼의 연마(단계 S23)에 있어서 연마한 반도체 웨이퍼 W의 연마가 연마 패드(13)의 형상 계측의 타이밍 매수에 해당하는지 여부의 판단을 한다. 여기서, 전술한 바와 같이 인터벌 매수가 25장, 총 매수가 120장으로 설정되어 있을 때에는, 계측 타이밍의 매수는 1장째 외에, 26장째, 51장째, 76장째 및 101장째가 된다. 계측 타이밍의 매수에 해당하지 않는 경우에는 단계 S22로 되돌아가 다음에 연마를 할 반도체 웨이퍼 W의 세팅을 하고, 계측 타이밍의 매수에 해당하는 경우에는 다음 단계 S27로 진행한다.
단계 S27에서는, 연마 공구(10)를 패드 형상 계측 스테이션 ST1로 이동시켜, 패드 형상 계측기(20)에 의해 연마 패드(13)의 요철 변위 δ, 두께 th 및 홈 깊이 de를 계측한다. 도 2에 도시하는 바와 같이 요철 변위 δ는, 연마 패드(13)의 표면을 원추 형상에 근사시켜 얻어진 원추 꼭지각의 보각 θ에 대하여 연마 패드(13)의 외반경과 내반경의 차분 길이 L을 곱한 값이다. 또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 패드 두께 th는 연마 패드(13)의 평균적인 표면 위치에서부터 플레이트(14)의 연마 패드(13)의 점착면까지의 거리로 한다. 또한, 연마 패드(13)의 홈 깊이 de는, 여기서는, 연마 패드(13)의 각 홈의 깊이 d(도 2 참조)의 모든 평균값으로 한다. 그리고, 연마 패드(13)의 형상 계측에 의해 구해진 연마 패드(13)의 형상이 미리 정한 목표 형상에 근접하도록, 전술한 제 1∼제 3의 예에 의해 나타낸 제어 방법 등을 이용하여, 드레싱 포지션 P의 제어를 한다. 또, 여기서 이용하는 샘플 시간은 직전의 단계 S23에 있어서 산출된 드레싱 시간 Td의 적산 시간 ΣTd이다. 예컨대, 전술한 바와 같이 인터벌 매수가 25장, 1장의 반도체 웨이퍼 W에 대하여 실행된 드레싱 시간이 10초였다고 하면, 샘플 시간은 250초로 된다. 설정한 형상 킵 포지션 Pv에 대해 피드백 보정한 드레싱 포지션 P의 제어는, 계측 제어부(61) 및 연마 제어부(60)가 패드 형상 계측기(20)의 작동 제어를 하여 실행한다.
단계 S27이 종료하면, 연마 조건의 산출 및 보정을 한다(단계 S28). 연마 제어부(60)의 도시하지 않은 기억부에는, 연마 패드(13)의 요철 변위 δ, 연마 패드(13)의 두께 th 등에 근거하여 연마 조건의 상관 데이터가 데이터베이스로서 미리 기억되어 있으며, 직전에 계측된 연마 패드(13)의 요철 변위 δ나 두께 th 등에 근거하여 최적의 연마 조건을 산출 및 보정한다. 또, 여기서 말하는 연마 조건이란, 예컨대, 연마 패드(13)의 목표 요철 변위 δT, 연마 공구(10) 및 회전대(40) 각각의 회전 속도, 연마 공구(10)의 상대 요동 속도나 요동폭, 연마 공구(10)의 반도체 웨이퍼 W에 대한 가압력의 크기, 연마 시간, 슬러리의 공급 유량이나 공급량 등이다.
단계 S28이 종료하면, 단계 S27 및 단계 S28에 있어서 계측된 데이터나 데이터에 근거하여 산출된 제어 파라미터(형상 킵 포지션 Pv나 연마 조건 등)를 새로운 장치 정수로서 설정(갱신)한다(단계 S29). 그리고, 단계 S29가 종료하면, 단계 S22로 되돌아가, 다음에 연마를 할 반도체 웨이퍼 W의 설정을 한 후, 드레싱과 드레싱 시간의 적산(단계 S23), 반도체 웨이퍼 W의 연마(단계 S24), 연마 패드(13)의 형상 계측과 드레싱 포지션 P의 제어(단계 S27) 및 연마 조건의 산출(단계 S28)의 공정을 반복한다. 그리고, 단계 S25에 있어서 총 매수의 반도체 웨이퍼 W의 연마가 종료되었다고 판단했을 때에는, 연마 시퀀스를 종료한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 연마 장치(1)에서는, 연마 공구(10)에 의해 복수의 반도체 웨이퍼 W를 연속적으로 연마하는 일련의 연마 공정의 중간 과정에 있어서, 하나 또는 복수 매의 반도체 웨이퍼 W의 연마가 끝날 때마다 드레서(30)에 의한 연마 패드(13)의 드레싱을 하는 드레싱 제어 수단(본 실시예에서는 계측 제어부(61)) 및 연마 제어부(60)가 이것에 상당함)과, 소정 매수(상기 예에서는 인터벌 매수에 상당함)의 연마 대상의 연마가 끝날 때마다 패드 형상 계측기(20)에 의한 연마 패드(13)의 형상 계측을 실시하여, 연마 패드(13)의 형상 계측에 의해 구해진 연마 패드의 형상이 미리 정한 목표 형상에 근접하도록 연마 패드(13)에 대한 드레서(30)의 위치를 제어하는 드레싱 포지션 제어 수단(본 실시예에서는 계측 제어부(61) 및 연마 제어부(60)에 상당함)을 구비하고 있다. 본 발명에 따른 연마 장치(1)는 이러한 구성이기 때문에, 연마 패드(13)를 소정의 목표 형상으로 가공하는 공정이 자동으로 행해져서, 종래와 같이 연마 공정을 중단시킨 뒤에 오퍼레이터가 시행착오를 통해 연마 패드(13)의 드레싱을 하여 목표 형상으로 완성하는 공정을 갖지 않으므로, 연마 패드의 형상 조정을 단시간에 실행할 수 있어, 연마 공정 전체의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 연마 장치(1)에서는, 연마 제어부(60)는, 연마 패드(13)의 소정 시간 Td의 드레싱이 끝날 때마다 계측된 홈 de의 깊이의 정보에 근거하여, 그 연마 패드(13)의 홈 de가 미리 설정한 홈 깊이 de0에 도달한 것을 검지했을 때에는, 그 연마 패드(13)는 사용 수명에 도달한 것으로 하여, 프로세스 작업부(70)의 동작 제어를 실시해 연마 패드(13)를 신품으로 교환하게 하도록 되어 있다. 그리고, 연마 패드(13)가 신품으로 교환된 후에는, 전술한 연마 시퀀스를 처음부터 실행하도록 한다.
또한, 본 연마 장치(1)에서는, 연마 패드(13)의 두께 th를 계측함으로써, 드레서(30)의 감삭레이트를 산출할 수 있지만, 감삭레이트는 통상 연마 대상물(여기서는 반도체 웨이퍼 W)의 연마 매수가 증대함에 따라서 점차 저하하기 때문에, 반도체 웨이퍼 W의 연마가 끝날 때마다 실행하는 드레싱 시간을 감삭레이트의 저하에 맞춰 증대시킴으로써, 드레서(30)의 결 살리기(드레싱;dressing) 상태를 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 본 연마 장치(1)에서는, 연마 대상물(반도체 웨이퍼 W)이나 연마 패드(13)의 반송 등의 프로세스 작업을 하는 프로세스 작업 수단(본 실시예에서는 프로세스 작업부(70)가 이것에 상당함)과, 연마 공정의 진척 상황을 감시하고, 그 연마 공정의 진척 상황에 따른 프로세스 작업 수단의 작동 제어를 하는 감시 제어 수단(본 실시예에서는 감시 제어부(62)가 이것에 상당함)을 구비하고 있어, 드레싱 조건의 설정에 시간이 걸리거나, 연마 공정 그 자체에 지체가 있거나 할 때 등에는 자동으로 프로세스 작업의 진행의 조정을 하는 것이 가능하므로, 연마 장치(1)의 다운타임을 줄여, 비용의 삭감에 이바지할 수 있다.
(제 3 실시예)
다음에, 본 발명에 따른 반도체 디바이스 제조 방법의 실시예에 대하여 설명한다. 도 10은 반도체 디바이스의 제조 프로세스를 나타내는 플로우차트이다. 반도체 제조 프로세스를 개시하면, 우선 단계 S200에서 다음에 열거하는 단계 S201∼S204 중에서 적절한 처리 공정을 선택하여, 어느 한 단계로 진행한다. 여기서, 단계 S201은 웨이퍼의 표면을 산화시키는 산화 공정이다. 단계 S202는 CVD 등에 의해 웨이퍼 표면에 절연막이나 유전체막을 형성하는 CVD 공정이다. 단계 S203은 웨이퍼에 전극을 증착 등에 의해 형성하는 전극 형성 공정이다. 단계 S204는 웨이퍼에 이온을 주입하는 이온 주입 공정이다.
CVD 공정(S202) 혹은 전극 형성 공정(S203) 후에, 단계 S205로 진행한다. 단계 S205는 CMP 공정이다. CMP 공정에서는 본 발명에 따른 연마 장치(1)에 의해, 층간 절연막의 평탄화나 반도체 디바이스 표면의 금속막의 연마, 유전체막의 연마 등에 의한 다마신(damascene)의 형성 등이 행해진다.
CMP 공정(S205) 또는 산화 공정(S201) 후에 단계 S206으로 진행한다. 단계 S206은 포토리소그래피 공정이다. 이 공정에서는 웨이퍼에의 레지스트의 도포, 노광 장치를 이용한 노광에 의한 웨이퍼에의 회로 패턴의 프린팅, 노광한 웨이퍼의 현상이 행해진다. 또한, 다음 단계 S207은 현상한 레지스트상(像) 이외의 부분을 에칭에 의해 깎고, 그 후 레지스트 박리가 행해지며, 에칭이 완료되어 불필요하게 된 레지스트를 제거하는 에칭 공정이다.
다음에, 단계 S208에서 필요한 모든 공정이 완료되었는지를 판단하여, 완료되어 있지 않으면 단계 S200으로 되돌아가, 앞의 단계를 반복하여 웨이퍼 상에 회로 패턴이 형성된다. 단계 S208에서 모든 공정이 완료되었다고 판단되면 종료로 된다.
본 발명에 따른 반도체 디바이스 제조 방법에서는, 반도체 웨이퍼 W의 연마 공정(CMP 공정)에 있어서 본 발명에 따른 연마 장치(1)를 이용하고 있기 때문에, 반도체 웨이퍼 W의 연마 공정의 스루풋이 향상되어, 종래의 반도체 디바이스 제조 방법에 비해 저비용으로 반도체 디바이스를 제조할 수 있다. 또, 상기 반도체 디바이스 제조 프로세스 이외의 CMP 공정에 본 발명에 따른 연마 장치(1)를 이용하도록 하여도 좋다. 또한, 본 발명에 따른 반도체 디바이스는, 본 발명에 따른 반도체 디바이스 제조 방법에 의해 제조되어 있기 때문에, 저비용의 반도체 디바이스로 된다.
지금까지 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 있어서 나타낸 것에 한정되지 않는다. 예컨대, 전술한 실시예에 따른 연마 장치(1)는, 회전대(40)의 상면 측에 장착된 연마 대상물의 표면을, 회전대(40)의 상방에 위치하여 그 하면에 연마 패드(13)를 구비한 연마 공구(10)에 의해서 연마하는 구성이었지만, 스핀들의 하단에 장착된 연마 대상물의 표면을, 그 하방에 위치하는 회전 테이블의 상면 측에 장착된 연마 패드에 의해 연마하는 구성 이어도 좋다. 또한, 본 발명에 따른 연마 장치(1)에 의해 연마되는 대상, 즉 연마 대상물은 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고, 액정 기판 등의 다른 것이어도 좋다.

Claims (12)

  1. 연마 패드가 장착된 연마 공구와, 연마 대상물을 유지하는 연마 대상물 유지 수단을 구비하고, 상기 연마 대상물 유지 수단에 유지된 상기 연마 대상물에 상기 연마 패드를 접촉시킨 상태로 상기 연마 공구와 상기 연마 대상물 유지 수단을 상대 이동시키는 것에 의해 상기 연마 대상물의 표면의 연마를 하는 연마 장치에 있어서,
    상기 연마 공구에 장착된 상태의 상기 연마 패드의 표면에 회전시킨 드레싱면을 접촉시켜 상기 연마 패드의 드레싱을 하는 드레서와,
    상기 연마 공구에 장착된 상태의 상기 연마 패드의 형상 계측을 하는 패드 형상 계측 수단과,
    상기 연마 공구에 의해 복수의 상기 연마 대상물을 연속적으로 연마하는 일련의 연마 공정을 개시하기 전의 단계에 있어서, 상기 연마 패드의 목표 형상을 입력하고, 상기 드레서에 의한 상기 연마 패드의 드레싱과 상기 패드 형상 계측 수단에 의한 상기 연마 패드의 형상 계측을 교대로 반복 실행함으로써, 상기 연마 패드의 회전축과 상기 드레서의 회전축 사이의 거리에 의해 표시되는 드레싱 포지션과 상기 연마 패드의 형상 변화와의 관계를 나타내는 데이터를 채취하면서, 상기 드레싱 포지션을 제어하면서, 상기 연마 패드를 상기 목표 형상으로 가공하는 패드 가공 제어 수단과,
    상기 데이터의 처리 결과에 근거하여 상기 연마 공정시의 드레싱 포지션을 설정하는 드레스 포지션 설정 수단
    을 구비한 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연마 공구에 장착된 상태의 상기 연마 패드의 종류를 상기 연마 패드의 계측에 기초해서 검출하는 패드 종류 검출 수단과,
    상기 연마 패드 종류 검출 수단에 의해 검출된 상기 연마 패드의 종류에 따라 상기 연마 대상물의 연마 조건을 설정하는 연마 조건 설정 수단
    을 구비한 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 드레싱 포지션 설정 수단은, 상기 드레싱 포지션과 상기 연마 패드의 형상 변화와의 관계를 나타내는 상기 데이터에 근거하여, 상기 연마 패드의 요철 변위의 변화 속도가 대략 0으로 되는 상기 드레싱 포지션을 구하고, 해당 드레싱 포지션을 기준으로 하여 상기 연마 패드의 형상 변화를 최소로 하는 드레싱 포지션으로서 설정하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 연마 공구에 장착된 상태의 상기 연마 패드의 종류를 검출하는 패드 종류 검출 수단과,
    상기 패드 종류 검출 수단에 의해 검출된 상기 연마 패드의 종류에 따라 상기 연마 대상물의 연마 조건을 설정하는 연마 조건 설정 수단
    을 구비한 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연마 대상물이나 상기 연마 패드의 반송 등의 프로세스 작업을 하는 프로세스 작업 수단과,
    상기 연마 공정의 진척 상황을 감시하고, 그 연마 공정의 진척 상황에 따른 상기 프로세스 작업 수단의 작동 제어를 하는 감시 제어 수단
    을 구비한 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  7. 청구항 1에 기재된 연마 장치를 이용하여, 상기 연마 대상물로서 기능하는 반도체 웨이퍼의 표면을 평탄화하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조 방법.
  8. 청구항 7에 기재된 반도체 디바이스 제조 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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