KR101435491B1 - 폴리싱모니터링방법 및 폴리싱장치 - Google Patents

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야스마사 히로오
아키히코 오가와
신로 오타
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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명은 와류센서를 이용하여 폴리싱 시에 막두께의 변화를 모니터링하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 기판의 워터-폴리싱 시, 상기 폴리싱패드의 드레싱 시, 또는 상기 폴리싱패드의 교체 시, 보정신호값으로서 상기 와류센서의 출력신호를 취득하는 단계, 상기 보정신호값과 사전설정된 보정기준값간의 차이로부터 보정량을 산출하는 단계, 도전막을 구비한 기판을 폴리싱할 때, 상기 와류센서의 출력신호로부터 상기 보정량을 감산하여 실제 측정신호값을 산출하는 단계, 및 상기 실제 측정신호값의 변화를 모니터링하여 폴리싱 시의 상기 도전막의 두께의 변화를 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

폴리싱모니터링방법 및 폴리싱장치{POLISHING MONITORING METHOD AND POLISHING APPARATUS}
본 발명은 폴리싱 시 기판의 표면 상에 형성된 도전막의 두께의 변화를 모니터링하는 방법 및 폴리싱장치에 관한 것이다.
폴리싱장치는 웨이퍼의 표면 상에 형성된 배리어막과 배선금속막과 같은 도전막을 폴리싱하는 데 폭넓게 사용된다. 폴리싱종점검출과 폴리싱 시의 폴리싱 상태들의 변화는 상기 도전막의 두께를 토대로 판정된다. 따라서, 상기 폴리싱장치는 보통 폴리싱 시 도전막의 두께를 검출하기 위한 막두께검출기를 포함한다. 이러한 막두께검출기의 통상적인 예가 와류센서이다. 이러한 와류센서는 도전막에서의 와류를 유도하기 위하여 고주파 교류를 코일에 공급하도록 구성되어, 상기 유도되는 와류의 자기장에 의해 발생되는 임피던스의 변화로부터 상기 도전막의 두께를 검출하게 된다.
도 1은 와류센서의 원리를 설명하기 위한 등가회로를 도시한 도면이다. AC전원이 고주파 교류 I1을 코일(1)에 공급하면, 상기 코일(1)에 유도되는 자력선이 도 전막을 통과한다. 그 결과, 상호인덕턴스가 센서측 회로와 도전막측 회로 사이에 발생하고, 와류 I2가 도전막을 통과한다. 이러한 와류 I2는 자력선을 생성하는데, 이는 센서측 회로의 임피던스의 변화를 유발한다. 상기 와류센서는 센서측 회로의 임피던스의 변화로부터 도전막의 두께를 측정한다.
도 1의 센서측 회로와 도전막측 회로에서는, 다음과 같은 수학식들이 성립한다.
R1I1 + L1dI1/dt + MdI2/dt = E
R2I2 + L2dI2/dt + MdI1/dt = 0
여기서, M은 상호인덕턴스를 나타내고, R1은 코일(1)을 포함하는 센서측 회로의 등가저항을 나타내며, L1은 코일(1)을 포함하는 센서측 회로의 자체인덕턴스를 나타내고, R2는 와류 손실에 대응하는 등가저항을 나타내며, L2는 와류가 통과하는 도전막의 자체인덕턴스를 나타낸다.
In=Anejωt(사인파)라 하면, 상기 수학식 1 및 수학식 2는 다음과 같이 표현된다.
(R1+jωL1)I1 + jωMI2 = E
(R2+jωL2)I2 + jωMI1 = E
이들 수학식 3 및 수학식 4로부터, 다음과 같은 수학식들이 유도된다.
I1 = E(R2+jωL2)/[(R1+jωL1)(R2+jωL2)+ω2M2]
= E/[(R1+jωL1)+ω2M2/(R2+jωL2)]
따라서, 센서측 회로의 임피던스 Φ는 다음과 같은 수학식으로 주어진다.
Φ = E/I1 = [R1 + ω2M2R2 /(R2 2 + ω2L2 2)]
+ jω[L1 - ω2L2M2/(R2 2 + ω2L2 2)]
상기 임피던스 Φ의 실수부(즉, 저항성분)와 허수부(즉, 유도리액턴스성분)를 각각 X 및 Y로 치환하면, 상기 수학식 6은 다음과 같이 표현된다.
Φ = X + jωY
도 2는 XY 좌표계 상에서 폴리싱시간에 따라 변하는 X 및 Y를 그려 나타낸 그래프를 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 좌표계는 수직축을 Y축으로 수평축을 X축으로 정의한다. 점 T∞의 좌표는 막의 두께가 무한대일 때, 즉 R2가 제로일 때, X 및 Y의 값들이다. 기판의 전기전도도를 무시할 수 있는 경우에는, 막의 두께가 제로일 때, 즉 R2가 무한대일 때, 점 T0의 좌표가 X 및 Y의 값들이다. X 및 Y의 값들로 특정되는 점 Tn은 막의 두께가 감소함에 따라 점 T0을 향하는 호(arc)로 이동한다. 도 2의 부호 k는 커플링계수를 나타내며, 다음의 관계가 성립한다.
M = k(L1L2)1/2
도 3은 도 2의 그래프를 반시계방향으로 90도만큼 회전시키고 추가로 그 결과적인 그래프를 평행이동시켜 얻어지는 그래프를 보여준다. 구체적으로, 상기 좌표 (X, Y)로 특정되는 점은 XY 좌표계에서 원점 O을 중심으로 회전되고, 상기 회전된 좌표는 막의 두께 감소에 따라 좌표 (X, Y)로 특정되는 점과 원점 O간의 거리가 감소하는 그래프를 만들기 위하여 추가로 이동된다. 증폭과 같은 추가 공정이 도 3의 그래프에 적용될 수도 있다. 도 3은 도 2의 그래프가 반시계방향으로 90도만큼 회전되는 경우를 보여주지만, 회전각이 90도로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 회전각은 모니터링될 막두께의 상한에 대응하는 Y좌표가 막두께가 제로인 점의 Y좌표와 같도록 조정될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, X 및 Y의 값들로부터 위치하는 점 Tn은 막의 두께가 감소함에 따라 점 T0을 향하는 호에서 이동한다. 이동 시, XY 좌표계의 원점 O 과 점 Tn간의 거리 Z (=(X2 + Y2)1/2)는 상기 점 Tn이 점 T∞ 부근에 위치하지 않는 한, 막의 두께가 감소함에 따라 감소한다. 그러므로, 상기 거리 Z를 모니터링함으로써, 폴리싱 시의 막두께의 변화와 폴리싱종점이 판정가능하게 된다. 도 4는 거리 Z를 수직축에 폴리싱시간을 수평축에 그려 만들어진 그래프를 보여준다. 상기 그래프에 도시된 바와 같이, 거리 Z는 폴리싱시간에 따라 감소하고, 소정의 시점에서 일정하게 된다. 따라서, 이러한 거리 Z의 특이점을 검출함으로써, 폴리싱종점이 판정가능하게 된다.
하지만, 와류센서의 출력신호의 값들은, 와류센서 주위의 주변 온도와 폴리싱패드로의 액체침투를 포함하는 작업 환경들의 변화로 인하여, 그리고 시간에 따른 와류센서 자체의 상태 변화로 인하여, 도 5의 점선으로 도시된 바와 같이 드리프트(즉, 상호 평행 이동)될 수도 있다. 상기 와류센서의 출력신호의 값들의 드리프트는 도 6에 도시된 바와 같이, 원점 O로부터의 거리 Z의 변화와 그래프 자체의 상향 변위를 초래한다. 이러한 경우에도, 특이점 또한 드리프트되기 때문에 폴리싱종점을 검출할 수 있게 된다. 하지만, 이러한 출력 드리프트는 폴리싱 정지 시 또는 사전설정된 목표 두께에 도달하는 시점에서 폴리싱 상태들의 변화 시에 문제점들을 유발한다. 이는 와류센서의 출력신호의 값들과 막두께간의 관계의 변화 때문이다. 이는 폴리싱시간의 검출 오차를 유발한다.
이러한 와류센서의 출력값들의 드리프트는 또한 거리 Z에 기초한 상술된 방법 이외에, 막두께를 모니터링하는 여타의 방법에도 영향을 준다. 예를 들어, 일본 공개특허출원 제2005-121616호는 해당 출원의 도 13에서, 중심점(고정점)을 통과하는 기준선과 상기 중심점 및 와류센서의 출력신호(성분 X, 성분 Y)에 의해 특정되는 점을 연결하는 선간의 각도(θ)의 변화를 토대로 폴리싱 시에 막두께의 변화를 모니터링하는 방법을 개시하고 있다. 이 방법은 폴리싱패드의 두께의 변화에 관계없이 막두께의 변화를 정확히 모니터링할 수 있는 장점을 가진다. 하지만, 이 방법에서도, 각도 θ는 와류센서의 출력값들의 시간에 따른 변화에 따라 변할 수도 있다. 그 결과, 막두께와 와류센서의 출력신호의 값들간의 관계가 변경될 수도 있게 된다.
이러한 문제들을 해결하기 위하여, 와류센서를 정기적으로 교정할 필요가 있다. 하지만, 와류센서를 교정하기 위해서는, 폴리싱공정이 중단되어야만 하고, 그 결과 폴리싱장치의 이용가능성이 저하되게 된다. 이러한 이유로, 반도체대량생산설비에 있어서는, 와류센서의 교정이 빈번하게 실시될 수 없게 된다.
본 발명은 상기 단점들의 관점에서 고안되었다. 그러므로, 본 발명의 목적은 폴리싱장치의 이용가능성을 저하시키지 않으면서 와류센서를 교정할 수 있고, 막두께를 정확하게 모니터링할 수 있는 폴리싱모니터링방법 및 폴리싱장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태는 와류센서를 이용하여 폴리싱패드의 폴리싱면과 슬라이딩접촉하게 되는 기판 상의 도전막의 두께의 변화를 모니터링하기 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은 기판의 워터-폴리싱 시, 상기 폴리싱패드의 드레싱 시, 또는 상기 폴리싱패드의 교체 시, 보정신호값으로서 상기 와류센서의 출력신호를 취득하는 단계, 상기 보정신호값과 사전설정된 보정기준값간의 차이로부터 보정량을 산출하는 단계, 도전막을 구비한 기판을 폴리싱할 때, 상기 와류센서의 출력신호로부터 상기 보정량을 감산하여 실제 측정신호값을 산출하는 단계, 및 상기 실제 측정신호값의 변화를 모니터링하여 폴리싱 시의 상기 도전막의 두께의 변화를 모니터링하는 단계를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 보정기준값은 상기 보정신호값이 획득될 때의 것과 동일한 조건 하에 사전에 미리 획득된 상기 와류센서의 출력신호를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 방법은 상기 와류센서의 고유 신호값을 취득하는 단계, 상기 고유신호값이 취득될 때의 것과 동일한 조건 하에 초기신호값으로서 상기 와류센서의 출력신호를 취득하는 단계, 상기 고유신호값과 상기 초기신호값간의 차이로부터 초기 드리프트를 산출하는 단계, 및 상기 보정량의 산출 이전에, 상기 보정기준값으로부터 상기 초기 드리프트를 감산하여 상기 보정기준값을 보정하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 와류센서의 출력신호는 상기 와류센서의 코일을 포함하는 전기회로의 임피던스의 유도리액턴스성분과 저항성분을 포함하여 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 와류센서의 출력신호는 상기 와류센서의 코일을 포함하는 전기회로의 임피던스의 유도리액턴스성분과 저항성분을 포함하여 이루어지고, 상기 저항성분과 상기 유도리액턴스성분은 좌표계 상의 좌표로 정의되며, 상기 좌표는 상기 도전막의 두께의 감소에 따라 상기 좌표계의 원점과 상기 좌표에 의해 특정되는 점간의 거리가 감소하도록 상기 좌표계 상에서 회전 및 이동된다.
본 발명의 또다른 실시형태는 폴리싱면을 갖는 폴리싱패드, 와류센서, 상기 폴리싱면에 대하여 기판을 가압하도록 구성된 톱링, 상기 폴리싱면을 드레싱하도록 구성된 드레서, 상기 기판과 상기 폴리싱패드간의 상대이동을 제공하도록 구성된 기구, 및 상기 와류센서를 이용하여 상기 폴리싱면과 슬라이딩접촉하게 되는 기판 상의 도전막의 두께의 변화를 모니터링하도록 구성된 모니터링유닛을 포함하는 폴리싱장치를 제공한다. 상기 모니터링유닛은 기판의 워터-폴리싱 시, 상기 폴리싱패 드의 드레싱 시, 또는 상기 폴리싱패드의 교체 시, 보정신호값으로서 상기 와류센서의 출력신호를 취득하고, 상기 보정신호값과 사전설정된 보정기준값간의 차이로부터 보정량을 산출하며, 도전막을 구비한 기판을 폴리싱할 때, 상기 와류센서의 출력신호로부터 상기 보정량을 감산하여 실제 측정신호값을 산출하고, 상기 실제 측정신호값의 변화를 모니터링하여 폴리싱 시의 상기 도전막의 두께의 변화를 모니터링하도록 작동가능하다.
본 발명에 따르면, 상기 와류센서의 교정은 폴리싱장치에서 수행될 필요가 있는 드레싱과 같은 사전설정된 처리들 도중에 소프트웨어 상에서 수행될 수 있다. 그러므로, 폴리싱장치의 이용가능성의 저하없이도 막두께의 정확한 모니터링이 연속해서 행해질 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 실시예들을 도면들을 참조하여 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리싱장치의 전체 구조를 도시한 개략도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 폴리싱장치는 그 상부면 상에 폴리싱패드(10)를 잡아주는 폴리싱테이블(12), 폴리싱될 워크피스(workpiece)인 웨이퍼(기판)를 잡아주고 상기 폴리싱패드(10)의 상부면에 대하여 상기 웨이퍼를 가압하도록 구성된 톱링(14), 및 상기 웨이퍼의 폴리싱이 수행되지 않을 때 상기 폴리싱패드(10)의 상부면 상에서 드레싱(또는 컨디셔닝)을 수행하도록 구성된 드레서(20)를 구비한다. 상기 폴리싱패드(10)의 상부면은 웨이퍼와 슬라이딩접촉하는 데 사용되 는 폴리싱면을 제공한다.
상기 폴리싱테이블(12)은 그 아래 배치되는 모터(도시안됨)에 결합되고, 화살표로 표시된 바와 같이 그 자신의 축을 중심으로 회전가능하다. 폴리싱액공급노즐(도시안됨)은 폴리싱테이블(12) 상방에 배치되어, 폴리싱액이 폴리싱액공급노즐로부터 폴리싱패드(10)로 공급되도록 한다.
상기 톱링(14)은 모터와 승강실린더(도시안됨)에 결합되는 톱링샤프트(18)에 결합된다. 상기 톱링(14)은 이에 따라 화살표로 표시된 바와 같이 수직방향으로 이동가능하고, 상기 톱링샤프트(18)를 중심으로 회전가능하다. 폴리싱될 웨이퍼는 진공흡인 등에 의하여 상기 톱링(14)의 하부면으로 흡인되어 그 위에 유지된다.
상술된 구조들에 의하면, 톱링(14)의 하부면 상에 유지되는 웨이퍼는 회전하는 폴리싱테이블(12) 상의 폴리싱패드(10)의 폴리싱면에 대하여 상기 톱링(14)에 의해 회전 및 가압된다. 상기 폴리싱액은 폴리싱액공급노즐로부터 폴리싱패드(10)의 폴리싱면 상으로 공급된다. 상기 웨이퍼는 이에 따라 폴리싱패드(10)와 웨이퍼의 표면(하부면) 사이에 폴리싱액이 존재할 때에 폴리싱된다. 본 실시예에 있어서, 폴리싱테이블(12) 및 톱링(14)은 웨이퍼와 폴리싱패드(10)간의 상대이동을 제공하는 기구를 구성한다.
도 8은 도 7에 도시된 톱링의 단면을 도시한 개략도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 톱링(14)은 플렉시블조인트(30)를 통해 톱링샤프트(18)의 하단부에 결합된 디스크형 톱링바디(31) 및 상기 톱링바디(31)의 하부에 제공되는 리테이너링(32)을 구비한다. 상기 톱링바디(31)는 금속이나 세라믹과 같이 강도와 강성이 높은 재료로 이루어진다. 상기 리테이너링(32)은 고강성 수지, 세라믹 등으로 이루어진다. 상기 리테이너링(32)은 상기 톱링바디(31)와 일체형으로 형성될 수도 있다.
상기 톱링바디(31) 및 리테이너링(32)은 그 안에 웨이퍼(W)와 접촉하게 될 탄성패드(33)를 수용하는 공간, 탄성멤브레인으로 이루어진 환형압력시트(34) 및 상기 탄성패드(33)를 잡아주도록 구성된 디스크형 척킹플레이트(35)를 구비한다. 상기 탄성패드(33)는 상기 척킹플레이트(35)에 의해 유지되는 상부주변에지를 구비한다. 4개의 압력챔버(에어백) P1, P2, P3, P4는 탄성패드(33)와 척킹플레이트(35) 사이에 제공된다. 이들 압력챔버(P1, P2, P3, P4)는 각각 유체로(37, 38, 39, 40)를 통해 예시되지 않은 압력조정장치와 유체연통되어 있다. 상기 압력조정장치는 가압된 유체(예컨대, 가압된 공기)를 압력챔버(P1, P2, P3, P4) 안으로 공급하여 이들 압력챔버 내에 진공을 조성하도록 구성된다. 중앙 압력챔버 P1은 원형이고, 다른 압력챔버 P2, P3, P4는 환형이다. 이들 압력챔버(P1, P2, P3, P4)는 동심으로 배치된다. 상기 압력조정장치는 컴프레서 및 진공펌프를 포함하여 이루어질 수도 있다.
상기 압력조정장치는 압력챔버(P1, P2, P3, P4)의 내부 압력들을 독립적으로 변경가능하여, 네 영역, 즉 중앙영역 C1, 내측영역 C2, 외측영역 C3 및 주변영역 C4로 인가될 가압력을 거의 독립적으로 조정하게 된다. 정확하게는, 각각의 영역이 인접한 영역에 의해 다소 영향을 받게 된다. 또한, 톱링(14)을 그 전체로서 상승 또는 하강시킴으로써, 리테이너링(32)이 폴리싱패드(10) 상에 사전설정된 힘을 가 할 수 있다. 압력챔버 P5는 척킹플레이트(35)와 톱링바디(31) 사이에 형성된다. 상술된 압력조정장치는 가압된 유체를 압력챔버 P5 안으로 공급하여 유체로(41)를 통해 상기 압력챔버 P5 안에 진공을 조성하도록 구성된다. 이러한 작업에 의하면, 상기 척킹플레이트(35)와 탄성패드(33)는 그 전체가 수직방향으로 이동된다. 상기 리테이너링(32)은 폴리싱 시에 웨이퍼(W)가 톱링(14)으로부터 빠지는 것을 방지하기 위하여 상기 웨이퍼(W) 주위에 배치된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W) 상에 형성된 도전막의 두께를 검출하기 위한 와류센서(50)는 폴리싱테이블(12) 내에 제공된다. 상기 와류센서(50)는 CMP 제어장치(54)에 결합되는 모니터링유닛(53)에 결합된다. 상기 와류센서(50)의 출력신호들은 모니터링유닛(53)으로 전송된다. 상기 모니터링유닛(53)은 도 3 및 도 4를 참조하여 설명되는 바와 같이, 상기 와류센서(50)의 출력신호들을 처리하고, 도전막의 두께에 따라 변하는 모니터링신호로서 거리 Z(도 4 참조)를 산출한다. 상기 모니터링유닛(53)에 의한 와류센서(50)의 출력신호의 처리는 도 2에 도시된 그래프의 회전처리와 평행이동처리를 포함한다. 상기 모니터링유닛(53)은 각각의 영역 C1, C2, C3, C4에서 폴리싱 시에 모니터링신호의 변화(즉, 도전막의 두께의 변화)를 모니터링한다.
도 9는 폴리싱테이블(12)과 웨이퍼(W)간의 위치관계를 도시한 평면도이다. 부호 Cγ는 폴리싱테이블(12)의 회전중심을 나타낸다. 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 와류센서(50)는 폴리싱 시에 톱링(14)에 의해 유지되는 웨이퍼(W)의 중심 Cw를 와류센서(50)가 통과하도록 하는 위치에 제공된다. 구체적으로, 상기 와류센 서(50)는 폴리싱테이블(12)이 한 번 회전할 때마다 상기 웨이퍼(W)의 실질적인 반경방향으로 웨이퍼(W)를 가로질러 스위핑(sweeping)한다.
도 10은 웨이퍼(W)를 가로질러 스위핑하는 와류센서(50)의 경로들을 도시한 도면이다. 상술된 바와 같이, 폴리싱테이블(12)이 회전되면, 와류센서(50)는 웨이퍼(W)의 중심 Cw(즉, 톱링샤프트(18)의 중심)를 통과하는 경로를 설명하기 위하여 웨이퍼(W)의 표면을 가로질러 스위핑한다. 상기 톱링(14)의 회전속도는 대체로 폴리싱테이블(12)의 회전속도와 상이하기 때문에, 상기 웨이퍼(W)의 표면 상의 와류센서(50)의 경로는, 도 10에 스캔선(스위프선) SL1, SL2, SL3, ... 으로 도시된 바와 같이, 상기 폴리싱테이블(12)이 회전을 만들 때마다 변한다. 이 경우에도, 와류센서(50)는 상술된 웨이퍼(W)의 중심 Cw를 통과시키기 위하여 위치하기 때문에, 상기 와류센서(50)의 경로는 매 회전 시에 웨이퍼(W)의 중심 Cw를 통과한다. 본 실시예에 있어서, 와류센서(50)에 의한 막두께 검출의 타이밍은 상기 웨이퍼(W)의 중심 Cw에서의 막두께가 매 회전 시에 와류센서(50)에 의해 모니터링되도록 조정된다.
폴리싱된 웨이퍼(W)의 표면의 막두께 프로파일은 일반적으로 웨이퍼(W)의 표면에 직교 방향으로 상기 웨이퍼(W)의 중심 Cw을 통해 연장되는 축에 대하여 축대칭이라는 것이 알려져 있다. 이에 따라, 도 10에 도시된 바와 같이, m번째 스캔선 SLm 상의 n번째 모니터링점을 MPm-n으로 표현하면, n번째 모니터링점의 반경방향위치에서의 웨이퍼(W)의 막두께의 변화가 각각의 스캔선 상의 n번째 모니터링점 MP1-n, MP2-n, ..., MPm-n의 모니터링신호들을 추적함으로써 모니터링될 수 있다.
도 11은 도 10에 도시된 웨이퍼 상의 모니터링점들 가운데, 모니터링유닛(53)에 의하여 모니터링될 모니터링점들의 선택의 일례를 도시한 평면도이다. 도 11에 도시된 예시에서, 상기 모니터링유닛(53)은 영역 C1, C2, C3, C4의 경계와 중심 부근에 위치한 모니터링점 MPm-1, MPm-2, MPm-3, MPm-4, MPm-5, MPm-6, MPm-8, MPm-10, MPm-11, MPm-12, MPm-13, MPm-14, 및 MPm-15 를 모니터링한다. 도 10에 도시된 예시와 달리, 모니터링점 MPm-i와 MPm-(i+1) 사이에는 또다른 모니터링점이 제공될 수도 있다. 모니터링될 모니터링점들의 선택이 도 11에 도시된 예시로 제한되는 것은 아니다. 웨이퍼(W)의 표면의 폴리싱을 제어하는 관점에서 모니터링될 점들을 모니터링점으로 선택할 수 있다. 대안적으로는, 각각의 스캔선 상의 모니터링점들 모두가 선택될 수도 있다.
도 10에서는, 설명의 편의성을 위하여, 하나의 스캐닝 작업에서의 모니터링점들의 개수가 15이다. 하지만, 모니터링점들의 개수가 예시된 예시로 제한되는 것은 아니며, 폴리싱테이블(12)의 회전속도와 측정 주기에 따라 다양한 개수일 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼(W)의 일 단부로부터 타 단부까지 분포되는 300개의 모니터링점들을 설정하고, 이들 모니터링점들을 영역 C1, C2, C3, C4에 대응하는 4개의 세그먼트들로 분할할 수도 있다. 이 경우, 각각의 세그먼트에서의 모니터링점들에서 얻어지는 센서(50)의 출력신호값들의 평균값 또는 대표값이 산출될 수도 있고, 상기 산출된 평균값 또는 대표값은 상기 세그먼트에서의 센서(50)의 출력신호값으로 사용될 수도 있다. 노이즈를 소거하도록 데이터를 평활화하기 위해서는, 이웃하 는 모니터링점들에서 얻어지는 출력신호값들이 표준화될 수도 있다.
상기 모니터링유닛(53)은 모니터링신호(즉, 본 실시예에서는 거리 Z)를 생성하도록 선택된 모니터링점들에서 얻어지는 와류센서(50)의 출력신호들에 대한 상술된 처리들을 행한다. 상기 모니터링유닛(53)은 각각의 선택된 모니터링점에서 얻어지는 모니터링신호를 각각의 압력챔버(P1, P2, P3, P4)에 대해 미리 설정된 기준신호와 비교하고, 각각의 모니터링신호들을 대응하는 기준신호로 수렴시킬 수 있는 상기 압력챔버(P1, P2, P3, P4)내의 최적의 압력들을 산출한다. 따라서, 상기 모니터링유닛(53)은 상기 모니터링신호를 토대로 압력챔버(P1, P2, P3, P4)의 내부압력을 제어하기 위한 제어장치로서의 기능을 한다.
상기 산출된 압력들은 모니터링유닛(53)으로부터 CMP제어장치(54)로 전송된다. 상기 CMP제어장치(54)는 압력조정장치를 통해 압력챔버(P1, P2, P3, P4)의 내부압력을 변경시킨다. 이러한 방식으로, 웨이퍼(W) 내의 각각의 영역 C1, C2, C3, C4에 인가되는 가압력이 조정된다. 상기 모니터링유닛(53)과 CMP제어장치(54)는 단일 제어유닛 안에 통합될 수도 있다.
도 12는 와류센서를 도시한 개략도이다. 상기 와류센서(50)는 센서코일(102), 상기 코일(102)에 연결된 AC전원(103) 및 상기 센서코일(102)을 포함하는 전기회로(도 1의 센서측 회로)의 저항성분 X와 유도리액턴스성분 Y를 검출하도록 구성된 동기검파기(105)를 포함한다. 그 두께로 검출될 막인 도전막(201)은 웨이퍼(W) 상의 박막이고, 상기 박막은 구리, 텅스텐, 탄탈륨 또는 티타늄과 같은 도전재로 이루어진다. 센서코일(102)과 도전막간의 거리 G는 예컨대 0.5 mm 내지 5 mm 의 범위 내에 있다.
도 13은 도 12에 도시된 와류센서의 센서코일의 예시적인 형태를 도시한 도면이다. 상기 센서코일(102)은 보빈(111) 및 상기 보빈(111) 상에 권선된 3개의 코일(112, 113, 114)을 포함한다. 이들 코일(112, 113, 114)은 3층 코일을 형성한다. 중앙코일(112)은 AC전원(103)에 연결된 여자코일이다. 상기 여자코일(112)은 AC전원(103)으로부터 교류의 공급에 의해 자기장을 생성하여, 상기 웨이퍼 상의 도전막에 와류를 생성하게 된다. 상기 검출코일(113)은 여자코일(112) 상방에 위치한다(즉, 도전막측에 위치한다). 상기 검출코일(113)은 도전막에서 흐르는 와류에 의해 생성되는 자속을 검출하도록 구성된다. 밸런스코일(114)은 상기 검출코일(113)의 반대쪽에 위치한다.
상기 코일(112, 113, 114)은 동일한 권선 횟수를 갖는다(1 내지 500번). 상기 검출코일(113)과 밸런스코일(114)은 서로 반대의 상으로 연결된다. 도전막이 검출코일(113) 부근에 존재하면, 도전막을 통과하는 와류에 의해 생성되는 자속은 검출코일(113) 및 밸런스코일(114)과 상호연결된다. 상기 검출코일(113)은 여타의 코일보다 도전막에 근접하여 위치하기 때문에, 상기 코일(113, 114)에 생성되는 유도전압들이 언밸런싱되어, 상기 도전막에서 와류에 의해 생성되는 자속쇄교수가 검출될 수 있게 된다.
도 14는 와류센서의 상세를 도시한 개략도이다. 상기 AC전원(103)은 고정주파수를 생성하는 수정발진기와 같은 오실레이터를 포함한다. 예를 들어, AC전원(103)은 1 내지 50 MHz의 고정주파수를 갖는 교류를 센서코일(102)에 공급한다. 상기 AC전원(103)에 의해 생성되는 교류는 밴드패스필터(120)를 통해 센서코일(102)에 공급된다. 센서코일(102)의 단자는 브릿지회로(121)와 고주파증폭기(123)를 통해 동기검파기(105)에 전송되는 신호를 출력한다. 상기 동기검파기(105)는 코사인동기검파회로(125)와 사인동기검파회로(126)를 구비하고, 임피던스의 저항성분과 유도리액턴스성분을 추출한다.
로우패스필터(127, 128)는 동기검파기(105)로부터 출력되는 저항성분과 유도리액턴스성분으로부터 불필요한 고주파 성분들(예컨대, 5 kHz 이상)을 제거하기 위하여 제공된다. 그 결과, 임피던스의 저항성분으로서 신호 X 및 유도리액턴스성분으로서 신호 Y는 와류센서(50)로부터 출력된다. 상기 모니터링유닛(53)은 도 3을 참조하여 기술된 출력신호 X 및 Y에 대해 동일한 처리들을 행하여(예컨대, 회전처리 및 평행이동처리), 거리 Z(도 3 및 도 4 참조)를 모니터링신호로서 산출하게 된다. 와류센서(50)의 출력신호 X 및 Y의 처리, 예컨대 회전처리와 평행이동처리는 와류센서(50)에서 전기적으로 행해질 수도 있고 또는 모니터링유닛(53)에서의 산출에 의해 행해질 수도 있다.
막두께의 변화 모니터링은 도 3에 기술된 바와 같이 신호 X 및 Y의 처리없이 행해질 수도 있다. 이 경우, 기준점(고정점)은 도 2의 점 To 부근에 제공되어, 막두께의 변화가 상기 기준점과 점 Tn간의 거리의 변화를 토대로 모니터링 된다. 이러한 기준점은 (좌표로 특정되는) 위치에 제공되어, 상기 기준점과 점 Tn간의 거리가 폴리싱시간에 따라 감소되게 된다.
상기 와류센서의 출력신호값들은, 도 5에 도시된 바와 같이, 주변 온도와 폴 리싱패드로의 액체침투를 포함하는 작업 환경들의 변화로 인하여, 그리고 시간에 따른 와류센서(50) 자체의 상태 변화로 인하여 드리프트(즉, 상호 평행 이동)될 수도 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 상기 모니터링유닛(53)이 막두께의 변화를 정확하게 모니터링하기 위하여 와류센서(50)의 출력신호들의 교정을 주기적으로 행한다. 다음의 설명은 와류센서(50)의 출력신호 X 및 Y에 대해 수행되는 도 3에 도시된 상술된 처리들(예컨대, 회전처리, 평행이동처리)을 통해 얻어지는 출력신호들에 대해 수행될 교정처리에 관한 것이다. 상기 교정처리는 상술된 처리들에 앞서 행해질 수도 있다. 본 명세서에서는, 와류센서(50)의 출력신호들은 상술된 처리들의 적용이 없는 미처리 신호들과 상술된 처리들을 통해 얻어지는 신호들 양자 모두를 포함한다.
도 15는 와류센서의 출력신호들의 교정의 플로우차트를 도시한 다이어그램이고, 도 16은 도 15의 플로우차트에 따라 와류센서(50)의 출력신호를 교정하는 처리를 가시적으로 예시한 도면이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 단계 1에서는, 와류센서(50)의 초기 교정(즉, 하드웨어 교정)이 행해진다. 구체적으로는, 폴리싱패드(10)가 폴리싱테이블(12)로부터 제거되고, 사전설정된 두께를 갖는 스페이서가 폴리싱테이블(12)의 상부면 상에 배치된다. 도전막이 없는(즉, 막두께가 제로인) 웨이퍼가 상기 스페이서 상에 배치된다. 이러한 상태에서, 상기 모니터링유닛(53)은 와류센서(50)의 고유신호값 Xc 및 Yc를 획득한다. 그 후, 상기 와류센서(50)의 출력이 조정되어, 고유신호값 Xc 및 Yc가 막두께가 제로인 것을 나타내는 사전설정된 좌표에 대응하게 된다.
이러한 초기 교정(즉, 하드웨어 교정)에서, 와류센서(50)의 출력은 도전막이 사전설정된 두께를 갖는 웨이퍼를 이용하여 추가로 조정되어, 상기 와류센서(50)의 출력신호들이 여타의 사전설정된 좌표에 대응하도록 한다. 이러한 작업의 결과로부터, 도 3과 연계하여 설명된 바와 같이 회전각과 증폭정도가 최종적으로 결정된다. 이러한 방식으로, 초기 교정(즉, 하드웨어 교정)이 상기 와류센서(50) 상방에 존재하는 폴리싱패드없이 행해진다. 도전막이 없는 상술된 웨이퍼와 도전막이 있는 웨이퍼는 교정에 전용인 웨이퍼이다. 따라서, 이러한 웨이퍼 자체의 고유저항과 막두께가 엄격하게 관리된다.
다음으로, 단계 2로서, 와류센서(50)의 초기신호값 Xg 및 Yg는 모니터링유닛(53)에 의하여 획득된다. 상기 초기신호값 Xg 및 Yg의 획득은 상술된 초기 교정에서와 동일한 조건 하에 수행되어, 폴리싱공정이 개시되기 전에 행해진다. 구체적으로는, 동일하거나 유사한 스페이서가 폴리싱테이블(12) 상에 배치되고, 동일하거나 유사한 웨이퍼(즉, 도전막이 없는 웨이퍼)가 상기 스페이서 상에 배치된다. 이러한 상태에서, 상기 와류센서(50)로부터 출력되는 초기신호값 Xg 및 Yg가 획득된다. 그 후, 단계 3으로서, 초기드리프트 △Xg 및 △Yg가 산출된다. 구체적으로는, 고유신호값 Xc 및 Yc가 초기신호값 Xg 및 Yg로부터 감산되어, 상기 초기드리프트 △Xg(=Xg - Xc) 및 △Yg(=Yg - Yc)가 얻어지게 된다.
초기 교정(즉, 하드웨어 교정)의 종단에서 폴리싱 개시까지 소정 기간의 시간이 경과된다면, 상기 와류센서(50)의 출력신호들이 상기 초기 교정 직후 그 출력신호들과 비교하여 이미 드리프트될 수도 있다. 상기 초기신호값 Xg 및 Yg을 획득 하는 목적은 초기 교정(하드웨어 교정)의 시간으로부터 와류센서(50)의 출력신호들의 변화량을 결정하기 위함이다. 폴리싱이 초기 교정 직후에 개시되면, 초기드리프트 △Xg 및 △Yg가 제로가 될 것으로 추정된다. 그러므로, 단계 2와 단계 3이 행해지지 않게 된다. 하지만, 초기드리프트 △Xg 및 △Yg는 초기 교정 직후 폴리싱이 개시되었는 지의 여부에 관계없이 얻어질 수도 있다.
도 3이 완료된 후, 드리프트를 보정하기 위한 기준값인 보정기준값 Xb 및 Yb가 단계 4로서 모니터링유닛(53)에 의해 획득된다. 이러한 보정기준값 Xb 및 Yb의 획득은 상기 초기신호값들을 획득하는 상술된 처리와 초기 교정의 것과 유사한 조건 하에 행해진다. 상기 유사한 조건들은 상기 조건들이 초기신호값들을 획득하는 상술된 처리와 초기 교정의 것과 완전히 동일하지 않다는 것을 의미한다. 보다 구체적으로는, 도전막이 와류센서(50) 상방에 존재하지 않도록 하는 조건 하에 보정기준값 Xb 및 Yb가 획득된다. 예를 들어, 보정기준값 Xb 및 Yb의 획득은 드레서(20)가 폴리싱패드(10)의 폴리싱면을 드레싱하고 있을 때, 또는 웨이퍼가 폴리싱면 상으로 공급되는 물을 이용하여 워터-폴리싱되어 와류센서(50)가 웨이퍼 상의 도전막에 대면하지 않을 때, 또는 도전막이 없는 웨이퍼가 폴리싱면 상으로 공급되는 물을 이용하여 워터-폴리싱될 때, 또는 폴리싱패드(10)가 폴리싱테이블(12)로부터 교체하기 위해 제거될 때에 행해진다. 도전막이 없는 웨이퍼의 예시로는 단지 하나의 비도전막을 갖는 웨이퍼를 포함한다.
보정기준값 Xb 및 Yb가 드레싱 시에 얻어져야 하는 경우에는, 상기 드레서(20)로부터 먼 위치에서의 상기 와류센서(50)의 출력값(즉, 보정기준값 Xb 및 Yb)들이 획득된다. 보정기준값 Xb 및 Yb이 비도전막을 갖는 웨이퍼의 워터-폴리싱 시에 얻어져야 하는 경우에는, 웨이퍼를 향하는 위치에서의 와류센서(50)의 출력값들이 획득된다. 정밀하게는, 와류센서(50)의 출력값들이 웨이퍼 자체의 고유저항(즉, 기판저항)에 따라 변할 수도 있다. 그러므로, 그 고유저항이 소정 범위 내에 있도록 웨이퍼가 관리된다. 비도전막이 있는 웨이퍼 대신에, 막이 없는 실리콘웨이퍼가 사용될 수도 있다.
보정기준값 Xb 및 Yb가 도전막이 있는 웨이퍼의 워터-폴리싱 시에 얻어져야 하는 경우에는, 상기 웨이퍼로부터 먼 위치에서의 와류센서(50)의 출력값들이 획득된다. 보정기준값 Xb 및 Yb가 폴리싱패드(10)의 교체 시에 얻어져야 하는 경우에는, 상기 와류센서(50)의 출력값들이 폴리싱테이블(12) 상에 전혀 없는 동안에 획득된다. 상기 폴리싱패드(10)의 교체 시 보정기준값 Xb 및 Yb의 획득은 상기 폴리싱패드(10) 안으로의 액체침투가 거의 발생하지 않아 상기 와류센서(50)의 출력신호들에 거의 영향을 주지 않는 경우로 제한된다는 점에 유의한다.
비도전막이 있는 웨이퍼의 워터-폴리싱을 포함하는 처리들은 품질제어(QC)를 위해 주기적으로 행해져야 한다. 상술된 드레싱, 워터-폴리싱 및 폴리싱패드의 교체는 모두 폴리싱장치에서 필수적으로 행해진다. 본 실시예에 따른 교정은 처리의 중단없이 상기 처리들 중 하나를 행하는 도중에 행해진다. 그러므로, 와류센서(50)의 출력신호들을 교정하기 위한 시간이 반드시 필요하지는 않게 된다. 결과적으로, 스루풋(throughput) 전체가 저하되지 않게 된다. 이들 처리 중 여하한의 것에서도, 와류센서(50)의 출력신호들은 상기 와류센서(50)가 도전막에 대면하지 않는 동안 에(즉, 도전막이 와류센서(50)의 유효 측정 영역 내에 존재하지 않는 동안에) 획득된다. 그러므로, 도 1의 R2의 값이 무한대에 근접하고, 상기 보정기준값들은 도전막의 두께가 제로로 감소될 때의 조건들에 유사한 조건 하에 얻어진다.
다음으로, 단계 5로서, 초기드리프트 △Xg 및 △Yg는 보정기준값 Xb 및 Yb로부터 감산되어, 상기 보정기준값들이 보정되게 된다. 이 단계에서, 보정된 보정기준값 Xo(=Xb - △Xg) 및 Yo(=Yb - △Yg)이 얻어진다. 보정기준값 Xb 및 Yb의 획득(단계 4)과 보정된 보정기준값 Xo 및 Yo의 산출(단계 5)은 폴리싱처리에 앞서 단 한 번만 행해진다. 보정기준값이 초기 교정 직후에 얻어진다면, 단계 1, 단계 2, 단계 3 및 단계 5에서의 고유신호값들의 획득을 생략할 수 있게 된다. 이 경우, Xb 및 Yb는 후속 단계들에서의 보정기준값들로 사용된다.
단계 2 내지 단계 5의 처리들은 초기 교정이 행해진 때에 그 출력신호들에 대한 와류신호(50)의 출력신호들을 보정하기 위한 것이다. 하지만, 보정된 출력신호들이 초기 교정 시에 출력신호들과 동일할 필요가 없는 경우에는, 보정기준값 Xb 및 Yb에서 사전설정된 값들을 감산하여, 예컨대 고유신호값의 조정목표값을 Xc' 및 Yc'로 하고 추가로 Xo=Xc' 및 Yo=Yc'라 함으로써, 단계 1 및 단계 2 내지 단계 5에서의 고유신호값들의 획득을 생략할 수 있게 된다. 이 경우, 후술하는 보정량 △Xa 및 △Ya은 후술하는 보정신호값 Xa 및 Ya을 획득하는 조건들에 따라 변한다. 그러므로, 상기 방법에서는, 상이한 조건들 하에 얻어지는 보정신호값들이 함께 사용될 수 없게 된다. 다른 한편으로, 앞서 설명된 방법에서는, 보정기준값들이 각각 얻어 지는 한, 상이한 조건들(예컨대, 드레싱 시, 폴리싱패드의 교체) 하에 얻어지는 보정량들과 보정신호값들이 혼합되어 함께 사용될 수 있다.
그런 다음, 단계 6으로서, 보정신호값 Xa 및 Ya는 모니터링유닛(53)에 의해 획득된다. 이러한 보정신호값 Xa 및 Ya의 획득은 보정기준값 Xb 및 Yb의 획득 시와 동일한 조건 하에 행해진다. 예를 들어, 드레서(20)가 드레싱액의 공급에 의해 폴리싱면을 드레싱하고 있는 동안에 보정기준값 Xb 및 Yb이 획득되었다면, 상기 보정신호값 Xa 및 Ya 또한 드레서(20)가 동일한 드레싱액의 공급에 의해 폴리싱면을 드레싱하고 있는 동안에도 획득된다. 상기 보정신호값 Xa 및 Ya는 예컨대 웨이퍼의 폴리싱 이전의 드레싱 동안에 또는 제1웨이퍼의 폴리싱 이전의 폴리싱패드의 교체 시에 획득될 수도 있다.
그 후, 단계 7로서, 보정량 △Xa(=Xa - Xo) 및 △Ya(=Ya - Yo)은 보정신호값 Xa 및 Ya로부터 보정기준값 Xo 및 Yo를 감산하여 얻어진다. 이들 보정량 △Xa 및 △Ya는 와류센서(50)의 출력신호들의 드리프트들이다. 상기 보정량 △Xa 및 △Ya은 모니터링유닛(53)에 저장 및 등록된다. 그 후, 후속 웨이퍼가 폴리싱되고 있는 동안, 보정된 출력신호 Xp 및 Yp는 상기 와류센서(50)의 출력신호 Xm 및 Ym으로부터 상기 보정량 △Xa 및 △Ya을 감산하여 얻어진다. 상기 보정된 출력신호 Xp(=Xm - △Xa) 및 Yp(=Ym - △Ya)는 실제 측정신호값들이다. 초기드리프트 △Xg 및 △Yg가 단계 3에서 산출된 후, 이들 초기드리프트들은 초기 보정량 △Xa 및 △Ya으로서 등록된다(즉, △Xa = △Xg, △Ya = △Yg). 이러한 초기 설정에 의하면, 보정량이 제1시간에 단계 7에서 산출되기 이전에도, 초기드리프트의 산출로부터 장시간이 경과 되지 않는 한, 상기 와류센서(50)의 출력신호들의 보정이 적절하게 행해질 수 있다. 상기 모니터링유닛(53)은 도 4에 도시된 바와 같이, XY 좌표계 상의 좌표(Xp, Yp)에 의해 특정되는 점과 원점 O간의 거리 Z(=(Xp2 + Yp2)1/2)를 산출한다. 또한, 상기 모니터링유닛(53)은 상기 거리 Z의 변화를 토대로 폴리싱 시에 도전막의 두께를 모니터링한다.
폴리싱종점은 거리 Z가 일정하게 되는 특이점을 검출하여 검출될 수 있다. 또한, 경험이나 실험으로부터 거리 Z와 막두께간의 관계를 보여주는 이전 데이터를 획득함으로써, 막두께가 원하는 막두께로 감소될 때 폴리싱 조건들을 변경하거나 폴리싱을 중단시킬 수도 있다.
상기 보정량 △Xa 및 △Ya은 상기 보정량이 산출될 때마다 모니터링유닛(53)에 의해 사전설정된 임계값과 비교된다(단계 8). 산출된 보정량이 임계값 이하이면, 현재 등록된 보정량이 새롭게 산출된 보정량으로 대체된다(단계 9). 다른 한편으로, 산출된 보정량이 임계값을 초과한다면, 상기 산출된 보정량은 예상치 못한 것들이 발생하므로 폐기된다.
이어서, 단계 6 내지 단계 9는 소정의 간격으로 반복되어, 등록된 보정량이 적절한 값들로 유지되게 된다. 폴리싱패드(10) 안으로의 액체침투의 영향이 크다면, 단계 6 내지 단계 9는 웨이퍼가 폴리싱될 때마다 또는 하나의 로트 내의 웨이퍼들이 폴리싱될 때마다 반복될 수도 있다. 폴리싱패드(10) 안으로의 액체침투의 영향이 작다면, 단계 6 내지 단계 9는 상기 폴리싱패드(10)가 교체될 때마다 반복 될 수도 있다.
도 17a에 도시된 바와 같이, 와류센서(50)의 출력신호들을 도시한 호형상의 그래프는 드리프트 이외에 회전, 확대 또는 축소될 수도 있다. 이러한 경우에는, 드리프트보정 이외에, 회전보정 및/또는 게인보정이 행해질 수도 있다. 상기 회전보정과 게인보정은 다음과 같이 행해질 수 있다. 첫째, 와류센서의 출력신호들은 초기 교정(하드웨어 교정) 직후에 획득되어, 기준 그래프가 작성되게 된다(도 17a의 점선 참조). 그 후, 앞서 기술된 교정이 행해져 드리프트를 보정하게 된다(도 17b 참조). 후속해서, 회전보정이 행해지고(도 17c 참조), 게인보정이 추가로 수행되어, 보정 대상으로서의 그래프가 기준 그래프와 일치하게 된다. 이들 보정들은 막두께의 정확한 모니터링을 가능하게 한다.
앞선 실시예들의 상세한 설명은 당업계의 당업자가 본 발명을 실시하고 이용할 수 있게 한다. 더욱이, 상기 실시예들의 다양한 변형예들은 당업계의 당업자에게는 자명하며, 본 명세서에 한정된 일반적인 원리와 구체적인 예시들은 다른 실시예들에 적용될 수도 있다. 그러므로, 본 발명은 본 명세서에 기술된 실시예들로 국한되는 것이 아니라, 청구범위와 균등론에 의해 한정되는 최대 범위까지 확대되어야만 한다.
도 1은 와류센서의 원리를 설명하기 위한 등가회로를 도시한 도면;
도 2는 XY 좌표계 상에서 폴리싱시간에 따라 변하는 X 및 Y를 그려 나타낸 그래프를 도시한 도면;
도 3은 도 2의 그래프를 반시계방향으로 90도만큼 회전시키고, 추가로 결과적인 그래프를 평행이동시켜 얻어지는 그래프를 도시한 도면;
도 4는 거리 Z를 수직축에 그리고 폴리싱시간을 수평축에 그려 작성된 그래프를 도시한 도면;
도 5는 와류센서의 출력신호값들의 드리프트를 예시한 도면;
도 6은 와류센서의 출력신호값들의 드리프트에 의해 야기되는 검출 오차를 예시한 도면;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리싱장치의 전체 구조를 도시한 개략도;
도 8은 도 7에 도시된 톱링의 단면을 도시한 개략도;
도 9는 폴리싱테이블과 웨이퍼간의 위치관계를 도시한 평면도;
도 10은 웨이퍼를 가로질러 스위핑되는 와류센서의 경로들을 도시한 도면;
도 11은 도 10에 도시된 웨이퍼 상의 모니터링점들 가운데, 모니터링유닛에 의해 모니터링될 모니터링점들의 선택의 일례를 도시한 평면도;
도 12는 와류센서를 도시한 개략도;
도 13은 도 12에 도시된 와류센서의 센서코일의 일례를 도시한 도면;
도 14는 와류센서의 상세를 도시한 개략도;
도 15는 와류센서의 출력신호를 교정하는 플로우차트를 도시한 다이어그램;
도 16은 도 15의 플로우차트에 따라 와류센서의 출력신호를 교정하는 처리를 가시적으로 예시한 도면; 및
도 17a 내지 도 17d는 드리프트보정, 회전보정 및 게인보정을 행하는 처리들을 예시한 도면들이다.

Claims (9)

  1. 와류센서를 이용하여 폴리싱패드의 폴리싱면과 슬라이딩접촉하게 되는 기판 상의 도전막의 두께의 변화를 모니터링하기 위한 방법에 있어서,
    상기 와류센서의 고유신호값을 취득하는 단계;
    상기 고유신호값이 취득될 때의 것과 동일한 조건 하에 초기신호값으로서 상기 와류센서의 출력신호를 취득하는 단계;
    상기 고유신호값과 상기 초기신호값간의 차이로부터 초기 드리프트를 산출하는 단계;
    사전설정된 보정기준값을, 상기 보정기준값으로부터 상기 초기 드리프트를 감산하여 보정하는 단계;
    기판의 워터-폴리싱 시, 상기 폴리싱패드의 드레싱 시, 또는 상기 폴리싱패드의 교체 시, 보정신호값으로서 상기 와류센서의 출력신호를 취득하는 단계;
    상기 보정신호값과 보정된 상기 보정기준값간의 차이로부터 보정량을 산출하는 단계;
    도전막을 구비한 기판을 폴리싱할 때, 상기 와류센서의 출력신호로부터 상기 보정량을 감산하여 실제 측정신호값을 산출하는 단계; 및
    상기 실제 측정신호값의 변화를 모니터링하여 폴리싱 시의 상기 도전막의 두께의 변화를 모니터링하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 모니터링방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보정기준값은, 상기 보정신호값이 획득될 때의 것과 동일한 조건 하에 사전에 미리 획득된 상기 와류센서의 출력신호를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 모니터링방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 와류센서의 출력신호는 상기 와류센서의 코일을 포함하는 전기회로의 임피던스의 유도리액턴스성분과 저항성분을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 모니터링방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 와류센서의 출력신호는 상기 와류센서의 코일을 포함하는 전기회로의 임피던스의 유도리액턴스성분과 저항성분을 포함하여 이루어지고,
    상기 저항성분과 상기 유도리액턴스성분은 좌표계 상의 좌표로 정의되며,
    상기 좌표는 상기 도전막의 두께의 감소에 따라 상기 좌표계의 원점과 상기 좌표에 의해 특정되는 점간의 거리가 감소하도록 상기 좌표계 상에서 회전 및 이동 되는 것을 특징으로 하는 모니터링방법.
  6. 기판을 폴리싱하기 위한 장치에 있어서,
    폴리싱면을 갖는 폴리싱패드;
    와류센서;
    상기 폴리싱면에 대하여 기판을 가압하도록 구성된 톱링;
    상기 폴리싱면을 드레싱하도록 구성된 드레서;
    상기 기판과 상기 폴리싱패드간의 상대이동을 제공하도록 구성된 기구; 및
    상기 와류센서를 이용하여 상기 폴리싱면과 슬라이딩접촉하게 되는 기판 상의 도전막의 두께의 변화를 모니터링하도록 구성된 모니터링유닛을 포함하여 이루어지고,
    상기 모니터링유닛은,
    기판의 워터-폴리싱 시, 상기 폴리싱패드의 드레싱 시, 또는 상기 폴리싱패드의 교체 시, 보정신호값으로서 상기 와류센서의 출력신호를 취득하고,
    상기 보정신호값과 사전설정된 보정기준값간의 차이로부터 보정량을 산출하며,
    도전막을 구비한 기판을 폴리싱할 때, 상기 와류센서의 출력신호로부터 상기 보정량을 감산하여 실제 측정신호값을 산출하고, 및
    상기 실제 측정신호값의 변화를 모니터링하여 폴리싱 시의 상기 도전막의 두께의 변화를 모니터링하도록 작동가능하고,
    상기 와류센서의 출력신호는 상기 와류센서의 코일을 포함하는 전기회로의 임피던스의 유도리액턴스성분과 저항성분을 포함하여 이루어지고,
    상기 저항성분과 상기 유도리액턴스성분은 좌표계 상의 좌표로 정의되며,
    상기 좌표는 상기 도전막의 두께의 감소에 따라 상기 좌표계의 원점과 상기 좌표에 의해 특정되는 점간의 거리가 감소하도록 상기 좌표계 상에서 회전 및 이동되는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보정기준값은 상기 보정신호값이 취득될 때의 것과 동일한 조건 하에 사전에 미리 획득된 상기 와류센서의 출력신호를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 와류센서의 출력신호는 상기 와류센서의 코일을 포함하는 전기회로의 임피던스의 유도리액턴스성분과 저항성분을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  9. 삭제
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