KR101691356B1 - Chemical mechanical polishing apparatus and controlling method using same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학 기계적 연마 장치 및 그 처리 방법에 관한 것으로, 웨이퍼의 화학 기계적 연마 장치로서, 상면에 연마 패드가 입혀지고 자전하는 연마 정반과; 상기 연마 패드에 상기 웨이퍼를 가압하면서 회전하는 연마 헤드와; 상기 연마 패드의 표면을 회전하는 컨디셔닝 디스크로 접촉한 상태로 개질하되, 상기 컨디셔닝 디스크는 도전성 재료를 포함하여 형성된 컨디셔너와; 상기 컨디셔너의 하측에서 상기 컨디셔닝 디스크의 저면으로부터 제1수신신호를 수신하는 제1센서와; 상기 제1센서로부터 상기 제1수신신호를 전송받아 상기 연마 패드의 두께를 산출하는 제어부를; 포함하여 구성되어, 연마층 두께를 측정하는 센서가 컨디셔닝 디스크의 하측을 통과할 때에 컨디셔닝 디스크로부터 수신하는 제1수신신호로부터 센서와 컨디셔닝 디스크까지의 거리 정보를 획득하고, 이를 통해 연마 패드의 두께 변동량에 관한 정보를 얻을 수 있으므로, 웨이퍼의 연마층에서 수신되는 제2수신신호로부터의 연마층 두께를 산출함에 있어서 제1수신신호로부터의 연마 패드의 두께 변동량을 반영하여 최종적으로 얻어지는 연마층 두께 또는 연마층 두께변동량을 보다 정확하게 측정할 수 있는 화학 기계적 연마 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 연마층 두께의 측정 방법을 제공한다.The present invention relates to a chemical mechanical polishing apparatus and a processing method thereof, and more particularly, to a chemical mechanical polishing apparatus for a wafer, comprising: an abrasive table having an upper surface coated with a polishing pad and rotating; A polishing head rotating on the polishing pad while pressing the wafer; Conditioning the surface of the polishing pad in contact with a rotating conditioning disk, the conditioning disk comprising a conductive material; A first sensor for receiving a first received signal from a bottom surface of the conditioning disk below the conditioner; A controller receiving the first reception signal from the first sensor and calculating a thickness of the polishing pad; To obtain distance information from the first received signal received from the conditioning disk to the sensor and the conditioning disk when the sensor measuring the thickness of the polishing layer passes under the conditioning disk, Therefore, when calculating the thickness of the polishing layer from the second reception signal received at the polishing layer of the wafer, the thickness of the polishing layer finally obtained or the amount of polishing A chemical mechanical polishing apparatus capable of more precisely measuring layer thickness variations and a method of measuring wafer polishing layer thickness using the same.

Description

화학 기계적 연마 장치 및 그 처리 방법 {CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS AND CONTROLLING METHOD USING SAME} Technical Field [0001] The present invention relates to a chemical mechanical polishing apparatus,

본 발명은 화학 기계적 연마 장치 및 그 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 패드의 마모량에 따라 연마 패드의 두께를 고려하여 웨이퍼의 막두께를 정확하게 검출할 수 있는 화학 기계적 연마 장치의 웨이퍼 막두께 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a chemical mechanical polishing apparatus and a processing method thereof, and more particularly, to a chemical mechanical polishing apparatus and a chemical mechanical polishing apparatus capable of accurately detecting a film thickness of a wafer in consideration of the thickness of a polishing pad, To an apparatus and a method for measuring a wafer film thickness of an apparatus.

일반적으로 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 공정은 회전하는 연마 정반 상에 웨이퍼 등의 기판이 접촉한 상태로 회전 시키면서 기계적인 연마를 행하여 미리 정해진 두께에 이르도록 기판의 표면을 평탄하게 하는 공정이다. Generally, a chemical mechanical polishing (CMP) process is a process in which a surface of a substrate is flattened to a predetermined thickness by performing mechanical polishing while rotating a substrate such as a wafer in contact with a rotating polishing plate to be.

이를 위하여, 화학 기계적 연마 장치는 연마 정반에 연마 패드를 그 위에 입힌 상태로 자전시키면서, 캐리어 헤드로 웨이퍼를 연마 패드의 표면에 가압하면서 회전시켜, 웨이퍼의 표면을 평탄하게 연마한다. 이를 위하여, 연마 패드의 표면을 개질시키는 컨디셔너가 구비되고, 연마 패드의 표면에 화학적 연마를 수행하는 슬러리가 슬러리 공급관을 통해 공급되며, 웨이퍼를 가압하면서 회전시키는 캐리어 헤드가 구비된다. For this purpose, the chemical mechanical polishing apparatus polishes the surface of the wafer by rotating the wafer while pressing the wafer against the surface of the polishing pad with the carrier head while rotating the polishing pad in a state of covering the polishing pad on the polishing pad. To this end, a conditioner is provided for modifying the surface of the polishing pad, a slurry for performing chemical polishing on the surface of the polishing pad is supplied through a slurry supply pipe, and a carrier head is provided for pressing and rotating the wafer.

이 때, 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 웨이퍼의 도전층 두께는 조절되어야 한다. 이를 위하여, 대한민국 공개특허공보 제2001-93678호 등에 개시된 종래의 기술에 따르면, 웨이퍼의 연마층에 인접하게 센서 코일이 구비된 와전류 센서에 교류 전류를 인가하여 와전류 센서로부터 제1수신신호를 웨이퍼 연마층에 인가하고, 연마층에서의 리액턴스 성분과 저항성분을 포함하는 제1수신신호를 와전류 센서에서 검출하여, 합성 임피던스의 변화량으로부터 연마층의 층두께 변화를 검출하는 구성이 종래에 사용되고 있다. 또는, 웨이퍼의 연마층에 광을 입사하고, 웨이퍼 연마층에서 반사되는 광을 수신하여 웨이퍼의 연마층 두께를 감지하는 방법이 사용되고 있다.At this time, the thickness of the conductive layer of the wafer on which the chemical mechanical polishing process is performed must be adjusted. For this purpose, according to a conventional technique disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2001-93678, an alternating current is applied to an eddy current sensor provided with a sensor coil adjacent to a polishing layer of a wafer to apply a first reception signal from the eddy current sensor to a wafer polishing Layer, and a first reception signal including a reactance component and a resistance component in the polishing layer is detected by an eddy current sensor, and a change in the layer thickness of the polishing layer is detected from the change amount of the composite impedance. Alternatively, a method is employed in which light is incident on the polishing layer of the wafer, and light reflected from the wafer polishing layer is received to detect the thickness of the polishing layer of the wafer.

그러나, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼의 연마층이 연마되고 있을 뿐만 아니라, 동시에 연마 패드의 표면도 마모되고 있으므로, 연마 패드의 표면 마모량만큼 연마층의 막두께의 검출에 오차를 안고 있는 문제가 있었다. 예를 들어, 연마 패드의 두께가 0.1mm 변동할 때마다 와전류 센서에서 수신되는 수신신호에는 7~15%의 오차를 안고 있는 것으로 실험적으로 밝혀졌다. However, since not only the polishing layer of the wafer is polished during the chemical mechanical polishing process, but also the surface of the polishing pad is also worn, there is a problem that the polishing layer has an error in detecting the thickness of the polishing layer by the surface wear amount of the polishing pad. For example, it has been experimentally proven that each time the thickness of the polishing pad changes by 0.1 mm, the received signal received by the eddy current sensor has an error of 7 to 15%.

또한, 종래에는 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 패드의 두께를 측정하는 것이 아니라, 연마 패드의 높이 편차만을 측정하여 연마 패드의 높이 편차에 따른 컨디셔너의 가압력이 조절될 뿐이어서, 연마 패드의 절대적인 높이를 측정하는 데 한계가 있었고, 이로 인하여 웨이퍼 연마층의 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 패드도 연마되면서 웨이퍼 연마층의 두께를 감지하는 데 오차를 야기하는 문제가 있었다. Conventionally, instead of measuring the thickness of the polishing pad during the chemical mechanical polishing process, only the height deviation of the polishing pad is measured, and the pressing force of the conditioner according to the height deviation of the polishing pad is adjusted. There is a problem in that the polishing pad is also polished during the chemical mechanical polishing process of the wafer polishing layer to cause an error in sensing the thickness of the wafer polishing layer.

따라서, 연마 패드의 두께 변동을 정확히 측정하고, 이를 반영하여 정확하게 웨이퍼의 연마층의 두께를 감지할 수 있는 방안의 필요성이 절실히 요구되고 있다.
Accordingly, there is a desperate need to accurately measure the variation of the thickness of the polishing pad and to accurately measure the thickness of the polishing layer of the wafer.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 패드의 마모량을 반영하여 웨이퍼의 연마층 막두께를 정확하게 검출하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to accurately detect the thickness of a polishing layer of a wafer by reflecting a wear amount of a polishing pad during a chemical mechanical polishing process.

또한, 본발명은, 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 패드의 마모량에 따른 두께 변동량을 고려하여 웨이퍼의 연마층 두께를 정확하게 검출하는 것을 목적으로 한다. It is another object of the present invention to accurately detect the thickness of a polishing layer of a wafer in consideration of the amount of thickness variation according to the amount of wear of the polishing pad during a chemical mechanical polishing process.

이를 통하여, 본 발명은 웨이퍼의 연마층 두께 분포의 제어를 보다 정확하게 하면서 연마 종료 시점을 정확하게 검출하여, 화학 기계적 연마 공정에 의하여 웨이퍼의 연마층 두께를 정확하게 연마 제어하는 것을 목적으로 한다.
It is therefore an object of the present invention to precisely control the polishing layer thickness distribution on the wafer while accurately detecting the polishing end point and precisely controlling the polishing layer thickness of the wafer by a chemical mechanical polishing process.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 웨이퍼의 화학 기계적 연마 장치로서, 상면에 연마 패드가 입혀지고 자전하는 연마 정반과; 상기 연마 패드에 상기 웨이퍼를 가압하면서 회전하는 연마 헤드와; 상기 연마 패드의 표면을 회전하는 컨디셔닝 디스크로 접촉한 상태로 개질하되, 상기 컨디셔닝 디스크는 도전성 재료를 포함하여 형성된 컨디셔너와; 상기 컨디셔너의 하측에서 상기 컨디셔닝 디스크의 저면으로부터 제1수신신호를 수신하는 제1센서와; 상기 제1센서로부터 상기 제1수신신호를 전송받아 상기 연마 패드의 두께를 산출하는 제어부를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치를 제공한다.In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a chemical mechanical polishing apparatus for a wafer, comprising: a polishing platen having an upper surface coated with a polishing pad and rotating; A polishing head rotating on the polishing pad while pressing the wafer; Conditioning the surface of the polishing pad in contact with a rotating conditioning disk, the conditioning disk comprising a conductive material; A first sensor for receiving a first received signal from a bottom surface of the conditioning disk below the conditioner; A controller receiving the first reception signal from the first sensor and calculating a thickness of the polishing pad; The present invention also provides a chemical mechanical polishing apparatus comprising:

이는, 종래에 화학 기계적 연마 공정에서 연마 패드의 두께를 측정하지 못하고 연마 패드의 표면 높이만을 계측하여 상대적인 높이 편차만을 구했던 것과 달리, 웨이퍼의 연마층 두께에 비하여 훨씬 두께가 큰 컨디셔닝 디스크를 통과할 때에 제1센서로부터 컨디셔닝 디스크로부터 수신한 제1수신신호로부터 연마 패드의 두께를 측정함으로써, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼의 연마층이 연마되어 두께가 변동되는 양을 정확히 얻을 수 있고, 동시에 연마 패드의 절대적인 두께를 실시간으로 파악할 수 있도록 하기 위함이다. This is because unlike a conventional chemical mechanical polishing process in which the thickness of the polishing pad can not be measured but only the surface height of the polishing pad is measured to obtain only the relative height deviation, By measuring the thickness of the polishing pad from the first received signal received from the conditioning disk from the first sensor, it is possible to accurately obtain the amount by which the polishing layer of the wafer is polished to vary the thickness during the chemical mechanical polishing process, So that the thickness can be grasped in real time.

이 때, 상기 제어부는 제1센서로부터 수신된 제1수신신호 중에 컨디셔닝 디스크의 평탄면으로부터 수신된 제1수신신호에 기초하여 연마 패드의 두께를 산출한다. 이에 따라, 컨디셔닝 디스크의 저면의 다른 영역에서 수신된 제1수신신호로부터 연마 패드의 두께를 구하는 것에 비하여 보다 정확하게 연마 패드의 두께와 두께 변동량을 측정할 수 있다. At this time, the controller calculates the thickness of the polishing pad based on the first reception signal received from the flat surface of the conditioning disk in the first reception signal received from the first sensor. This makes it possible to more accurately measure the thickness and the thickness variation of the polishing pad as compared with the case of obtaining the thickness of the polishing pad from the first received signal received in another area of the bottom surface of the conditioning disk.

이 때, 제1센서는 와전류 센서로 형성될 수도 있고 거리를 측정하는 광 센서로 형성될 수도 있다. At this time, the first sensor may be formed of an eddy current sensor or may be formed of an optical sensor measuring distance.

상기 제1센서는 상기 컨디셔닝 디스크의 저면에서 3지점 이상에서 측정하여, 상기 컨디셔닝 디스크의 평탄면에서의 제1수신신호를 산출한다. The first sensor measures at least three points on the bottom surface of the conditioning disk to produce a first received signal on the flat surface of the conditioning disk.

바람직하게는 제1센서에 의하여 얻어지는 제1수신신호는 컨디셔너의 하측을 통과할 때에 10여개 이상의 데이터로 이루어져 실질적으로 연속적인 신호인 것이 바람직하다. 이를 통해, 상기 제어부는, 상기 제1센서로부터 전송되는 상기 제1수신신호로부터 상기 컨디셔닝 디스크의 저면 윤곽을 산출하고, 상기 컨디셔닝 디스크의 저면 윤곽으로부터 변곡점을 구한 이후에, 구해진 변곡점과 변곡점 사이 영역을 상기 평탄면으로 하여 상기 컨디셔닝 디스크까지의 거리로부터 상기 연마 패드의 두께를 얻을 수 있다. Preferably, the first received signal obtained by the first sensor is a substantially continuous signal consisting of more than ten data when passing through the lower side of the conditioner. The control unit calculates an outline of the bottom surface of the conditioning disk from the first received signal transmitted from the first sensor and obtains an inflection point from the outline of the bottom surface of the conditioning disk to calculate an area between the inflection point and the inflection point The thickness of the polishing pad can be obtained from the distance from the conditioning disk to the flat surface.

그리고, 상기 제어부는, 상기 제1센서로부터 전송되는 상기 제1수신신호로부터 연산에 의하여 연마 패드의 두께를 감지할 수도 있지만, 보다 짧은 시간 내에 연마 패드의 두께를 실시간으로 감지하기 위하여, 제1수신신호의 값에 대응하는 기준 데이터를 미리 저장해두고 제1센서로부터 전송되는 제1수신신호의 값을 기준 데이터와 대비하여 보간법 등에 의하여 상기 연마 패드의 두께를 산출할 수도 있다. The control unit may sense the thickness of the polishing pad by calculating from the first reception signal transmitted from the first sensor. However, in order to detect the thickness of the polishing pad in real time in a shorter time, The reference data corresponding to the signal value may be stored in advance and the thickness of the polishing pad may be calculated by an interpolation method or the like in comparison with the reference data for the value of the first reception signal transmitted from the first sensor.

또한, 상기 제어부는, 상기 제1센서가 공기 중에 노출된 상태에서의 수신되는 공수신신호를 수신하여, 제1센서가 공기중으로부터 노출되어 수신되는 수신신호가 없는 공수신 신호인 경우에 발생되는 오프셋값을 컨디셔너를 통과할 때에 얻어지는 제1수신신호에 반영하여, 제1수신신호가 제1센서의 오프셋 특성에 의하여 왜곡되지 않게 보정한다.
In addition, the control unit may be configured to receive an incoming air signal in a state in which the first sensor is exposed to the air, to generate an offset, which is generated when the first sensor is an air receiving signal, Value is reflected on the first received signal obtained when passing through the conditioner so that the first received signal is corrected so as not to be distorted by the offset characteristic of the first sensor.

상기와 같이 얻어진 연마 패드의 두께값을 이용하여, 상기 제어부는 웨이퍼의 연마층 두께 측정을 위한 제2수신신호를 수신하여 상기 연마층 두께를 산출함에 있어서, 상기 연마 패드의 변동량에 따른 양만큼 보정하여 상기 연마층 두께를 산출한다. Using the thickness value of the polishing pad obtained as described above, the controller receives the second reception signal for measuring the thickness of the polishing layer of the wafer, calculates the thickness of the polishing layer, And the thickness of the abrasive layer is calculated.

연마 패드도 동시에 마모되면서 두께가 변동하므로, 연마층 두께를 측정하는 센서가 컨디셔닝 디스크의 하측을 통과할 때에 컨디셔닝 디스크로부터 수신하는 제1수신신호로부터 센서와 컨디셔닝 디스크까지의 거리 정보를 획득하고, 이를 통해 연마 패드의 두께 변동량에 관한 정보를 얻을 수 있으므로, 웨이퍼의 연마층에서 수신되는 제2수신신호로부터의 연마층 두께를 산출함에 있어서 연마 패드의 두께 변동량을 반영하여 최종적으로 얻어지는 연마층 두께 또는 연마층 두께변동량을 보다 정확하게 측정할 수 있게 된다.  Since the thickness varies as the polishing pad is simultaneously worn, distance information from the first reception signal received from the conditioning disk to the sensor and the conditioning disk when the sensor measuring the polishing layer thickness passes under the conditioning disk is obtained, It is possible to obtain information on the variation in the thickness of the polishing pad. Therefore, when calculating the thickness of the polishing layer from the second reception signal received at the polishing layer of the wafer, The layer thickness variation can be more accurately measured.

여기서, 본 발명은, 제1수신신호로부터 연마 패드의 두께 또는 두께 변동량을 직접적으로 또는 수치로 산출한 이후에, 이를 토대로 웨이퍼 연마층 두께를 측정하도록 구성될 수도 있고, 제1수신신호로부터 연마 패드의 두께 또는 두께 변동량을 간접적으로 반영하고 있는 데이터를 반영하여 제2수신신호를 보정함으로써 연마 패드의 두께 또는 두께 변동량을 직접적으로 또는 수치로 산출하지 않고 직접 웨이퍼 연마층 두께를 산출할 수도 있다. Here, the present invention may be configured to measure the wafer polishing layer thickness based on the thickness or thickness variation of the polishing pad directly or after numerically calculating the polishing pad thickness from the first received signal, It is also possible to directly calculate the thickness of the wafer polishing layer without directly or numerically calculating the thickness or thickness variation of the polishing pad by correcting the second received signal by reflecting the data indirectly reflecting the thickness or the thickness variation of the polishing pad.

따라서, 웨이퍼의 연마층에서의 제2수신신호로부터 웨이퍼의 연마층 두께를 산출할 때에 연마 패드의 두께 변동량에 따른 제2수신신호의 변동치를 반영함으로써, 연마 패드의 마모량이 반영된 웨이퍼의 연마층 두께를 정확하게 측정할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
Therefore, when the thickness of the abrasive layer of the wafer is calculated from the second received signal in the abrasive layer of the wafer, the fluctuation value of the second received signal corresponding to the fluctuation amount of the abrasive pad is reflected, Can be accurately measured.

여기서, 상기 제1센서는 상기 연마 패드와 함게 회전하는 연마 정반에 위치 고정되어 상기 연마 패드와 함께 회전한다. 즉, 상기 제1센서는 웨이퍼의 하측과 컨디셔닝 디스크의 하측에 각각 위치 고정된 상태로 제1수신신호와 제2수신신호를 수신할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 센서는 연마 정반에 고정되어 연마 정반과 함께 회전하면서 상기 제1수신 신호와 상기 제2수신신호를 수신할 수 있다. 이를 통해, 센서의 개수를 최소화할 수 있다. Here, the first sensor is fixed to the polishing platen rotating with the polishing pad and rotates together with the polishing pad. That is, the first sensor may receive the first reception signal and the second reception signal while being fixed to the lower side of the wafer and the lower side of the conditioning disk, respectively. According to a preferred embodiment of the present invention, the sensor is fixed to the polishing platen and rotates together with the polishing platen to receive the first reception signal and the second reception signal. In this way, the number of sensors can be minimized.

이 때, 웨이퍼의 연마층이 도전층으로 형성되고, 상기 컨디셔닝 디스크는 도전성 재료로 형성된 경우에는, 상기 센서가 와전류 센서로 형성되어 연마 패드에 묻힌 상태로 설치될 수 있다. 이에 의해 화학 기계적 연마 공정 중에 센서의 주변에 이물질에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다. 이 경우에는, 와전류 센서에 의하여 형성되는 자기장이 도전층에 형성되고, 도전층에 형성되는 자기장의 변화에 의해 웨이퍼의 연마층 두께를 측정하는 데, 컨디셔닝 디스크의 두께가 웨이퍼 연마층 두께에 비하여 훨씬 크게 형성되므로, 와전류 센서로 설치될 경우에는 연마 패드의 마모에 따르 두께 변동을 보다 정확하게 감지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.At this time, when the polishing layer of the wafer is formed of a conductive layer and the conditioning disk is formed of a conductive material, the sensor may be formed of an eddy current sensor and embedded in the polishing pad. Thereby, it is possible to prevent the periphery of the sensor from being contaminated by foreign substances during the chemical mechanical polishing process. In this case, a magnetic field formed by the eddy current sensor is formed on the conductive layer, and the thickness of the polishing layer of the wafer is measured by the change of the magnetic field formed on the conductive layer. The thickness of the conditioning disk is much larger than the wafer polishing layer thickness Therefore, when installed with an eddy current sensor, it is possible to obtain an advantageous effect that the thickness variation can be more accurately detected due to wear of the polishing pad.

이를 위하여, 상기 컨디셔닝 디스크는 상기 도전층의 두께에 비하여 100배 이상의 두께로 형성된 것이 바람직하다. 예를 들어, 웨이퍼의 연마층이 10㎛로 형성될 경우에 컨디셔닝 디스크는 1mm 이상으로 형성된다.
To this end, it is preferable that the conditioning disk has a thickness of 100 times or more the thickness of the conductive layer. For example, when an abrasive layer of the wafer is formed to 10 mu m, the conditioning disk is formed to be 1 mm or more.

한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 화학 기계적 연마 장치의 처리 방법으로서, 연마 패드와 함께 회전하는 제1센서가 상기 연마 패드와 함께 회전하면서 상기 연마 패드의 표면을 개질하는 컨디셔닝 디스크를 통과하면서 수신한 제1수신신호로부터 상기 연마 패드의 두께를 감지하는 연마패드두께 감지단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 처리 방법을 포함하여 구성된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of processing a chemical mechanical polishing apparatus, comprising the steps of: providing a conditioning disk rotating with the polishing pad, the first sensor rotating together with the polishing pad, Sensing a thickness of the polishing pad from a first received signal while passing through the polishing pad; And a processing method of the chemical mechanical polishing apparatus.

그리고, 상기 연마패드 두께감지단계는, 상기 제1센서로부터 전송되는 상기 제1수신신호로부터 상기 컨디셔닝 디스크의 저면 윤곽을 산출하는 제1단계와; 상기 디스크윤곽 산출단계로부터 얻어진 상기 컨디셔닝 디스크의 저면 윤곽으로부터 변곡점을 찾아, 상기 변곡점의 사이에 있는 평탄면에서 얻어진 상기 제1수신신호를 산출하여, 이로부터 상기 연마 패드의 두께를 얻는 제2단계를; 포함하여, 제1수신신호로부터 연마 패드의 두께를 보다 정확하게 측정할 수 있게 된다.The polishing pad thickness sensing step may include: a first step of calculating a bottom surface contour of the conditioning disk from the first reception signal transmitted from the first sensor; A second step of finding an inflection point from the outline of the bottom surface of the conditioning disk obtained from the disk contour calculation step and calculating the first reception signal obtained from the flat surface between the inflection points and obtaining the thickness of the polishing pad therefrom ; It is possible to more accurately measure the thickness of the polishing pad from the first received signal.

이 때, 상기 제1수신신호로부터 상기 연마 패드의 두께를 산출하는 것은 제1수신신호로부터 연산에 의해 행해질 수 있지만, 반복 실험에 의하여 얻어진 기준 데이터를 미리 저장해두고, 저장된 기준 데이터와 제1수신신호를 대비하여 행해질 수도 있다. At this time, the thickness of the polishing pad can be calculated from the first reception signal by calculation from the first reception signal, but it is also possible to previously store the reference data obtained by the repeated experiment, . ≪ / RTI >

또한, 상기 제1센서가 공기중을 통과하는 때에 수신한 공수신신호로부터 얻어진 값만큼, 상기 제1수신신호로부터 상기 연마 패드의 두께를 산출할 때에 오프셋 값으로 반영함으로써, 화학 기계적 연마 공정 환경에 따른 제1센서의 오프셋값을 구하여 보다 정확하게 제1수신신호로부터 연마 패드의 두께를 산출할 수 있다.The thickness of the polishing pad is calculated from the first received signal by a value obtained from the received fresh air signal when the first sensor passes through the air, It is possible to calculate the thickness of the polishing pad from the first reception signal more accurately by obtaining the offset value of the first sensor.

여기서, 제1수신신호를 수신하는 제1센서는 웨이퍼 연마층으로부터 제2수신신호를 수신하도록 구성될 수도 있지만, 제1수신신호를 수신하는 제1센서와 별개로 웨이퍼 연마층에서 제2수신신호를 수신하는 제2센서가 구비될 수 있다. 그리고, 제1센서는 하나만 배치되어 연마 패드와 함께 회전하도록 설치될 수도 있지만, 제1센서는 다수로 배치되어 연마 패드와 함께 회전하지 않거나 연마 패드와 함께 회전하도록 설치될 수도 있다.
Here, the first sensor receiving the first received signal may be configured to receive a second received signal from the wafer polishing layer, but may be configured to receive a second received signal from the wafer polishing layer separately from the first sensor receiving the first received signal, And a second sensor for receiving the first sensor. The first sensor may be disposed so as to rotate with the polishing pad, but the first sensor may be disposed in a plurality of positions so as not to rotate together with the polishing pad or to rotate together with the polishing pad.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '제1수신신호'는 제1센서가 컨디셔너의 하측에서 얻어지는 수신신호를 지칭하는 것으로 정의한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '제2수신신호'는 제1센서가 웨이퍼의 하측에서 얻어지는 수신신호를 지칭하는 것으로 정의한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '공수신신호'는 제1센서의 상측이 공기중에 노출되거나 측정 대상물로부터 신호를 받지 못하는 상태에서 얻어지는 수신신호를 지칭하는 것으로 정의한다. The 'first received signal' described in the present specification and claims defines the first sensor to refer to a received signal obtained under the conditioner. The 'second received signal' described in the present specification and claims defines that the first sensor refers to a received signal obtained from the lower side of the wafer. The 'new signal' described in the present specification and claims is defined to refer to a received signal obtained when the upper side of the first sensor is exposed to the air or does not receive a signal from the measurement object.

또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '수신 신호'라는 용어는 전술한 '제1수신신호', '제2수신신호', '공수신신호'를 모두 통칭하는 것으로 정의한다.In addition, the term 'received signal' described in the present specification and claims is defined as collectively collectively referred to as 'first received signal', 'second received signal', and 'new incoming signal'.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '연마패드의 두께' 및 이와 유사한 용어는 연마 패드의 절대적인 두께값에 한정되지 않으며, 연마 패드의 두께 변동값을 포함하는 것으로 정의한다. The terms 'thickness of the polishing pad' and similar terms used in this specification and claims are not limited to the absolute thickness value of the polishing pad, but are defined to include the thickness variation value of the polishing pad.

그리고, 본 명세서 및 특허청구범위 전반에 걸쳐 기재된 '제1수신신호(So1)'는 명세서에서 기술하는 오프셋 값만큼 보상한 제1수신신호(So1')를 포함하는 것으로 정의하기로 한다.
The 'first received signal So1' described throughout the present specification and claims is defined to include a first received signal So1 'compensated by the offset value described in the specification.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼의 연마층이 연마되어 두께가 변동할 뿐만 아니라, 연마 패드도 동시에 마모되면서 두께가 변동하므로, 연마층 두께를 측정하는 센서가 컨디셔닝 디스크의 하측을 통과할 때에 컨디셔닝 디스크로부터 제1센서에 수신되는 제1수신신호로부터 연마 패드의 두께를 실시간으로 측정할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, according to the present invention, since the polishing layer of the wafer is polished by the chemical mechanical polishing process so that the thickness thereof fluctuates and the thickness fluctuates while the polishing pad is simultaneously worn, It is possible to obtain an advantageous effect that the thickness of the polishing pad can be measured in real time from the first reception signal received by the first sensor from the conditioning disk when passing through the lower side.

그리고, 본 발명은, 제1센서와 컨디셔닝 디스크까지의 거리 정보를 이용하여, 센서와 컨디셔닝 디스크까지의 거리 정보에 포함된 연마 패드의 두께 변동에 관한 정보를 이용하여 웨이퍼의 연마층에서 수신되는 제2수신신호로부터의 연마 패드의 두께 변동이 반영된 연마층 두께를 얻을 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. According to the present invention, by using the distance information to the first sensor and the conditioning disk, information on the thickness variation of the polishing pad included in the distance information to the sensor and the conditioning disk is used, It is possible to obtain an advantageous effect that the thickness of the polishing layer reflecting the variation in the thickness of the polishing pad from the two received signals can be obtained.

또한, 본 발명은, 제1센서가 공기중에 노출된 영역에서의 공수신신호를 수신하여, 공수신 신호에서의 오프셋 값을 연마 패드의 두께를 산출하기 위한 제1수신신호에 반영하여 보상한 상태로 연마 패드의 두께를 산출함으로써, 연마 패드의 두께를 오차없이 보다 정확하게 측정할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.Further, the present invention is characterized in that the first sensor receives the fresh signal in the area exposed to the air, reflects the offset value in the received signal to the first received signal for calculating the thickness of the polishing pad, By calculating the thickness of the polishing pad, it is possible to obtain an effect that the thickness of the polishing pad can be measured more accurately without error.

이를 통해, 본 발명은, 웨이퍼의 연마층에서의 제2수신신호로부터 웨이퍼의 연마층 두께를 산출할 때에 연마 패드의 두께 변동량에 따른 제2수신신호의 변동치를 반영함으로써, 연마 패드의 마모량을 고려한 웨이퍼의 도전층 두께를 정확하게 측정할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
Thus, according to the present invention, when calculating the thickness of the abrasive layer of the wafer from the second received signal in the abrasive layer of the wafer, the fluctuation value of the second received signal corresponding to the fluctuation amount of the abrasive pad is reflected, An advantageous effect of accurately measuring the thickness of the conductive layer of the wafer can be obtained.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치의 구성을 도시한 정면도,
도2는 도1의 평면도,
도3은 도1의 컨디셔너의 컨디셔닝 디스크의 결합 부분의 확대도,
도4는 제1센서에 의하여 컨디셔닝 디스크의 저면을 측정하는 구성을 도시한 도면,
도5는 컨디셔닝 디스크의 저면에서 얻어진 제1수신신호를 공기 중에 노출된 상태에서 얻어진 공수신신호로 보상한 보상된 제1수신신호를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면,
도6은 제1센서와 메모리와 제어부의 상관 관계를 도시한 블록도,
도7은 도1의 'A'부분의 확대도로서 A2위치에서의 측정 원리를 설명하기 위한 확대도,
도8은 도1의 'B'부분의 확대도로서 A1위치에서의 측정 원리를 설명하기 위한 확대도,
도9는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치의 웨이퍼 막두께 검출 방법을 순차적으로 도시한 순서도이다.1 is a front view showing a configuration of a chemical mechanical polishing apparatus according to an embodiment of the present invention;
Fig. 2 is a plan view of Fig. 1,
Figure 3 is an enlarged view of the coupling portion of the conditioning disk of the conditioner of Figure 1;
4 shows a configuration for measuring the bottom surface of a conditioning disk by means of a first sensor,
5 is a diagram for explaining a method of calculating a compensated first reception signal obtained by compensating a first reception signal obtained from the bottom surface of a conditioning disk with airborne new signals obtained in the state of being exposed to the air,
6 is a block diagram showing the correlation between the first sensor, the memory, and the control unit;
FIG. 7 is an enlarged view of a portion 'A' in FIG. 1, and an enlarged view for explaining a measurement principle at an A2 position,
FIG. 8 is an enlarged view of the portion 'B' in FIG. 1, and is an enlarged view for explaining the principle of measurement at the position A1,
FIG. 9 is a flowchart sequentially showing a wafer film thickness detection method of a chemical mechanical polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치(100)를 상술한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
Hereinafter, a chemical mechanical polishing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail to avoid obscuring the subject matter of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치(1)는, 웨이퍼(W)의 연마면이 연마되도록 접촉하는 연마 패드(11)가 입혀진 연마 정반(10)과, 웨이퍼(W)를 저면에 위치한 상태로 가압하면서 웨이퍼(W)를 자전시키는 캐리어 헤드(20)와, 연마 패드(11)의 표면에 가압한 상태로 접촉하면서 회전(30r)하는 컨디셔닝 디스크(31)를 구비하여 연마 패드(11)를 개질하는 컨디셔너(30)와, 웨이퍼(W)의 화학적 연마를 위하여 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부(40)와, 연마 패드(11)에 위치 고정되어 컨디셔닝 디스크(31)의 저면을 통과할 때에 제1수신신호를 수신하고 웨이퍼(W)의 저면을 통과할 때에 제2수신신호를 수신하는 제1센서(50)와, 제1센서(50)의 위치를 감지하기 위하여 연마 정반(10)에 부착된 표식(16)을 인식하여 연마 패드(11)의 회전 위치를 감지하는 회전위치 감지부(60)와, 제1센서(50)에서 수신된 수신 신호로부터 연마 패드(11)의 두께('두께 변동량'을 포함한다)와 웨이퍼 연마층(Le)의 두께('두께 변동량'을 포함한다)를 감지하는 제어부(70)로 구성된다. A chemical mechanical polishing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a polishing table 10 on which a polishing pad 11 is brought into contact so that the polishing surface of the wafer W is polished, And a conditioning disk 31 which rotates in contact with the surface of the polishing pad 11 while being pressed against the surface of the polishing pad 11 to form a polishing pad 11 A slurry supply section 40 for supplying a slurry for chemical polishing of the wafer W and a slurry supply section 40 which is fixed to the polishing pad 11 and passes through the bottom surface of the conditioning disk 31 A first sensor 50 for receiving a first received signal and for receiving a second received signal when passing through the bottom surface of the wafer W and a second sensor 50 for detecting the position of the first sensor 50 on the polishing table 10 A rotational position sensing unit 60 for recognizing the attached mark 16 and sensing the rotational position of the polishing pad 11 (Including the thickness fluctuation amount) of the polishing pad 11 and the thickness (including the thickness variation amount) of the wafer polishing layer Le from the reception signal received by the first sensor 50 And a control unit 70 for sensing the signal.

상기 연마 정반(10)은 상면에 연마 패드(11)가 입혀진 상태로 회전 구동된다. 연마 정반(10)에는 제1센서(50)로부터의 신호가 통과하는 관통공이 구비될 수도 있지만, 제1센서(50)가 연마 패드(11)와 함께 회전하는 경우에는 관통공이 구비되지 않는다. 제1센서(50)가 연마 패드(11)와 함께 회전하는 경우에는 제어부(70)의 제어 회로도 연마 정반(10)과 함께 회전할 수도 있고, 슬립링 등의 공지 수단을 통하여 제1센서(50)로 인가되는 전원 및 제1센서(50)로부터의 신호를 비회전 상태의 제어 회로에 전달할 수도 있다. The polishing table 10 is rotationally driven in a state in which the polishing pad 11 is put on the upper surface. The polishing table 10 may be provided with a through hole through which the signal from the first sensor 50 passes. However, when the first sensor 50 rotates together with the polishing pad 11, no through hole is provided. When the first sensor 50 rotates together with the polishing pad 11, the control circuit of the control unit 70 may be rotated together with the polishing platen 10 or may be rotated together with the first sensor 50 And a signal from the first sensor 50 to the control circuit in the non-rotating state.

한편, 제1센서(50)가 광센서로 형성되는 경우에는, 광이 통과하는 경로를 마련하기 위하여 제1센서(50)의 상측이 개방되어야 하지만, 제1센서(50)가 와전류 센서로 형성되는 경우에는, 전류와 자기장이 통과하면 충분하므로 전도체가 자기장에 방해하지 않는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 와전류 센서로 설치되는 경우에는 제1센서(50)가 연마 패드(11)에 매립된 형태로 설치될 수 있다. When the first sensor 50 is formed of an optical sensor, the upper side of the first sensor 50 must be opened to provide a path through which the light passes. However, when the first sensor 50 is formed of an eddy current sensor The current and the magnetic field are sufficient to pass therethrough, so that the conductor can be formed in various forms that do not interfere with the magnetic field. For example, when the sensor is installed with an eddy current sensor, the first sensor 50 may be embedded in the polishing pad 11.

상기 캐리어 헤드(20)는 외부로부터 회전 구동력을 전달받아 저면에 웨이퍼(W)를 위치시킨 상태로 웨이퍼(W)를 연마 패드(11)에 가압하면서 회전시킨다. 이를 위하여, 캐리어 헤드(20)의 내부에는 압력 챔버가 형성되고, 압력 챔버의 압력을 조절하는 것에 의하여 웨이퍼(W)를 가압하는 가압력이 조절될 수 있다.The carrier head 20 receives a rotational driving force from the outside and rotates the wafer W while pressing the wafer W against the polishing pad 11 with the wafer W positioned on the bottom surface. To this end, a pressure chamber is formed inside the carrier head 20, and the pressing force for pressing the wafer W by adjusting the pressure of the pressure chamber can be adjusted.

상기 컨디셔너(30)는 컨디셔닝 디스크(31)가 연마 패드(11)에 가압된 상태로 회전(30r) 구동되며, 컨디셔닝 디스크(30)를 아암이 선회 운동(30d)함으로써 연마 패드(11)의 표면에 슬러리가 유입될 수 있는 환경으로 개질한다. 일반적으로 컨디셔닝 디스크(31)는 1mm 내지 20mm의 두께로 형성되며, 도전성 재료를 포함하여 형성된다. 일반적으로 웨이퍼 연마층(Le)의 두께(te)에 비하여 컨디셔닝 디스크(31)의 두께는 수십배 내지 수천배의 훨씬 큰 두께로 형성된다.The conditioner 30 is driven by the rotation of the conditioning disk 31 in a state in which the conditioning disk 31 is pressed against the polishing pad 11 and the surface of the polishing pad 11 Lt; RTI ID = 0.0 > slurry < / RTI > In general, the conditioning disk 31 is formed to have a thickness of 1 mm to 20 mm and is formed of a conductive material. Generally, the thickness of the conditioning disk 31 is formed to be much larger than the thickness te of the wafer polishing layer Le by several tens to several thousand times.

상기 슬러리 공급부(40)는 연마 패드(11) 상에 슬러리를 공급하여, 슬러리가 연마 패드(11)의 표면에 형성된 미세 홈을 통해 웨이퍼(W)로 유입되도록 한다. 이를 통해, 웨이퍼 연마층(Le)은 슬러리에 의한 화학적 연마 공정이 행해진다.The slurry supply unit 40 supplies the slurry onto the polishing pad 11 to allow the slurry to flow into the wafer W through the fine grooves formed on the surface of the polishing pad 11. [ Through this, the wafer polishing layer Le is subjected to a chemical polishing process using the slurry.

상기 제1센서(50)는 연마 정반(10)에 고정되어 연마 패드(11)와 함께 회전하도록 설치된다. 연마 정반(10)에 설치되는 제1센서(50)의 개수는 1개만 설치될 수도 있지만, 연마 패드(11)의 중심으로부터 서로 다른 이격 거리에 다수 설치되어, 각각의 고정된 위치에서 회전하면서 웨이퍼 연마층(Le)의 분포를 여러 경로에서 구할 수도 있다. 이 경우에는 제1센서(50)는 컨디셔닝 디스크(31) 하측의 제1영역(X1)을 통과하는 동안에는 연마 패드(11)의 두께를 감지하기 위한 제1수신신호(So1)를 수신하기도 하고, 웨이퍼(W) 하측의 제2영역(X2)을 통과하는 동안에는 웨이퍼(W)의 연마층 두께를 감지하기 위한 제2수신신호(So2)를 수신한다. 또한, 제1센서(50)의 상측이 개방되어 공기가 상측에 위치하거나 측정 대상물이 없는 제0영역(X0)을 통과하는 동안에는 아무 신호도 잡히지 않는 공수신신호(SoO)를 수신한다. The first sensor 50 is fixed to the polishing platen 10 and is installed to rotate together with the polishing pad 11. The number of the first sensors 50 provided on the polishing platen 10 may be one, but a plurality of the first sensors 50 may be provided at different distances from the center of the polishing pad 11, The distribution of the polishing layer Le may be obtained from various paths. In this case, the first sensor 50 may receive the first reception signal So1 for sensing the thickness of the polishing pad 11 while passing through the first region X1 under the conditioning disk 31, And receives a second reception signal So2 for sensing the thickness of the polishing layer of the wafer W while passing through the second area X2 under the wafer W. [ In addition, the first sensor 50 is opened to receive the airborne signal (SoO) in which no signal is caught while the air is located on the upper side or while passing through the zero zone X0 in which there is no measurement object.

한편, 도면에 도시되지 않았지만, 연마 정반(10)에 연마 패드(11)까지 관통 형성되는 관통부가 컨디셔닝 디스크(31)의 저면에 관통 형성되고 제1센서(50)는 관통부의 하측에 위치 고정되어 연마 패드(11)와 함께 회전하지 않게 구성될 수 있다. 이 경우에는, 웨이퍼(W)의 연마층의 두께를 감지하기 위한 별도의 제2센서(미도시)는 웨이퍼(W)의 하측에 관통 형성된 관통부의 하측에 설치된다.Although not shown in the drawings, a penetrating portion formed through the polishing pad 10 to the polishing pad 11 is formed through the bottom surface of the conditioning disk 31, and the first sensor 50 is fixed to the lower side of the penetration portion It can be configured not to rotate together with the polishing pad 11. In this case, a separate second sensor (not shown) for sensing the thickness of the polishing layer of the wafer W is provided below the penetrating portion formed through the lower side of the wafer W.

이하에서는, 편의상 연마 패드(11)의 중심으로부터 하나의 이격 거리에 설치된 제1센서(50)를 이용하여 웨이퍼 연마층(Le)의 두께를 감지하는 구성을 설명한다. Hereinafter, a configuration for sensing the thickness of the wafer polishing layer Le using the first sensor 50 disposed at a distance from the center of the polishing pad 11 for convenience will be described.

도면에는 연마 패드(11)의 중심으로부터 이격된 하나의 위치(경로 P를 형성함)에 다수의 제1센서(50)가 배치된 구성을 도시하였지만, 연마 패드(11)의 중심으로부터 이격된 하나의 위치에 하나의 제1센서(50)가 배치될 수도 있다. 즉, 도2의 연마 패드(11)에 배치된 제1센서(50)는 하나의 센서로만 설치될 수 있으며, 각각의 위치(A1, A2)에서의 작용을 설명하기 위하여 편의상 다수로 도시한 것이다. 여기서, 제1센서(50)의 경로(P)는 컨디셔닝 디스크(31)의 중심과 웨이퍼(W)의 중심을 함께 통과하는 것이 바람직하다. 또는, 이들(31, W)의 중심으로부터 멀리 이격되지 않는 위치를 통과하도록 배치되는 것이 좋다. 도면에는 연마 정반에 홈을 형성하고 제1센서(50)가 고정 설치되는 구성이 예시되어 있지만, 연마 패드(11)의 저면에 홈을 형성할 수도 있고, 연마 정반(10)과 연마 패드(11)에 각각 정해진 깊이로 홈을 형성하여 위치 고정시킬 수도 있다.
Although the figure shows a configuration in which a plurality of first sensors 50 are disposed at one position (forming a path P) apart from the center of the polishing pad 11, One first sensor 50 may be disposed at a position of the first sensor 50. [ That is, the first sensor 50 disposed on the polishing pad 11 of FIG. 2 can be installed only as a single sensor and is illustrated for the sake of convenience in several figures to illustrate the action at each of the positions A1 and A2 . Here, it is preferable that the path P of the first sensor 50 passes through the center of the conditioning disk 31 and the center of the wafer W together. Or may be arranged so as to pass through a position which is not distant from the center of these (31, W). A groove may be formed on the bottom surface of the polishing pad 11 and a groove may be formed on the bottom surface of the polishing pad 11 and the polishing pad 11 The groove may be formed at a predetermined depth to fix the position.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제1센서(50)는 와전류 센서(eddy current sensor)로 형성된다. 도3 및 도4에는 와전류 제1센서(50)의 상측이 개방된 형태로 형성되었지만, 비전도체인 연마 패드(11)에 의해 묻힌 상태로 설치될 수 있다. 와전류 센서로 형성된 제1센서(50)는 종래에 공지된 형태로 형성되어, 도전체에 와전류 신호를 인가하여 도전체인 측정 대상물인 도전체의 두께 변동이나 측정물까지의 거리 변동에 따른 저항이나 리액턴스 등의 합성 임피던스의 변화가 반영된 신호를 수신 신호로 수신하여, 도전체의 두께 변동이나 도전체까지의 거리를 측정한다. According to one embodiment of the present invention, the first sensor 50 is formed of an eddy current sensor. Although the upper side of the eddy current first sensor 50 is opened in FIGS. 3 and 4, it may be installed in a state where it is buried by the polishing pad 11 of the nonconductive chain. The first sensor 50 formed of an eddy-current sensor is formed in a conventionally known shape. The first sensor 50 is formed by applying an eddy-current signal to a conductor so that resistance or reactance due to variations in the thickness of the conductor, Or the like is reflected in the received signal, and the variation of the thickness of the conductor or the distance to the conductor is measured.

도면에 도시된 실시예에서는 편의상 연마 패드(11)의 회전 중심으로부터 이격된 하나의 경로(P) 상에 하나 이상의 제1센서(50)가 배치된 형태를 예시하였지만, 연마 패드(11)의 회전 중심으로 서로 다른 거리만큼 이격된 경로 상에 제1센서(50)가 추가적으로 배치될 수 있다. 도2에 도시된 바와 같이, 제1센서(50)는 연마 패드(11)의 회전에 따라 함께 회전하면서 제1신호(Si)를 인가하며, 금속 등의 도전체로 형성된 컨디셔닝 디스크(31)의 하측을 통과하는 제1영역(X1)에서는 컨디셔닝 디스크(31)의 두께가 웨이퍼 연마층 두께에 비하여 100배 이상 두껍게 형성되므로 컨디셔닝 디스크(31)까지의 거리정보를 담은 제1수신신호(So1)를 수신하게 되고, 웨이퍼(W)의 하측을 통과하는 제2영역(X2)에서는 웨이퍼의 연마층 두께 변동에 따라 변동하는 제2수신신호(So2)를 수신하며, 웨이퍼(W)와 컨디셔닝 디스크(31)의 하측 이외의 영역(XO)에서는 공수신신호(SoO)를 수신한다. 제1센서(50)에서 수신된 수신 신호(So, So1, So2)는 제어부(70)로 전송된다.In the embodiment shown in the drawings, one or more first sensors 50 are disposed on one path P spaced apart from the center of rotation of the polishing pad 11 for convenience. However, the rotation of the polishing pad 11 The first sensor 50 may be additionally disposed on a path that is spaced apart by a different distance from the center. 2, the first sensor 50 applies a first signal Si while rotating together with the rotation of the polishing pad 11 and applies a first signal Si to the lower side of the conditioning disk 31 formed of a conductor such as a metal Since the thickness of the conditioning disk 31 is formed to be 100 times or more thicker than the thickness of the wafer polishing layer in the first area X1 passing through the first region X1, the first reception signal So1 containing the distance information to the conditioning disk 31 is received And receives the second reception signal So2 which fluctuates in accordance with the variation of the polishing layer thickness of the wafer in the second area X2 passing through the lower side of the wafer W. The wafer W and the conditioning disk 31, (SoO) in the area XO other than the lower side of the area XO. The received signals So, So1 and So2 received by the first sensor 50 are transmitted to the controller 70. [

화학 기계적 연마 공정 중에는 웨이퍼 연마층(Le)이 주로 연마되지만, 도8에 도시된 바와 같이, 연마 패드(11)도 마모에 따라 두께(tp)가 변경되는 데, 컨디셔닝 디스크(31)의 하측의 제1영역(X1)에 위치하는 A1위치에서는 도전체인 컨디셔닝 디스크(31)의 두께(td)가 충분히 두꺼우므로, 컨디셔닝 디스크(31)가 마모되어 두께가 감소하더라도, 와전류 제1센서(50)로부터 인가된 제1수신신호에 의해 컨디셔닝 디스크(31)에 형성되는 폭(50E)에 걸쳐 상하 방향으로의 자기장 영역(자기장 두께)은 영향을 받지 않고 항상 일정하게 유지된다. 그런데, 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 패드(11)의 마모에 의하여 그 두께(tp)가 조금씩 감소하므로, 컨디셔닝 디스크(31)의 하측에서 제1센서(50)에 수신하는 제1수신신호(So1)는 연마 패드(11)의 두께 정보를 함유한 상태로 변동하게 된다. 따라서, 제어부(70)는 제1수신신호(So1)의 변동으로부터 제1센서(50)로부터 컨디셔닝 디스크(31)까지의 거리(50d) 변동을 감지할 수 있으며, 제1센서(50)로부터 컨디셔닝 디스크(31)까지의 거리 변동량이 바로 연마 패드(11)의 두께 변동량이므로, 제1수신신호(So1)로부터 연마 패드(11)의 두께와 두께 변동량을 측정할 수 있게 된다. 동시에, 제1센서(50)의 설치 위치는 고정되어 있고 미리 정해진 값이므로, 연마 패드(11)의 절대적인 두께도 구할 수 있다. The wafer polishing layer Le is mainly polished during the chemical mechanical polishing process. However, as shown in Fig. 8, the thickness tp of the polishing pad 11 changes with the wear, The thickness td of the conditioning disk 31 is sufficiently thick at the A1 position located in the first region X1 so that even if the conditioning disk 31 is worn and the thickness is reduced, The magnetic field area (magnetic field thickness) in the up-and-down direction over the width 50E formed in the conditioning disk 31 by the applied first reception signal is kept unaffected and always constant. Since the thickness tp of the polishing pad 11 gradually decreases due to abrasion of the polishing pad 11 during the chemical mechanical polishing process, the first reception signal So1 received by the first sensor 50 from the lower side of the conditioning disk 31, The thickness of the polishing pad 11 varies. Accordingly, the control unit 70 can sense the variation of the distance 50d from the first sensor 50 to the conditioning disk 31 from the variation of the first reception signal So1, The thickness variation of the polishing pad 11 and the thickness variation of the polishing pad 11 can be measured from the first reception signal So1 since the distance variation amount to the disk 31 is the thickness variation amount of the polishing pad 11 immediately. At the same time, since the installation position of the first sensor 50 is fixed and is a predetermined value, the absolute thickness of the polishing pad 11 can also be obtained.

여기서, 제1센서(50)에서 수신하는 수신 신호(So)들 중에 제1수신신호(So1)만을 선별하는 것은, 회전위치 감지부(60)에 의하여 감지되는 연마 패드(11)의 회전 위치와 제1센서(50)에서 수신되는 수신 신호(So)를 동일한 시간축에 맵핑하는 것에 의해 얻어질 수 있다. 또는, 표식(16)이 컨디셔닝 디스크(31)에 제1센서(50)가 진입하는 순간의 회전 위치에 설치되어, 회전위치 감지부(60)가 표식(16)의 존재를 감지하는 순간이 트리거 역할을 하여, 그 이후에 제1센서(50)에 수신되는 수신 신호(So)를 제1수신신호(So1)로 취할 수 있게 된다.
The selection of only the first received signal So1 among the received signals So received by the first sensor 50 may be performed based on the rotation position of the polishing pad 11 sensed by the rotational position sensing unit 60 Can be obtained by mapping the received signal (So) received at the first sensor (50) to the same time base. Alternatively, the mark 16 may be provided at the rotational position of the moment when the first sensor 50 enters the conditioning disk 31. When the rotational position sensing unit 60 senses the presence of the mark 16, So that the received signal So received by the first sensor 50 thereafter can be taken as the first received signal So1.

이 때, 금속 소재를 포함하여 형성된 컨디셔닝 디스크(31)는 몸체(32)에 볼트(31x)등에 의해 결합되어야 하면서 저면이 연마 패드(11)에 밀착된 상태를 유지해야 하므로, 컨디셔닝 디스크(31)의 저면은 도3에 도시된 바와 같이 평탄면(31f)과 굴곡면(31e)이 함께 공존하는 형태로 형성된다. 이에 따라, 컨디셔닝 디스크(31)의 하측 영역(X1)에서 수신되는 제1수신신호(So1)의 일부는 평탄면(31f)에서의 데이터이지만, 제1수신신호(So1)의 다른 일부는 굴곡면(31e)이나 오목하게 패인 부분에서의 데이터이다. 따라서, 컨디셔닝 디스크(31)의 평탄면에서의 제1수신신호(So1)만으로 연마 패드(11)의 두께를 산출히야 정확한 연마 패드(11)의 두께를 얻을 수 있다. At this time, the conditioning disk 31 including the metal material must be coupled to the body 32 by the bolts 31x and the like, and the bottom surface must be kept in close contact with the polishing pad 11, The flat surface 31f and the curved surface 31e coexist with each other as shown in FIG. Accordingly, a part of the first reception signal So1 received in the lower area X1 of the conditioning disk 31 is data on the flat face 31f, but the other part of the first reception signal So1 is the data on the flat surface 31f, And data in the concave portion 31e or concave portion. Therefore, the thickness of the polishing pad 11 must be calculated using only the first received signal So1 on the flat surface of the conditioning disk 31, so that the thickness of the accurate polishing pad 11 can be obtained.

따라서, 제1센서(50)는 컨디셔닝 디스크(31)의 저면에서 10여개 이상의 지점에서 측정하거나, 실질적으로 연속적으로 수신 신호를 수신함으로써, 제어부(70)에서는 도4에 도시된 바와 같이 제1수신 신호(So)로부터 컨디셔닝 디스크(31)의 저면 윤곽을 산출할 수 있게 된다. Accordingly, the first sensor 50 measures at more than 10 points on the bottom surface of the conditioning disk 31, or substantially continuously receives the received signal, The bottom contour of the conditioning disk 31 can be calculated from the signal So.

컨디셔닝 디스크(31)의 저면 윤곽이 도5에 도시된 바와 같이 나타나면, 이로부터 변곡점(Pd1, Pd2, Pd3, Pd4, Pd5,...)을 구한다. 그리고 나서, 최초 변곡점(Pd1)과 그 다음 변곡점(Pd2)의 사잇 영역과 마지막 변곡점과 그 직전의 변곡점 사이를 평탄 영역(31f)이라고 보고, 평탄 영역(31f)에서의 제1수신신호(X11)만을 채택하고 나머지의 제1수신신호(X12, X13)는 배제시킨다. 이에 따라, 컨디셔닝 디스크(31)의 저면 중에 평탄면(31f)에서의 제1수신신호(X11)에 의해서만 연마 패드(11)의 두께를 얻을 수 있으므로, 곡면 부분이나 오목한 부분에서의 제1수신신호(X12, X13)에서 측정한 것에 비하여, 연마 패드(11)의 두께를 보다 정확하고 신뢰성있게 측정할 수 있다.5, the inflection points Pd1, Pd2, Pd3, Pd4, Pd5, ... are obtained from the bottom surface contour of the conditioning disk 31 as shown in Fig. The first received signal X11 in the flat region 31f is the flat region 31f between the sagittal region of the first inflection point Pd1 and the next inflection point Pd2 and the inflection point between the last inflection point and the immediately preceding inflection point. And excludes the remaining first received signals X12 and X13. The thickness of the polishing pad 11 can be obtained only by the first reception signal X11 on the flat surface 31f in the bottom surface of the conditioning disk 31. Therefore, The thickness of the polishing pad 11 can be measured more accurately and reliably than in the case where the polishing pad 11 is measured at the polishing spots X12 and X13.

또한, 제1센서(50)는 연마 패드(11)와 함께 회전하면서 상측에 컨디셔닝 디스크(31) 또는 웨이퍼(W)가 위치하는 제1영역(X1)과 제2영역(X2)에서 수신 신호(So1, So2)를 수신할 뿐만 아니라, 상측에 공기 또는 측정대상물(도전체)이 없는 제0영역(X0)에서도 수신 신호(SoO)를 수신한다. 제0영역(X0)에서 수신되는 공수신 신호(SoO)는 도전체가 상측에 없기 때문에 0인 신호가 발생되어야 하지만, 도5에 도시된 바와 같이 제1센서(50)의 설치 환경이나 센서 자체의 특성에 의하여 플러스 또는 마이너스의 오프셋 값(y)을 나타낸다. The first sensor 50 rotates together with the polishing pad 11 so that the first and second regions X1 and X2 on the upper side of the conditioning disk 31 or the wafer W and the second region X2, So1 and So2 as well as the received signal SoO also in the 0th region X0 on the upper side without air or the measurement object (conductor). A signal of 0 is required to be generated in the received signal SoO in the 0th region X0 because the conductor is not on the upper side. However, as shown in Fig. 5, the installation environment of the first sensor 50, (Y) of the positive or negative by the characteristic.

따라서, 제어부(70)는 제0영역(X0)에서의 공수신신호(SoO)의 오프셋 값(y)에 해당하는 만큼, 제1수신신호(So1)로부터의 신호(도면에는 '출력값'이라고 표시되어 있지만, 제1센서의 측정 방식에 따라 전압, 전류, 합성 임피던스, 저항, 리액턴스 등 다양한 인자로 표시될 수 있음)를 오프셋 값(y) 만큼 보상(88)하고, 이 보상된 제1수신신호(So1')로부터 연마 패드(11)의 두께를 감지함으로써, 센서 자체의 특성이나 설치 환경에 의한 변동분을 상쇄시키고 보다 정확한 연마 패드(11)의 두께를 실시간으로 측정할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. Therefore, the control unit 70 outputs a signal (referred to as 'output value' in the drawing) from the first reception signal So1 to the offset value y of the airway signal SoO in the 0th region X0 (Which may be represented by various factors such as voltage, current, synthetic impedance, resistance, reactance, etc.) according to the measurement method of the first sensor is compensated 88 by the offset value y and the compensated first received signal By sensing the thickness of the polishing pad 11 from the So1 ', it is possible to offset the variations due to the characteristics of the sensor itself or the installation environment and to obtain a more accurate measurement of the thickness of the polishing pad 11 in real time.

한편, 제1센서(50)로부터 수신된 제1수신신호(So1)로부터 제어부(70)가 연마 패드(11)의 두께를 산출하는 방법은 다양하게 정해질 수 있다. 먼저, 도면에 도시된 실시예에서와 같이 제1센서(50)가 와전류 센서인 경우에는 컨디셔닝 디스크(31)에 와전류를 인가하기 위하여 송신하는 와전류 신호에 대한 변동분을 수신 신호로 하여 연산에 의해 연마 패드(11)의 두께를 산출할 수도 있고, 제1센서(50)가 광 센서인 경우에는 컨디셔닝 디스크(31)까지의 거리를 직접 측정할 수도 있다. The method of calculating the thickness of the polishing pad 11 from the first reception signal So1 received from the first sensor 50 may be variously determined. First, when the first sensor 50 is an eddy current sensor as in the embodiment shown in the drawing, the variation of the eddy current signal transmitted for applying the eddy current to the conditioning disk 31 is received as a received signal, The thickness of the pad 11 may be calculated. Alternatively, when the first sensor 50 is an optical sensor, the distance to the conditioning disk 31 may be directly measured.

그러나, 보다 신속하게 실시간으로 연마 패드(11)의 두께를 측정하기 위해서는, 제1센서(50)의 타입이나 형식별로 제1수신신호의 값에 따라 연마 패드(11)의 두께값에 관한 기준 데이터를 미리 메모리(80)에 저장해두고, 제1센서(50)에서 제1수신신호(So1, 보정된 제1수신신호(So1')를 포함한다)를 전송받자마자, 제어부(70)는 메모리(80)로부터 기준 데이터를 호출하여, 제1센서(50)로부터 전송받은 제1수신신호(So1)와 호출된 기준 데이터를 대비하여, 보간법 등에 의하여 연마 패드(11)의 두께를 금방 구할 수도 있다.
However, in order to measure the thickness of the polishing pad 11 more quickly in real time, the reference data relating to the thickness value of the polishing pad 11 according to the value of the first received signal for each type and type of the first sensor 50 Upon receipt of the first reception signal So1 (including the corrected first reception signal So1 ') from the first sensor 50, the control unit 70 controls the memory The thickness of the polishing pad 11 can be immediately obtained by interpolation or the like by comparing the first received signal So1 received from the first sensor 50 with the called reference data.

한편, 연마 패드(11)와 함께 회전하는 제1센서(50)가 웨이퍼(W)의 하측을 통과하는 제2영역(X2)인 A2 위치에서는, 도7에 도시된 바와 같이, 연마 패드(11)가 마모에 의하여 두께(tp)가 점진적으로 작아지고, 동시에 도전성 재료로 형성된 웨이퍼 연마층(Le)의 두께(te)도 연마되어 작아진다. 이 때, 와전류 제1센서(50)로부터의 제1수신신호(So1)에 의해, 도전성 재료로 형성된 웨이퍼 연마층(또는 웨이퍼 도전층, Le)에서 정해진 폭(50E)의 자기장이 형성되고, 도전층 두께(te)의 변동에 따라 변동하는 자기장에 의하여 발생되는 제2수신신호(So2)가 제1센서(50)에 수신된다. 이 때, 제2수신신호(So2)에는 도전층 두께(te)의 변동을 반영하는 성분과, 웨이퍼 도전층(Le)까지의 거리(50d)의 변동을 반영하는 성분이 모두 포함된다.On the other hand, at the A2 position where the first sensor 50 rotating together with the polishing pad 11 passes through the lower side of the wafer W, as shown in Fig. 7, the polishing pad 11 ) Gradually decreases in thickness tp due to abrasion and at the same time, the thickness te of the wafer polishing layer Le formed of a conductive material is also polished and reduced. At this time, the magnetic field of the width 50E determined by the wafer polishing layer (or the wafer conductive layer Le) formed of a conductive material is formed by the first reception signal So1 from the eddy current first sensor 50, The first sensor 50 receives the second reception signal So2 generated by the magnetic field which fluctuates in accordance with the variation of the layer thickness te. At this time, the second received signal So2 includes both a component that reflects the variation of the conductive layer thickness te and a component that reflects the variation of the distance 50d to the wafer conductive layer Le.

따라서, 제어부(70)는, 컨디셔닝 디스크(31)의 하측을 통과하면서 제1센서(50)에 수신되는 제1수신신호(So1)로부터 연마 패드(11)의 두께(tp) 변동량에 관한 데이터를 이용하여, 웨이퍼 도전층(Le)의 하측을 통과하면서 제1센서(50)에 수신되는 제2수신신호(So2)로부터 웨이퍼(W)의 도전층(Le)의 두께(te)를 연마 패드(11)의 두께(tp) 또는 두께 변동량을 반영하여 정확하게 측정할 수 있다.The control unit 70 reads data on the variation amount tp of the thickness of the polishing pad 11 from the first reception signal So1 received by the first sensor 50 while passing under the conditioning disk 31 The thickness te of the conductive layer Le of the wafer W from the second reception signal So2 received by the first sensor 50 while passing under the wafer conductive layer Le is set to be equal to (Tp) or thickness variation of the substrate (11).

이 때, 본 발명은, 제1수신신호(So1)로부터 연마 패드(11)의 두께(tp) 또는 두께 변동량을 직접적으로 산출하거나 수치적으로 산출한 이후에, 제2수신신호(So2)로부터 얻어지는 웨이퍼 연마층(Le)의 산출 두께에 연마 패드(11)의 두께(tp) 또는 두께 변동량을 보정하여, 최종적인 정확한 웨이퍼의 연마층 두께를 얻을 수 있다. 또는, 본 발명은, 제1수신신호(So1)로부터 연마 패드(11)의 두께(tp) 또는 두께 변동량을 직접적으로 산출하거나 수치적으로 산출하지 않더라도, 연마 패드(11)의 두께(tp) 또는 두께(tp) 변동량의 정보를 포함하고 있는 제1수신신호(So1)를 이용하여, 제2수신신호(So2)를 보정한 보정 데이터를 생성하여 연마 패드(11)의 두께(tp) 또는 두께(tp) 변동량이 반영된 웨이퍼 연마층(Le)의 두께를 곧바로 산출할 수도 있다.
At this time, according to the present invention, after the thickness tp of the polishing pad 11 or the thickness variation amount is directly calculated or numerically calculated from the first received signal So1, The final thickness of the abrasive layer of the wafer can be obtained by correcting the thickness tp of the abrasive pad 11 or the variation in thickness with the calculated thickness of the wafer abrasive layer Le. Alternatively, in the present invention, even if the thickness tp or thickness variation of the polishing pad 11 is not directly calculated or calculated numerically from the first received signal So1, the thickness tp of the polishing pad 11 or The correction data obtained by correcting the second reception signal So2 is generated using the first reception signal So1 containing the information on the variation of the thickness tp and the thickness tp or the thickness of the polishing pad 11 the thickness of the wafer polishing layer Le that reflects the variation of the wafer polishing layer Le may be directly calculated.

즉, 본 발명에 따른 웨이퍼(W)의 연마층 두께(te)를 감지하는 방법은, 도9에 도시된 바와 같이 화학 기계적 연마 공정을 행하는 과정(S110)에서, 제1센서(50)가 상측에 도전체가 없는 영역(X0)을 통과할 때에 와전류를 인가하여 제0수신신호(X0)를 수신하여 제어부(70)로 전송하고(S120), 제센서(50)가 도전체를 포함하여 이루어진 컨디셔닝 디스크(31)의 하측 영역(X1)을 통과할 때에 와전류를 인가하여 제1수신신호(X1)를 수신하여 제어부(70)로 전송한다(S130). That is, in the method of detecting the polishing layer thickness te of the wafer W according to the present invention, as shown in FIG. 9, in the step of performing the chemical mechanical polishing process (S110) (S120) when the sensor (50) passes through the region (X0) having no conductor and receives the 0th received signal (X0) by applying an eddy current to the controller (70) And applies the eddy current when passing through the lower area X1 of the disk 31 to receive the first received signal X1 and transmit it to the controller 70 at step S130.

그러면, 제어부(70)는 도5에 도시된 바와 같이 제0수신신호(So0)로부터 오프셋 값(y)을 제1수신신호(So1)에 반영하여, 센서의 자체 특성 등이 반영된 오프셋 값을 보정한 제1수신신호(So1')를 얻게 된다(S140). 그리고, 제어부(70)는 메모리(80)로부터 기준 데이터를 호출하여 보정된 제1수신신호(So1')와 대비하여 제1수신신호(So1')에 해당하는 연마 패드(11)의 두께를 얻게된다(S140).5, the control unit 70 reflects the offset value y from the 0th received signal So0 to the first received signal So1 to correct the offset value reflecting the sensor's own characteristics etc. A first received signal So1 'is obtained (S140). The control unit 70 calls the reference data from the memory 80 and obtains the thickness of the polishing pad 11 corresponding to the first reception signal So1 'in comparison with the corrected first reception signal So1' (S140).

한편, 제1센서(50)가 웨이퍼(W)의 하측의 제2영역(X2)을 통과하면서 수신하는 제2수신정보(So2)에는 연마 패드(11)의 두께 변동량과 웨이퍼(W)의 연마층 두께 변동량이 모두 포함되어 있다. 따라서, 제1수신정보(So1, So1'을 포함함)를 이용하여 연마 패드(11)의 두께 변동량만큼 반영하여 웨이퍼(W)의 연마층 두께를 정확하게 얻을 수 있게 된다(S150). 이로써, 연마 패드(11)의 두께 변동을 반영한 정확한 웨이퍼(W)의 연마층 두께(te)를 측정할 수 있다.
The second received information So2 received by the first sensor 50 while passing through the second area X2 on the lower side of the wafer W includes a variation amount of the thickness of the polishing pad 11, Layer thickness variations are all included. Therefore, the thickness of the polishing layer of the wafer W can be accurately obtained by reflecting the amount of variation of the thickness of the polishing pad 11 using the first reception information (including So1 and So1 ') (S150). Thus, it is possible to measure the polishing layer thickness (te) of the wafer W accurately reflecting the variation in the thickness of the polishing pad 11.

이렇듯, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마 장치는, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼(W)의 연마층(Le)이 연마되어 연마층 두께(te)가 변동할 뿐만 아니라, 연마 패드(11)도 동시에 마모되면서 두께(tp)가 변동하므로, 연마층 두께(te)를 측정하는 제1센서(50)가 컨디셔닝 디스크(31)의 하측을 통과할 때에 컨디셔닝 디스크(31)로부터 수신하는 제1수신신호(So1)로부터 제1센서(50)와 컨디셔닝 디스크(31)까지의 거리(50d) 정보를 수신하고, 센서 자체의 오차 및 설치 환경이 고려된 오프셋 만큼 제1수신신호(So1)를 보정한 후, 제1수신신호(So1')를 이용하여 웨이퍼의 연마층(Le)에서 수신되는 제2수신신호(So2)로부터 연마 패드(11)의 두께 변동량을 고려한 연마층 두께(te)를 산출하여 얻음으로써, 웨이퍼(W)의 연마층 두께(te)를 정확하게 측정할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
As described above, the chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention is characterized in that not only the polishing layer Le of the wafer W is polished during the chemical mechanical polishing process so that the polishing layer thickness te varies but also the polishing pad 11 is simultaneously worn The first sensor 50 measuring the polishing layer thickness te passes the first receiving signal So1 received from the conditioning disk 31 when the first sensor 50 passes under the conditioning disk 31, The distance 50d from the first sensor 50 to the conditioning disk 31 and corrects the first reception signal So1 by an offset taking into account the error of the sensor itself and the installation environment, By calculating and obtaining the polishing layer thickness te considering the fluctuation amount of the thickness of the polishing pad 11 from the second received signal So2 received from the polishing layer Le of the wafer using the first reception signal So1 ' It is possible to obtain an advantageous effect of accurately measuring the polishing layer thickness " te " of the wafer W have.

한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 제1센서(50)는 광센서로 형성될 수 있다. 이 경우에는, 제1센서(50)가 컨디셔닝 디스크(31)의 하측을 통과하면서, 컨디셔닝 디스크(31)의 저면에서 반사되는 반사광을 제1수신신호(So1)로 하여 연마 패드(11)의 두께(tp) 변동량을 얻을 수 있다. 또한, 제1수신신호(So1)를 통해 연마 패드(11)의 두께(tp) 변동량 정보를 획득하였으므로, 제1센서(50)가 웨이퍼(W)의 하측을 통과하면서 웨이퍼(W)의 저면에서 반사되는 반사광을 제2수신신호(So2)로 하여, 제1수신신호(So1)로 제2수신신호(So2)를 보정하여 최종적인 웨이퍼 연마층(Le)의 두께(te)를 산출하거나, 제1수신신호(So1)로부터 연마패드(11)의 두께(tp) 또는 그 변동량을 직접 구한 이후에 제2수신신호(So2)로부터 얻어진 웨이퍼(W)의 연마층(Le)의 두께(te)에 반영하여 보상하는 것에 의해 최종적인 웨이퍼 연마층(Le)의 두께(te)를 정확하게 산출할 수 있다. Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, the first sensor 50 may be formed of an optical sensor. In this case, while the first sensor 50 passes under the conditioning disk 31, the reflected light reflected from the bottom surface of the conditioning disk 31 is used as the first received signal So1, and the thickness of the polishing pad 11 (tp) variation can be obtained. Since the thickness tp variation information of the polishing pad 11 is obtained through the first reception signal So1, the first sensor 50 is positioned on the bottom surface of the wafer W while passing under the wafer W The reflected light reflected is used as the second received signal So2 and the second received signal So2 is corrected to the first received signal So1 to calculate the thickness te of the final wafer polishing layer Le, (Te) of the polishing layer Le of the wafer W obtained from the second received signal So2 after directly obtaining the thickness tp of the polishing pad 11 or the variation thereof from the received signal So1 The thickness te of the final wafer polishing layer Le can be accurately calculated.

제1센서(50)가 광센서로 형성되는 경우에는 웨이퍼(W)의 연마층(Le)이 도전성 재료로 형성되지 않은 경우에도 적용할 수 있는 잇점이 얻어진다. 그러나, 제1센서(50)의 상측은 도3 및 도4에 도시된 바와 같이 개방된 형태가 되어야 하므로, 연마 패드(11)에 홈이 형성된다.
When the first sensor 50 is formed of an optical sensor, the advantage that the polishing layer Le of the wafer W is not formed of a conductive material is also obtained. However, since the upper side of the first sensor 50 should be in an open form as shown in Figs. 3 and 4, a groove is formed in the polishing pad 11.

한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 도면에 도시되지 않았지만, 컨디셔닝 디스크(31)의 하측과 웨이퍼(W)의 하측의 연마 패드(11)에 투명창을 형성하고, 광센서 또는 와전류 센서를 투명창 하측에 연마 패드(11)와 함께 회전하지 않게 위치 고정시킨 상태에서, 컨디셔닝 디스크(31)까지의 거리 변동량을 측정하여 연마 패드(11)의 두께 변동량에 관한 정보를 획득하고, 이 정보를 이용하여 웨이퍼(W) 하측에서 측정하는 웨이퍼 연마층(Le)의 두께 변동량을 보상하는 형태로 구성될 수도 있다.
According to another embodiment of the present invention, a transparent window is formed on the lower side of the conditioning disk 31 and the lower polishing pad 11 of the wafer W, and a light sensor or eddy current sensor Information on the thickness variation of the polishing pad 11 is measured by measuring the amount of distance variation to the conditioning disk 31 while the position of the polishing pad 11 is fixed with the polishing pad 11 not being rotated with the bottom of the transparent window, The amount of variation in the thickness of the wafer polishing layer Le measured at the lower side of the wafer W may be compensated.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 제1센서와 컨디셔닝 디스크까지의 거리 정보를 이용하여, 제1센서(50)와 컨디셔닝 디스크(31)까지의 거리 정보에 포함된 연마 패드(11)의 두께 변동에 관한 정보를 이용하여 웨이퍼의 연마층에서 수신되는 제2수신신호로부터의 연마 패드의 두께 변동이 반영된 연마층 두께를 정확하게 얻을 수 있게 되어, 웨이퍼의 연마층에서의 제2수신신호로부터 웨이퍼의 연마층 두께를 산출할 때에 연마 패드의 두께 변동량에 따른 제2수신신호의 변동치를 반영함으로써, 연마 패드의 마모량을 고려한 웨이퍼의 도전층 두께를 정확하게 측정할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.The present invention having the above-described structure uses the distance information to the first sensor and the conditioning disk to estimate the thickness variation of the polishing pad 11 included in the distance information to the first sensor 50 and the conditioning disk 31 The thickness of the polishing layer reflecting the variation in thickness of the polishing pad from the second reception signal received at the polishing layer of the wafer can be accurately obtained so that the thickness of the polishing layer can be accurately obtained from the second reception signal in the polishing layer of the wafer, It is possible to obtain an advantageous effect that the thickness of the conductive layer of the wafer can be accurately measured in consideration of the wear amount of the polishing pad by reflecting the variation value of the second reception signal according to the variation amount of the thickness of the polishing pad when calculating the thickness.

또한, 본 발명은, 제1센서가 측정 대상물이 없는 제0영역(X0)에서의 공수신신호(SoO)를 수신하여, 공수신 신호(SoO)에서의 오프셋 값(y)을 연마 패드(11)의 두께를 산출하기 위한 제1수신신호(So1)에 반영하여 보상한 상태로 연마 패드(11)의 두께를 산출하고, 동시에 제1수신신호(So1)에 따른 연마 패드(11)의 두께에 관한 기준 데이터를 메모리(80)에 미리 저장해두었다고 CMP공정 중에는 기준 데이터를 호출하여 연마 패드의 두께를 산출함으로써, 연마 패드(11)의 두께를 오차없이 보다 정확하면서 신속하게 얻을 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
In the present invention, the first sensor receives the air-fresh signal (SoO) in the zero zone (X0) where there is no measurement object and outputs the offset value (y) in the received signal SoO to the polishing pad (11) The thickness of the polishing pad 11 is calculated by reflecting the first reception signal So1 for calculating the thickness of the polishing pad 11 and the thickness of the polishing pad 11 corresponding to the first reception signal So1 The reference data is previously stored in the memory 80. In the CMP process, the reference data is called to calculate the thickness of the polishing pad, thereby obtaining the effect of obtaining the thickness of the polishing pad 11 more accurately and quickly without error .

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
10: 연마 정반 11: 연마 패드
20: 캐리어 헤드 30: 컨디셔너
31: 컨디셔닝 디스크 40: 슬러리 공급부
50: 센서 60: 회전위치 감지부
70: 제어부 80: 메모리
W: 웨이퍼 Le: 연마층
tp: 패드 두께 te : 연마층 두께DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS
10: polishing pad 11: polishing pad
20: Carrier head 30: Conditioner
31: Conditioning disk 40: Slurry supply part
50: sensor 60: rotation position sensing unit
70: control unit 80: memory
W: wafer Le: polishing layer
tp: pad thickness te: abrasive layer thickness

Claims (15)

웨이퍼의 화학 기계적 연마 장치로서,
상면에 연마 패드가 입혀지고 자전하는 연마 정반과;
화학 기계적 연마 공정 중에 상기 연마 패드에 상기 웨이퍼를 가압하면서 회전하는 연마 헤드와;
상기 연마 패드의 표면을 회전하는 컨디셔닝 디스크로 접촉한 상태로 개질하되, 상기 웨이퍼의 연마층에 비하여 두꺼운 두께의 도전성 재료를 포함하여 형성된 컨디셔너와;
상기 컨디셔너의 하측에서 상기 도전성 재료에 와전류를 인가하여 수신된 제1수신신호를 상기 화학 기계적 연마 공정 중에 수신하는 제1센서와;
상기 제1센서로부터 전송받은 상기 제1수신신호로부터 상기 연마 패드의 두께를 실시간으로 산출하는 제어부를;
포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
A chemical mechanical polishing apparatus for a wafer,
An abrasive platen on the upper surface of which a polishing pad is coated and rotated;
A polishing head rotating while pressing the wafer on the polishing pad during a chemical mechanical polishing process;
A conditioner formed on the surface of the polishing pad so as to be in contact with a rotating conditioning disk and including a conductive material thicker than the polishing layer of the wafer;
A first sensor for applying an eddy current to the conductive material below the conditioner to receive a first received signal during the chemical mechanical polishing process;
A controller for calculating a thickness of the polishing pad in real time from the first received signal received from the first sensor;
Wherein the polishing pad is a polishing pad.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 컨디셔닝 디스크의 평탄면으로부터 수신된 제1수신신호로부터 상기 연마 패드의 두께를 산출하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치
The method according to claim 1,
Wherein the controller calculates the thickness of the polishing pad from a first received signal received from a flat surface of the conditioning disk,
제 1항에 있어서,
상기 제1센서는 상기 연마 패드와 함게 회전하는 연마 정반에 위치 고정되어 상기 연마 패드와 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the first sensor is fixed in position on a polishing platen rotating with the polishing pad and rotates together with the polishing pad.
제 1항에 있어서,
상기 제1센서는 상기 컨디셔닝 디스크의 저면에서 3지점 이상에서 측정하여, 상기 컨디셔닝 디스크의 평탄면에서의 제1수신신호를 산출하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the first sensor measures at least three points on the bottom surface of the conditioning disk to calculate a first received signal on the flat surface of the conditioning disk.
제 4항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1센서로부터 전송되는 상기 제1수신신호로부터 상기 컨디셔닝 디스크의 저면 윤곽을 산출하고, 상기 컨디셔닝 디스크의 저면 윤곽으로부터 변곡점을 구한 이후에, 구해진 변곡점과 변곡점 사이 영역을 상기 평탄면으로 하여 상기 컨디셔닝 디스크까지의 거리로부터 상기 연마 패드의 두께를 얻는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the control unit calculates an outline of a bottom surface of the conditioning disk from the first received signal transmitted from the first sensor and obtains an inflection point from an outline of a bottom surface of the conditioning disk to obtain a region between the inflection point and the inflection point, To obtain the thickness of the polishing pad from the distance to the conditioning disk.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1센서로부터 전송되는 상기 제1수신신호의 값과 미리 저장되어 있는 기준 데이터와 제1수신신호의 값을 대비하여 상기 연마 패드의 두께를 산출하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the controller calculates the thickness of the polishing pad by comparing the value of the first received signal transmitted from the first sensor with the value of the first received signal and the previously stored reference data, Device.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1센서가 공기 중에 노출된 상태에서의 수신되는 공수신신호를 수신하여, 상기 제1센서로부터의 상기 제1수신신호값으로부터 상기 연마 패드의 두께를 산출함에 있어서 상기 공수신신호를 오프셋 만큼 반영하여 산출하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the control unit receives the received airway fresh signal in a state in which the first sensor is exposed to the air and calculates the thickness of the polishing pad from the first received signal value from the first sensor, And the offset is calculated by reflecting the offset.
제 1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 웨이퍼의 상기 연마층은 도전층이고, 상기 도전성 재료는 상기 컨디셔너에 연마층의 두께의 100배 이상의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
8. The method according to any one of claims 1 to 7,
Wherein the polishing layer of the wafer is a conductive layer and the conductive material is formed to a thickness of at least 100 times the thickness of the polishing layer on the conditioner.
제 8항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 화학 기계적 연마 공정 중에 상기 웨이퍼의 연마층 두께 측정을 위한 제2수신신호를 수신하여 상기 연마층 두께를 산출하되, 상기 연마 패드의 두께의 변동량 만큼 보정하여 상기 연마층 두께를 실시간으로 산출하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the controller receives the second received signal for measuring the thickness of the abrasive layer of the wafer during the chemical mechanical polishing process to calculate the thickness of the abrasive layer and corrects the thickness of the abrasive layer by real- Of the chemical mechanical polishing apparatus.
제 1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 화학 기계적 연마 공정 중에 상기 웨이퍼의 연마층 두께 측정을 위한 제2수신신호를 수신하여 상기 연마층 두께를 산출하되, 상기 연마 패드의 두께의 변동량 만큼 보정하여 상기 연마층 두께를 실시간으로 산출하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
8. The method according to any one of claims 1 to 7,
Wherein the controller receives the second received signal for measuring the thickness of the abrasive layer of the wafer during the chemical mechanical polishing process to calculate the thickness of the abrasive layer and corrects the thickness of the abrasive layer by real- Of the chemical mechanical polishing apparatus.
웨이퍼의 화학 기계적 연마 장치의 처리 방법으로서,
화학 기계적 연마 공정 중에 연마 헤드의 하측에 상기 웨이퍼를 위치시킨 상태로 상기 웨이퍼를 자전하는 연마 패드에 가압하면서 회전하며 상기 웨이퍼의 연마층을 연마하는 웨이퍼 연마단계와;
상기 화학 기계적 연마 공정 중에 상기 웨이퍼의 연마층에 비하여 두꺼운 두께의 도전성 재료를 포함하여 형성된 컨디셔닝 디스크를 포함하는 컨디셔너로 상기 연마 패드를 개질하는 컨디셔닝 단계와;
상기 연마 패드와 함께 회전하는 제1센서가 상기 컨디셔너의 하측을 통과하면서 상기 도전성 재료에 와전류를 인가하여 제1수신신호를 수신하는 제1수신신호 수신단계와;
상기 제1센서에서 수신된 상기 제1수신신호로부터 상기 연마 패드의 두께를 실시간으로 얻는 연마패드두께 감지단계를;
포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 처리 방법.
A method of treating a chemical mechanical polishing apparatus for a wafer,
A wafer polishing step of polishing the polishing layer of the wafer while rotating the wafer while pressing the wafer to the rotating polishing pad while the wafer is positioned below the polishing head during the chemical mechanical polishing process;
A conditioning step of conditioning the polishing pad with a conditioner comprising a conditioning disk formed of a conductive material having a greater thickness than the polishing layer of the wafer during the chemical mechanical polishing process;
A first reception signal receiving step of receiving a first reception signal by applying an eddy current to the conductive material while a first sensor rotating together with the polishing pad passes under the conditioner;
A polishing pad thickness sensing step of obtaining a thickness of the polishing pad in real time from the first received signal received by the first sensor;
Wherein the polishing pad is a polishing pad.
제 11항에 있어서, 상기 연마패드 두께감지단계는,
상기 제1센서로부터 전송되는 상기 제1수신신호로부터 상기 컨디셔닝 디스크의 저면 윤곽을 산출하는 제1단계와;
상기 제1단계로부터 얻어진 상기 컨디셔닝 디스크의 저면 윤곽으로부터 변곡점을 찾아, 상기 변곡점의 사이에 있는 평탄면에서 얻어진 상기 제1수신신호를 산출하여, 이로부터 상기 연마 패드의 두께를 얻는 제2단계를;
포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 처리 방법.
12. The method of claim 11, wherein the polishing pad thickness sensing step comprises:
A first step of calculating an outline of a bottom surface of the conditioning disk from the first received signal transmitted from the first sensor;
A second step of finding an inflection point from the outline of the bottom surface of the conditioning disk obtained from the first step and calculating the first reception signal obtained from the flat surface between the inflection points and obtaining the thickness of the polishing pad therefrom;
Wherein the chemical mechanical polishing apparatus is a polishing apparatus.
제 11항에 있어서,
상기 제1수신신호로부터 상기 연마 패드의 두께를 산출하는 것은 미리 저장해놓은 기준 데이터와 대비하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 처리 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the calculation of the thickness of the polishing pad from the first received signal is obtained in comparison with previously stored reference data.
제 11항에 있어서,
상기 제1센서가 공기중을 통과하는 때에 수신한 공수신신호로부터 얻어진 값만큼, 상기 제1수신신호로부터 상기 연마 패드의 두께를 산출할 때에 오프셋 값으로 반영하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 처리 방법.
12. The method of claim 11,
Characterized in that, when the thickness of the polishing pad is calculated from the first received signal by a value obtained from the air-flow signal received when the first sensor passes through the air, the reflected value is reflected as an offset value Way.
제 11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 웨이퍼의 상기 연마층은 도전층이고, 상기 컨디셔닝 디스크의 상기 도전성 재료의 두께는 상기 연마층의 두께의 100배 이상인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 처리 방법.
15. The method according to any one of claims 11 to 14,
Wherein the polishing layer of the wafer is a conductive layer and the thickness of the conductive material of the conditioning disk is at least 100 times the thickness of the polishing layer.
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