KR102091419B1 - System of polishing substrate with light transmitting layer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판의 연마 시스템에 관한 것으로, 연마 공정 중인 기판의 연마층에서 반사된 반사광으로부터 특징점들을 검출하고, 기준 파장에 대한 기준 위치나 특징점으로부터 다른 선택 파장의 특징점들까지의 특징 벡터의 값들로부터 연마 공정 중의 연마층 두께를 감지하게 구성되어, 연산량을 최소화하면서 연마 공정 중에 연마층 두께를 정확하게 얻는 효과가 있다. The present invention relates to a polishing system for a substrate, which detects feature points from reflected light reflected from a polishing layer of a substrate during a polishing process, and from values of a feature vector from a reference position or feature point for a reference wavelength to feature points of another selected wavelength. It is configured to detect the thickness of the polishing layer during the polishing process, and has the effect of accurately obtaining the thickness of the polishing layer during the polishing process while minimizing the amount of calculation.

Description

광투과성 연마층을 갖는 기판 연마 시스템{SYSTEM OF POLISHING SUBSTRATE WITH LIGHT TRANSMITTING LAYER}Substrate polishing system having a light-transmitting polishing layer {SYSTEM OF POLISHING SUBSTRATE WITH LIGHT TRANSMITTING LAYER}

본 발명은 광투과성 연마층을 갖는 기판 연마 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 광투과성 연마층의 연마 두께를 연마 공정 중에 정확하게 감지하면서 데이터 처리 속도를 향상시키는 기판 연마 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a substrate polishing system having a light-transmitting polishing layer, and more particularly, to a substrate polishing system that improves data processing speed while accurately sensing the polishing thickness of the light-transmitting polishing layer during a polishing process.

화학기계적 연마(CMP) 시스템은 반도체소자 제조과정 중 마스킹, 에칭 및 배선공정 등을 반복 수행하면서 생성되는 기판 표면의 요철로 인한 셀 지역과 주변 회로지역간 높이 차를 제거하는 광역 평탄화와, 회로 형성용 콘택/배선막 분리 및 고집적 소자화에 따른 기판 표면 거칠기 향상 등을 도모하기 위하여, 기판의 표면을 정밀 연마 가공하는데 사용되는 시스템이다. The chemical mechanical polishing (CMP) system is used for wide area flattening to remove the height difference between the cell area and the peripheral circuit area due to irregularities on the surface of the substrate generated by repeatedly performing masking, etching, and wiring processes during the semiconductor device manufacturing process, and for forming circuits. This is a system used to precisely polish the surface of a substrate in order to improve the surface roughness of the substrate due to the separation of the contact / wiring film and the highly integrated device.

이러한 CMP 시스템에 있어서, 연마 헤드는 연마공정 전후에 기판의 연마면이 연마 패드와 마주보게 한 상태로 상기 기판을 가압하여 연마 공정을 행하도록 하고, 동시에 연마 공정이 종료되면 기판을 직접 및 간접적으로 진공 흡착하여 파지한 상태로 그 다음 공정으로 이동한다. In such a CMP system, the polishing head presses the substrate to perform a polishing process with the polishing surface of the substrate facing the polishing pad before and after the polishing process, and at the same time, when the polishing process ends, the substrate is directly and indirectly It moves to the next process in a state of being gripped by vacuum adsorption.

도1는 일반적인 화학 기계적 연마 시스템(9)의 개략도이다. 도1에 도시된 바와 같이, 화학 기계적 연마 시스템(9)은 회전(11d)하는 연마 정반(10)의 연마 패드(11) 상에 연마 헤드(20)에 의해 기판(W)이 가압되면서 연마가 이루어지고, 동시에 연마 패드(11) 상에 슬러리 공급부(미도시)로부터 슬러리가 공급되면서 습식 연마가 이루어진다. 그리고, 이 과정에서 컨디셔너(40)가 회전(40d)운동과 선회 운동을 하면서 컨디셔닝 디스크가 연마 패드(11)를 표면 개질하여, 연마 패드(11)의 미세 홈을 통해 슬러리가 기판(W)에 원활히 공급되게 한다. 1 is a schematic diagram of a general chemical mechanical polishing system 9. As shown in FIG. 1, the chemical mechanical polishing system 9 is polished while the substrate W is pressed by the polishing head 20 on the polishing pad 11 of the polishing platen 10 to rotate 11d. At the same time, wet polishing is performed while the slurry is supplied from the slurry supply unit (not shown) on the polishing pad 11. And, in this process, while the conditioner 40 rotates (40d) and rotates, the conditioning disk surface-modifies the polishing pad 11, so that the slurry is transferred to the substrate W through the fine grooves of the polishing pad 11 To be supplied smoothly.

한편, 반도체 소자의 집적화에 따라 기판(W)의 연마층은 정교하게 두께가 연마되는 것이 필요하다. 이를 위하여, 종래에는 미국등록특허공보 제6190234호에 개시된 바와 같이, 연마 공정을 행하는 과정에서, 광원(55)으로부터 전달받은 조사광(Li)을 발광부(50)가 기판(W)의 연마층에 조사하고, 연마층에서의 반사된 반사광(Lo)을 수광부(60)에서 수신하고, 수신된 반사광을 스펙트로미터(65)에 의해 도2a 및 도2b에 도시된 바와 같이 파장에 따른 광간섭 신호의 스펙트럼을 얻은 후에, 사전에 미리 저장하고 있는 두께에 따른 광간섭 스펙트럼과 대비하여, 연마층의 두께를 파악하는 방식으로 연마층 두께를 연마 공정 중에 검출하고자 하였다. On the other hand, with the integration of semiconductor devices, it is necessary that the polishing layer of the substrate W is precisely polished. To this end, in the prior art, as disclosed in U.S. Patent No. 6190234, in the process of performing the polishing process, the light emitting unit 50 receives the irradiated light Li received from the light source 55, the polishing layer of the substrate W , And receives the reflected light (Lo) from the polishing layer at the light receiving unit 60, and receives the received reflected light by the spectrometer 65 as shown in FIGS. 2A and 2B. After obtaining the spectrum of, it was attempted to detect the thickness of the abrasive layer during the polishing process in a manner to grasp the thickness of the abrasive layer, in contrast to the optical interference spectrum according to the thickness stored in advance.

즉, 도1의 발광부(50)로부터 다수의 파장을 포함하는 조사광(Li)을 광원(55)으로부터 공급받아 기판(W)의 연마층에 조사하면, 수광부(60)에서 수신된 반사광(Lo)도 다수의 파장이 합쳐진 형태가 된다. 이에 따라, 반사광(Lo)을 스펙트로미터(65)에 의해 분광시켜 파장 별로 광간섭 신호의 광강도 분포는, 연마층의 두께가 충분히 두꺼우면 도2a에 도시된 바와 같이 간격(Xi)이 조밀해지고, 연마층 두께가 얇아질수록 도2b에 도시된 바와 같이 간격(Xo)이 넓어지게 된다. That is, when the irradiation light Li containing a plurality of wavelengths from the light emitting unit 50 of FIG. 1 is supplied from the light source 55 and irradiated to the polishing layer of the substrate W, the reflected light received from the light receiving unit 60 ( Lo) is also a form in which multiple wavelengths are combined. Accordingly, the light intensity distribution of the optical interference signal for each wavelength by spectralizing the reflected light Lo by the spectrometer 65, when the thickness of the polishing layer is sufficiently thick, the spacing Xi becomes dense as shown in FIG. 2A. , As the thickness of the abrasive layer becomes thinner, the gap Xo increases as shown in FIG. 2B.

이와 같은 파장에 따른 스펙트럼 분포는 연마층 두께 변동에 따라 미리 정해진 형태를 추종하므로, 기판의 연마층의 재질에 따라 미리 메모리에 저장되어 있는 스펙트럼의 분포 데이터와 스펙트로미터(65)에 의해 얻어지는 스펙트럼과 대비하는 방식에 의해, 연마 공정 중에 연마층의 두께를 감지하였다. Since the spectral distribution according to the wavelength follows a predetermined shape according to the variation of the thickness of the polishing layer, the distribution data of the spectrum previously stored in the memory according to the material of the polishing layer of the substrate and the spectrum obtained by the spectrometer 65 By contrasting method, the thickness of the polishing layer was detected during the polishing process.

그러나, 이와 같은 방식은 사실상 연속적인 파장값에 대한 광간섭 신호 데이터를 필요로 하므로, 스펙트로미터(65)에서 파장에 따른 광간섭 신호를 실시간으로 산출하고, 연마 공정 중에 산출된 스펙트럼을 메모리에 미리 라이브러리 형태로 저장되어 있는 스펙트럼의 분포 데이터와 대비하는 데 오랜 연산 시간이 소요되는 문제가 있었다. 이에 따라, 빠른 연산을 위한 연산 설비(예를 들어, 컴퓨터)가 대용량으로 필요하여 연마 시스템이 고가로 되는 문제가 있을 뿐만 아니라, 연속한 파장에 대한 스펙트럼을 얻는 데에 처리 시간이 오래 소요되어 실시간으로 연마층 두께를 얻는 데 한계가 있었다. However, since such a method actually requires optical interference signal data for continuous wavelength values, the spectrometer 65 calculates the optical interference signal according to the wavelength in real time, and the spectrum calculated during the polishing process is previously stored in the memory. There was a problem in that it takes a long calculation time to compare with the distribution data of the spectrum stored in the library form. Accordingly, there is a problem that a polishing system is expensive due to the need for a large amount of computing equipment (for example, a computer) for fast calculation, and it takes a long time to obtain a spectrum for continuous wavelengths, thus real-time As a result, there was a limit in obtaining a polishing layer thickness.

또한, 사전에 실험한 데이터의 스펙트럼을 라이브러리로 저장해야 하므로, 사전에 다양한 실험을 통해 데이터를 수집하는 과정이 필요하고, 수집된 데이터의 품질에 따라 검출의 정확도가 달라지는 문제도 있었다. 더욱이, 연마층의 패턴이나 하부 박막의 구조가 다르면, 별도로 라이브러리를 만들어야 하는 불편함도 있었다. In addition, since it is necessary to store the spectrum of the data previously tested in a library, it is necessary to collect data through various experiments in advance, and there is a problem in that the accuracy of detection varies depending on the quality of the collected data. Moreover, if the pattern of the abrasive layer or the structure of the lower thin film were different, there was also the inconvenience of separately creating a library.

한편, 미국 등록특허공보 제6190234호에 따르면, 서로 다른 2개의 파장에 대한 두께 변동에 따른 광간섭 신호를 이용하여 기판의 연마층의 연마 종료 시점을 감지하는 구성이 개시되어 있다. 즉, 2개의 파장에 대한 광간섭 신호는 정해진 연마층 재질에 따라 두께가 얇아질 수록 변동하는 패턴이 미리 정해져 있으므로, 상기 미국 등록특허공보의 칼럼 11의 표3에 나타난 바와 같이, 미리 변동하는 패턴의 데이터를 미리 저장하여 두고, 연마 공정 중에 2개의 파장에서의 광간섭 신호의 측정값의 변동을 추적하여 이들의 값이 정해진 값에 도달하면 연마 공정을 종료하는 방식이다. On the other hand, according to U.S. Patent Publication No. 6190234, there is disclosed a configuration for detecting a polishing end time of a polishing layer of a substrate by using an optical interference signal according to thickness variation for two different wavelengths. That is, the optical interference signal for the two wavelengths has a predetermined pattern that fluctuates as the thickness decreases according to a predetermined polishing layer material, so as shown in Table 3 of column 11 of the U.S. Patent Publication, the pattern fluctuating in advance It is a method that stores the data in advance and tracks the fluctuation of the measured values of the optical interference signals at two wavelengths during the polishing process to terminate the polishing process when these values reach a predetermined value.

그러나, 상기 미국 등록특허공보에 개시된 구성으로는, 2개의 파장이 서로 허용 오차 범위(예를 들어 50Å이하) 내에서 일치하는 값(N=4, N=15)에서만 연마층의 두께를 각각 35704Å, 10002Å으로 알 수 있을 뿐 그 사이 구간에서는 연마층의 절대 두께를 전혀 알지 못하는 한계가 있었다. 더욱이, 기판의 연마층 두께가 연마 공정 이전에 35000Å 이하인 경우에는, 연마층의 절대 두께값을 알 수 있는 지점이 오로지 1개의 지점(N=4)이므로, N=4에 도달한 때에 10002Å인지 35704Å인지도 알 수 없는 상태가 된다. However, with the configuration disclosed in the above-mentioned U.S. Patent Publication, the thickness of the abrasive layer is 35704 각각 only at the values (N = 4, N = 15) where the two wavelengths match each other within the tolerance range (for example, 50 Å or less). , It can be known as 10002Å, but there was a limit to not know the absolute thickness of the abrasive layer at all in the interval. Moreover, when the thickness of the polishing layer of the substrate is 35000 Å or less before the polishing process, there is only one point (N = 4) where the absolute thickness value of the polishing layer is known, so when N = 4 is reached, 10002 Å or 35704 Å Cognition is also unknown.

이렇듯, 종래에 2개 이상의 파장을 이용하여 시간의 변동에 따른 광간섭 신호(intensity)를 추종하는 형태이더라도, 연마 공정 중에 연마층의 두께의 절대값을 알기 어려우며, 최종적인 연마 종료 시점만을 감지할 수 있을 뿐이어서, 연마 공정 중의 연마층 두께가 연마가 종료되는 타겟 두께에 근접한 것인지 아니면 타겟 두께로부터 충분히 여유가 있는지를 알지 못하여, 숙련된 작업자가 아니면 연마 종료 시점에 정확히 연마 공정을 종료하는 것이 어려운 문제도 있었다.As described above, even in the form of following the optical interference signal according to the change of time using two or more wavelengths in the prior art, it is difficult to know the absolute value of the thickness of the polishing layer during the polishing process, and only the final polishing end point is detected. Since it is possible to do not know whether the thickness of the abrasive layer in the polishing process is close to the target thickness at which polishing is finished or whether there is sufficient margin from the target thickness, it is difficult to finish the polishing process accurately at the end of polishing unless it is an experienced worker. There was also a problem.

이에 따라, 기판의 연마 시스템에서 처리 시간을 단축하면서 높은 사양의 연산 설비를 필요로 하지 아니하고, 연마 공정 중에 연마층 절대적인 두께를 감지하는 방법의 필요성이 절실히 요구되고 있다.Accordingly, there is an urgent need for a method for sensing the absolute thickness of the polishing layer during the polishing process, without requiring a high-performance computing facility while reducing the processing time in the substrate polishing system.

본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 본 발명은, 연마 공정 중에 연마층의 절대 두께를 얻는 것을 목적으로 한다.The present invention was created under the above technical background, and the present invention aims to obtain the absolute thickness of the polishing layer during the polishing process.

이와 동시에, 본 발명은 연산을 최소화하여 낮은 사양의 연산 설비로도 연마 공정 중에 연마층 두께를 얻는 것을 목적으로 한다. At the same time, the present invention aims to obtain the thickness of the abrasive layer during the polishing process by minimizing computation and even with low specification computing equipment.

즉, 본 발명은, 실험 데이터에 의존하지 않고 이론적인 예측값만을 이용하여 연마층의 절대 두께를 검출하는 것을 목적으로 한다. That is, an object of the present invention is to detect the absolute thickness of the abrasive layer using only theoretical prediction values without relying on experimental data.

그리고, 본 발명은 기판의 연마층의 두께를 연마 공정 중에 얻기 위한 라이브러리를 미리 메모리에 저장하지 않고 상대적으로 적은 계산량으로 연마층의 절대 두께를 얻는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to obtain the absolute thickness of the polishing layer with a relatively small amount of calculation without storing in advance a library for obtaining the thickness of the polishing layer of the substrate during the polishing process.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 연마 공정 중인 기판의 연마층에서 반사된 반사광으로부터 특징점들을 검출하고, 기준 파장에 대한 기준 위치나 특징점으로부터 다른 선택 파장의 특징점들까지의 특징 벡터의 값들로부터 연마 공정 중의 연마층 두께를 감지한다. In order to achieve the above object, the present invention detects feature points from reflected light reflected from the polishing layer of a substrate in a polishing process, and from values of feature vectors from a reference position or feature point for a reference wavelength to feature points of another selected wavelength. The polishing layer thickness during the polishing process is sensed.

본 발명에 따르면, 광투과성 연마층이 구비된 기판의 연마 공정 중에 연마층의 절대 두께를 얻는 효과가 있다. According to the present invention, there is an effect of obtaining the absolute thickness of the polishing layer during the polishing process of the substrate provided with the light-transmitting polishing layer.

이와 동시에, 본 발명은, 연마층 두께을 얻기 위한 연산량을 최소화하여 빠른 연산 시간 내에 낮은 용량의 설비로도 연마 공정 중에 연마층 두께를 정확하게 얻는 효과가 있다. At the same time, the present invention has an effect of accurately obtaining the thickness of the polishing layer during the polishing process even with a low-capacity facility within a fast computation time by minimizing the computation amount for obtaining the polishing layer thickness.

즉, 본 발명은, 실험 데이터에 의존하지 않고 이론적인 예측값만을 이용하여 연마층의 절대 두께를 검출하므로, 연마 공정 이전에 연마층의 패턴이나 하부 구조 등의 사양에 따른 다양한 실험 데이터를 필요로 하지 아니하여, 미리 얻은 실험 데이터의 품질에 따라 검출 정확도에 오차가 발생되는 문제를 해결한 효과가 얻어진다. That is, the present invention does not rely on the experimental data and detects the absolute thickness of the abrasive layer using only theoretical prediction values, and thus does not require various experimental data according to specifications such as patterns or substructures of the abrasive layer prior to the polishing process. No, the effect of solving the problem of errors in detection accuracy is obtained according to the quality of the experimental data obtained in advance.

도1은 일반적인 기판의 연마 시스템의 구성을 도시한 도면,
도2a는 연마 초기의 파장에 따른 광간섭 신호 데이터를 도시한 그래프,
도2b는 연마 말기의 파장에 따른 광간섭 신호 데이터를 도시한 그래프,
도3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 연마 시스템의 구성을 도시한 정면도,
도3b는 도3a의 평면도,
도3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 연마 시스템의 구성을 도시한 정면도,
도4는 도3의 연마 시스템의 작동 원리를 설명하기 위한 순서도,
도5는 기판의 연마층에서의 광간섭 신호의 발생 원리를 설명하기 위한 도면,
도6a 및 도6b는 연마 초기 및 연마 말기의 파장에 따른 광간섭 신호 데이터를 도시한 그래프로서, 정해진 파장에 대하여 연마층 두께 변동에 따른 광간섭 신호의 변동을 설명하기 위한 도면,
도7은 정해진 다수의 파장에 대한 기판 연마층의 두께 변화에 따른 광간섭 신호 데이터를 도시한 도면,
도8은 도7의 제1파장에 대한 기판 연마층의 연마 공정 진행에 따른 광간섭 신호 데이터를 도시한 도면,
도9a는 제1기준파장에 대한 이론 광간섭 신호의 이론 특징 벡터를 설명하기 위한 도면,
도9b는 제1기준파장에 대한 이론 광간섭 신호의 다른 이론 특징 벡터를 설명하기 위한 도면,
도9c는 제2기준파장에 대한 이론 광간섭 신호의 이론 특징 벡터를 설명하기 위한 도면,
도10은 측정 광간섭 신호의 측정 특징 벡터를 설명하기 위한 도면,
도11은 본 발명에 따라 연마 공정 중에 두께 산출한 결과를 도시한 그래프이다.
1 is a view showing the configuration of a general substrate polishing system,
Figure 2a is a graph showing the optical interference signal data according to the wavelength of the initial polishing,
Figure 2b is a graph showing the optical interference signal data according to the wavelength of the end of polishing,
Figure 3a is a front view showing the configuration of a substrate polishing system according to an embodiment of the present invention,
Figure 3b is a plan view of Figure 3a,
Figure 3c is a front view showing the configuration of a substrate polishing system according to another embodiment of the present invention,
Figure 4 is a flow chart for explaining the principle of operation of the polishing system of Figure 3,
5 is a view for explaining the principle of generation of an optical interference signal in the polishing layer of the substrate;
6A and 6B are graphs showing optical interference signal data according to the wavelengths of the beginning and the end of polishing, and for explaining the variation of the optical interference signal according to the variation of the polishing layer thickness for a predetermined wavelength;
7 is a view showing optical interference signal data according to a change in thickness of a substrate polishing layer for a plurality of wavelengths,
8 is a view showing optical interference signal data according to a polishing process of a substrate polishing layer with respect to the first wavelength of FIG. 7;
9A is a view for explaining a theoretical feature vector of a theoretical optical interference signal for a first reference wavelength;
9B is a view for explaining another theoretical feature vector of the theoretical optical interference signal for the first reference wavelength;
9C is a view for explaining a theoretical feature vector of a theoretical optical interference signal for a second reference wavelength;
10 is a view for explaining a measurement feature vector of a measurement optical interference signal;
11 is a graph showing the results of thickness calculation during the polishing process according to the present invention.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing the present invention, detailed description of known functions or configurations will be omitted to clarify the gist of the present invention.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 연마 시스템(1)은 기판(W)의 저면에 형성된 연마층(f)을 평탄 연마하기 위한 것으로, 상면에 연마 패드(11)가 입혀지고 자전(11d)하는 연마 정반(10)과, 연마 패드(11) 상에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부(미도시)와, 연마 공정 중에 기판(W)를 하측에 위치시킨 상태로 기판(W)를 가압하는 연마 헤드(20)와, 연마 공정 중에 회전(40d)하면서 연마 패드(11)를 가압하면서 개질하는 컨디셔너(40)와, 기판(W)의 연마층(f) 두께를 측정하기 위하여 조사광(Li)을 조사하는 발광부와 연마층(f)에서 반사된 반사광(Li)을 수신하는 수광부가 구비된 광센서(100, 100')와, 광센서(100, 100')의 수광부에서 수신된 반사광으로부터 연마 공정 중의 기판 연마층(f)의 두께를 얻는 제어부(200)를 포함하여 구성된다. As shown in the figure, the polishing system 1 of the substrate according to an embodiment of the present invention is for flat polishing the polishing layer f formed on the bottom surface of the substrate W, and the polishing pad 11 on the top surface Substrate (10) is coated and rotated (11d), the polishing platen (10), a slurry supply unit (not shown) for supplying a slurry on the polishing pad (11), and the substrate (W) placed in the lower state during the polishing process ( Measuring the thickness of the abrasive layer (f) of the substrate (W), the conditioner (40) for modifying while pressing the abrasive pad (11) while rotating (40d) during the polishing process, and pressing the W) In order for the light sensor (100, 100 ') and the light sensor (100, 100') equipped with a light receiving unit for irradiating the irradiation light (Li) and a light receiving unit for receiving reflected light (Li) reflected from the polishing layer (f) It comprises a control unit 200 for obtaining the thickness of the substrate polishing layer f during the polishing process from the reflected light received by the light receiving unit.

상기 연마 정반(10)과 연마 패드(11)에는 투명창(111a)이 형성되어, 연마 정반(10)의 하측으로부터 연마 공정을 행하고 있는 기판(W)의 연마면에 광센서(100)의 발광부로부터 광(Li)이 조사되고, 기판(W)의 연마층(f)에서 반사된 반사광(Lo)을 광센서(100)의 수광부에서 수신하는 것이 가능해진다. 이 경우에는, 광센서(100)의 수광부는 연마 패드(11)에 대하여 일정한 위치에 고정되어 있으므로, 기판(W)의 오실레이션 운동을 무시하면, 기판(W)의 일정한 궤적을 따르는 반사광(Lo) 신호를 수신한다. 도면에는 편의상 발광부와 수광부가 하나의 몸체로 형성된 구성이 예시되어 있지만, 발광부와 수광부가 별개의 몸체로 형성될 수도 있다. A transparent window 111a is formed on the polishing platen 10 and the polishing pad 11 to emit light from the optical sensor 100 on the polishing surface of the substrate W that is being polished from the bottom of the polishing platen 10. The light Li is irradiated from the part, and it becomes possible to receive the reflected light Lo reflected from the polishing layer f of the substrate W at the light receiving part of the optical sensor 100. In this case, since the light-receiving portion of the optical sensor 100 is fixed at a certain position with respect to the polishing pad 11, if the oscillation motion of the substrate W is ignored, the reflected light Lo following a constant trajectory of the substrate W ) Signal. In the drawing, a configuration in which the light emitting part and the light receiving part are formed as one body is illustrated for convenience, but the light emitting part and the light receiving part may be formed as separate bodies.

한편, 광센서(100)는 연마 정반(10)과 연마 패드(11)를 함께 관통하는 투명창(11a)의 하측에 배치되어, 광센서(100)로부터의 조사광이 투명창(11a)을 관통하여 기판에 도달하고, 기판 연마층에서 반사된 반사광이 투명창을 관통하여 광센서에 수신되게 배치될 수 있다. 이와 병행하거나 그 대신에, 연마 패드(11)를 관통하면서 연마 정반(10)의 상면에 요홈부를 형성하거나, 연마 패드(11)의 일부를 관통하는 요홈부를 형성하고, 이 요홈부에 광센서(100')를 배치시켜, 광센서(100')로부터 조사된 조사광을 기판 연마층(f)에 조사하고, 기판 연마층(f)에서 반사된 반사광을 수신하도록 구성될 수도 있다. 이 경우에는, 광센서(100')의 수광부는 기판(W)의 하측을 통과하는 연마 패드(11)의 회전 궤적을 따라 기판(W)으로부터 반사광(Lo)을 수신한다. On the other hand, the optical sensor 100 is disposed below the transparent window 11a penetrating the polishing platen 10 and the polishing pad 11 together, and the light emitted from the optical sensor 100 irradiates the transparent window 11a. It may be disposed to reach the substrate through, and the reflected light reflected from the substrate polishing layer may pass through the transparent window and be received by the optical sensor. In parallel with or instead of this, while forming a groove on the top surface of the polishing platen 10 while penetrating through the polishing pad 11, or forming a groove through a part of the polishing pad 11, an optical sensor ( 100 ') may be arranged to irradiate the substrate polishing layer f with the irradiated light emitted from the optical sensor 100' and receive the reflected light reflected from the substrate polishing layer f. In this case, the light receiving portion of the optical sensor 100 'receives the reflected light Lo from the substrate W along the rotational trajectory of the polishing pad 11 passing through the lower side of the substrate W.

이하에서는, 편의상 발광부와 수광부가 하나의 몸체로 형성된 광센서를 예로 들어, 광센서의 발광부에서 광(Li)을 조사하고 광센서의 수광부(130)에서 반사광(Lo)을 수신하는 구성에 대해 설명한다. Hereinafter, for convenience, a light sensor formed by a light emitting unit and a light receiving unit as one body, for example, irradiating light (Li) from the light emitting unit of the light sensor and receiving the reflected light (Lo) from the light receiving unit 130 of the light sensor. Explain.

상기 기판(W)는 반도체 소자를 제조하는 과정에서 연마층(f)이 광이 투과하는 광투과성 재질로 형성된다. 여기서, '광투과성 재질'은 발광부에서 조사되는 조사광(Li)의 전부가 투과되는 것을 포함할 뿐만 아니라, 발광부(120)로부터 조사되는 광(Li)의 1% 이상의 일부만 투과되는 것을 모두 포함한다. 예를 들어, 연마층(f)은 산화물층으로 형성될 수 있으며, 이에 따라 도5에 도시된 바와 같이, 조사되는 조사광(Li)의 일부는 연마층(f)의 표면에서 반사된 반사광(Loe)이 되고, 조사광(Li)의 다른 일부는 연마층(f)을 투과하여 불투과층(wo)의 표면에서 반사된 반사광(Loi)이 된다.The substrate W is formed of a light-transmitting material through which the light is transmitted by the polishing layer f in the process of manufacturing a semiconductor device. Here, the 'light transmissive material' includes not only that all of the irradiated light Li irradiated from the light emitting unit is transmitted, but also that only a portion of 1% or more of the light Li irradiated from the light emitting unit 120 is transmitted. Includes. For example, the polishing layer f may be formed of an oxide layer, and accordingly, as illustrated in FIG. 5, a part of the irradiated light Li irradiated is reflected light reflected from the surface of the polishing layer f ( Loe), and the other part of the irradiated light Li passes through the polishing layer f and becomes reflected light Loi reflected from the surface of the non-transmissive layer wo.

상기 연마 헤드(20)는, 공지된 다양한 형태나 구조로 형성될 수 있으며, 연마 공정 중에 기판(W)을 하측에 위치시킨 상태로 기판(W)의 연마면이 연마 패드(11)에 지속적으로 접촉한 상태를 유지하는 역할을 한다. The polishing head 20 may be formed in a variety of well-known shapes or structures, and the polishing surface of the substrate W is continuously attached to the polishing pad 11 in a state where the substrate W is positioned downward during the polishing process. It serves to maintain contact.

예를 들어, 연마 헤드(20)는, 외부로부터 회전 구동력을 전달받아 회전하는 본체와, 본체와 연동하여 함께 회전하는 베이스와, 기판(W)의 형상대로 원판 형태의 바닥판이 형성되고 베이스에 고정된 가요성 재질의 멤브레인과, 기판(W)의 둘레를 감싸는 링 형태로 형성되어 연마 공정 중에 연마 패드에 밀착 상태를 유지하여 연마 공정 중에 기판(W)이 연마 헤드(20)의 바깥으로 밀려나는 것을 억제하는 리테이너 링을 포함하여 구성될 수 있다. For example, the polishing head 20 is formed by receiving a rotational driving force from the outside, a rotating body, a base rotating together with the main body, and a bottom plate in the form of a disk in the shape of a substrate W and fixed to the base. The formed flexible membrane and the ring shape surrounding the periphery of the substrate W are maintained in close contact with the polishing pad during the polishing process so that the substrate W is pushed out of the polishing head 20 during the polishing process. It can be configured to include a retainer ring to suppress the.

여기서, 멤브레인은, 가요성 재질의 바닥판으로부터 상방 연장된 링 형태의 고정 플랩의 끝단이 베이스에 고정되어, 멤브레인 바닥판과 베이스의 사이에 다수의 압력 챔버가 형성된다. 그리고, 연마 헤드의 각각의 압력 챔버는 압력 조절부로부터 공압을 공급받아 독립적으로 압력이 조절됨에 따라, 멤브레인 바닥판의 하측에 위치한 기판(W)에 압력 챔버별로 서로 다른 가압력으로 연마 공정 중에 가압되면서 연마될 수 있다. Here, in the membrane, the end of the fixed flap in the form of a ring extending upward from the flexible base plate is fixed to the base, thereby forming a plurality of pressure chambers between the membrane base plate and the base. Then, as each pressure chamber of the polishing head is supplied with air pressure from the pressure adjusting unit and the pressure is controlled independently, the substrate W located at the lower side of the membrane bottom plate is pressurized during the polishing process with different pressing forces for each pressure chamber. It can be polished.

예를 들어, 각각의 광센서(100, 100')의 수광부는 발광부로부터 조사된 조사광이 조사되는 기판(W)의 연마층(f)의 위치에서 반사된 반사광(Lo)을 각각 수신하는데, 수신된 반사광을 이용하여, 반사광(Li)이 반사된 기판 연마층(f)의 위치별로 기판(W)의 연마층 두께를 연마 공정 중에 얻게 되면, 압력 조절부는, 연마층 두께가 상대적으로 높은 것으로 감지된 기판 위치의 상측 압력 챔버를 보다 높은 압력으로 조절하여 기판에 대한 가압력을 높여 단위시간당 연마율(Removal Rate)을 높이고, 연마층 두께가 상대적으로 낮은 것으로 감지된 기판 위치의 상측 압력 챔버를 보다 낮은 압력으로 조절하여 기판에 대한 가압력을 낮춰 단위시간당 연마율을 낮추도록 제어할 수 있다. For example, the light-receiving units of each of the optical sensors 100 and 100 'respectively receive reflected light Lo reflected at the position of the polishing layer f of the substrate W to which the irradiated light is emitted from the light emitting unit. When the thickness of the polishing layer of the substrate W is obtained during the polishing process for each position of the substrate polishing layer f on which the reflected light Li is reflected, using the received reflected light, the pressure adjusting unit has a relatively high polishing layer thickness. The upper pressure chamber at the substrate position detected as being increased to a higher pressure to increase the pressing force on the substrate to increase the removal rate per unit time (Removal Rate), and the upper pressure chamber at the substrate position detected as a relatively low polishing layer thickness It can be controlled to lower the pressing rate on the substrate by adjusting to a lower pressure to lower the polishing rate per unit time.

상기 컨디셔너(40)는 컨디셔닝 디스크가 연마 패드(11)에 접촉한 상태로, 연마 패드(11)의 반경 방향 성분을 갖도록 가로질러 왕복 스윕 운동을 행한다. 이 때, 컨디셔닝 디스크의 가압력은 일정하게 유지될 수도 있지만, 기판의 연마층 두께 정보에 따라, 기판의 연마층 두께가 상대적으로 높은 것으로 감지된 기판 위치를 통과하는 연마 패드(11)에 대해서는 가압력을 낮춰 연마 패드의 높이를 높게 조절하고, 기판의 연마층 두께가 상대적으로 낮은 것으로 감지된 기판 위치를 통과하는 연마 패드(11)에 대해서는 가압력을 높여 연마 패드의 높이를 낮게 조절하는 등, 연마 패드(11)의 높이를 의도적으로 편차가 있도록 조절할 수도 있다. The conditioner 40 performs a reciprocating sweep motion across the conditioner so that the conditioning disk is in contact with the polishing pad 11 and has a radial component of the polishing pad 11. At this time, the pressing force of the conditioning disk may be kept constant, but according to the thickness information of the polishing layer of the substrate, the pressing force is applied to the polishing pad 11 passing through the substrate position where the thickness of the polishing layer of the substrate is detected to be relatively high. By lowering the height of the polishing pad and adjusting the height of the polishing pad, the polishing pad (such as adjusting the height of the polishing pad low by increasing the pressing force) for the polishing pad 11 passing through the substrate position where the thickness of the polishing layer of the substrate is sensed to be relatively low. The height of 11) can also be adjusted to intentionally deviate.

상기 광센서(100)는 기판(W)의 연마층(f)을 향하여 조사광(Li)을 조사하는 발광부와, 연마층(f)에서 반사된 반사광(Lo)을 수신하는 수광부로 이루어진다. 도5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 발광부가 기판 연마층(f)에 경사지게 조사광(Li)을 조사하고, 수광부가 기판 연마층(f)에서 경사지게 반사된 반사광(Lo)을 수신하는 구성을 포함한다. 그러나, 도3b에 도시된 바와 같이, 조사광(Li)과 반사광(Lo)의 입사각과 반사각에 의한 계산의 복잡성을 없애기 위해, 광센서(100)의 발광부는 조사광(Li)을 기판 연마층(f)에 수직으로 조사하고, 광센서(100)의 수광부는 기판 연마층(f)에서 수직으로 반사된 반사광(Lo)을 수신하도록 구성된 것이 바람직하다. The optical sensor 100 includes a light emitting unit that irradiates the irradiation light Li toward the polishing layer f of the substrate W, and a light receiving unit that receives the reflected light Lo reflected from the polishing layer f. As shown in FIG. 5, according to another embodiment of the present invention, the light-emitting portion irradiates the substrate polishing layer (f) obliquely with irradiation light (Li), and the light-receiving portion obliquely reflected by the substrate polishing layer (f) ( Lo). However, as shown in FIG. 3B, in order to eliminate the complexity of calculation by the incident angle and the reflected angle of the irradiated light Li and the reflected light Lo, the light emitting part of the optical sensor 100 irradiates the irradiated light Li with the substrate polishing layer It is preferable to irradiate vertically to (f) and to receive the reflected light (Lo) vertically reflected from the substrate polishing layer (f) by the light-receiving portion of the optical sensor (100).

여기서, 발광부에 의해 조사되는 조사광(Li)은 2개 이상의 파장을 포함하는 광으로 정해지며, 바람직하게는 5개 내지 15개 정도의 파장을 포함하는 광일 수 있다. 이런 측면에서, 조사광(Li)은 연속하는 다수의 파장의 광이 합쳐진 백색광일 수 있으며, 이를 위하여 광센서(100)의 발광부에 조사되는 조사광(Li)의 광원(105)은 엘이디(LED)로 사용될 수 있다. 조사광(Li)이 백색광인 경우에는, 후술하는 바와 같이, 연속하는 다수의 파장들 중에 2개 이상의 복수의 선택 파장을 선별하여, 선택 파장에 대한 광간섭 신호를 처리하는 것에 의해 연마 공정 중에 기판 연마층의 절대적인 두께를 얻을 수 있다. Here, the irradiated light Li irradiated by the light emitting unit is defined as light having two or more wavelengths, and may be preferably light containing about 5 to 15 wavelengths. In this aspect, the irradiation light (Li) may be a white light that combines light of a plurality of consecutive wavelengths, for this purpose, the light source 105 of the irradiation light (Li) irradiated to the light emitting portion of the optical sensor 100 is an LED ( LED). When the irradiated light Li is white light, as described later, two or more selected wavelengths are selected from a plurality of consecutive wavelengths, and the optical interference signal for the selected wavelength is processed to process the substrate during the polishing process. The absolute thickness of the abrasive layer can be obtained.

연마 공정 중에 시간 지연없이 연마층의 절대적인 두께를 얻기 위해서는 선택 파장의 개수는 많을 수록 유리하지만, 대체로 선택 파장은 5개 내지 15개로 정해질 수 있으며, 선택 파장이 10개 정도로 정해지면 거의 실시간으로 연마층의 절대 두께를 거의 연속적으로 얻을 수 있다. 그리고, 상기 선택 파장은 4000Å 내지 7000Å의 파장 대역에서 선택될 수 있으며, 상기 선택 파장들은 서로 균일한 간격(예를 들어, 100~700Å)을 두고 선택될 수 있으며, 예를 들어 400Å 간격으로 정해지는 경우에는, 상호간의 파장 간격인 400Å의 20%인 80Å의 오차 범위 내에서 균일한 간격(즉, 320Å~480Å의 파장 간격을 두고) 정해지는 것이 바람직하다.In order to obtain the absolute thickness of the polishing layer without a time delay during the polishing process, the more the number of selected wavelengths, the more advantageous. The absolute thickness of the layer can be obtained almost continuously. In addition, the selected wavelength may be selected in a wavelength band of 4000 kHz to 7000 kHz, and the selected wavelengths may be selected at uniform intervals from each other (for example, 100 to 700 kHz), for example, determined by an interval of 400 kHz. In the case, it is preferable to set a uniform interval (that is, a wavelength interval of 320 Hz to 480 Hz) within an error range of 80 Hz, which is 20% of 400 Hz, which is a wavelength interval between each other.

한편, 기판의 연마층(f)에 조사되는 조사광(Li)은, 연속하는 다수의 파장을 갖는 백색광을 출력하는 광원(105)으로부터 광센서(100)의 발광부를 통해 기판 연마층(f)에 조사되며, 다수의 파장을 갖는 반사광이 광센서(100)의 수광부를 통해 수신된다. On the other hand, the irradiation light (Li) irradiated to the polishing layer (f) of the substrate, the substrate polishing layer (f) through the light emitting portion of the optical sensor 100 from the light source 105 for outputting white light having a plurality of continuous wavelengths Irradiated to, the reflected light having a plurality of wavelengths is received through the light receiving unit of the optical sensor 100.

여기서, 도3a에 도시된 바와 같이, 광원(105)에서 생성된 조사광(Li)은 광원(105)으로부터 광센서(100)까지 연장된 메인 광섬유(101)를 조사광 경로로 전달되어 기판 연마층에 조사되며, 기판 연마층(f)에서 반사된 반사광(Lo)은 수광부에서 수신되어 메인 광섬유를 통해 전달되다가 메인 광섬유에서 Y자 형태로 분기(103)된 전달용 광섬유(102)를 따라 전달되어 제어부(200)에 수신된다. Here, as shown in Figure 3a, the irradiation light (Li) generated from the light source 105 is transferred to the main optical fiber 101 extending from the light source 105 to the optical sensor 100 in the irradiation light path to polish the substrate The reflected light (Lo) irradiated to the layer and reflected by the substrate polishing layer (f) is received by the light receiving unit and transmitted through the main optical fiber, and then transmitted along the optical fiber 102 for branching (103) in the Y-shape from the main optical fiber 102 It is received by the control unit 200.

한편, 도3c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, Y자 형태의 분기(103)를 사용하는 대신에, 광원(105)과 스펙트로미터(230)의 사이에 하프 미러(half mirror, 104)가 배치되어, 광원(105)으로부터 조사된 조사광(Li)이 하프 미러(104)에 반사되어 기판의 연마층(f)에 도달하고, 기판 연마층(f)에서 반사된 반사광(Lo)은 하프 미러(104)를 관통하여 스펙트로미터(130)로 전달되게 구성될 수도 있다. On the other hand, as shown in Figure 3c, according to another embodiment of the present invention, instead of using a Y-shaped branch 103, the half mirror (half) between the light source 105 and the spectrometer 230 The mirror 104 is disposed, and the irradiated light Li emitted from the light source 105 is reflected by the half mirror 104 to reach the polishing layer f of the substrate, and the reflected light reflected from the substrate polishing layer f (Lo) may be configured to pass through the half mirror 104 and be transmitted to the spectrometer 130.

상기 제어부(200)는 기판의 연마 시스템(1)의 제어 장치로서, 기판(W)의 연마층(f)의 재질에 따른 굴절율(n)을 이용하여 연마층 두께에 대한 복수의 선택 파장에 대한 이론 광간섭 신호를 계산하는 연산부(210)와, 광센서(100)의 수광부로부터 수신된 반사광(Lo)이 일정한 광강도에서 기판 연마층의 두께를 얻도록 정규화(normalize)시키는 정규화 모듈(220)과, 광센서(100)의 수광부로부터 수신된 반사광(Lo)을 파장별로 광간섭 신호로 생성하는 스펙트로미터(230)와, 스펙트로미터(230)에 의해 생성된 광간섭 신호를 기초로 연마 공정 중의 기판 연마층의 두께를 감지하는 두께 산출부(240)를 포함하여 구성된다. The control unit 200 is a control device of the polishing system 1 of the substrate, using a refractive index (n) according to the material of the polishing layer (f) of the substrate W for a plurality of selected wavelengths for the thickness of the polishing layer The calculation unit 210 for calculating the theoretical optical interference signal, and the normalization module 220 for normalizing the reflected light Lo received from the light receiving unit of the optical sensor 100 to obtain the thickness of the substrate polishing layer at a constant light intensity And, during the polishing process based on the spectrometer 230 to generate the reflected light (Lo) received from the light receiving unit of the optical sensor 100 as an optical interference signal for each wavelength, and the optical interference signal generated by the spectrometer 230 It comprises a thickness calculating unit 240 for sensing the thickness of the substrate polishing layer.

상기 연산부(210)는, 기판(W)의 연마층(f)의 재질에 따른 굴절율(n)을 고려하여, 미리 정해진 선택 파장에 따른 이론 광간섭 신호 데이터를 계산한다(S10). 여기서, 이론 광간섭 신호 데이터는 연마층의 재질에 따라 연마층의 두께에 따른 광간섭 신호의 파형과, 파장별 파형의 특징값의 위치 정보를 특징 벡터 형태로 얻는 것을 말한다. The calculation unit 210 calculates the theoretical optical interference signal data according to a predetermined selected wavelength in consideration of the refractive index n according to the material of the polishing layer f of the substrate W (S10). Here, the theoretical optical interference signal data refers to obtaining the position information of the waveform of the optical interference signal according to the thickness of the polishing layer according to the material of the polishing layer and the characteristic values of the waveform for each wavelength in the form of a feature vector.

다시 말하면, 기판의 연마층의 재질이 정해지면, 연마층의 굴절율이 정해지며, 이에 따라 연마층의 두께의 주기는 (λ/2n)으로 정해지므로(여기서, λ는 광의 파장이고, n은 굴절율임), 광의 파장(λ)에 따른 연마층 두께의 주기를 얻을 수 있고, 이를 통해 기판(W)의 연마층(f)의 두께가 0인 지점으로부터 증가하는 이론 광간섭 신호(광강도, Intensity)의 변화 데이터를 얻을 수 있다. In other words, when the material of the polishing layer of the substrate is determined, the refractive index of the polishing layer is determined, and accordingly the period of the thickness of the polishing layer is determined by (λ / 2n) (where λ is the wavelength of light and n is the refractive index Im), it is possible to obtain a period of the thickness of the polishing layer according to the wavelength (λ) of light, through which the theoretical light interference signal (light intensity, intensity) increases from the point where the thickness of the polishing layer (f) of the substrate (W) is 0 ).

보다 구체적으로는, 광투과성 연마층에서 반사되는 반사광의 광간섭 신호의 광강도 신호는, 연마(polishing)에 의하여 연마층의 두께가 변동하면, 연마층에서 반사하는 광의 세기는 연마층의 남은 두께에 따라 주기적으로 변화하고, 변화하는 주기는 광의 파장(λ)과 박막의 굴절율(n)에 의해 정해진다. More specifically, in the light intensity signal of the optical interference signal of the reflected light reflected from the light-transmitting polishing layer, when the thickness of the polishing layer fluctuates by polishing, the intensity of light reflected from the polishing layer is the remaining thickness of the polishing layer. Depending on the periodic change, the changing period is determined by the wavelength (λ) of light and the refractive index (n) of the thin film.

여기서, 광강도(Intensity)는 cos(4π*n/λ*t)에 비례한다. 여기서, t는 연마층 두께를 의미하고, n은 연마층의 굴절율이며, λ는 광의 파장이다. 이로부터, 연마층 두께 주기는 (λ/2n)으로 정해져 λ/2n마다 동일한 패턴의 광간섭 신호가 반복되고, 연마층 두께의 1주기에 소요되는 시간 주기(T1)는 (λ/(2n*RR))로 정해진다. 여기서, RR은 단위시간당 연마율(removal rate)이다. 또한, 박막의 두께가 0인 경계면에서의 반사광의 위상은 0이 되고, 이 때의 광강도는 1로 최대가 된다. Here, the light intensity (Intensity) is proportional to cos (4π * n / λ * t). Here, t is the thickness of the polishing layer, n is the refractive index of the polishing layer, and λ is the wavelength of light. From this, the polishing layer thickness period is determined as (λ / 2n), and the optical interference signal of the same pattern is repeated for each λ / 2n, and the time period T1 required for one cycle of the polishing layer thickness is (λ / (2n *). RR)). Here, RR is a removal rate per unit time. In addition, the phase of the reflected light at the interface where the thickness of the thin film is 0 is 0, and the light intensity at this time is 1, which is the maximum.

이와 같은 광투과성 연마층(f)에서의 광간섭에 따른 광강도(광간섭신호)의 특성에 따라, 연산부(210)는, 단위시간당 연마율(RR)을 미리 알 수는 없더라도, 연마층 두께 변화에 대한 광간섭에 따른 광강도(광간섭신호)를 파장별로 얻을 수 있다. According to the characteristics of the light intensity (optical interference signal) according to the light interference in the light-transmitting polishing layer f, the calculating unit 210, although the polishing rate RR per unit time cannot be known in advance, the thickness of the polishing layer The optical intensity (optical interference signal) according to the optical interference for change can be obtained for each wavelength.

본 발명의 일실시 형태에 따르면, 광원(105)으로서 백색광을 적용하여 연속하는 무수한 파장광이 반사광(Lo)에 포함되어 있으므로, 연산부(210)는, 미리 정해진 복수의 선택 파장들(λ1, λ2, λ3, λ4, λ5, λ6)에 대하여 연마층 재질에 따라 달라지는 굴절율(n)을 고려하여 연마층 두께(t)에 대한 이론 광간섭 신호를 도7에 도시된 바와 같이 계산한다. According to one embodiment of the present invention, since the white light is applied as the light source 105 and countless wavelength light that is continuously included in the reflected light Lo, the operation unit 210 includes a plurality of predetermined selected wavelengths λ1 and λ2 , λ3, λ4, λ5, λ6, the theoretical optical interference signal for the thickness t of the abrasive layer is calculated as shown in FIG. 7 in consideration of the refractive index n depending on the material of the abrasive layer.

여기서, 연마 공정 중의 연마층 두께를 얻기 위하여 미리 연산부(210)에 의해 계산되는 연마층 두께에 따른 광간섭 신호 데이터는, 전술한 바와 같이, 4000Å 내지 7000Å의 파장 대역에서 미리 선택된 5개 ~ 15개 정도의 선택 파장(λ1, λ2, λ3, λ4, ....)에 대해서만 계산되어도 충분하다. 그리고, 미리 선택된 선택 파장은 대체로 균일한 간격(예를 들어, 100~700Å)을 두고 선택될 수 있다. Here, the optical interference signal data according to the abrasive layer thickness calculated by the calculator 210 in advance to obtain the abrasive layer thickness during the polishing process, as described above, 5 to 15 preselected in the wavelength band of 4000Å to 7000Å It is sufficient to calculate only the selected wavelengths of the degree (λ1, λ2, λ3, λ4, ....). In addition, the preselected wavelength may be selected at substantially uniform intervals (for example, 100 to 700 Hz).

참고로, 도7은, 설명의 편의상, 서로 균일하지 않은 간격을 갖는 제1파장(λ1), 제2파장(λ2), 제x파장(λx), 제y파장(λy)을 선택 파장으로 선택하여 연산부(210)에서 연산되어 얻어진 '이론 광간섭 신호'의 데이터를 연마층 두께에 따라 표시한 것이다. For reference, FIG. 7, for convenience of explanation, selects the first wavelength (λ1), the second wavelength (λ2), the x wavelength (λx), and the y wavelength (λy) having non-uniform spacing from each other as a selection wavelength. Thus, the data of the 'theoretical optical interference signal' calculated and calculated by the calculating unit 210 is displayed according to the thickness of the polishing layer.

즉, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '이론 광간섭 신호' 및 이와 유사한 용어는 제어부(200)의 연산부(210)에서 계산되어 얻어진 선택 파장에 대한 연마층 두께에 따른 광간섭 신호 및 이와 연관된 데이터로 정의한다.That is, the 'theoretical optical interference signal' and similar terms described in the present specification and claims are calculated by the calculating unit 210 of the control unit 200, and the optical interference signal according to the thickness of the polishing layer for the selected wavelength and data related thereto. Is defined as

한편, 연산부(210)가 선택 파장들에 대한 이론 광간섭 신호는 연마층의 굴절율(n)을 알고 있으면 간단한 계산에 의하여 매우 짧은 시간 내에 연산되므로, 메모리에 라이브러리 형태로 미리 저장해둘 필요가 없으며, 기판(W)이 연마 헤드(20)에 공급되어 연마 공정이 행해지기 이전에 연산부(210)에 의해 이론 강관섭 신호를 미리 계산하면 충분하다. 또는, 기판(W)의 연마 공정이 시작된 이후에 연산부(210)에 의해 이론 광간섭 신호를 실시간으로 계산하면서, 수광부에 수신된 반사광(Lo)으로부터 추출된 측정 광간섭신호와 대비하더라도 무방하다. On the other hand, if the computational unit 210 knows the theoretical optical interference signal for the selected wavelengths in a very short time by a simple calculation if the refractive index n of the polishing layer is known, there is no need to store it in the form of a library in memory. It is sufficient to calculate the theoretical steel tube interference signal in advance by the calculator 210 before the substrate W is supplied to the polishing head 20 and the polishing process is performed. Alternatively, the theoretical light interference signal is calculated in real time by the operation unit 210 after the polishing process of the substrate W is started, but it may be compared with the measured light interference signal extracted from the reflected light Lo received by the light receiving unit.

이와 같은 방식으로, 복수의 미리 선택된 선택 파장에 관하여, '이론 특징 벡터(theoretical feature vector)'를 미리 계산해둔다. 여기서, 이론 특징 벡터는 이론 광간섭 신호의 피크값(peak value)과 밸리값(valley value)과 같은 특징값(feature value)의 위치 데이터로서, 선택 파장들 중에 기준 파장의 특징값으로부터 다른 선택 파장들의 특징값까지의 상대 거리 및 방향에 관한 벡터를 의미한다. In this way, for a plurality of preselected wavelengths, a 'theoretical feature vector' is pre-calculated. Here, the theoretical feature vector is position data of feature values such as a peak value and a valley value of the theoretical optical interference signal, and among the selected wavelengths, the selected wavelength is different from the feature value of the reference wavelength. It means the vector about the relative distance and direction to the characteristic values of.

이하에서는 설명의 편의상 4개의 선택 파장들을 미리 정하여, 이로부터 연마층의 절대 두께값을 얻는 방법을 상술한다. Hereinafter, for convenience of description, a method of obtaining the absolute thickness value of the abrasive layer by previously determining four selected wavelengths will be described.

예를 들어, 도9a를 참조하면, 제1파장(λ1)을 기준 파장으로 하고, 제1파장(λ1)의 이론 광간섭 신호의 제1피크값(P1a, 즉 청구범위에 기재된 제1특징값)에 도달하는 연마층이 t1의 두께가 되는 위치를 기준위치로 하여, 이로부터 다른 선택 파장들(λ2, λx, λy)의 주변 밸리값(P2, Px, Py)까지의 방향과 거리에 관한 벡터로서, 이론 특징 벡터는 각각 [e2, ex, ey]로 정해진다. (이하에서는, 편의상 [ ] 로 표시된 것은 벡터를 표시한 것이다.) 여기서, ex와 ey, e2는 서로 다른 방향이므로 상대 위치로 변환하면, (e2, ey, -ex)로 표시될 수 있다. For example, referring to FIG. 9A, the first wavelength λ1 is set as a reference wavelength, and the first peak value P1a of the theoretical optical interference signal of the first wavelength λ1, that is, the first characteristic value described in the claims With respect to the position where the polishing layer reaching) becomes the thickness of t1 as a reference position, it relates to the direction and distance from the other selected wavelengths (λ2, λx, λy) to the surrounding valley values (P2, Px, Py). As a vector, theoretical feature vectors are defined as [e2, ex, ey], respectively. (In the following, for convenience, [] is a vector.) Here, ex, ey, and e2 are in different directions, so if they are converted to relative positions, they can be expressed as (e2, ey, -ex).

이 뿐만 아니라, 제1파장(λ)을 기준파장으로 하고, 제1파장(λ1)의 이론 광간섭 신호의 제1피크값(P1a, 즉 청구범위에 기재된 제1특징값)에 도달하는 연마층이 t1의 두께가 되는 위치를 기준 위치로 하여, 이로부터 다른 선택 파장들(λ2, λx, λy)의 주변 피크값(P2', Px', Py')까지의 방향과 거리에 관한 벡터로서, 이론 특징 벡터는 각각 [e2', ex', ey']로 정해진다. 여기서, ex, ey, e2는 서로 동일한 방향이므로 상대 위치로 변환하면, (e2, ey, ex)로 표시될 수 있다. In addition, a polishing layer having a first wavelength λ as a reference wavelength and reaching a first peak value P1a of the theoretical optical interference signal of the first wavelength λ1 (that is, the first characteristic value described in claims) A vector relating to the direction and distance from the position where the thickness of t1 becomes the reference position to the peripheral peak values (P2 ', Px', Py ') of other selected wavelengths (λ2, λx, λy), The theoretical feature vectors are defined as [e2 ', ex', ey '], respectively. Here, ex, ey, and e2 are in the same direction, so if they are converted to relative positions, they can be expressed as (e2, ey, ex).

한편, 도9b를 참조하면, 제1파장(λ1)을 기준 파장으로 하고, 제1파장(λ1)의 이론 광간섭 신호의 제1피크값(P1a)과 제1밸리값(V1a)의 중간값(기준위치, R1, 즉 청구범위의 제1중간값)에 도달하는 연마층이 t2의 두께가 되는 위치를 기준 위치로 하여, 이로부터 다른 선택 파장들(λ2, λx, λy)의 주변 밸리값(P2, Px, Py)까지의 방향과 거리에 관한 벡터로서 이론 특성 백터는 [E2, Ex, Ey]로 정해진다. 여기서, E2, Ex, Ey는 모두 동일한 방향이므로 상대 위치로 변환하면 (E2, Ex, Ey)로 표시될 수 있다. On the other hand, referring to Figure 9b, the first wavelength (λ1) as a reference wavelength, the first wavelength (λ1) of the first peak value (P1a) of the theoretical light interference signal and the first valley value (V1a) of the intermediate value (Reference position, R1, i.e., the first intermediate value of the claims) A position where the polishing layer reaches the thickness of t2 is used as a reference position, from which the surrounding valley values of different selected wavelengths (λ2, λx, λy) As a vector about the direction and distance to (P2, Px, Py), the theoretical characteristic vector is defined as [E2, Ex, Ey]. Here, since E2, Ex, and Ey are all in the same direction, conversion to a relative position can be expressed as (E2, Ex, Ey).

마찬가지로, 제1파장(λ1)을 기준 파장으로 하고, 제1파장(λ1)의 이론 광간섭 신호의 제1피크값(P1a)과 제1밸리값(V1a)의 중간값(기준위치, R1, 즉 청구범위의 제1중간값)에 도달하는 연마층이 t2의 두께가 되는 위치를 기준 위치로 하여, 이로부터 다른 선택 파장들(λ2, λx, λy)의 주변 피크값(P2', Px', Py')까지의 방향과 거리에 관한 벡터로서, 이론 특징 벡터는 각각 [E2', Ex', Ey']로 정해진다. 여기서, E2, Ex, Ey는 모두 동일한 방향이므로 상대 위치로 변환하면 (E2', Ex', Ey')로 표시될 수 있다. 이와 같이, 기준 위치를 피크값과 밸리값의 중간값으로 정하면, 기준 파장 이외의 다른 선택 파장의 광간섭 신호의 피크값과 밸리값까지의 거리가 짧아지고 대체로 특징 벡터의 방향도 일정하므로, 연마 공정 중에 측정된 측정 광간섭 신호의 측정 특징 벡터와 대비하는 것에 오류를 줄이는 효과를 얻을 수 있다. Similarly, with the first wavelength λ1 as the reference wavelength, the intermediate value (reference position, R1, of the first peak value P1a and the first valley value V1a of the theoretical optical interference signal of the first wavelength λ1) That is, the position at which the polishing layer reaching the first intermediate value of the claims becomes the thickness of t2 is used as a reference position, from which the peripheral peak values P2 ', Px' of other selected wavelengths λ2, λx, λy , Py '), and the theoretical feature vectors are defined as [E2', Ex ', Ey'], respectively. Here, since E2, Ex, and Ey are all in the same direction, conversion to a relative position may be expressed as (E2 ', Ex', Ey '). As described above, if the reference position is determined as the intermediate value between the peak value and the valley value, the distance between the peak value and the valley value of the optical interference signal of a selected wavelength other than the reference wavelength is shortened, and the direction of the feature vector is also constant. It is possible to obtain an effect of reducing errors in contrasting the measurement feature vector of the measurement optical interference signal measured during the process.

중간값을 기준 위치로 하는 경우에도, 특징값을 기준 위치로 하는 것과 유사하게, 제1파장 이외의 다른 선택 파장들 중에 다른 하나(예를 들어, 제2파장 등) 이상을 기준 파장으로 하여 이론 특징 벡터를 얻을 수 있다.Even in the case of using the intermediate value as the reference position, similar to using the feature value as the reference position, the theory is based on the reference wavelength of at least one of the selected wavelengths other than the first wavelength (for example, the second wavelength). Feature vectors can be obtained.

한편, 기준 파장은 하나로 국한될 필요가 없으며, 도9c에 도시된 바와 같이, 제2파장(λ2)을 또 다른 기준 파장으로 하고, 제2파장(λ2)의 이론 광간섭 신호의 제2밸리(P2, 즉 청구범위에 기재된 제2특징값)에 도달하는 연마층이 t3의 두께가 되는 위치를 기준 위치로 하여, 이로부터 다른 선택 파장들(λ1, λx, λy)의 주변 밸리값(V1a, Px, Py)까지의 방향과 거리에 관한 벡터로서, 이론 특징 벡터는 각각 [f1, fx, fy]로 정해진다. 여기서, f1과 fx, fy는 서로 다른 방향이므로 상대 위치로 변환하면 (f1, -fx, -fy)로 표시될 수 있다.Meanwhile, the reference wavelength need not be limited to one, and as shown in FIG. 9C, the second wavelength λ2 is set as another reference wavelength, and the second valley of the theoretical optical interference signal of the second wavelength λ2 ( The position where the polishing layer reaching P2, i.e., the second feature value described in the claims, becomes the thickness of t3 as a reference position, from which the peripheral valley values V1a of different selected wavelengths λ1, λx, λy, As a vector about the direction and distance to Px, Py), the theoretical feature vectors are respectively defined as [f1, fx, fy]. Here, since f1, fx, and fy are in different directions, conversion to a relative position may indicate (f1, -fx, -fy).

이와 같이, 연산부(210)는 4개의 선택 파장들(λ1, λx, λy, λz)에 대하여 제1파장(λ1)과, 제2파장(λ2)과, 제x파장(λx)과, 제y파장(λy)을 각각 기준 파장으로 하고, 각각에 대하여 피크값, 밸리값 등의 특징값이나 이들의 중간값을 기준 위치로 하여 이에 근접한 다른 선택 파장들의 피크값, 밸리값 등의 특징값까지의 이론 특징 벡터를 [e2, ex, ey], [e2', ex', ey'], [f1, fx, fy], [E2, Ex, Ey], [E2', Ex', Ey'], .... 로 구하며, 각각의 이론 특징 벡터에서는 기판 연마층(f)의 절대두께값을 각각 t1, t2, t3,... 등으로 미리 알 수 있는 상태가 된다. In this way, the operation unit 210 has a first wavelength (λ1), a second wavelength (λ2), an x-th wavelength (λx), and y for four selected wavelengths (λ1, λx, λy, and λz). The wavelength (λy) is set as a reference wavelength, and for each, a feature value such as a peak value or a valley value or a median value thereof is used as a reference position, up to a feature value such as a peak value and a valley value of other selected wavelengths adjacent thereto. The theoretical feature vectors are [e2, ex, ey], [e2 ', ex', ey '], [f1, fx, fy], [E2, Ex, Ey], [E2', Ex ', Ey'], .... In each theoretical feature vector, the absolute thickness values of the substrate abrasive layer f are t1, t2, t3, ..., etc., respectively.

즉, 선택 파장(λ1, λ2, λx, λy)들의 측정 광간섭 신호의 특징값들 사이의 방향과 상대 거리를 나타내는 측정 특징 벡터들이 이론 광간섭 신호의 특징값들 사이의 방향과 상대 거리를 나타내는 이론 특징 벡터들과 허용 오차 이하로 일치되는 이론 특징 벡터를 찾으면, 이론 특징 벡터는 각각 이미 알고 있는 연마층의 절대적인 두께값에 대해 얻어진 것이므로, 찾아진 이론 특징 벡터에 해당하는 연마층의 두께값(예를 들어, 도9a에 도시된 [e2, ex, ey], [e2', ex', ey']의 이론 특징 벡터는 연마층 두께가 t1에 해당하고, 도9b에 도시된 [Ee2, Ex, Ey], [E2', Ex', Ey']라는 이론 특징 벡터는 연마층 두께가 t2에 해당하며, 도9c에 도시된 [f1, fx, fy]라는 이론 특징 벡터는 연마층 두께가 t3에 해당함)을 상기 연마층의 절대 두께값으로 연마 공정 중에 얻을 수 있다. That is, the measurement feature vectors representing the direction and the relative distance between the characteristic values of the measured optical interference signals of the selected wavelengths (λ1, λ2, λx, λy) represent the direction and the relative distance between the characteristic values of the theoretical optical interference signal. If a theoretical feature vector matching the theoretical feature vectors below the tolerance is found, the theoretical feature vector is obtained for the absolute thickness value of each known abrasive layer, and thus the thickness value of the abrasive layer corresponding to the found theoretical feature vector ( For example, the theoretical feature vectors of [e2, ex, ey] and [e2 ', ex', ey '] shown in FIG. 9A correspond to a polishing layer thickness of t1, and [Ee2, Ex] shown in FIG. 9B. , Ey], [E2 ', Ex', Ey '] the theoretical feature vector corresponds to the thickness of the abrasive layer t2, and the theoretical feature vector [f1, fx, fy] shown in FIG. Can be obtained during the polishing process as an absolute thickness value of the polishing layer.

여기서, 기판 연마층(f)의 하나의 두께값인 t1에 대하여, [e2, ex, ey], [e2', ex', ey']로 양측 방향으로 2개씩의 이론 특징 벡터를 얻을 수 있다. 그리고, 선택 파장의 개수를 보다 더 늘리면, 연마층의 절대 두께값(t1, t2, t3,...)을 보다 더 많이 알 수 있게 하는 정보를 이론 특징 벡터의 형태로 얻을 수 있게 된다. Here, with respect to t1, which is one thickness value of the substrate polishing layer f, two theoretical feature vectors can be obtained in both directions in [e2, ex, ey], [e2 ', ex', ey ']. . Further, if the number of selected wavelengths is further increased, information that allows the absolute thickness values (t1, t2, t3, ...) of the abrasive layer to be known more can be obtained in the form of a theoretical feature vector.

상기 정규화 모듈(220)은, 연마 공정이 시작되어 진행되는 중에 광센서(100)의 수광부에서 수신한 반사광(Lo)에 대하여 반사광 강도(Intensity)의 평균값이 일정해지도록 정규화시킨다. 이는, 기판 연마층(f)에서 반사된 반사광(Lo)은 광원(105)인 LED에서 생성되는 광의 강도나 주변 광의 강도 등에 따라 다소 변동될 수 있고, 개별 파장 대역에서 오류에 의한 변동이 있을 수 있지만, 광원(105)의 광강도나 주변 광의 강도에 의한 변동은 기판 연마층(f)의 두께와 무관하므로, 기판 연마층(f)의 두께에 대해서만 반사광 강도가 표시되도록 반사광 세기(강도)의 평균값이 일정해지도록 정규화시킨다. The normalization module 220 normalizes the average value of the reflected light intensity to be constant with respect to the reflected light Lo received from the light receiving unit of the optical sensor 100 while the polishing process is started and progressed. This, the reflected light (Lo) reflected from the substrate polishing layer (f) may vary somewhat depending on the intensity of the light generated from the LED, the light source 105, the intensity of the ambient light, etc., there may be fluctuations due to errors in individual wavelength bands , Since fluctuations due to the light intensity of the light source 105 or the intensity of the ambient light are independent of the thickness of the substrate polishing layer f, the average value of the reflected light intensity (intensity) so that the reflected light intensity is displayed only for the thickness of the substrate polishing layer f Normalize it to be constant.

정규화 모듈(220)은 광센서(100)의 수광부에서 수신한 반사광(Lo)이 스펙트로 미터(230)에 전달되기 이전에, 반사광의 직전 평균값과 동일한 평균값을 갖도록 반사광을 정규화시킬 수 있다. 예를 들어, 도6a에 도시된 연마 초기의 파장에 따른 광간섭 신호를 적분한 전체 강도(그래프의 면적)와 연마 말기의 파장에 따른 광간섭 신호를 적분한 전체 강도는 일정하게 유지되도록 신호 처리를 할 수 있다. The normalization module 220 may normalize the reflected light to have the same average value as the immediately preceding average value of the reflected light before the reflected light Lo received from the light receiving unit of the optical sensor 100 is transmitted to the spectrometer 230. For example, the signal processing so that the total intensity (integrated area of the graph) integrated with the optical interference signal according to the wavelength of the initial polishing shown in FIG. Can do

한편, 정규화 모듈(200)은, 광센서(100)의 수광부에서 수신한 반사광(Lo)이 스펙트로미터(230)에 전달되고, 스펙트로미터(230)에서 선택 파장에 대하여 분광된 광간섭신호에 대하여 정규화시킬 수도 있다. 여기서, 스펙트로미터(230)는 선택 파장에 대하여 광간섭 신호를 산출하므로, 전체 파장에 대한 광간섭 신호를 적분하는 대신에, 선택 파장에 대하여 얻어진 광간섭 신호의 세기(광강도, intensity)의 합이 직전(直前)에 얻어진 광간섭신호의 세기의 합과 동일하도록 전체 광간섭신호의 세기를 비율대로 조절한다. 즉, 스펙트로미터(230)에서 분광된 광간섭신호를 정규화하는 것은, 산출된 광간섭신호의 합계를 일정하게 조절하는 것에 의해, 스펙트로미터(230)에서 분광하기 이전에 정규화하는 광간섭신호의 적분 원리와 동일하게 행해진다. On the other hand, the normalization module 200, the reflected light (Lo) received from the light-receiving unit of the optical sensor 100 is transmitted to the spectrometer 230, the spectrometer 230 for the optical interference signal spectroscopically selected for the selected wavelength You can also normalize it. Here, since the spectrometer 230 calculates the optical interference signal for the selected wavelength, instead of integrating the optical interference signal for the entire wavelength, the sum of the intensity (light intensity, intensity) of the optical interference signal obtained for the selected wavelength The intensity of the total optical interference signal is adjusted in proportion to equal the sum of the intensity of the optical interference signal obtained immediately before. That is, the normalization of the optical interference signal spectrometered by the spectrometer 230 is a constant adjustment of the sum of the calculated optical interference signals, so that the integral of the optical interference signal normalized before spectrometering by the spectrometer 230 is normalized. It is done in the same way as the principle.

이에 의해, 반사광(Lo)이 주변의 밝기 또는 광원(105)에서 생성된 백색광의 광강도의 편차에 의해 기판 연마층 두께를 알 수 있게 하는 반사광 신호가 왜곡되는 것을 방지할 수 있다.As a result, it is possible to prevent the reflected light signal from distorting the reflected light signal that allows the thickness of the substrate polishing layer to be known due to ambient brightness or variation in light intensity of the white light generated by the light source 105.

상기 정규화 모듈(220)은 별도의 외부 장치를 구성할 수도 있으며, 상기 제어부(또는 제어장치)의 일부로서 신호처리를 위한 소프트웨어로 구성될 수도 있다. 한편, 정규화 모듈(220)은 기판의 연마층(f)의 두께를 보다 신뢰성있게 얻기 위한 것으로서, 필요에 따라 본 발명의 구성으로부터 제외될 수도 있다. The normalization module 220 may configure a separate external device, or may be configured as software for signal processing as part of the control unit (or control device). Meanwhile, the normalization module 220 is for more reliably obtaining the thickness of the polishing layer f of the substrate, and may be excluded from the configuration of the present invention as necessary.

상기 스펙트로미터(230)는, 광센서(100)의 수광부에 수신된 반사광(Lo)을 파장별 광간섭 신호로 분광시킨다. The spectrometer 230 spectralizes the reflected light Lo received by the light receiving unit of the optical sensor 100 as a light interference signal for each wavelength.

보다 구체적으로는, 편의상 조사광(Li)과 반사광(Lo)이 경사진 형태로 도시된 도5를 참조하면, 기판(W)의 연마면은 광이 투과할 수 있는 산화물층(f)과 광이 투과할 수 없는 불투과층(Wo)으로 이루어져 있으므로, 발광부(120)로부터 조사된 광(Li)의 일부는 산화물층(f)의 표면(Sx)에서 반사(Loe)되고, 발광부(120)로부터 조사된 광(Li)의 일부는 산화물층(f)을 통과하여 불투과층(Wo)에서 반사(Loi)된다. 따라서, 수광부(130)에서 수신되는 반사광(Lo)은 산화물층(f)의 표면에서 반사된 반사광(Loe)과 산화물층(f)을 통과하여 불투과층(Wo)에서 반사된 반사광(Loi)을 포함하며, 이들 반사광(Loe, Loi)이 미세한 간격(d)을 두고 산화물층(f)의 두께에 비례하는 만큼 광경로 차이가 있으므로, 서로 간섭되면서 싸인파 형태와 유사한 광 간섭신호(X)를 파장별로 반사광(Lo)에 포함하게 된다. 즉, 광간섭신호는 불투과층(Wo)에서 반사된 반사광(Loi)과 연마층(f)의 표면(Sx)에서 반사된 반사광(Loe)이 합쳐진 반사광(Lo)의 파장별 광강도(intensity)를 말한다. More specifically, referring to FIG. 5, in which the irradiation light Li and the reflected light Lo are inclined for convenience, the polishing surface of the substrate W has an oxide layer f and light through which light can pass. Since it is made of the impermeable non-transmissive layer (Wo), a part of the light (Li) irradiated from the light emitting unit 120 is reflected (Loe) on the surface (Sx) of the oxide layer (f), and the light emitting unit ( A part of the light Li irradiated from 120 passes through the oxide layer f and is reflected (Loi) in the opaque layer (Wo). Accordingly, the reflected light Lo received from the light receiving unit 130 is reflected light (Loe) reflected from the surface of the oxide layer (f) and reflected light (Loi) reflected through the oxide layer (f) and reflected by the non-transmissive layer (Wo). It includes, and since the light paths differ as the reflected light (Loe, Loi) is proportional to the thickness of the oxide layer (f) at a fine interval (d), the optical interference signal (X) similar to the sine wave form while interfering with each other Is included in the reflected light Lo for each wavelength. That is, the optical interference signal is the intensity of each wavelength of the reflected light (Lo), which is the reflection light (Lo) reflected from the non-transmissive layer (Wo) and the reflected light (Loe) reflected from the surface (Sx) of the polishing layer (f). ).

그리고, 스펙트로미터(230)는 반사광(Lo)에 포함되어 있는 파장별 광간섭 신호(X)를 분광시킨다. 즉, 기판의 연마층(f)의 두께(t)가 충분히 두꺼운 초기 두께(to)에서는 파장에 따른 광간섭 신호가 도6a에 도시된 형태이지만, 기판의 연마층(f)의 두께(t)가 점점 얇아져 연마 종료 시점에서는 파장에 따른 광간섭신호는 도6b에 도시된 형태가 된다. Then, the spectrometer 230 spectralizes the optical interference signal X for each wavelength included in the reflected light Lo. That is, in the initial thickness to which the thickness t of the polishing layer f of the substrate is sufficiently thick, the optical interference signal according to the wavelength is shown in FIG. 6A, but the thickness t of the polishing layer f of the substrate Becomes thinner, and at the end of polishing, the optical interference signal according to the wavelength becomes the form shown in FIG. 6B.

그리고, 도6a 및 도6b에 도시된 각 파장(λ1, λ2, λ3, λ4, λ5, λ6)에서의 광간섭신호는 연마층(f)의 두께 변동에 따라 각각 위아래로 변동하는 추세를 가지며, 도7에 도시된 바와 같이, 어느 하나의 파장(λ1)에 대한 광간섭신호의 하나의 점(S1)은 연마층 두께의 변동에 따라 싸인파와 유사한 파형을 형성하며, 이에 따라, 도8에 도시된 바와 같이, 연마 시간의 경과에 따른 광간섭신호는 싸인파와 유사한 파형을 형성한다. 여기서, 싸인 파형의 광간섭신호의 기울기(as)는 단위시간당 연마율(removal rate)에 따라 변동된다. In addition, the optical interference signals at the respective wavelengths (λ1, λ2, λ3, λ4, λ5, λ6) shown in FIGS. 6A and 6B have a tendency to fluctuate up and down, respectively, according to the fluctuation of the thickness of the polishing layer f, As shown in FIG. 7, one point S1 of the optical interference signal for any one wavelength λ1 forms a sine wave-like waveform according to the variation of the polishing layer thickness, and accordingly, shown in FIG. 8 As described above, the optical interference signal according to the elapse of the polishing time forms a waveform similar to a sine wave. Here, the slope as of the optical interference signal of the sine wave is varied according to the removal rate per unit time.

이렇듯, 스펙트로미터(230)는 광센서(100)의 수광부에서 수신한 반사광(Lo)으로부터 다수의 파장(λ1, λ2, λ3, λ4, λ5, λ6, ...)에 따른 광간섭신호를 분리시킨다. 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판의 연마 시스템(1)은 백색광을 광원(105)으로 하고, 미리 정해진 복수의 선택 파장들의 측정 광간섭 신호와 이론 광간섭 신호를 대비하므로, 스펙트로미터(230)에 의해 분광되는 파장광은 미리 선택된 선택 파장들에 대해서만 얻어지더라도 무방하며, 수광부에서 수신된 반사광(Lo)으로부터 미리 정해진 선택 파장(도7에서는 λ1, λx, λy, λ2)에 대하여 분광되어 얻어진 광간섭 신호를 '측정 광간섭 신호'로 추출한다. As such, the spectrometer 230 separates the optical interference signals according to a plurality of wavelengths (λ1, λ2, λ3, λ4, λ5, λ6, ...) from the reflected light Lo received from the light receiving unit of the optical sensor 100. Order. Since the substrate polishing system 1 according to an embodiment of the present invention uses white light as a light source 105 and prepares for a measurement optical interference signal and a theoretical optical interference signal of a plurality of predetermined wavelengths, the spectrometer 230 The wavelength light, which is spectroscopically, may be obtained only for the preselected wavelengths, and is obtained by being spectroscopically determined for the predetermined selected wavelengths (λ1, λx, λy, and λ2 in FIG. 7) from the reflected light Lo received from the light receiving unit. The optical interference signal is extracted as a 'measurement optical interference signal'.

즉, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '측정 광간섭 신호' 및 이와 유사한 용어는 수광부에서 수신된 반사광(Lo)으로부터 스펙트로미터 등에 의하여 분광된 선택 파장에 대한 광간섭 신호로 정의한다. That is, the 'measurement optical interference signal' and similar terms described in the present specification and claims are defined as optical interference signals for selected wavelengths spectrometer or the like spectrometer reflected from the light received from the light receiving unit (Lo).

한편, 스펙트로미터(230)에 의해 측정 광간섭 신호를 추출하기 이전에 정규화 모듈(220)에 의해 반사광의 세기(강도)를 정규화하면, 광원으로부터 발생된 광량이 연마 공정 중에 예기치않게 변동하거나 연마 공정이 행해지는 주변의 밝기에 따른 편차를 사전에 필터링하는 결과이어서, 보다 정확한 측정 광간섭 신호 데이터를 얻을 수 있다. 즉, 도9에 도시된 바와 같이, 측정 광간섭 신호는 최대값이 1이고 최소값이 -1이며, 피크값과 밸리값의 중간값이 0인 값을 얻을 수 있게 된다. On the other hand, if the intensity (strength) of the reflected light is normalized by the normalization module 220 before extracting the measured optical interference signal by the spectrometer 230, the amount of light generated from the light source fluctuates unexpectedly during the polishing process or the polishing process This is a result of preliminarily filtering the deviation according to the brightness of the surroundings, so that more accurate measurement optical interference signal data can be obtained. That is, as shown in FIG. 9, the measured optical interference signal has a maximum value of 1, a minimum value of -1, and a value between the peak value and the valley value of 0 is obtained.

상기 두께 산출부(240)는, 기판의 연마 공정이 행해지기 시작하고(S20), 광센서의 발광부로부터 조사된 조사광(Li)이 기판의 연마층(f)에서 반사된 반사광(Lo)을 수광부에서 수신하고(S30), 필요에 따라 정규화 모듈(220)에 의해 현재 수신한 반사광(Lo)의 세기를 직전의 반사광 세기의 평균값(예를 들어, 도6a의 광간섭 신호의 적분값)과 동일하게 정규화시킨 후, 수광부로부터 전달된 반사광(Lo)이 스펙트로미터(230)에 의해 적어도 선택 파장들에 대한 측정 광간섭 신호를 추출하면(S40), 스펙트로미터(230)로부터 수신된 측정 광간섭 신호를 연산부(210)에서 계산한 이론 광간섭 신호와 대비하여 연마층의 절대 두께를 연마 공정 중에 산출한다(S50). The thickness calculation unit 240, the substrate polishing process begins to be performed (S20), the irradiation light (Li) irradiated from the light-emitting portion of the optical sensor reflected light (Lo) reflected from the polishing layer (f) of the substrate Received by the light receiving unit (S30), and the intensity of the reflected light Lo currently received by the normalization module 220, if necessary, the average value of the previous reflected light intensity (for example, the integral value of the optical interference signal of FIG. 6A). After normalizing in the same manner as when the reflected light (Lo) transmitted from the light receiving unit extracts a measurement optical interference signal for at least selected wavelengths by the spectrometer 230 (S40), the measured light received from the spectrometer 230 The absolute thickness of the polishing layer is calculated during the polishing process by comparing the interference signal with the theoretical optical interference signal calculated by the calculator 210 (S50).

보다 구체적으로는, 두께 산출부(240)는 선택 파장값들의 측정 광간섭 신호로부터 각 파장값의 피크값, 밸리값 등의 특징값을 검출한다. 여기서, 측정 광간섭 신호는 시간에 대하여 표시된다. More specifically, the thickness calculator 240 detects feature values such as peak values and valley values of each wavelength value from a measurement optical interference signal of selected wavelength values. Here, the measured optical interference signal is displayed with respect to time.

스펙트로미터(230)로부터 수신된 신호는 선택 파장들의 측정 광간섭 신호들을 동시에 포함하고 있으므로, 도9에 도시된 바와 같이, 두께 산출부(240)는 선택 파장으로 미리 정해진 개수의 측정 광간섭 신호를 연마 시간의 경과에 따라 얻게 된다. Since the signal received from the spectrometer 230 includes measurement optical interference signals of selected wavelengths at the same time, as shown in FIG. 9, the thickness calculation unit 240 may select a predetermined number of measurement optical interference signals with the selected wavelength. Obtained over the course of the polishing time.

그러면, 두께 산출부(240)는, 도10에 도시된 바와 같이, 연속적으로 얻어지는 선택 파장들(λ1, λ2, λx, λy)에 대한 광간섭 신호로부터, 실시간으로 피크값과 밸리값을 포함하는 특징값을 얻는다. 그리고, 이와 동시에 특징값 또는 중간값으로부터 다른 특징값까지의 거리와 방향에 관한 '측정 특징 벡터(measured feature vector)'를 구한다. Then, as illustrated in FIG. 10, the thickness calculator 240 includes a peak value and a valley value in real time from the optical interference signals for the selected wavelengths λ1, λ2, λx, and λy that are continuously obtained. Obtain feature values. At the same time, a 'measured feature vector' for the distance and direction from a feature value or an intermediate value to another feature value is obtained.

예를 들어, 기준 파장을 제1파장(λ1)으로 하고, 피크값과 밸리값의 중간값을 기준 위치(Rm1)로 하면, 이로부터 다른 선택 파장(λ2, λx, λy)의 인접한 피크값까지의 측정 특징 벡터를 [r2, rx, ry]로 얻는다. 도면에 도시되지 않았지만, 이와 유사하게 피크값과 밸리값의 중간값을 기준 위치(Rm1)로 하여, 이로부터 다른 선택 파장의 인접한 밸리값까지의 벡터를 측정 특징 벡터로 얻을 수 있다. 또한 측정 특징 벡터는 피크값과 밸리값의 중간값을 기준 위치로 하여 얻어질 수도 있으며, 이론 특징 벡터와 마찬가지로 피크값이나 밸리값 등의 특징값을 기준 위치로 하여 다른 선택 파장의 피크값 또는 밸리값까지의 벡터로 얻어질 수도 있다. For example, if the reference wavelength is the first wavelength (λ1) and the intermediate value between the peak value and the valley value is the reference position (Rm1), from this to adjacent peak values of other selected wavelengths (λ2, λx, λy) The measurement feature vector of is obtained by [r2, rx, ry]. Although not shown in the drawing, similarly, as the reference position Rm1, the intermediate value between the peak value and the valley value is used as a reference feature Rm1, and a vector from adjacent valley values of different selected wavelengths can be obtained as a measurement feature vector. In addition, the measurement feature vector may be obtained by using the intermediate value between the peak value and the valley value as a reference position, and similar to the theoretical feature vector, a feature value such as a peak value or a valley value may be used as a reference position, or a peak value or valley of another selected wavelength. It can also be obtained as a vector up to a value.

즉, 측정 특징 벡터는, 이론 특징 벡터와 동일한 방식으로, 선택 파장들 중 하나를 제1기준 파장으로 하고, 제1기준파장의 광간섭 신호가 어느 하나의 제1특징값에 도달한 상태에서, 제1특징값을 기준 위치로 하여 제1기준 파장을 제외한 다른 선택 파장들에 대한 광간섭 신호의 특징값까지의 벡터(vector)로 정해질 수 있다. 또한, 측정 특징 벡터는, 이론 특징 벡터와 동일한 방식으로, 선택 파장들 중 상기 제1기준파장을 제외한 다른 하나를 제2기준 파장으로 하고, 제2기준파장의 광간섭 신호가 어느 하나의 제2특징값에 도달한 상태에서, 제2특징값을 기준 위치로 하여 제2기준 파장을 제외한 다른 선택 파장들에 대한 광간섭 신호의 특징값까지의 벡터(vector)로 정해질 수 있다. That is, the measurement feature vector is in the same manner as the theoretical feature vector, with one of the selected wavelengths being the first reference wavelength, and the optical interference signal of the first reference wavelength reaching any one first characteristic value, The first feature value may be determined as a vector to a feature value of the optical interference signal for other selected wavelengths except the first reference wavelength. In addition, the measurement feature vector, in the same manner as the theoretical feature vector, sets the other of the selected wavelengths except the first reference wavelength as the second reference wavelength, and the optical interference signal of the second reference wavelength is any one of the second. In a state in which the feature value has been reached, the second feature value can be determined as a vector up to the feature value of the optical interference signal for selected wavelengths other than the second reference wavelength using the reference location as the reference position.

다만, 본 발명의 이론 특징 벡터 및 측정 특징 벡터는, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면 위와 같이 구해진 벡터를 모두 특징 벡터로 하는 것이 바람직하지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면 위와 같이 구해진 벡터들 중의 일부 벡터를 제외한 벡터를 특징 벡터로 할 수도 있다.However, the theoretical feature vector and the measurement feature vector of the present invention, according to a preferred embodiment of the present invention, it is preferable to use all the vectors obtained as above as a feature vector, but according to another embodiment of the present invention, among the vectors obtained as above, Vectors other than some vectors may be used as feature vectors.

그리고, 두께 산출부(240)는 연산부(210)에서 계산한 '이론 특징 벡터'들인 [e2, ex, ey], [e2', ex', ey'], [f1, fx, fy], [E2, Ex, Ey], [E2', Ex', Ey'], .... 과, 연마 공정 중에 직전에 얻어진 측정 특징 벡터인 [r2, rx, ry]를 대비하여, 이론 특징 벡터와 측정 특징 벡터가 허용 오차 범위 이내에서 만족하는 이론 특징 벡터를 찾는다. 바람직하게는, 연마 공정 중에 직전에 얻어진 측정 특징 벡터와 연마부(210)에서 미리 계산해둔 이론 특징 벡터들의 편차가 최소가 되는 이론 특징 벡터를 찾는다. In addition, the thickness calculator 240 includes [e2, ex, ey], [e2 ', ex', ey '], [f1, fx, fy], [theoretical feature vectors] calculated by the calculator 210, [ E2, Ex, Ey], [E2 ', Ex', Ey '], .... In addition, the theoretical feature vector and measurement are prepared against the measurement feature vectors [r2, rx, ry] obtained immediately before during the polishing process. Find the theoretical feature vector that the feature vector satisfies within the tolerance. Preferably, a theoretical feature vector in which the deviation between the measured feature vector obtained immediately before the polishing process and the theoretical feature vectors previously calculated by the polishing unit 210 is minimized is found.

이 때, 이론 특징 벡터들은 기판 연마층(f)의 두께(t)를 미리 t1, t2, t3,...로 알고 있으므로, 측정 특징 벡터와 가장 편차가 최소인 이론 특징 벡터를 찾는 것에 의하여, 기판 연마층(f)의 절대 두께를 연마 공정 중에 얻을 수 있다. 이와 같이 얻어진 기판 연마층(f)의 절대 두께값(Tm)은 도11에 나타나 있다.At this time, since the theoretical feature vectors know the thickness t of the substrate polishing layer f in advance as t1, t2, t3, ..., by finding the theoretical feature vector with the smallest deviation from the measurement feature vector, The absolute thickness of the substrate polishing layer f can be obtained during the polishing process. The absolute thickness value Tm of the substrate polishing layer f thus obtained is shown in FIG.

특히, 이론 특징 벡터들은 이미 알고 있는 기판 연마층(f)의 하나의 두께에 관하여 밸리값과 피크값을 향하는 각각의 방향에 대하여 2개씩 구비되므로, 연마 공정 중에 실시간으로 기판 연마층의 절대 두께값을 구하고, 후속적으로 얻어지는 측정 특징 벡터의 값으로부터 이미 구한 연마층의 절대 두께값이 맞는지 여부를 검증할 수도 있다. Particularly, since the theoretical feature vectors are provided two for each direction toward the valley value and the peak value with respect to one thickness of the substrate polishing layer f already known, the absolute thickness value of the substrate polishing layer in real time during the polishing process It is also possible to determine whether the absolute thickness value of the abrasive layer already obtained from the value of the measurement feature vector obtained subsequently is correct.

그리고, 도면을 참조하여 예시한 구성은 4개의 선택 파장에 대한 광간섭 신호를 이론치와 측정치를 대비함에 따라, 연마층 두께의 변동에 따라 이미 알고 있는 연마층 두께 데이터의 이격 거리가 상대적으로 크지만, 대략 10개의 선택 파장으로 미리 정하는 경우에는, 10개의 선택파장의 각각을 기준 파장으로 하고, 10개 선택 파장의 광간섭 신호의 특징값과 중간값을 기준으로 연마층 두께를 이론 특징 벡터를 통해 알 수 있으므로, 50Å~100Å의 두께 변동을 실시간으로 연마 공정 중에 알 수 있는 효과를 얻을 수 있다. In addition, in the configuration illustrated with reference to the drawings, as the optical interference signals for four selected wavelengths are compared with the theoretical value and the measured value, the separation distance of the known abrasive layer thickness data is relatively large according to the variation of the abrasive layer thickness. When, in advance, it is determined to be approximately 10 selected wavelengths, each of the 10 selected wavelengths is set as a reference wavelength, and the thickness of the abrasive layer is determined through a theoretical feature vector based on the characteristic value and the median of the optical interference signal of the 10 selected wavelengths. Since it can be seen, it is possible to obtain an effect that can be seen during the polishing process in real time with a thickness variation of 50 mm to 100 mm.

더욱이, 본 발명은 선택된 개수의 선택 파장에 관한 연산만을 필요로 하므로, 수백개 내지 수천개의 파장에 관한 신호 처리를 필요로 해야만 연마층의 절대 두께값을 알 수 있었던 종래 기술에 비하여 연산 속도가 훨씬 빠르고 정확하게 연마층의 절대 두께값을 알 수 있으며, 연산을 위한 컴퓨터 등의 설비를 보다 낮은 사양으로 저렴하게 구성할 수 있는 이점도 얻을 수 있다. Moreover, since the present invention requires only calculations for a selected number of selected wavelengths, the computational speed is much higher than in the prior art where the absolute thickness value of the polishing layer was known only when signal processing for hundreds to thousands of wavelengths was required. It is possible to quickly and accurately know the absolute thickness value of the abrasive layer, and also has the advantage of being able to construct equipment such as a computer for calculation at a lower cost and cheaply.

그리고, 상기와 같은 방식에 의하여 연마층의 절대 두께값을 연마 공정 중에 신뢰성있게 얻을 수 있으므로, 연마 종료시점을 종래에 비하여 미리 예측하여 연마 종료시점을 놓치지 않으며, 기판의 연마층 위치에 따른 편차를 실시간으로 정확히 감지하여, 연마 헤드 등의 제어에 활용할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.In addition, since the absolute thickness value of the polishing layer can be reliably obtained during the polishing process by the above-described method, the polishing end point is predicted in advance compared to the prior art, so that the polishing end point is not missed, and the deviation according to the position of the polishing layer on the substrate By accurately detecting in real time, it is possible to obtain an effect that can be utilized for control of a polishing head or the like.

한편, 연마 공정 중에 단위 시간당 연마율(RR)이 일정하게 유지되는 경우에는 이론 특징 벡터와 측정 특징 벡터의 편차가 거의 일정 비율로만 발생되므로, 상기와 같은 방식에 의해 연마 공정 중의 연마층의 절대 두께값을 정확하게 구할 수 있다. On the other hand, when the polishing rate per unit time (RR) is kept constant during the polishing process, since the deviation between the theoretical feature vector and the measurement feature vector occurs only at a constant rate, the absolute thickness of the polishing layer during the polishing process by the above method You can get the value accurately.

그러나, 연마 공정 중에 연마 헤드의 가압력이나 컨디셔너의 스윕 위치별 가압력이 변동하는 경우에는, 단위 시간당 연마율(RR)의 변동에 따라 이론 특징 벡터와 측정 특징 벡터의 편차가 발생될 수 있다. However, if the pressing force of the polishing head or the pressing force for each sweep position of the conditioner fluctuates during the polishing process, a deviation between the theoretical feature vector and the measured feature vector may occur according to the variation of the polishing rate RR per unit time.

따라서, 두께 산출부(240)는 상기와 같이 얻어진 연마층의 두께 데이터로부터 단위시간당 연마율(RR)을 계산한다. 여기서, 연마층 두께 주기는 (λ/2n)으로 정해져 λ/2n마다 동일한 패턴의 광간섭 신호가 반복되고, 연마층 두께의 1주기에 소요되는 시간 주기(T1)는 (λ/(2n*RR))로 정해지므로, 단위시간당 연마율(RR)은 측정된 시간 주기(T1) = λ/(2n*RR) 의 수식으로부터 얻어질 수 있다. Accordingly, the thickness calculator 240 calculates the polishing rate RR per unit time from the thickness data of the abrasive layer obtained as described above. Here, the polishing layer thickness period is determined as (λ / 2n), and the optical interference signal of the same pattern is repeated for each λ / 2n, and the time period T1 required for one cycle of the polishing layer thickness is (λ / (2n * RR). )), The polishing rate per unit time (RR) can be obtained from the equation of the measured time period (T1) = λ / (2n * RR).

그리고, 두께 산출부(240)는, 이와 같이 연마 공정의 시간 경과에 따라 산출되는 단위 시간당 연마율(RR)과, 시간 경과에 따라 얻어지는 연마층의 절대 두께값(Tm)으로부터, 도11에 도시된 바와 같이 곡선 맞춤(curve fitting)을 하여, 연마층 절대두께값의 변이 곡선(Tr, thickness fitting curve)을 생성한다. Then, the thickness calculator 240 is shown in FIG. 11 from the polishing rate per unit time (RR) calculated over time in the polishing process and the absolute thickness value (Tm) of the polishing layer obtained over time. As shown, curve fitting is performed to generate a thickness fitting curve (Tr) of the absolute thickness of the abrasive layer.

여기서, 연마층 절대두께값의 변이 곡선에서의 기울기는 단위 시간당 연마율(RR)을 나타내며, 이로부터 타겟두께(Te)까지 남은 시간을 연산할 수 있다. 그리고, 두께 산출부(240)에 의해 시간 경과에 따라 얻어지는 기판 연마층의 절대 두께값(Tm)은 도11에 표시되면서, 연마층 절대두께값의 변이 곡선(Tr)은 새롭게 표시된 절대 두께값(Tm)이 반영되면서 연마 공정의 진행 경과에 따라 지속적으로 보정된다. Here, the slope in the variation curve of the absolute thickness of the polishing layer represents the polishing rate RR per unit time, from which the time remaining until the target thickness Te can be calculated. Then, while the absolute thickness value Tm of the substrate polishing layer obtained over time by the thickness calculator 240 is displayed in FIG. 11, the shift curve Tr of the absolute thickness value of the polishing layer is the newly displayed absolute thickness value ( Tm) is reflected and is continuously corrected as the polishing process progresses.

이 때, 상기와 같이 얻어진 절대 두께값들 중에 절대 두께값의 변이곡선(Tr)으로부터 멀리 이격된 절대 두께값 데이터(Ei)는 잘못된 측정 두께값으로 간주하여 버린다. 그리고, 연마층 절대두께값 변이곡선(Tr)으로부터 연마층의 타겟 두께까지 남은 시간을 계산하여 표시한다.At this time, among the absolute thickness values obtained as described above, the absolute thickness value data Ei spaced apart from the variation curve Tr of the absolute thickness value is regarded as an incorrect measured thickness value. Then, the time remaining from the absolute thickness value variation curve Tr of the polishing layer to the target thickness of the polishing layer is calculated and displayed.

연마층의 타겟 두께에 근접한 값으로 연마층의 절대 두께값이 얻어지고, 타겟 두께에 이르는 데 남은 시간이 허용 오차보다 작으면 연마 공정을 종료하여, 타겟 두께(Te)에 도달하도록 한다. 여기서, 타겟 두께(Te)는 특징값이나 중간값이 아닐 수도 있으며, 이 경우에는 이론 특징 벡터가 타겟 두께(Te)에서는 존재하지 않으므로, 타겟 두께(Te)에 가장 근접한 연마층 두께값에 도달한 것으로 감지되면, 계산된 남은 시간 만큼만 연마 공정을 지속한 이후에 연마 공정을 종료한다.When the absolute thickness value of the polishing layer is obtained at a value close to the target thickness of the polishing layer, and the time remaining to reach the target thickness is less than the tolerance, the polishing process is terminated to reach the target thickness Te. Here, the target thickness Te may not be a feature value or an intermediate value. In this case, since the theoretical feature vector does not exist in the target thickness Te, the thickness of the polishing layer closest to the target thickness Te is reached. If it is detected, the polishing process is terminated after the polishing process is continued for only the calculated remaining time.

이와 같은 방식에 의하여 연마 공정을 행하면, 연마 공정 중에 연마층의 단위 시간당 연마율(RR)이 변동하더라도, 정확하게 기판 연마층(f)의 두께값을 실시간으로 알 수 있으며, 이를 통해 연마 종료 시점을 정확하게 감지하는 것은 물론, 연마 공정 중에 기판 연마층의 연마량 편차가 발생되는 경우에도, 연마 헤드의 가압력을 기판 영역별로 가압하는 가압력을 조절하거나 컨디셔너의 가압력을 조절하여, 연마층의 연마 프로파일을 의도한 형태로 보다 정확하게 제어할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.When the polishing process is performed in this way, even if the polishing rate (RR) per unit time of the polishing layer varies during the polishing process, the thickness value of the substrate polishing layer f can be accurately known in real time. In addition to accurately sensing, even when a variation in the amount of polishing of the substrate polishing layer occurs during the polishing process, the polishing profile of the polishing layer is intended by adjusting the pressing force for pressing the pressing force of the polishing head for each substrate area or by adjusting the pressing force of the conditioner In one form, it is possible to obtain an advantageous effect that can be more accurately controlled.

이상에서 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 예시적으로 설명하였으나, 본 발명은 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명에서 제시한 기술적 사상, 구체적으로는 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있을 것이다. The present invention has been exemplarily described through preferred embodiments, but the present invention is not limited to such specific embodiments, and various forms within the scope of the technical idea, specifically, the claims described in the present invention. Can be modified, changed, or improved.

W: 기판 f: 산화물층
Li: 조사광 Lo: 반사광
d: 반사광의 간격 t: 산화물층 두께
X: 광간섭 신호 20: 연마 헤드
30: 컨디셔너 40: 컨디셔너
1: 연마 시스템 100, 100': 광센서
105: 광원 200: 제어부
210: 연산부 220: 정규화 모듈
230: 스펙트로미터 240: 두께 산출부
W: substrate f: oxide layer
Li: irradiation light Lo: reflected light
d: spacing of reflected light t: oxide layer thickness
X: Optical interference signal 20: Polishing head
30: conditioner 40: conditioner
1: polishing system 100, 100 ': light sensor
105: light source 200: control unit
210: operation unit 220: normalization module
230: spectrometer 240: thickness calculator

Claims (40)

저면에 광투과성 재질의 연마층이 형성된 기판의 연마 시스템으로서,
연마 패드에 상기 기판의 상기 연마층이 접촉한 상태로 상기 기판을 위치시키는 연마 헤드와;
상기 연마층에 복수의 파장을 갖는 조사광을 조사하는 발광부와;
상기 연마층에서 반사된 반사광을 수신하는 수광부와;
미리 정해진 복수의 선택 파장들에 대하여 상기 연마층 재질에 따라 상기 연마층의 두께에 대한 이론 광간섭 신호를 계산하고, 상기 수광부에서 수신한 상기 반사광으로부터 상기 선택 파장들에 대한 측정 광간섭 신호를 추출하여, 상기 선택 파장들의 상기 측정 광간섭 신호의 특징값들 사이의 방향과 상대 거리를 나타내는 측정 특징 벡터들이 상기 이론 광간섭 신호의 특징값들 사이의 방향과 상대 거리를 나타내는 이론 특징 벡터들과 허용 오차 이하인 이론 특징 벡터를 찾아, 찾아진 이론 특징 벡터에 대해 이미 얻어져 알고 있는 연마층의 두께값을 상기 연마층의 절대 두께값으로 연마 공정 중에 얻는 제어부를;
포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템.
A polishing system for a substrate having a light-transmitting material abrasive layer formed on its bottom surface,
A polishing head for positioning the substrate in a state where the polishing layer of the substrate contacts the polishing pad;
A light emitting unit that irradiates the polishing layer with irradiation light having a plurality of wavelengths;
A light receiving unit receiving the reflected light reflected from the polishing layer;
Calculate the theoretical optical interference signal for the thickness of the polishing layer according to the polishing layer material for a plurality of predetermined wavelengths, and extract the measurement optical interference signal for the selected wavelengths from the reflected light received from the light receiving unit Thus, measurement feature vectors representing a direction and a relative distance between feature values of the measured optical interference signal of the selected wavelengths are allowed with theoretical feature vectors representing a direction and a relative distance between feature values of the theoretical optical interference signal. A control unit for finding a theoretical feature vector having an error or less and obtaining a thickness value of the polishing layer already obtained and known for the found theoretical feature vector as an absolute thickness value of the polishing layer during the polishing process;
Characterized in that it comprises a polishing system for a substrate.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 기판의 상기 연마 공정을 행하기 이전에 상기 이론 광간섭 신호 데이터를 미리 계산하는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템.
According to claim 1,
And the controller calculates the theoretical optical interference signal data in advance before performing the polishing process of the substrate.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 기판의 상기 연마 공정 중에 동시에 상기 이론 광간섭 신호 데이터를 계산하는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템.
According to claim 1,
And the controller simultaneously calculates the theoretical optical interference signal data during the polishing process of the substrate.
제 1항에 있어서,
상기 선택 파장은 5개 내지 15개로 정해지는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템.
According to claim 1,
The selective wavelength is set to 5 to 15, characterized in that the polishing system of the substrate.
제 4항에 있어서,
상기 선택 파장은 4000Å 내지 7000Å의 파장 대역에서 선택되는 것을 특징으로 하는 기판 연마 시스템.
The method of claim 4,
The selective wavelength is a substrate polishing system, characterized in that selected from the wavelength range of 4000 kHz to 7000 kHz.
제 4항에 있어서,
상기 선택 파장들은 상호 간의 파장 간격이 20%의 오차 범위 내에서 균일한 간격으로 정해지는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템
The method of claim 4,
The selective wavelengths are the polishing system of the substrate, characterized in that the wavelength spacing between each other is determined at uniform intervals within an error range of 20%.
제 1항에 있어서,
상기 조사광은 백색광인 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템.
According to claim 1,
The irradiation light is a white light polishing system of a substrate, characterized in that.
제 7항에 있어서,
상기 조사광의 광원은 LED인 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템.
The method of claim 7,
The light source of the irradiation light is a substrate polishing system, characterized in that the LED.
제 8항에 있어서,
발광부와 상기 수광부는 상기 연마층에 수직으로 상기 조사광을 조사하고, 상기 반사광을 수직으로 수신하는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템.
The method of claim 8,
The light emitting portion and the light receiving portion is a polishing system for a substrate, characterized in that irradiating the irradiation light perpendicular to the polishing layer and receiving the reflected light vertically.
제 9항에 있어서,
상기 발광부와 상기 수광부는 하나의 몸체로 형성되고;
상기 광원으로부터 상기 발광부까지 연장된 조사광 경로를 형성하는 메인 광섬유에는 상기 제어부를 향하여 분기되어 연장된 반사광 전달용 광섬유가 형성된 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템.
The method of claim 9,
The light emitting portion and the light receiving portion are formed as one body;
A polishing system for a substrate, characterized in that a main optical fiber forming an irradiation light path extending from the light source to the light emitting unit is formed with an optical fiber for transmitting reflected light branched and extended toward the control unit.
제 9항에 있어서,
상기 연마 패드에는 투명창이 구비되고, 상기 발광부와 상기 수광부는 상기 투명창의 하측에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템.
The method of claim 9,
The polishing pad is provided with a transparent window, the light emitting portion and the light receiving portion is a polishing system for a substrate, characterized in that disposed under the transparent window.
제 9항에 있어서,
상기 연마 패드의 일부 이상을 관통하여 상기 기판과 접촉하지 않는 요홈부가 마련되고, 상기 발광부와 상기 수광부는 상기 요홈부에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템.
The method of claim 9,
A polishing system for a substrate, characterized in that a recessed portion which penetrates at least a portion of the polishing pad and does not contact the substrate is provided, and the light emitting portion and the light receiving portion are disposed in the recessed portion.
제 1항에 있어서,
상기 연마층은 산화물층인 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템.
According to claim 1,
The polishing layer is a polishing system for a substrate, characterized in that the oxide layer.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 반사광으로부터 상기 선택 파장에 대한 광간섭 신호를 추출하는 스펙트로미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템.
According to claim 1,
The control unit includes a spectrometer for extracting an optical interference signal for the selected wavelength from the reflected light.
제 14항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 수광부에서 수신된 상기 반사광에 대하여 반사광 세기의 평균값이 일정해지도록 정규화시키는 정규화 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템.
The method of claim 14,
The control unit includes a normalization module for normalizing the reflected light received from the light receiving unit so that the average value of the reflected light intensity is constant.
제 15항에 있어서,
상기 정규화 모듈에 의한 상기 반사광의 정규화는 상기 반사광이 상기 스펙트로미터로 전달되기 이전에 행해지는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템.
The method of claim 15,
The normalization of the reflected light by the normalization module is performed before the reflected light is transmitted to the spectrometer.
제 15항에 있어서,
상기 정규화 모듈에 의한 상기 반사광의 정규화는 상기 반사광이 상기 스펙트로미터에서 분광된 상기 선택 파장의 광간섭 신호에 대하여 행해지는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템.
The method of claim 15,
The normalization of the reflected light by the normalization module is a polishing system for a substrate, characterized in that the reflected light is performed with respect to the optical interference signal of the selected wavelength that is spectrometered by the spectrometer.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 특징값은 피크(peak)값과 밸리(valley)값 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템.
According to claim 1,
The characteristic value is at least one of a peak value and a valley value.
제 1항에 있어서,
상기 측정 특징 벡터에 대한 연마층의 절대 두께값을 얻는 것은, 상기 측정 특징 벡터와 이론 특징 벡터들의 편차가 최소가 되는 이론 특징 벡터를 찾는 것에 의하는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템.
According to claim 1,
Obtaining the absolute thickness value of the polishing layer with respect to the measurement feature vector is a polishing system for a substrate, characterized by finding a theoretical feature vector in which the deviation between the measurement feature vector and the theoretical feature vectors is minimal.
제 1항에 있어서,
상기 이론 특징 벡터는,
상기 이론 광간섭 신호의 상기 선택 파장들 중 하나를 제1기준 파장으로 하고, 상기 제1기준파장의 광간섭 신호가 어느 하나의 제1특징값에 도달한 상태에서, 상기 제1특징값을 기준 위치로 하여 상기 제1기준 파장을 제외한 다른 선택 파장들에 대한 광간섭 신호의 특징값까지의 벡터(vector)로 정해지고;
상기 측정 특징 벡터는,
상기 수광부에서 수신한 상기 반사광에 대하여, 상기 제1기준파장의 광간섭 신호가 어느 하나의 상기 제1특징값에 도달한 상태에서, 상기 제1특징값을 기준 위치로 하여 상기 제1기준 파장을 제외한 다른 상기 선택 파장들에 대한 광간섭 신호의 특징값까지의 벡터(vector)로 정해지는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템.
According to claim 1,
The theoretical feature vector,
Set one of the selected wavelengths of the theoretical optical interference signal as a first reference wavelength, and reference the first characteristic value in a state where the optical interference signal of the first reference wavelength reaches any one first characteristic value A position is determined as a vector up to a feature value of the optical interference signal for selected wavelengths other than the first reference wavelength;
The measurement feature vector,
With respect to the reflected light received by the light-receiving unit, in the state in which the optical interference signal of the first reference wavelength reaches any one of the first feature values, the first reference wavelength is set by using the first feature value as a reference position. A polishing system for a substrate, characterized in that it is determined by a vector up to a characteristic value of the optical interference signal for the other selected wavelengths.
제 21항에 있어서,
상기 이론 특징 벡터는,
상기 이론 광간섭 신호의 상기 선택 파장들 중 상기 제1기준파장을 제외한 다른 하나를 제2기준 파장으로 하고, 상기 제2기준파장의 광간섭 신호가 어느 하나의 제2특징값에 도달한 상태에서, 상기 제2특징값을 기준 위치로 하여 상기 제2기준 파장을 제외한 다른 선택 파장들에 대한 광간섭 신호의 특징값까지의 벡터(vector)로 정해지고;
상기 측정 특징 벡터는,
상기 수광부에서 수신한 상기 반사광에 대하여, 상기 제2기준파장의 광간섭 신호가 어느 하나의 상기 제2특징값에 도달한 상태에서, 상기 제2특징값을 기준 위치로 하여 상기 제2기준 파장을 제외한 다른 선택 파장들에 대한 광간섭 신호의 특징값까지의 벡터(vector)로 정해지는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템.
The method of claim 21,
The theoretical feature vector,
Among the selected wavelengths of the theoretical optical interference signal, the other one except the first reference wavelength is used as a second reference wavelength, and the optical interference signal of the second reference wavelength reaches any second characteristic value. , Set as a vector up to a feature value of an optical interference signal for selected wavelengths other than the second reference wavelength using the second feature value as a reference position;
The measurement feature vector,
With respect to the reflected light received by the light-receiving unit, in the state in which the optical interference signal of the second reference wavelength reaches any one of the second characteristic values, the second reference wavelength is set by using the second characteristic value as a reference position. A substrate polishing system characterized in that it is determined by a vector up to a characteristic value of the optical interference signal for other selected wavelengths.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 선택 파장들의 상기 측정 광간섭 신호의 피크값과 밸리값의 중간값으로부터 특징값들까지의 방향과 상대 거리를 나타내는 측정 특징 벡터들이 상기 이론 광간섭 신호의 피크값과 밸리값의 중간값으로부터 특징값들까지의 방향과 상대 거리를 나타내는 이론 특징 벡터들과 허용 오차 이하인 이론 특징 벡터를 찾아, 찾아진 이론 특징 벡터에 해당하는 연마층의 두께값을 상기 연마층의 두께의 절대 두께값으로 연마 공정 중에 얻는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템.
According to claim 1,
The control unit includes measurement feature vectors representing a direction and a relative distance from an intermediate value to a feature value of a peak value and a valley value of the measured optical interference signal of the selected wavelengths of a peak value and a valley value of the theoretical optical interference signal. The theoretical feature vectors representing the direction and relative distance from the median to the feature values and the theoretical feature vectors below the tolerance are found, and the thickness value of the polishing layer corresponding to the found theoretical feature vector is the absolute thickness of the thickness of the polishing layer. A polishing system for a substrate, characterized in that it is obtained during the polishing process by value.
제 23항에 있어서,
상기 특징값은 피크(peak)값과 밸리(valley)값 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템.
The method of claim 23,
The characteristic value is at least one of a peak value and a valley value.
제 23항에 있어서,
상기 측정 특징 벡터에 대한 연마층의 절대 두께값을 얻는 것은, 상기 측정 벡터와 이론 특징 벡터들의 편차가 최소가 되는 이론 특징 벡터를 찾는 것에 의하는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템.
The method of claim 23,
Obtaining the absolute thickness value of the polishing layer with respect to the measurement feature vector is a polishing system for a substrate, characterized by finding a theoretical feature vector in which the deviation between the measurement vector and the theoretical feature vectors is minimal.
제 23항에 있어서,
상기 이론 특징 벡터는,
상기 이론 광간섭 신호의 상기 선택 파장들 중 하나를 제1기준 파장으로 하고, 상기 제1기준파장의 광간섭 신호가 서로 인접한 밸리값과 피크값의 제1중간값에 도달한 상태에서, 상기 제1중간값을 기준 위치로 하여 상기 제1기준 파장을 제외한 다른 선택 파장들에 대한 광간섭 신호의 특징값까지의 벡터(vector)로 정해지고;
상기 측정 특징 벡터는,
상기 수광부에서 수신한 상기 반사광에 대하여, 상기 제1기준파장의 광간섭 신호가 서로 인접한 밸리값과 피크값의 제1중간값에 도달한 상태에서, 상기 제1중간값을 기준 위치로 하여 상기 제1기준 파장을 제외한 다른 선택 파장들에 대한 광간섭 신호의 특징값까지의 벡터(vector)로 정해지고;
는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템.
The method of claim 23,
The theoretical feature vector,
In the state where one of the selected wavelengths of the theoretical optical interference signal is a first reference wavelength, and the optical interference signals of the first reference wavelength reach a first intermediate value of adjacent valley values and peak values, A median of up to a characteristic value of an optical interference signal for selected wavelengths other than the first reference wavelength is determined as a reference position as a median value;
The measurement feature vector,
With respect to the reflected light received by the light-receiving unit, the optical interference signal of the first reference wavelength reaches the first intermediate value of adjacent valley values and peak values, and the first intermediate value is used as the reference position. A vector up to a feature value of the optical interference signal for other selected wavelengths except one reference wavelength;
Characterized in that the polishing system of the substrate.
제 26항에 있어서,
상기 이론 특징 벡터는,
상기 이론 광간섭 신호의 상기 선택 파장들 중 상기 제1기준파장을 제외한 다른 하나를 제2기준 파장으로 하고, 상기 제2기준파장의 광간섭 신호가 서로 인접한 밸리값과 피크값의 제2중간값에 도달한 상태에서, 상기 제2중간값을 기준 위치로 하여 상기 제2기준 파장을 제외한 다른 선택 파장들에 대한 광간섭 신호의 특징값까지의 벡터(vector)로 정해지고;
상기 측정 특징 벡터는,
상기 수광부에서 수신한 상기 반사광에 대하여, 상기 제2기준파장의 광간섭 신호가 서로 인접한 밸리값과 피크값의 상기 제2중간값에 도달한 상태에서, 상기 제2중간값을 기준 위치로 하여 상기 제2기준 파장을 제외한 다른 선택 파장들에 대한 광간섭 신호의 특징값까지의 벡터(vector)로 정해지는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템.
The method of claim 26,
The theoretical feature vector,
Of the selected wavelengths of the theoretical optical interference signal, the other one except the first reference wavelength is used as a second reference wavelength, and the second intermediate value of the valley value and the peak value where the optical interference signals of the second reference wavelength are adjacent to each other. In the state of reaching, the second intermediate value is set as a vector to a characteristic value of the optical interference signal for selected wavelengths other than the second reference wavelength, using the reference position as a reference position;
The measurement feature vector,
With respect to the reflected light received from the light-receiving unit, the optical interference signal of the second reference wavelength reaches the second intermediate value of adjacent valley values and peak values, and the second intermediate value is used as a reference position. A polishing system for a substrate, characterized in that it is determined by a vector up to a characteristic value of an optical interference signal for selected wavelengths other than the second reference wavelength.
제 1항 내지 제17항 중 어느 한 항 또는 제19항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 반사광의 광간섭 신호의 주기로부터 단위 시간당 연마율(RR)을 연마 공정 중에 얻는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 17 or 19 to 27,
The control unit, the polishing system of the substrate, characterized in that for obtaining the polishing rate per unit time (RR) from the period of the optical interference signal of the reflected light during the polishing process.
제 28항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 단위 시간당 연마율(RR)과 상기 연마층의 두께값을 기초로 시간 경과에 따른 곡선 맞춤(curve fitting) 방식으로 연마층 절대두께값의 변이 곡선(Tr)을 생성하는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템.
The method of claim 28,
The control unit generates a variation curve Tr of the absolute thickness value of the abrasive layer by a curve fitting method over time based on the polishing rate per unit time (RR) and the thickness value of the abrasive layer. Substrate polishing system.
제 29항에 있어서,
상기 측정 두께값으로 얻어진 값이 상기 연마층 절대두께값의 변이곡선(Tr)과 미리 정해진 범위를 벗어나면 잘못된 측정 두께값으로 간주하는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템.
The method of claim 29,
A polishing system for a substrate, characterized in that a value obtained by the measured thickness value is regarded as an erroneous measured thickness value if it is outside a predetermined range and a variation curve (Tr) of the absolute thickness value of the polishing layer.
제 29항에 있어서,
상기 제어부는 상기 연마층 절대두께값의 변이곡선(Tr)과 타겟 두께까지의 단위 시간당 연마율을 고려하여 남은 시간을 산출하여 표시하는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템.
The method of claim 29,
The control unit calculates and displays the remaining time in consideration of a variation curve (Tr) of the absolute thickness of the polishing layer and a polishing rate per unit time to a target thickness.
제 29항에 있어서,
상기 제어부는 상기 연마층 절대두께값의 변이곡선(Tr)과 타겟 두께까지의 단위 시간당 연마율을 고려하여 남은 시간 동안에 상기 연마 절대두께값이 얻어지지 않더라도 상기 남은 시간이 경과하면 상기 연마 공정을 종료하는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템.
The method of claim 29,
The control unit terminates the polishing process when the remaining time elapses even if the absolute absolute thickness value is not obtained for the remaining time in consideration of the variation curve Tr of the absolute thickness value of the polishing layer and the polishing rate per unit time to the target thickness. A polishing system for a substrate, characterized in that.
광투과성 재질의 연마층이 형성된 기판의 연마 공정에 사용되는 제어 장치로서,
상기 연마층에서 반사되어 수광부에서 수신된 반사광의 미리 정해진 복수의 선택 파장들에 대하여 상기 연마층 재질에 따라 상기 연마층의 두께에 대한 이론 광간섭 신호를 미리 계산하는 연산부와;
상기 연마층에서 반사되어 수신된 상기 반사광으로부터 상기 선택 파장들에 대한 측정 광간섭 신호를 추출하는 스펙트로미터와;
상기 선택 파장들의 상기 측정 광간섭 신호의 특징값들 사이의 방향과 상대 거리를 나타내는 측정 특징 벡터들이 상기 이론 광간섭 신호의 특징값들 사이의 방향과 상대 거리를 나타내는 이론 특징 벡터들과 허용 오차 이하인 이론 특징 벡터를 찾아, 찾아진 이론 특징 벡터에 대해 이미 얻어져 알고 있는 연마층의 두께값을 상기 연마층의 절대 두께값으로 연마 공정 중에 얻는 두께 산출부를;
포함하는 것을 특징으로 하는 기판 연마 시스템의 제어 장치.
A control device used in a polishing process of a substrate on which a polishing layer of light transmissive material is formed,
A computation unit for pre-calculating a theoretical optical interference signal for the thickness of the polishing layer according to the polishing layer material for a plurality of predetermined wavelengths of reflected light reflected from the polishing layer and received by the light receiving unit;
A spectrometer extracting a measurement optical interference signal for the selected wavelengths from the reflected light reflected and received by the polishing layer;
The measurement feature vectors representing a direction and a relative distance between the characteristic values of the measured optical interference signal of the selected wavelengths are less than a tolerance with the theoretical feature vectors representing a direction and a relative distance between the characteristic values of the theoretical optical interference signal. A thickness calculator for finding a theoretical feature vector and obtaining a thickness value of the polishing layer already obtained and known for the found theoretical feature vector as an absolute thickness value of the polishing layer during the polishing process;
Control device for a substrate polishing system comprising a.
제 33항에 있어서,
상기 수광부에서 수신된 상기 반사광에 대하여 반사광 세기의 평균값이 일정해지도록 정규화시키는 정규화 모듈을;
더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템의 제어 장치.
The method of claim 33,
A normalization module that normalizes the reflected light received from the light receiving unit so that an average value of reflected light intensity is constant;
A control device for a polishing system for a substrate, further comprising.
제 34항에 있어서,
상기 정규화 모듈에 의한 상기 반사광의 정규화는 상기 반사광이 상기 스펙트로미터로 전달되기 이전에 행해지는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템의 제어 장치.
The method of claim 34,
The normalization of the reflected light by the normalization module is performed before the reflected light is transmitted to the spectrometer.
제 34항에 있어서,
상기 정규화 모듈은 상기 반사광이 상기 스펙트로미터에서 분광된 상기 선택 파장의 광간섭 신호에 대하여 행해지는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템의 제어 장치.
The method of claim 34,
The normalization module is a control device for a polishing system of a substrate, characterized in that the reflected light is performed on the optical interference signal of the selected wavelength, which is spectroscopically measured by the spectrometer.
제 33항에 있어서,
상기 두께 산출부는, 상기 선택 파장들의 상기 측정 광간섭 신호의 측정 특징값(feature value)들 사이의 특징 벡터들과 상기 이론 광간섭 신호의 이론 특징값들 사이의 특징 벡터들이 허용 오차 이하인 두께값을 찾아 상기 연마층의 두께를 측정 두께값으로 연마 공정 중에 얻는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템의 제어 장치.
The method of claim 33,
The thickness calculator may calculate a thickness value in which feature vectors between measured feature values of the measured optical interference signal of the selected wavelengths and feature vectors between theoretical feature values of the theoretical optical interference signal are below an allowable error. Finding and obtaining the thickness of the polishing layer as a measured thickness value during the polishing process Control device for a substrate polishing system.
제 33항에 있어서,
상기 반사광의 광간섭 신호의 주기로부터 단위 시간당 연마율(RR)을 연마 공정 중에 얻어, 상기 단위 시간당 연마율(RR)과 상기 연마층의 두께값을 기초로 시간 경과에 따른 곡선 맞춤(curve fitting) 방식으로 연마층 절대두께값의 변이 곡선(Tr)을 생성하는 제어부를;
포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템의 제어 장치.
The method of claim 33,
A polishing rate (RR) per unit time is obtained during a polishing process from the period of the optical interference signal of the reflected light, and curve fitting over time is based on the polishing rate per unit time (RR) and the thickness value of the polishing layer. A control unit generating a shift curve Tr of the absolute thickness value of the polishing layer in a manner;
It characterized in that it comprises a control device for a substrate polishing system.
제 33항에 있어서,
상기 연마층 절대두께값의 변이곡선(Tr)과 타겟 두께까지의 단위 시간당 연마율을 고려하여 남은 시간을 산출하는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템의 제어 장치.
The method of claim 33,
A control apparatus for a polishing system for a substrate, characterized in that the remaining time is calculated in consideration of a variation curve (Tr) of the absolute thickness of the polishing layer and a polishing rate per unit time to a target thickness.
제 38항에 있어서,
상기 연마층 절대두께값의 변이곡선(Tr)과 타겟 두께까지의 단위 시간당 연마율을 고려하여 남은 시간 동안에 상기 연마 절대두께값이 얻어지지 않더라도 상기 남은 시간이 경과하면 상기 연마 공정을 종료하는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 시스템의 제어 장치.
The method of claim 38,
Considering the variation curve (Tr) of the absolute thickness of the polishing layer and the polishing rate per unit time to the target thickness, the polishing process is terminated when the remaining time elapses even if the absolute thickness is not obtained for the remaining time. A control device for a substrate polishing system.
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