KR102128074B1 - Substrate processing apparatus and method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 기판 처리 장치는, 기판의 연마층을 연마하는 연마패드와, 연마패드의 온도 정보를 측정하는 온도측정부와, 연마패드의 온도 정보에 기초하여 기판의 연마 종료 시점을 제어하는 제어부를 포함하는 것에 의하여, 기판의 연마 두께를 정확하게 제어하고, 연마 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.The present invention relates to a substrate processing apparatus, wherein the substrate processing apparatus includes a polishing pad for polishing a polishing layer of a substrate, a temperature measuring unit for measuring temperature information of the polishing pad, and polishing of the substrate based on temperature information of the polishing pad By including a control unit for controlling the end time point, an advantageous effect of accurately controlling the polishing thickness of the substrate and improving the polishing efficiency can be obtained.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND METHOD}Substrate processing device {SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 기판의 연마 두께를 정확하게 제어하고, 연마 효율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus, and more particularly, to a substrate processing apparatus capable of accurately controlling the polishing thickness of a substrate and improving polishing efficiency.

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

이를 위하여, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 화학 기계적 연마 장치(1)는 연마 정반(10)에 연마패드(11)를 그 위에 입힌 상태로 자전시키면서, 캐리어 헤드(20)로 기판(W)를 연마패드(11)의 표면에 가압하면서 회전시켜, 기판(W)의 표면을 평탄하게 연마한다. 이를 위하여, 연마패드(11)의 표면이 일정한 상태로 유지되도록 선회 운동을 하면서 컨디셔닝 디스크(31)를 가압과 회전을 동시에 행하면서 연마패드(11)를 개질시키는 컨디셔너(30)가 구비되고, 연마패드(11)의 표면에 화학적 연마를 수행하는 슬러리가 슬러리 공급관(40)을 통해 공급된다. To this end, as shown in FIGS. 1 and 2, the chemical mechanical polishing apparatus 1 rotates the polishing pad 11 on the polishing platen 10 while being coated thereon, while the substrate W is used as the carrier head 20. ) Is rotated while pressing against the surface of the polishing pad 11, and the surface of the substrate W is polished flat. To this end, a conditioner 30 is provided to modify the polishing pad 11 while simultaneously pressing and rotating the conditioning disk 31 while turning so that the surface of the polishing pad 11 is maintained in a constant state, and polishing is performed. The slurry for performing chemical polishing on the surface of the pad 11 is supplied through the slurry supply pipe 40.

화학 기계적 연마 공정에서는 기판(W)의 연마층 두께를 감시하여 타겟 두께에 도달할 때까지 기판(W)의 연마층 두께 분포를 균일하게 하면서, 타겟 두께에 도달하면 화학 기계적 연마 공정을 종료하는 것이 필요하다.In the chemical mechanical polishing process, it is necessary to monitor the thickness of the polishing layer of the substrate W and to uniformly distribute the thickness of the polishing layer of the substrate W until the target thickness is reached, and to terminate the chemical mechanical polishing process when the target thickness is reached. need.

기존에 알려진 기판의 연마 종료 시점을 결정하는 방식 중 하나로서, 기판(W)의 연마층 두께를 센서(50)를 이용하여 측정하고, 센서(50)에서 측정된 신호에 기초하여 기판의 연마 종료 시점을 결정하는 방식이 있다. 센서(50)는 연마패드(11) 상에 설치되어, 연마패드(11)가 한 바퀴 회전(11d)하면서 센서(50)가 기판(W)의 하측을 통과할 때마다, 센서(50)는 기판(W)의 연마층 두께 정보가 담긴 신호를 수신한다.As one of the methods of determining a polishing end time of a known substrate, the polishing layer thickness of the substrate W is measured using a sensor 50, and the polishing of the substrate is terminated based on a signal measured by the sensor 50. There is a way to determine when. The sensor 50 is installed on the polishing pad 11, each time the sensor 50 passes through the lower side of the substrate W while the polishing pad 11 is rotated 11d, the sensor 50 is The signal containing the polishing layer thickness information of the substrate W is received.

일 예로, 기판(W)의 연마층이 도전성 재질인 텅스텐 등의 금속 재질로 형성된 경우, 센서(50)로서는 와전류를 인가하여 와전류 신호의 임피던스, 리액턴스, 인덕턴스, 위상차 중 어느 하나 이상의 변동량으로부터 기판(W)의 연마층의 두께를 감지하는 와전류 센서가 사용될 수 있다.For example, when the polishing layer of the substrate W is made of a metal material such as tungsten, which is a conductive material, the sensor 50 applies an eddy current to the substrate 50 from any one or more variations of impedance, reactance, inductance, and phase difference of the eddy current signal. W) may be used to detect the thickness of the polishing layer eddy current sensor.

그런데, 와전류 센서에서 측정된 신호를 이용하여 기판의 연마 종료 시점을 결정하는 방식은, 와전류 센서에서 측정된 신호를 연산하는 과정이 매우 복잡할 뿐만 아니라, 연산 과정이 행해지는데 많은 시간이 소요되고, 연마패드의 두께 변동에 따른 와전류 신호의 오차에 의하여, 기판 연마층의 두께 분포 및 연마 종료 시점이 잘못 인지될 가능성이 큰 문제점이 있다.However, in the method of determining the end time of polishing of the substrate using the signal measured by the eddy current sensor, the process of calculating the signal measured by the eddy current sensor is not only very complicated, but also takes a long time to perform the calculation process, Due to the error of the eddy current signal according to the variation in the thickness of the polishing pad, there is a great possibility that the thickness distribution of the substrate polishing layer and the end time of polishing are incorrectly recognized.

기존에 알려진 기판의 연마 종료 시점을 결정하는 방식 중 다른 하나로서, 기판(W)를 연마패드(11)의 표면에 가압하면서 회전시키는 캐리어 헤드(20)의 토크 변화를 검출하여 기판의 연마 종료 시점을 결정하는 방식이 있다.As another method of determining the end point of polishing of a known substrate, the end point of polishing of the substrate is detected by detecting a torque change of the carrier head 20 that rotates the substrate W while pressing it against the surface of the polishing pad 11 There is a way to determine.

그러나, 캐리어 헤드(20)의 토크 변화는, 기판(W)의 연마층의 재질 뿐만 아니라 기판에 인가되는 가압력 등과 여러 인자에 의해 발생할 수 있으므로, 캐리어 헤드(20)의 토크 변화에 기초하여서는 기판(W)의 연마 종료 시점을 정확하게 결정하기 어려운 문제점이 있다. 특히, 짧은 시간 내에 캐리어 헤드(20)의 토크 변화를 측정하고, 측정된 결과에 따라 기판(W)의 연마 종료 시점을 결정하는 것이 실질적으로 매우 어려운 문제점이 있다.However, since the torque change of the carrier head 20 may be caused by various factors such as the material of the abrasive layer of the substrate W as well as the pressing force applied to the substrate, the substrate (based on the torque change of the carrier head 20) W) has a problem in that it is difficult to accurately determine the end time of polishing. In particular, there is a problem in that it is substantially very difficult to measure the torque change of the carrier head 20 in a short time and to determine the end time of polishing of the substrate W according to the measured result.

이를 위해, 최근에는 기판의 연마 두께를 정확하게 검출하고, 연마 종료 시점을 정확하게 제어하기 위한 다양한 검토가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.To this end, in recent years, various studies have been conducted to accurately detect the polishing thickness of the substrate and to accurately control the polishing end point, but it is still insufficient to develop it.

본 발명은 기판의 연마 두께를 정확하게 제어하고, 연마 효율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of accurately controlling the polishing thickness of a substrate and improving polishing efficiency.

특히, 본 발명은 기판의 연마 종료 시점을 신속하고 정확하게 제어할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In particular, it is an object of the present invention to be able to quickly and accurately control the end point of polishing of the substrate.

또한, 본 발명은 기판의 연마 효율을 높이고, 연마 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to increase the polishing efficiency of a substrate and to improve the polishing quality.

또한, 본 발명은 기판의 연마 제어를 간소화하고, 제어 효율을 높일 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to simplify the polishing control of the substrate and to increase the control efficiency.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연마패드의 온도 정보를 기초하여 기판의 연마 종료 시점을 제어하는 것에 의하여, 기판의 연마 두께를 정확하게 제어하고, 기판의 연마 종료 시점을 신속하고 정확하게 제어할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object of the present invention, by controlling the polishing point of the substrate on the basis of the temperature information of the polishing pad, accurately controlling the polishing thickness of the substrate, and polishing the substrate The timing of the termination can be quickly and accurately controlled.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 기판의 연마 두께를 정확하게 제어하고, 연마 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention as described above, an advantageous effect of accurately controlling the polishing thickness of the substrate and improving the polishing efficiency can be obtained.

특히, 본 발명에 따르면, 연마패드의 온도 정보를 기초하여 기판의 연마 종료 시점을 제어하는 것에 의하여, 기판의 연마 두께를 정확하게 제어하고, 기판의 연마 종료 시점을 신속하고 정확하게 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In particular, according to the present invention, by controlling the polishing end time of the substrate on the basis of the temperature information of the polishing pad, it is possible to accurately control the polishing thickness of the substrate and quickly and accurately control the polishing end time of the substrate. Can.

또한, 본 발명에 따르면, 복잡하고 번거로운 연산 과정을 거치지 않고도, 단순히 연마패드의 온도 정보만으로 기판의 연마 종료 시점을 제어할 수 있으므로, 기판의 처리 공정을 간소화하고 처리 시간을 단축하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, without having to go through a complicated and cumbersome calculation process, it is possible to control the end time of polishing of the substrate simply by the temperature information of the polishing pad, thereby obtaining an advantageous effect of simplifying the processing process of the substrate and reducing the processing time Can.

또한, 본 발명에 따르면, 연마 효율을 향상시킬 수 있으며, 기판을 의도한 정확한 두께로 편차없이 연마하고, 연마 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Further, according to the present invention, the polishing efficiency can be improved, and the substrate can be polished without deviation to the intended exact thickness, and an advantageous effect of improving the polishing quality can be obtained.

또한, 본 발명에 따르면, 기판의 연마 제어를 간소화하고, 제어 효율을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Further, according to the present invention, an advantageous effect of simplifying the polishing control of the substrate and increasing the control efficiency can be obtained.

또한, 본 발명에 따르면, 생산성 및 수율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Further, according to the present invention, advantageous effects of improving productivity and yield can be obtained.

도 1은 종래의 화학 기계적 연마 장치의 구성을 도시한 평면도,
도 2는 종래의 화학 기계적 연마 장치의 구성을 도시한 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 도시한 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 도시한 측면도,
도 5는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 온도측정부를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 연마층의 연마 정도에 따른 연마패드의 온도 기울기를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 연마패드의 사용 시간에 따른 연마패드의 온도 변화를 도시한 도면,
도 8은 본 발명에 따른 기판 처리 장치에 의한 연마 종료 시점과 기존 제어 방식에 의한 연마 종료 시점을 비교하기 위한 도면,
도 9는 기판의 연마층이 단일막으로 형성된 상태에서 연마패드의 온도 변화를 도시한 도면,
도 10은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 캐리어 헤드를 설명하기 위한 도면,
도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 캐리어 헤드의 멤브레인을 도시한 도면,
도 13은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 컨디셔너를 설명하기 위한 도면,
도 14는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 슬러리 공급부를 설명하기 위한 도면,
도 15는 본 발명에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 블록도,
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 평면도,
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 측면도,
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치로서, 복수개의 온드측정부에서 측정된 온도 정보를 평균화한 평균 온도 정보를 설명하기 위한 도면,
도 19는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 위치검출부를 설명하기 위한 도면이다.1 is a plan view showing the configuration of a conventional chemical mechanical polishing apparatus,
Figure 2 is a side view showing the configuration of a conventional chemical mechanical polishing apparatus,
3 is a plan view showing a substrate processing apparatus according to the present invention,
Figure 4 is a side view showing a substrate processing apparatus according to the present invention,
5 is a substrate processing apparatus according to the present invention, a view for explaining a temperature measuring unit,
Figure 6 is a substrate processing apparatus according to the present invention, a view showing the temperature gradient of the polishing pad according to the polishing degree of the polishing layer of the substrate,
7 is a substrate processing apparatus according to the present invention, showing a change in temperature of the polishing pad according to the use time of the polishing pad,
8 is a view for comparing the end of polishing by the substrate processing apparatus according to the present invention and the end of polishing by the conventional control method,
9 is a view showing the temperature change of the polishing pad in a state in which the polishing layer of the substrate is formed of a single film,
10 is a substrate processing apparatus according to the present invention, a view for explaining a carrier head,
11 and 12 is a substrate processing apparatus according to the present invention, showing a membrane of the carrier head,
13 is a substrate processing apparatus according to the present invention, a view for explaining a conditioner,
14 is a substrate processing apparatus according to the present invention, a view for explaining a slurry supply unit,
15 is a block diagram for explaining a substrate processing method according to the present invention;
16 is a plan view for explaining a substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention,
17 is a side view for explaining a substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention,
18 is a substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention, a diagram for explaining average temperature information obtained by averaging temperature information measured by a plurality of on-measurements;
19 is a substrate processing apparatus according to the present invention, a view for explaining a position detection unit.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the embodiments. For reference, in the present description, the same numbers refer to substantially the same elements, and the contents described in other drawings may be cited and explained under these rules, and repeated contents that are determined or apparent to those skilled in the art may be omitted.

도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 도시한 평면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 도시한 측면도이다. 또한, 도 5는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 온도측정부를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 연마층의 연마 정도에 따른 연마패드의 온도 기울기를 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 연마패드의 사용 시간에 따른 연마패드의 온도 변화를 도시한 도면이다. 그리고, 도 8은 본 발명에 따른 기판 처리 장치에 의한 연마 종료 시점과 기존 제어 방식에 의한 연마 종료 시점을 비교하기 위한 도면이고, 도 9는 기판의 연마층이 단일막으로 형성된 상태에서 연마패드의 온도 변화를 도시한 도면이다. 그리고, 도 10은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 캐리어 헤드를 설명하기 위한 도면이고, 도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 캐리어 헤드의 멤브레인을 도시한 도면이며, 도 13은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 컨디셔너를 설명하기 위한 도면이고, 도 14는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 슬러리 공급부를 설명하기 위한 도면이다.3 is a plan view showing a substrate processing apparatus according to the present invention, and FIG. 4 is a side view showing a substrate processing apparatus according to the present invention. In addition, Figure 5 is a substrate processing apparatus according to the present invention, a view for explaining a temperature measuring unit, Figure 6 is a substrate processing apparatus according to the present invention, the temperature gradient of the polishing pad according to the polishing degree of the polishing layer of the substrate 7 is a substrate processing apparatus according to the present invention, showing a change in temperature of the polishing pad according to the use time of the polishing pad. And, Figure 8 is a view for comparing the end of polishing by the substrate processing apparatus according to the present invention and the end of polishing by the conventional control method, Figure 9 is a polishing pad of the substrate is formed of a single layer of the polishing pad It is a diagram showing the temperature change. And, Figure 10 is a substrate processing apparatus according to the present invention, a view for explaining the carrier head, Figures 11 and 12 is a substrate processing apparatus according to the present invention, a diagram showing the membrane of the carrier head, Figure 13 Is a substrate processing apparatus according to the present invention, a diagram for explaining the conditioner, and FIG. 14 is a substrate processing apparatus according to the present invention, which is a diagram for explaining a slurry supply unit.

도 3 내지 13을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(10)는, 기판 처리 장치(10)는, 기판(W)의 연마층을 연마하는 연마패드(111)와, 연마패드(111)의 온도 정보를 측정하는 온도측정부(150)와, 연마패드(111)의 온도 정보에 기초하여 기판(W)의 연마 종료 시점을 제어하는 제어부(160)를 포함한다.3 to 13, in the substrate processing apparatus 10 according to the present invention, the substrate processing apparatus 10 includes a polishing pad 111 and a polishing pad 111 for polishing a polishing layer of the substrate W It includes a temperature measuring unit 150 for measuring the temperature information of the, and a control unit 160 for controlling the end time of the polishing of the substrate W based on the temperature information of the polishing pad 111.

이는, 기판(W)의 연마 두께를 정확하게 제어하고, 기판(W)의 연마 종료 시점을 신속하고 정확하게 제어하기 위함이다.This is to accurately control the polishing thickness of the substrate W, and to quickly and accurately control the polishing end time of the substrate W.

무엇보다도, 본 발명은 연마패드(111)의 온도 정보를 기초하여 기판(W)의 연마 종료 시점을 제어하는 것에 의하여, 기판(W)의 연마 두께를 정확하게 제어하고, 기판(W)의 연마 종료 시점을 신속하고 정확하게 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Above all, the present invention accurately controls the polishing thickness of the substrate W by controlling the polishing end time of the substrate W based on the temperature information of the polishing pad 111, thereby ending the polishing of the substrate W The advantageous effect of controlling the viewpoint quickly and accurately can be obtained.

다시 말해서, 본 발명은 복잡하고 번거로운 연산 과정을 거치지 않고도, 단순히 연마패드(111)의 온도 정보만으로 기판(W)의 연마 종료 시점을 신속하고 정확하게 제어할 수 있다.In other words, the present invention can quickly and accurately control the polishing end time of the substrate W simply by temperature information of the polishing pad 111 without going through a complicated and cumbersome calculation process.

즉, 예를 들어, 연마층의 표면이 울퉁불퉁한 상태(예를 들어, 연마층이 증착된 최초 상태)에서와, 연마층의 표면이 매끄러운 상태에서는 각각 연마층과 연마패드(111) 간의 접촉면적이 서로 다름으로 인해 연마층과 연마패드(111)가 접촉됨에 따른 마찰열이 다르게 발생(또는 슬러리에 의한 화학 반응 정도가 다르게 발생)하게 되며, 연마층의 연마량에 따라 연마패드(111)의 온도가 변화하게 된다. 따라서, 연마패드(111)의 온도(온도 기울기)가 변화하는 시점을 알면 연마층의 연마 정도를 알 수 있게 된다.That is, for example, in a state where the surface of the polishing layer is uneven (for example, the initial state in which the polishing layer is deposited) and when the surface of the polishing layer is smooth, the contact area between the polishing layer and the polishing pad 111, respectively. Due to this difference, frictional heat is generated differently (or the degree of chemical reaction by the slurry is different) due to contact between the polishing layer and the polishing pad 111, and the temperature of the polishing pad 111 depends on the polishing amount of the polishing layer. Will change. Therefore, when the temperature (temperature gradient) of the polishing pad 111 changes, it is possible to know the polishing degree of the polishing layer.

특히, 기판(W)의 연마층이 단일막이 아닌 이종막으로 형성되는 경우에는 연마패드(111)의 온도 변화를 통하여 연마층의 연마 정도를 보다 정확하게 검출할 수 있다.In particular, when the polishing layer of the substrate W is formed of a heterogeneous film instead of a single film, the polishing degree of the polishing layer can be more accurately detected through a temperature change of the polishing pad 111.

무엇보다도, 본 발명은, 기판(W)의 연마층이, 갭 패턴(W1a)이 형성된 제1막층(W1)과, 제1막층(W1)과 다른 재질로 형성되되 갭 패턴(W1a)에 채워지며 제1막층(W1)을 덮도록 형성되는 제2막층(W2)을 포함하는 구조에서, 연마패드(111)의 온도 정도에 기초하여 제1막층(W1)의 노출 상태를 감지하고, 연마 종료 시점을 제어할 수 있도록 하는 것에 의하여, 제1막층(W1)이 외부로 노출되는 상태를 최대한 신속하게 검출하고 보다 빠른 시간 내에 연마를 종료하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Above all, in the present invention, the polishing layer of the substrate W is formed of a material different from the first film layer W1 on which the gap pattern W1a is formed and the first film layer W1, but is filled in the gap pattern W1a. In the structure including the second film layer W2 formed to cover the first film layer W1, the exposure state of the first film layer W1 is sensed based on the temperature of the polishing pad 111, and the polishing ends By allowing the viewpoint to be controlled, it is possible to obtain an advantageous effect of detecting the state where the first film layer W1 is exposed to the outside as quickly as possible and ending polishing within a faster time.

참고로, 본 발명에서 기판(W)이라 함은 연마패드(111) 상에서 연마될 수 있는 연마대상물로 이해될 수 있으며, 기판(W)의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 기판(W)으로서는 웨이퍼가 사용될 수 있다.For reference, in the present invention, the substrate W may be understood as a polishing object that can be polished on the polishing pad 111, and the present invention is not limited or limited by the type and characteristics of the substrate W. . As an example, a wafer may be used as the substrate W.

연마패드(111)는 기판(W)에 대해 화학 기계적 연마(CMP) 공정을 수행하도록 연마 파트(미도시)에 마련된다.The polishing pad 111 is provided on a polishing part (not shown) to perform a chemical mechanical polishing (CMP) process on the substrate W.

연마 파트는 기판(W)에 대한 화학 기계적 연마 공정을 수행 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 연마 파트의 구조 및 레이아웃(lay out)에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.The polishing part may be provided in various structures capable of performing a chemical mechanical polishing process on the substrate W, and the present invention is not limited or limited by the structure and layout of the polishing part.

보다 구체적으로, 연마 파트에는 복수개의 연마정반(110)이 제공될 수 있고, 각 연마정반(110)의 상면에는 연마패드(111)가 부착될 수 있으며, 캐리어 헤드(120)는 기판(W)을 연마패드(111)에 가압하도록 마련된다.More specifically, a plurality of polishing platens 110 may be provided on the polishing part, a polishing pad 111 may be attached to the top surface of each polishing plate 110, and the carrier head 120 may include a substrate W It is provided to press the polishing pad 111.

연마정반(110)은 연마 파트 상에 회전 가능하게 마련되며, 연마정반(110)의 상면에는 기판(W)을 연마하기 위한 연마패드(111)가 배치된다.The polishing platen 110 is rotatably provided on the polishing part, and a polishing pad 111 for polishing the substrate W is disposed on the top surface of the polishing platen 110.

슬러리 공급부(140)에 의해 연마패드(111)의 상면에 슬러리가 공급되는 상태에서 캐리어 헤드(120)가 기판(W)을 연마패드(111)의 상면에 가압함으로써, 기판(W)에 대한 화학 기계적 연마 공정이 수행된다.The slurry is supplied to the upper surface of the polishing pad 111 by the slurry supply unit 140, the carrier head 120 presses the substrate W against the upper surface of the polishing pad 111, thereby chemistry of the substrate W A mechanical polishing process is performed.

연마패드(111)는 원형 디스크 형태를 갖도록 형성될 수 있으며, 연마패드(111)의 형상 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.The polishing pad 111 may be formed to have a circular disk shape, and the present invention is not limited or limited by the shape and characteristics of the polishing pad 111.

연마패드(111)는 기판(W)에 대한 기계적 연마에 적합한 재질로 형성된다. 예를 들어, 연마패드(111)는 폴리우레탄, 폴리유레아(polyurea), 폴리에스테르, 폴리에테르, 에폭시, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 플루오르중합체, 비닐 중합체, 아크릴 및 메타아크릴릭 중합체, 실리콘, 라텍스, 질화 고무, 이소프렌 고무, 부타디엔 고무, 및 스티렌, 부타디엔 및 아크릴로니트릴의 다양한 공중합체를 이용하여 형성될 수 있으며, 연마패드(111)의 재질 및 특성은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.The polishing pad 111 is formed of a material suitable for mechanical polishing of the substrate W. For example, the polishing pad 111 is polyurethane, polyurea, polyester, polyether, epoxy, polyamide, polycarbonate, polyethylene, polypropylene, fluoropolymer, vinyl polymer, acrylic and methacrylic polymer, Silicone, latex, nitride rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, and may be formed using various copolymers of styrene, butadiene, and acrylonitrile, and the material and properties of the polishing pad 111 are subject to required conditions and design specifications. It can be changed in various ways.

또한, 연마패드(111)의 상면에는 소정 깊이를 갖는 복수개의 그루브 패턴(groove pattern)(미도시)이 형성된다. 그루브 패턴은 직선, 곡선, 원형 형태 중 적어도 어느 하나의 형태로 형성될 수 있다. 이하에서는 연마패드(111)의 상면에 연마패드(111)의 중심을 기준으로 동심원 형태를 갖는 복수개의 그루브 패턴이 형성되며, 각 그루브 패턴(112)이 동일한 폭을 가지며 동일한 간격으로 이격되게 형성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 그루브 패턴이 서로 다른 형태를 가지거나 서로 다른 폭 및 이격으로 형성되는 것도 가능하며, 그루브 패턴의 형상 및 배열에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Further, a plurality of groove patterns (not shown) having a predetermined depth are formed on the top surface of the polishing pad 111. The groove pattern may be formed in at least one of straight, curved, and circular shapes. Hereinafter, a plurality of groove patterns having concentric circles are formed on the top surface of the polishing pad 111 based on the center of the polishing pad 111, and each groove pattern 112 is formed to have the same width and spaced apart at the same interval. For example, we will explain. In some cases, the groove pattern may have different shapes or may be formed with different widths and spaces, and the present invention is not limited or limited by the shape and arrangement of the groove pattern.

캐리어 헤드(120)는 연마 파트 영역 상에서 기설정된 순환 경로를 따라 이동하도록 구성되며, 로딩 유닛(미도시)에 공급된 기판(W)(로딩 위치에 공급된 기판)은 캐리어 헤드(120)에 탑재된 상태로 캐리어 헤드(120)에 의해 이송된다.The carrier head 120 is configured to move along a predetermined circulation path on the polishing part area, and the substrate W supplied to the loading unit (not shown) (substrate supplied to the loading position) is mounted on the carrier head 120 It is transported by the carrier head 120 in a state.

일 예로, 도 10 내지 도 12를 참조하면, 캐리어 헤드(120)는 구동 샤프트(미도시)와 연결되어 회전하는 본체(120a)와, 본체(120a)와 연결되어 함께 회전하는 베이스(120b)와, 베이스(120b)에 고정되며 복수개의 압력 챔버(C1~C3)를 형성하는 탄성 가요성 소재(예를 들어, 우레탄)의 멤브레인(120c)과, 압력 챔버에 공압을 공급하여 압력을 조절하는 압력 제어부(미도시)를 포함한다.For example, referring to FIGS. 10 to 12, the carrier head 120 is connected to a driving shaft (not shown) and rotates with a main body 120a and a base 120b connected with the main body 120a to rotate together. , Membrane 120c of an elastic flexible material (for example, urethane) fixed to the base 120b and forming a plurality of pressure chambers C1 to C3, and pressure to regulate pressure by supplying air pressure to the pressure chamber It includes a control unit (not shown).

본체(120a)는 도면에 도시되지 않은 구동 샤프트에 상단이 결합되어 회전 구동된다. 본체(120a)는 하나의 몸체로 형성될 수도 있지만, 2개 이상의 부재(미도시)가 서로 결합된 구조로 이루어질 수도 있다.The main body 120a is rotationally driven with the upper end coupled to a drive shaft not shown in the drawing. The main body 120a may be formed as a single body, but may be made of a structure in which two or more members (not shown) are coupled to each other.

베이스(120b)는 본체(120a)에 대하여 동축 상에 정렬되게 배치되며, 본체(120a)와 함께 회전하도록 연결 결합되어, 본체(120a)와 함께 회전한다.The base 120b is arranged to be aligned coaxially with respect to the main body 120a, is coupled to rotate with the main body 120a, and rotates with the main body 120a.

멤브레인(120c)은 캐리어 헤드(120) 본체(105)의 저면에 장착되며, 기판(W)을 연마패드(111)에 가압하도록 구성된다.The membrane 120c is mounted on the bottom surface of the body 105 of the carrier head 120 and is configured to press the substrate W against the polishing pad 111.

일 예로, 캐리어 헤드(120)의 멤브레인(120c)은, 도 11에 도시된 바와 같이, 멤브레인(120c)의 중심에 대하여 동심원으로 형성되어 반경 방향으로 구획하는 격벽(120d)에 의하여, 기판(W)의 반경 길이에 대하여 서로 다른 가압력을 인가하는 압력 챔버(C1, C2, C3)들로 구획된다.As an example, the membrane 120c of the carrier head 120, as shown in FIG. 11, is formed by a concentric circle with respect to the center of the membrane 120c and partitioned in the radial direction by a partition wall 120d, the substrate W It is divided into pressure chambers (C1, C2, C3) that apply different pressing forces to the radius length of ).

다른 일 예로, 캐리어 헤드(120)의 멤브레인(120c)은, 도 12에 도시된 바와 같이, 멤브레인(120c)의 중심에 대하여 동심원으로 형성되어 반경 방향으로 구획하는 제1격벽(120d')에 의하여, 기판(W)의 반경 길이에 대하여 서로 다른 가압력을 인가하는 압력 챔버(C1, C2, C3)들로 구획되고, 이와 동시에, 중앙부의 제1압력 챔버(C1)의 반경 외측에 위치한 제2압력챔버(C2) 및 제3압력챔버(C3)는 원주 방향으로 구획하는 제2격벽(120d")에 의하여, 기판(W)의 원주 방향의 길이에 대하여 서로 다른 가압력을 인가하는 압력 챔버(C21, C22, C23, C24, C25, C26; C31, C32, C33, C34, C35, C36)로 구획된다. As another example, the membrane 120c of the carrier head 120, as shown in FIG. 12, is formed by concentric circles with respect to the center of the membrane 120c by the first partition wall 120d' partitioned in the radial direction. , It is divided into pressure chambers (C1, C2, C3) that apply different pressing forces to the radius length of the substrate (W), and at the same time, the second pressure located outside the radius of the first pressure chamber (C1) in the central portion The chamber C2 and the third pressure chamber C3 are pressure chambers C21, which apply different pressing forces to the length of the circumferential direction of the substrate W by the second partition 120d" partitioning in the circumferential direction. C22, C23, C24, C25, C26; C31, C32, C33, C34, C35, C36).

따라서, 압력제어부로부터 각각의 압력 챔버들(C1, C21~C26, C31~C36)에 공급되는 공압에 의하여, 기판(W)의 반경 방향으로의 압력 편차를 두고 가압력을 인가할 수 있을 뿐만 아니라, 기판(W)의 원주 방향으로도 압력 편차를 두고 가압력을 인가할 수 있다. 더욱이, 화학 기계적 연마 공정 중에 기판(W)을 가압하는 멤브레인 바닥판이 기판(W)과 밀착된 상태를 유지하여 이들 간의 슬립이 거의 발생되지 않으므로, 기판(W)의 원주 방향으로 가압력을 서로 다르게 인가함으로써, 기판(W)의 원주 방향으로의 연마층의 두께 편차를 제거할 수 있다.Therefore, by applying air pressure supplied from the pressure control unit to the respective pressure chambers C1, C21 to C26, and C31 to C36, not only the pressure variation in the radial direction of the substrate W can be applied, but also the pressing force can be applied. The pressing force can be applied with a pressure deviation in the circumferential direction of the substrate W. Moreover, since the membrane bottom plate that presses the substrate W during the chemical mechanical polishing process keeps in close contact with the substrate W, slip between them is hardly generated, so that the pressing force is applied differently in the circumferential direction of the substrate W By doing so, variation in the thickness of the polishing layer in the circumferential direction of the substrate W can be eliminated.

도면에는 제1압력 챔버(C1)에 대해서는 원주 방향으로 구획하는 제2격벽(120d")이 형성되지 않은 구성이 예시되었지만, 본 발명은 이에 국한되지 아니하며, 제1압력챔버(C1) 내지 제3압력 챔버(C3) 중 어느 하나 이상에 대하여 원주 방향으로 구획하는 제2격벽(120d")이 형성되는 모든 구성을 포함한다.In the drawing, the configuration in which the second partition 120d" partitioning in the circumferential direction is not formed for the first pressure chamber C1 is illustrated, but the present invention is not limited thereto, and the first pressure chambers C1 to 3 The second partition 120d" partitioning in the circumferential direction with respect to any one or more of the pressure chambers C3 includes all configurations.

따라서, 기판(W)의 전체 판면에 대한 연마층 두께 분포를 얻은 상태에서, 기판(W) 연마층의 두께가 더 크게 측정된 영역에 대해서는 기판(W) 연마층의 두께가 더 작게 측정된 영역에 비하여, 캐리어 헤드(120)의 압력 챔버에 인가하는 가압력을 더 크게 조절하여, 기판(W) 연마층 두께를 전체적으로 원하는 분포 형상으로 정확하게 조절할 수 있다.Accordingly, in a state in which the thickness distribution of the polishing layer for the entire plate surface of the substrate W is obtained, the area where the thickness of the polishing layer of the substrate W is measured is smaller than that of the area where the polishing layer of the substrate W is smaller. Compared to, the pressing force applied to the pressure chamber of the carrier head 120 is adjusted to be larger, so that the thickness of the substrate W polishing layer can be accurately adjusted to a desired distribution shape as a whole.

즉, 캐리어 헤드(120)의 압력 챔버(C1~C3)는 반경 방향을 따라 제1격벽(120d')에 의해 구획되어 있을 뿐만 아니라, 원주 방향을 따라서도 제2격벽(120d")에 의해 구획되어 있으므로, 기판(W)에 증착될 시점에서부터 연마층 두께가 불균일하더라도, 화학 기계적 연마 공정이 종료되는 시점에서는 원하는 두께 분포(예를 들어, 전체적으로 균일한 두께 분포이거나, 중앙부가 가장자리에 비하여 더 두껍거나 얇은 두께 분포)로 조절할 수 있다. 이와 같이, 화학 기계적 연마 공정 중에 기판(W) 연마층 두께 분포를 2차원 판면에 대하여 균일하게 조절하여, 원하는 연마층 두께 분포에 맞게 연마 공정을 행할 수 있게 되어 연마 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.That is, the pressure chambers C1 to C3 of the carrier head 120 are not only partitioned by the first partition wall 120d' along the radial direction, but also partitioned by the second partition wall 120d" along the circumferential direction. Therefore, even if the thickness of the abrasive layer is non-uniform from the point at which it is deposited on the substrate W, the desired thickness distribution (e.g., overall uniform thickness distribution or the center portion is thicker than the edge) at the time when the chemical mechanical polishing process ends. Or a thin thickness distribution) In this way, during the chemical mechanical polishing process, the thickness distribution of the substrate W polishing layer is uniformly adjusted with respect to the two-dimensional plate surface, so that the polishing process can be performed according to the desired thickness distribution of the polishing layer. As a result, an advantageous effect of improving the polishing quality can be obtained.

컨디셔너(130)는 연마패드(111)의 상부에 마련되며, 연마패드(111)의 표면을 개질한다.The conditioner 130 is provided on the top of the polishing pad 111, and modifies the surface of the polishing pad 111.

즉, 컨디셔너(130)는 연마패드(111)의 표면에 연마제와 화학 물질이 혼합된 슬러리를 담아두는 역할을 하는 수많은 발포 미공들이 막히지 않도록 연마패드(111)의 표면을 미세하게 절삭하여, 연마패드(111)의 발포 기공에 채워졌던 슬러리가 캐리어 헤드(120)에 파지된 기판(W)에 원활하게 공급될 수 있게 한다.That is, the conditioner 130 finely cuts the surface of the polishing pad 111 to prevent clogging of a large number of foam pores, which serve to store a slurry of abrasive and chemical mixtures on the surface of the polishing pad 111, thereby cutting the polishing pad 111 The slurry filled in the foamed pores of 111 can be smoothly supplied to the substrate W gripped by the carrier head 120.

컨디셔너(130)는 연마패드(111)의 표면을 개질 가능한 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 컨디셔너(130)의 종류 및 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.The conditioner 130 may be formed of various structures capable of modifying the surface of the polishing pad 111, and the type and structure of the conditioner 130 may be variously changed according to required conditions and design specifications.

일 예로, 도 13을 참조하면, 컨디셔너(130)는, 소정 각도 범위로 선회 운동(스윙)하는 컨디셔너 아암(130a)에 장착되는 컨디셔너 아암(130a)과, 컨디셔너 아암(130a)에 상하 방향을 따라 이동 가능하게 결합되는 디스크 홀더(130b)와, 디스크 홀더(130b)의 저면에 배치되는 컨디셔닝 디스크(130c)를 포함하며, 선회 경로를 따라 연마패드(111)에 대해 선회 이동하도록 구성된다.As an example, referring to FIG. 13, the conditioner 130 is provided with a conditioner arm 130a mounted on a conditioner arm 130a that pivots (swings) in a predetermined angular range along a vertical direction to the conditioner arm 130a. It includes a disk holder (130b) that is movably coupled, and a conditioning disk (130c) disposed on the bottom surface of the disk holder (130b), it is configured to rotate with respect to the polishing pad 111 along the turning path.

디스크 홀더(130b)는 컨디셔너 아암(130a) 상에 회전 가능하게 장착되는 회전축(미도시)에 의해 회전하도록 구성될 수 있으며, 회전축의 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.The disc holder 130b may be configured to rotate by a rotating shaft (not shown) rotatably mounted on the conditioner arm 130a, and the structure of the rotating shaft may be variously changed according to required conditions and design specifications. .

디스크 홀더(130b)는 회전축에 대해 상하 방향을 따라 이동 가능하게 제공되어, 회전축과 함께 회전함과 아울러 회전축에 대해 상하 방향으로 이동할 수 있으며, 디스크 홀더(130b)의 하부에는 연마패드(111)를 개질하기 위한 컨디셔닝 디스크(130c)가 결합된다.The disc holder 130b is provided to be movable along the up-down direction with respect to the rotating shaft, and rotates with the rotating shaft, and can be moved up and down with respect to the rotating shaft, and the polishing pad 111 is disposed under the disc holder 130b. The conditioning disk 130c for modification is combined.

바람직하게, 컨디셔너(130)는 기판(W)이 접촉되는 연마패드(111)의 높이를 기판(W)의 영역별로 서로 다르게 개질할 수 있도록 구성된다.Preferably, the conditioner 130 is configured to modify the height of the polishing pad 111 in contact with the substrate W for each area of the substrate W differently.

보다 구체적으로, 컨디셔너(130)는, 기판(W)의 영역 중 제1영역이 접촉되는 연마패드(111)의 제1접촉영역은 제1높이로 컨디셔닝하고, 기판(W)의 영역 중 제1영역과 두께가 다른 제2영역이 접촉되는 연마패드(111)의 제2접촉영역은 제1높이와 다른 제2높이로 컨디셔닝하도록 구성된다.More specifically, the conditioner 130 conditions the first contact area of the polishing pad 111 to which the first area is contacted among the areas of the substrate W to a first height, and is the first of the areas of the substrate W. The second contact area of the polishing pad 111 in which the second area having a different thickness from the area is contacted is configured to condition at a second height different from the first height.

즉, 기판(W)이 접촉되는 연마패드(111)의 제1접촉영역과 연마패드(111)의 제2접촉영역은, 컨디셔너(130)의 가압력을 서로 다르게 제어하는 것에 의하여, 예를 들어, 연마패드(111)의 제1접촉영역에서 컨디셔너(130)의 가압력을 크게 하고, 연마패드(111)의 제2접촉영역에서 컨디셔너(130)의 가압력을 작게 하는 것에 의하여, 연마패드(111)의 제1접촉영역과 연마패드(111)의 제2접촉영역은 서로 다른 높이로 개질될 수 있다.That is, the first contact area of the polishing pad 111 and the second contact area of the polishing pad 111 to which the substrate W is contacted are controlled by differently controlling the pressing force of the conditioner 130, for example, By increasing the pressing force of the conditioner 130 in the first contact region of the polishing pad 111 and decreasing the pressing force of the conditioner 130 in the second contact region of the polishing pad 111, the The first contact region and the second contact region of the polishing pad 111 may be modified to different heights.

이와 같이, 연마패드(111)의 영역 별로 컨디셔너(130)의 가압력을 제어하는 것에 의하여, 연마패드(111)의 표면 높이 편차를 줄이는 것(평탄화)도 가능하지만, 의도적으로 연마패드(111)의 표면 높이 편차를 형성하여, 기판(W)의 영역별로 단위 시간당 연마량을 서로 다르게 제어하는 것도 가능하다. 다시 말해서, 연마패드(111)의 표면 높이가 높은 부위에 접촉되는 기판(W)의 영역에서는 단위 시간당 연마량이 높아질 수 있고, 반대로, 연마패드(111)의 표면 높이가 낮은 부위에 접촉되는 기판(W)의 영역에서는 단위 시간당 연마량이 낮아질 수 있다.In this way, by controlling the pressing force of the conditioner 130 for each area of the polishing pad 111, it is also possible to reduce (flatten) the surface height deviation of the polishing pad 111, but intentionally the polishing pad 111 It is also possible to control the amount of polishing per unit time differently for each region of the substrate W by forming a surface height deviation. In other words, in the region of the substrate W that is in contact with a region having a high surface height of the polishing pad 111, the amount of polishing per unit time may be increased, and conversely, a substrate (in which the surface height of the polishing pad 111 is contacted with a low region In the region of W), the polishing amount per unit time may be lowered.

또한, 슬러리 공급부(140)는 기판(W)에 대한 기계적 연마가 행해지는 동안 화학적 연마를 위한 슬러리(S)를 공급한다.In addition, the slurry supply unit 140 supplies the slurry S for chemical polishing while mechanical polishing is performed on the substrate W.

슬러리 공급부(140)는 슬러리 저장부로부터 슬러리(S)를 공급받아 연마패드(111)상에 공급한다. 바람직하게, 슬러리 공급부(140)는 연마패드(111)의 다수의 위치에서 슬러리를 공급하도록 구성된다.The slurry supply unit 140 receives the slurry S from the slurry storage unit and supplies it on the polishing pad 111. Preferably, the slurry supply unit 140 is configured to supply the slurry at multiple positions of the polishing pad 111.

일 예로, 도 14를 참조하면, 슬러리 공급부(140)는 연마패드(111)의 중심을 향하는 방향으로 뻗은 아암(140a)과, 아암(140a)을 따라 왕복 이동하는 슬라이더(140b)를 포함하며, 슬라이더(140b)에는 슬러리(S)가 공급되는 슬러리 공급구(140c)가 형성된다. 이와 같이, 슬라이더(140b)가 아암(140a)을 따라 이동하도록 함으로써, 연마패드(111)의 반경 방향을 따른 다수의 위치에 슬러리(S)를 공급할 수 있다.For example, referring to FIG. 14, the slurry supply unit 140 includes an arm 140a extending in a direction toward the center of the polishing pad 111 and a slider 140b reciprocating along the arm 140a, The slurry 140b through which the slurry S is supplied is formed in the slider 140b. As such, by allowing the slider 140b to move along the arm 140a, the slurry S can be supplied to a plurality of positions along the radial direction of the polishing pad 111.

이때, 슬라이더(140b)의 슬라이드 이동은 공지된 다양한 구동 수단에 의해 이루어질 수 있다. 바람직하게, 아암(140a)에는 N극과 S극의 영구 자석(미도시)을 교대로 배치하고, 슬라이더(140b)에는 코일을 장착할 수 있으며, 코일에 인가되는 전류를 제어하는 것에 의하여, 리니어 모터의 원리로 슬라이더(140b)가 아암을 따라 이동하도록 구성할 수 있다. 이를 통해, 슬라이더(140b)의 위치를 정교하게 조절하면서도 아암(140a)을 따라 슬라이더(140b)를 이동시키는데 필요한 공간을 최소화하여 콤팩트한 구성을 구현할 수 있다. 경우에 따라서는 슬라이더가 구동모터에 구동력에 의해 회전하는 리드스크류 또는 여타 다른 통상의 직선운동시스템(Linear Motion System)에 의해 직선 이동하도록 구성하는 것도 가능하다.At this time, the slide movement of the slider 140b may be performed by various known driving means. Preferably, permanent magnets (not shown) of N-pole and S-pole are alternately arranged on the arm 140a, and a coil can be mounted on the slider 140b, and by controlling the current applied to the coil, it is linear. On the principle of the motor, the slider 140b can be configured to move along the arm. Through this, it is possible to implement a compact configuration by minimizing the space required to move the slider 140b along the arm 140a while precisely adjusting the position of the slider 140b. In some cases, it is also possible to configure the slider to move linearly by a lead screw or other conventional linear motion system that is rotated by a driving force to the driving motor.

참고로, 본 발명의 실시예에서는 아암(140a)이 연마패드(111)의 중심을 향하여 직선 형태로 배열된 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면 아암은 완만한 곡선 형태로 형성될 수도 있다. 다르게는 아암을 연마패드(111)의 원주 방향을 따라 형성하고, 아암을 따라 슬라이더가 연마패드(111)의 원주 방향을 따라 이동하도록 하는 것에 의하여, 연마패드(111)의 원주 방향을 위치 다수의 위치에서 슬러리를 공급하는 것도 가능하다.For reference, in the embodiment of the present invention, the arm 140a is described as an example arranged in a straight line toward the center of the polishing pad 111, but according to another embodiment of the present invention, the arm has a gentle curved shape. It may be formed. Alternatively, by forming the arm along the circumferential direction of the polishing pad 111, and allowing the slider to move along the circumferential direction of the polishing pad 111 along the arm, the circumferential direction of the polishing pad 111 is positioned multiple It is also possible to feed the slurry in position.

이와 같이, 기판(W) 연마층의 화학적 연마를 위하여 연마패드(111) 상에 공급되는 슬러리가 연마패드(111)의 중심으로부터 반경 방향을 따라 이격된 다수의 위치에서 공급되도록 하는 것에 의하여, 기판(W)의 전체 연마면에 골고루 슬러리를 공급할 수 있으므로, 기판(W)의 영역별로 화학적 연마가 의도하지 않게 편차가 발생되는 것을 방지할 수 있고, 슬러리의 점도가 높아지더라도 기판(W)의 연마층에 골고루 슬러리를 원하는 분량만큼씩 공급하는 것이 가능해져, 기판(W)의 화학적 연마 효과를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As described above, by chemically polishing the substrate W polishing layer, the slurry supplied on the polishing pad 111 is supplied at a plurality of positions spaced apart in the radial direction from the center of the polishing pad 111. Since it is possible to supply the slurry evenly over the entire polishing surface of (W), chemical polishing for each region of the substrate W can be prevented from inadvertently occurring, and even when the viscosity of the slurry increases, polishing of the substrate W It is possible to supply the slurry evenly to the layer by a desired amount, and an advantageous effect of enhancing the chemical polishing effect of the substrate W can be obtained.

바람직하게, 슬러리 공급부(140)는 기판(W)의 영역별로 슬러리의 공급량을 서로 다르게 조절할 수 있도록 구성된다.Preferably, the slurry supply unit 140 is configured to adjust the supply amount of the slurry differently for each region of the substrate W.

이와 같이, 기판(W)의 두께 분포에 따라 슬러리(S)가 공급되는 위치별로 슬러리의 공급량을 달리하는 것에 의하여, 기판(W)의 영역별로 단위 시간당 연마량을 서로 다르게 제어하는 것도 가능하다. 예를 들어, 기판(W)의 회전 중심 부위에서의 화학적 연마량을 늘리고자 할 경우에는, 기판(W)의 회전 중심 부위에서의 슬러리 공급량을 보다 증가시킴으로써, 기판(W)의 회전 중심 부위의 화학적 연마량을 증가시킬 수 있다. As described above, by varying the supply amount of the slurry for each position where the slurry S is supplied according to the thickness distribution of the substrate W, it is also possible to control the polishing amount per unit time for each region of the substrate W differently. For example, in order to increase the amount of chemical polishing at the center of rotation of the substrate W, by increasing the amount of slurry supplied at the center of rotation of the substrate W, The amount of chemical polishing can be increased.

다르게는, 기판(W)의 두께 분포에 따라 슬라이더(140b)의 이동 속도를 달리하는 것에 의하여, 기판(W)의 영역별로 단위 시간당 연마량을 서로 다르게 제어하는 것도 가능하다. 예를 들어, 기판(W)의 회전 중심 부위로 갈수록 화학적 연마량을 늘리고자 할 경우에는, 기판(W)의 가장자리에서 회전 중심 부위로 갈수록 슬라이더(140b)의 이동 속도를 낮추어 슬러리 공급량을 보다 증가시킴으로써, 기판(W)의 회전 중심 부위로 갈수록 화학적 연마량을 증가시킬 수 있다.Alternatively, by varying the movement speed of the slider 140b according to the thickness distribution of the substrate W, it is also possible to control the amount of polishing per unit time for each area of the substrate W differently. For example, in order to increase the amount of chemical polishing toward the center of rotation of the substrate W, the amount of slurry supplied is further increased by lowering the movement speed of the slider 140b from the edge of the substrate W toward the center of rotation. By doing so, the amount of chemical polishing can be increased toward the center of rotation of the substrate W.

또한, 슬러리 공급부(140)는 연마패드(111)의 영역별로 슬러리의 분사 조건을 서로 다르게 조절하는 것에 의하여, 연마패드(111)의 영역별로 슬러리의 공급량(단위 면적당 슬러리 공급량)을 서로 다르게 조절할 수 있으며, 기판(W)의 영역 별로 서로 다른 단위 시간당 연마량으로 기판(W)을 연마하는 것도 가능하다.In addition, the slurry supply unit 140 may adjust the supply amount of the slurry (slurry supply per unit area) differently for each area of the polishing pad 111 by differently adjusting the spraying conditions of the slurry for each area of the polishing pad 111. In addition, it is also possible to polish the substrate W with a different amount of polishing per unit time for each region of the substrate W.

슬러리 공급부(140)는 연마패드(111)의 영역 별로 서로 다른 분사 면적 조건으로 슬러리를 공급할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있다.The slurry supply unit 140 may be provided in various structures capable of supplying the slurry in different spray area conditions for each area of the polishing pad 111.

일 예로, 슬러리 공급부(140)는 제1슬러리 분사부(미도시)와 제2슬러리 분사부(미도시)를 포함할 수 있으며, 제1슬러리 분사부와 제2슬러리 분사부는 서로 다른 넓은 분사 면적으로 슬러리를 공급하도록 구성될 수 있다. 가령, 제2슬러리 분사부가 제1슬러리 분사부보다 상대적으로 넓은 분사 면적으로 슬러리를 공급하도록 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 제1슬러리 공급부가 제2슬러리 공급부보다 넓은 분사 면적으로 슬러리를 공급하도록 구성되는 것도 가능하다.For example, the slurry supply unit 140 may include a first slurry injection unit (not shown) and a second slurry injection unit (not shown), and the first slurry injection unit and the second slurry injection unit have different wide spray areas. It can be configured to supply a slurry. For example, the second slurry injection unit may be configured to supply the slurry with a relatively wide injection area than the first slurry injection unit. In some cases, the first slurry supply unit may be configured to supply the slurry with a larger spray area than the second slurry supply unit.

제1슬러리 분사부와 제2슬러리 분사부에 의한 분사 조건(분사 면적)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 조절될 수 있다. 일 예로, 제1슬러리 분사부는 소정 간격을 두고 이격되게 배치되는 복수개의 제1분사노즐(미도시)을 포함하여 구성될 수 있고, 제2슬러리 분사부는 제1분사노즐 간의 이격 간격보다 상대적으로 좁은 이격 간격으로 이격되게 배치되는 복수개의 제2분사노즐(미도시)을 포함할 수 있다. 참고로, 제2분사노즐은 제1분사노즐보다 좁은 이격 간격으로 배치되기 때문에, 동일한 길이를 갖는 구간에서는 제2분사노즐의 개수가 제1분사노즐의 개수보다 많게 된다.The injection conditions (injection area) by the first slurry injection unit and the second slurry injection unit may be adjusted in various ways according to required conditions and design specifications. For example, the first slurry injection unit may include a plurality of first injection nozzles (not shown) which are arranged to be spaced apart at a predetermined interval, and the second slurry injection unit may be relatively narrower than the separation distance between the first injection nozzles. It may include a plurality of second injection nozzles (not shown) are spaced apart at a separation interval. For reference, since the second injection nozzles are arranged at a narrower spacing than the first injection nozzles, the number of second injection nozzles is greater than the number of first injection nozzles in the section having the same length.

다른 일 예로, 슬러리 공급부(140)는 연마패드(111)의 영역별로 슬러리의 분사높이를 서로 다르게 조절하는 것에 의하여, 연마패드(111)의 영역별로 슬러리의 공급량(단위 면적당 슬러리 공급량)을 서로 다르게 조절할 수 있으며, 기판(W)의 영역 별로 서로 다른 단위 시간당 연마량으로 기판(W)을 연마하는 것도 가능하다.As another example, the slurry supply unit 140 differently adjusts the injection height of the slurry for each area of the polishing pad 111, so that the amount of slurry supplied (slurry supply per unit area) is different for each area of the polishing pad 111. It is possible to adjust, and it is also possible to polish the substrate W with a different amount of polishing per unit time for each area of the substrate W.

온도측정부(150)는 연마패드(111)의 온도 정보를 측정하도록 마련된다. 바람직하게 온도측정부(150)는 기판(W)에 대한 연마가 행해지는 중에 연마패드(111)의 온도 정보를 실시간으로 측정한다.The temperature measuring unit 150 is provided to measure temperature information of the polishing pad 111. Preferably, the temperature measuring unit 150 measures the temperature information of the polishing pad 111 in real time while the substrate W is being polished.

온도측정부(150)는 연마패드(111)의 온도 정보를 측정 가능한 다양한 구조 및 방식으로 구성될 수 있으며, 온도측정부(150)의 구조 및 온도 측정 방식에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.The temperature measuring unit 150 may be configured in various structures and methods capable of measuring temperature information of the polishing pad 111, and the present invention is limited or limited by the structure and temperature measuring method of the temperature measuring unit 150. no.

일 예로, 온도측정부(150)는 연마패드(111)의 온도 정보를 비접촉식으로 측정하는 비접촉식 센서를 포함하여 구성될 수 있다. 비접촉 센서로서는 연마패드(111)의 표면 온도를 비접촉식으로 측정 가능한 통상의 온도 센서가 사용될 수 있으며, 비접촉 센서의 종류에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 가령, 비접촉 센서로서는 적외선(IR) 온도센서가 사용될 수 있다. 다르게는, 온도측정부(150)가 연마패드(111)의 온도 정보를 접촉식으로 측정하는 접촉식 센서를 포함하여 구성되는 것도 가능하다.For example, the temperature measuring unit 150 may be configured to include a non-contact sensor for measuring the temperature information of the polishing pad 111 in a non-contact manner. As the non-contact sensor, a conventional temperature sensor capable of measuring the surface temperature of the polishing pad 111 in a non-contact manner may be used, and the present invention is not limited or limited by the type of the non-contact sensor. For example, an infrared (IR) temperature sensor may be used as the non-contact sensor. Alternatively, the temperature measuring unit 150 may also be configured to include a contact sensor for measuring the temperature information of the polishing pad 111 in a contact manner.

제어부(160)는 연마패드(111)의 온도 정보에 기초하여 기판(W)의 연마 종료 시점을 제어하도록 마련된다.The control unit 160 is provided to control the polishing end time of the substrate W based on the temperature information of the polishing pad 111.

여기서, 연마패드(111)의 온도 정보에 기초하여 기판(W)의 연마 종료 시점을 제어한다 함은, 연마패드(111)의 온도 정보를 토대로 기판(W)에 대한 연마가 종료되는 시점을 결정하는 것으로 정의된다. 다시 말해서, 연마패드(111)의 온도 정보에 기초하여 기판(W)이 타겟 두께에 도달하였는지 여부를 알 수 있고, 기판(W)이 타겟 두께에 도달하면 기판(W)에 대한 연마가 종료된다.Here, controlling the polishing end time of the substrate W based on the temperature information of the polishing pad 111 determines the time at which polishing for the substrate W ends based on the temperature information of the polishing pad 111. It is defined as In other words, it is possible to know whether the substrate W has reached the target thickness based on the temperature information of the polishing pad 111, and when the substrate W reaches the target thickness, polishing on the substrate W is ended. .

바람직하게, 기판 처리 장치(10)는 연마패드(111)의 사용 시간에 따른 연마패드(111)의 기준 온도 기울기가 저장되는 저장부(190)를 포함하고, 제어부(160)는 온도측정부(150)에서 측정된 연마패드(111)의 측정 온도 기울기와 기준 온도 기울기 간의 온도 기울기 편차에 기초하여 기판(W)의 연마 종료 시점을 제어한다.Preferably, the substrate processing apparatus 10 includes a storage unit 190 in which a reference temperature gradient of the polishing pad 111 according to the use time of the polishing pad 111 is stored, and the control unit 160 includes a temperature measuring unit ( The polishing end timing of the substrate W is controlled based on the deviation of the temperature gradient between the measured temperature gradient and the reference temperature gradient of the polishing pad 111 measured in 150).

참고로, 저장부(190)에는 연마패드(111)의 사용 시간에 따른 연마패드(111)의 기준 온도 기울기가 저장된다. 여기서, 연마패드(111)의 사용 시간에 따른 연마패드(111)의 기준 온도 기울기라 함은, 연마패드(111)에서 기판(W)에 대한 연마가 행해지는 시간(또는 순서)에 따른 연마패드(111)의 온도 변화율(온도 기울기; temperature gradient)로 정의된다.For reference, the reference temperature gradient of the polishing pad 111 according to the use time of the polishing pad 111 is stored in the storage unit 190. Here, the reference temperature gradient of the polishing pad 111 according to the use time of the polishing pad 111 is a polishing pad according to a time (or order) at which polishing is performed on the substrate W in the polishing pad 111. It is defined as the rate of temperature change (temperature gradient) in (111).

가령, 연마패드(111)의 기준 온도 기울기는 연마패드(111)의 사용 시간에 따라 룩업테이블(Lookup Table)에 미리 저장되며, 룩업테이블에 미리 저장된 정보(기준 온도 기울기)를 이용하여 연마패드(111)의 온도 기울기 편차를 빠르게 획득할 수 있다.For example, the reference temperature gradient of the polishing pad 111 is stored in advance in a lookup table according to the use time of the polishing pad 111, and the polishing pad ( The temperature gradient deviation of 111) can be quickly obtained.

이는, 연마패드(111)의 온도 변화 시점을 알면 기판(W)의 연마량(또는 연마 상태)을 알 수 있다는 것에 기인한 것이다. 예를 들어, 연마층의 표면이 울퉁불퉁한 상태(예를 들어, 연마층이 증착된 최초 상태)에서와, 연마층의 표면이 매끄러운 상태에서는 각각 연마층과 연마패드(111) 간의 접촉면적이 서로 다름으로 인해 연마층과 연마패드(111)가 접촉됨에 따른 마찰열이 다르게 발생(또는 슬러리에 의한 화학 반응 정도가 다르게 발생)하게 되며, 연마층의 연마량에 따라 연마패드(111)의 온도가 변화하게 된다. 따라서, 연마패드(111)의 온도(온도 기울기)가 변화하는 시점을 알면 연마층의 연마 정도를 알 수 있게 된다.This is due to the fact that when the temperature change point of the polishing pad 111 is known, the polishing amount (or polishing state) of the substrate W can be known. For example, when the surface of the polishing layer is uneven (for example, the initial state in which the polishing layer is deposited) and when the surface of the polishing layer is smooth, the contact area between the polishing layer and the polishing pad 111 is mutually different. Due to the difference, the frictional heat is generated differently (or the degree of chemical reaction by the slurry is different) due to the contact between the polishing layer and the polishing pad 111, and the temperature of the polishing pad 111 changes according to the polishing amount of the polishing layer. Is done. Therefore, when the temperature (temperature gradient) of the polishing pad 111 changes, it is possible to know the polishing degree of the polishing layer.

특히, 기판(W)의 연마층이 단일막이 아닌 이종막으로 형성되는 경우에는 연마패드(111)의 온도 변화를 통하여 연마층의 연마 정도를 보다 정확하게 검출할 수 있다.In particular, when the polishing layer of the substrate W is formed of a heterogeneous film instead of a single film, the polishing degree of the polishing layer can be more accurately detected through a temperature change of the polishing pad 111.

보다 구체적으로, 기판(W)의 연마층은, 갭 패턴(W1a)이 형성된 제1막층(W1)과, 제1막층(W1)과 다른 재질로 형성되되 갭 패턴(W1a)에 채워지며 제1막층(W1)을 덮도록 형성되는 제2막층(W2)을 포함하고, 온도측정부(150)는 제1막층(W1)의 표면이 연마패드(111)로 노출됨에 따른 연마패드(111)의 온도 변화를 측정한다.More specifically, the polishing layer of the substrate W is formed of a material different from the first film layer W1 on which the gap pattern W1a is formed and the first film layer W1, but is filled in the gap pattern W1a and is first It includes a second film layer (W2) formed to cover the film layer (W1), the temperature measuring unit 150 of the polishing pad 111 according to the surface of the first film layer (W1) exposed to the polishing pad 111 Measure the temperature change.

제1막층(W1)의 갭 패턴(W1a)은 배선 설계 및 요구되는 조건에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 갭 패턴(W1a)의 형태 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.The gap pattern W1a of the first film layer W1 may be formed in various forms according to wiring design and required conditions, and the present invention is not limited or limited by the shape and structure of the gap pattern W1a.

제2막층(W2)은 갭 패턴(W1a)의 내부에 채워지면서 제1막층(W1)의 상면을 덮도록 형성(예를 들어, 증착)된다.The second film layer W2 is filled (eg, deposited) to cover the top surface of the first film layer W1 while being filled in the gap pattern W1a.

연마층에 대한 연마 공정이 행해지면, 제1막층(W1)의 상부에 형성된 제2막층(W2)만이 연마패드(111)에 접촉되면서 제2막층(W2)이 먼저 연마된다. 제2막층(W2)이 일정 이상 연마되면, 제1막층(W1)이 외부로 노출(제1막층(W1)의 상면이 노출)되면서 제2막층(W2)과 제1막층(W1)이 연마패드(111)에 함께 접촉하게 된다.When a polishing process is performed on the polishing layer, the second film layer W2 is first polished while only the second film layer W2 formed on the first film layer W1 contacts the polishing pad 111. When the second film layer W2 is polished for a predetermined time or more, the second film layer W2 and the first film layer W1 are polished while the first film layer W1 is exposed to the outside (the top surface of the first film layer W1 is exposed). It comes into contact with the pad 111 together.

연마패드(111)에 제2막층(W2)만이 접촉하는 상태(이하, 제1연마공정이라 함)에서의 제1마찰열과, 연마패드(111)에 제2막층(W2)과 제1막층(W1)이 함께 접촉하는 상태(이하, 제2연마공정이라 함)에서의 제2마찰열은 서로 다르기 때문에, 제1연마공정 중에 연마패드(111)의 온도와, 제2연마공정 중에 연마패드(111)의 온도가 서로 다르게 된다. 또한, 연마패드(111)의 온도 변화는, 제1연마공정 중에 슬러리에 의한 제1반응열과, 제2연마공정 중에 슬러리에 의한 제2반응열의 차이에 의해서도 발생하게 된다. 따라서, 연마패드(111)의 온도 기울기가 변화하는 시점을 측정하는 것에 의하여, 제1막층(W1)이 노출되는 시점을 알 수 있게 된다.The first friction heat in a state where only the second film layer W2 is in contact with the polishing pad 111 (hereinafter referred to as the first polishing process), and the second film layer W2 and the first film layer ( Since the second friction heat in the state where W1) are in contact (hereinafter referred to as the second polishing process) is different, the temperature of the polishing pad 111 during the first polishing process and the polishing pad 111 during the second polishing process ) Temperature is different. In addition, the temperature change of the polishing pad 111 also occurs due to the difference between the first reaction heat by the slurry during the first polishing process and the second reaction heat by the slurry during the second polishing process. Therefore, by measuring a time point at which the temperature gradient of the polishing pad 111 changes, it is possible to know a time point at which the first film layer W1 is exposed.

일 예로, 연마패드(111)에서 측정된 측정 온도 기울기가 기준 온도 기울기보다 낮아지면, 다시 말해서, 측정 온도 기울기와 기준 온도 기울기의 차이가 소정값 이하가 되면, 제어부(160)는 제1막층(W1)이 노출된 것으로 판단하여 기판(W)에 대한 연마를 종료할 수 있다. 경우에 따라서는 측정 온도 기울기가 기준 온도 기울기보다 높아지는 경우 기판에 대한 연마를 종료하는 것도 가능하다.For example, when the measured temperature gradient measured by the polishing pad 111 becomes lower than the reference temperature gradient, that is, when the difference between the measured temperature gradient and the reference temperature gradient becomes equal to or less than a predetermined value, the control unit 160 displays the first film layer ( W1) may be determined to be exposed, and polishing of the substrate W may be terminated. In some cases, when the measured temperature gradient becomes higher than the reference temperature gradient, it is possible to terminate polishing on the substrate.

일반적으로, 연마층이 이종막으로 형성된 경우에는 제1막층(W1)이 외부로 노출되는 시점이 연마 종료 시점으로 정의된다. 이와 같이, 제1막층(W1)이 외부로 노출된 이후에 얼마만큼 신속하게 연마가 종료되는지에 따라 연마 품질 및 연마 효율이 결정되므로, 제1막층(W1)이 외부로 노출되는 상태를 최대한 신속하게 검출하고 연마를 종료하는 것이 중요하다.In general, when the polishing layer is formed of a dissimilar film, a time point at which the first film layer W1 is exposed to the outside is defined as a time point at which polishing is finished. As described above, since the polishing quality and polishing efficiency are determined according to how quickly the polishing is finished after the first film layer W1 is exposed to the outside, the state in which the first film layer W1 is exposed to the outside is as quickly as possible. It is important to detect and end polishing.

이에 본 발명은, 연마패드(111)의 온도 정도에 기초하여 제1막층(W1)의 노출 상태를 감지하고, 연마 종료 시점을 제어할 수 있도록 하는 것에 의하여, 제1막층(W1)이 외부로 노출되는 상태를 최대한 신속하게 검출하고 보다 빠른 시간 내에 연마를 종료하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Accordingly, the present invention, by detecting the exposure state of the first film layer (W1) on the basis of the temperature of the polishing pad 111, by controlling the polishing end time, the first film layer (W1) to the outside The advantageous effect of detecting the exposed state as quickly as possible and ending polishing in a faster time can be obtained.

제1막층(W1)과 제2막층(W2)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 재질로 형성될 수 있다.The first film layer W1 and the second film layer W2 may be formed of various materials according to required conditions and design specifications.

일 예로, 제1막층(W1)은 비금속 재질로 형성될 수 있고, 제2막층(W2)은 금속 재질로 형성될 수 있다. 이하에서는 제1막층(W1)이 옥사이드(SiO2) 또는 나이트라이드(SiN)로 형성되고, 제2막층(W2)이 텅스텐(W)으로 형성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는, 제1막층을 금속 재질로 형성하고, 제2막층은 비금속 재질로 형성하는 것도 가능하다. 다르게는 제1막층과 제2막층을 모두 금속 또는 비금속 재질로 형성하는 것도 가능하다.For example, the first film layer W1 may be formed of a non-metal material, and the second film layer W2 may be formed of a metal material. Hereinafter, an example in which the first film layer W1 is formed of oxide (SiO 2 ) or nitride (SiN) and the second film layer W2 is formed of tungsten (W) will be described. In some cases, the first film layer may be formed of a metal material, and the second film layer may be formed of a non-metal material. Alternatively, both the first film layer and the second film layer may be formed of a metal or non-metal material.

이하에서는 도 6을 참조하여, 기판(W)의 연마층의 연마 정도에 따른 연마패드(111)의 온도 기울기 변화를 설명하기로 한다.Hereinafter, a change in temperature gradient of the polishing pad 111 according to the polishing degree of the polishing layer of the substrate W will be described with reference to FIG. 6.

제1막층(W1)이 옥사이드(SiO2)로 형성된 제1막층(W1)과, 텅스텐(W)으로 형성된 제2막층(W2)을 포함하는 연마층을 연마하면, 연마패드(111)의 온도 기울기 변화가 도 6과 같이 나타난다.When the polishing layer including the first film layer W1 in which the first film layer W1 is formed of oxide (SiO 2 ) and the second film layer W2 formed of tungsten (W) is polished, the temperature of the polishing pad 111 The gradient change is shown in FIG. 6.

이때, 도 6의 (a)는 울퉁불퉁한 표면으로 이루어진 제2막층(W2)이 연마되는 구간이고, 도 6의 (b)는 제2막층(W2)의 표면이 매끄러운 상태에서 제2막층(W2)이 연마되는 구간이며, 도 6의 (c)는 제1막층(W1)의 상부 표면이 노출되는 구간이다.At this time, FIG. 6(a) is a section in which the second film layer W2 made of an uneven surface is polished, and FIG. 6(b) shows the second film layer W2 while the surface of the second film layer W2 is smooth. ) Is a polishing section, and (c) of FIG. 6 is a section where the upper surface of the first film layer W1 is exposed.

도 6의 (a)에서는 제2막층(W2)의 표면이 울퉁불퉁함에 따른 접촉 면적의 감소로 인하여 연마패드(111)의 측정 온도 기울기가 기준 온도 기울기보다 낮게 나타난다. 반면, 도 6의 (b)에서는 제2막층(W2)의 표면이 매끄럽기 때문에 연마패드(111)의 측정 온도 기울기가 기준 온도 기울기보다 높게 나타난다. 한편, 도 6의 (c)에서는 금속 재질의 제2막층(W2)과 비금속 재질의 제1막층(W1)이 함께 연마패드(111)에 접촉됨에 따라 연마패드(111)의 측정 온도 기울기가 기준 온도 기울기보다 낮게 나타난다. 따라서, 도 6의 (c)와 같이, 연마패드(111)의 측정 온도 기울기가 기준 온도 기울기보다 낮게 나타나는 것을 감지하는 것에 의하여, 기판(W)의 연마 종료 시점을 제어할 수 있다.In (a) of FIG. 6, the measured temperature gradient of the polishing pad 111 is lower than the reference temperature gradient due to a decrease in the contact area due to the unevenness of the surface of the second film layer W2. On the other hand, in Figure 6 (b), since the surface of the second film layer W2 is smooth, the measured temperature gradient of the polishing pad 111 is higher than the reference temperature gradient. On the other hand, in Figure 6 (c), the second film layer (W2) of the metal material and the first film layer (W1) of the non-metal material is in contact with the polishing pad 111, the measured temperature gradient of the polishing pad 111 is the reference It appears lower than the temperature gradient. Therefore, as illustrated in FIG. 6C, by detecting that the measured temperature gradient of the polishing pad 111 is lower than the reference temperature gradient, the polishing end timing of the substrate W can be controlled.

즉, 제어부(160)는 연마패드(111)의 측정 온도 기울기가 미리 저장된 기준 온도 기울기보다 낮아지면, 기판(W)에 대한 연마를 종료하도록 구성된다. 이는, 기판(W)의 연마 종료 시점이 되면 연마패드(111)의 측정 온도 기울기가 기준 온도 기울기보다 낮아진다는 것에 기인한 것으로, 연마패드(111)의 측정 온도 기울기가 미리 저장된 기준 온도 기울기보다 낮아진 것으로 검출되면, 기판(W)이 타겟 두께에 도달(제1막층(W1)이 노출)하였음을 알 수 있다.That is, when the measured temperature gradient of the polishing pad 111 becomes lower than the previously stored reference temperature gradient, the control unit 160 is configured to terminate polishing on the substrate W. This is due to the fact that the measured temperature gradient of the polishing pad 111 becomes lower than the reference temperature gradient when the substrate W finishes polishing, and the measured temperature gradient of the polishing pad 111 becomes lower than the previously stored reference temperature gradient. If it is detected, it can be seen that the substrate W has reached the target thickness (the first film layer W1 is exposed).

바람직하게, 제어부(160)는 기판(W)의 연마 시간이 미리 정의된 기준 시간을 경과한 이후에 기판(W)의 연마 종료 시점을 제어하도록 구성된다. 이는, 도 6의 (a)와 같이, 기판(W)의 초기 연마시에는 제2막층(W2)의 표면이 울퉁불퉁하면, 연마패드(111)의 측정 온도 기울기가 기준 온도 기울기보다 낮게 나타날 수 있다는 것에 기인한 것으로, 기판(W)의 연마 시간이 미리 정의된 기준 시간을 경과한 이후에 기판(W)의 연마 종료 시점을 제어하도록 하는 것에 의하여, 기판(W) 연마 종료 시점의 정확도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Preferably, the control unit 160 is configured to control the polishing end time of the substrate W after the polishing time of the substrate W has passed a predefined reference time. 6A, when the surface of the second film layer W2 is uneven during initial polishing of the substrate W, the measured temperature gradient of the polishing pad 111 may appear lower than the reference temperature gradient. As a result of this, it is advantageous to increase the accuracy of the end time of polishing of the substrate W by controlling the end time of polishing of the substrate W after the polishing time of the substrate W has passed a predefined reference time. You can get the effect.

참고로, 도 7을 참조하면, 제2막층(W2)이 텅스텐(W)으로 형성되고 제1막층(W1)이 옥사이드(SiO2)로 형성된 경우와, 제2막층(W2)이 텅스텐(W)으로 형성되고 제1막층(W1)이 나이트라이드(SiN)로 형성된 경우에서 모두, 제1막층(W1)이 연마패드(111)에 노출됨에 따른 마찰력 저하(및/또는 반응열 저하)에 의해 연마패드(111)의 측정 온도 기울기가 기준 온도 기울기 간의 온도 기울기 편차(예를 들어, 낮아짐)가 발생하는 것을 확인할 수 있다.For reference, referring to FIG. 7, when the second film layer W2 is formed of tungsten (W) and the first film layer W1 is formed of oxide (SiO 2 ), and the second film layer W2 is tungsten (W) ) And in the case where the first film layer W1 is formed of nitride (SiN), the first film layer W1 is polished by a decrease in frictional force (and/or a decrease in reaction heat) due to exposure to the polishing pad 111. It can be confirmed that a temperature gradient deviation (for example, lowered) between the reference temperature gradient and the measured temperature gradient of the pad 111 occurs.

이때, 도 7 (a)와 같이, 기판(W)의 연마 시간(연마패드(111)의 사용 시간)이 늘어날수록 연마패드(111)에 대한 기판(W)의 마찰력이 줄어들어 연마패드(111)의 측정 온도가 저하되는 것을 확인할 수 있다. 반면, 도 7 (b)와 같이, 기판(W)의 연마 시간이 일정할 때는 연마패드(111)에 대한 기판(W)의 마찰력이 일정하여 연마패드(111)의 측정 온도가 비교적 일정하게 유지되는 것을 확인할 수 있다.At this time, as shown in FIG. 7 (a), as the polishing time of the substrate W (use time of the polishing pad 111) increases, the frictional force of the substrate W against the polishing pad 111 decreases and the polishing pad 111 increases. It can be confirmed that the measured temperature of the drop. On the other hand, as shown in FIG. 7 (b), when the polishing time of the substrate W is constant, the frictional force of the substrate W against the polishing pad 111 is constant, so that the measurement temperature of the polishing pad 111 is relatively constant. It can be confirmed.

한편, 온도측정부(150)는 연마패드(111)에서 기판(W)에 대한 연마가 행해진 부위가 기판(W)을 통과하자 마자 곧바로 온도를 측정하도록 배치되는 것이 바람직하다. 이는 연마패드(111)가 기판(W)보다 큰 사이즈를 가짐으로 인해, 기판(W)에 대한 연마패드(111)의 연마 부위가 기판(W)으로부터 벗어나 회전하는 동안 온도 손실에 의한 측정 정확도 저하를 최소화하기 위함이다.On the other hand, the temperature measuring unit 150 is preferably arranged to measure the temperature as soon as the portion of the polishing pad 111 where the polishing is performed on the substrate W passes through the substrate W. This is due to the fact that the polishing pad 111 has a larger size than the substrate W, so the measurement accuracy deteriorates due to temperature loss while the polishing portion of the polishing pad 111 relative to the substrate W is rotated away from the substrate W while rotating. This is to minimize.

보다 구체적으로, 도 3 및 도 5를 참조하면, 연마패드(111)는 자전하고, 온도측정부(150)는 연마패드(111)의 자전 방향을 따라 기판(W)의 전방에 배치되며, 온도측정부(150)는 기판(W)을 통과하여 외부로 노출되는 연마패드(111)의 노출 영역(EZ)에서 곧바로 연마패드(111)에서 온도 정보를 측정한다.More specifically, referring to FIGS. 3 and 5, the polishing pad 111 rotates, and the temperature measuring unit 150 is disposed in front of the substrate W along the rotational direction of the polishing pad 111, and the temperature The measuring unit 150 measures temperature information on the polishing pad 111 directly in the exposed area EZ of the polishing pad 111 exposed to the outside through the substrate W.

이와 같이, 연마패드(111)의 회전 방향을 따라 기판(W)의 전방에서 기판(W)을 통과한 연마패드(111)의 온도를 곧바로 측정 하는 것에 의하여, 기판(W)의 연마량에 따른 연마패드(111)의 온도 기울기 변화를 정확하게 측정하고, 기판(W)의 연마 종료 시점을 보다 정확하게 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As described above, by directly measuring the temperature of the polishing pad 111 passing through the substrate W in front of the substrate W along the rotational direction of the polishing pad 111, depending on the amount of polishing of the substrate W It is possible to obtain an advantageous effect of accurately measuring the temperature gradient change of the polishing pad 111 and more accurately controlling the polishing end point of the substrate W.

또한, 기판 처리 장치(10)는 연마패드(111)의 온도 정보에 기초하여 기판(W)의 연마 파라미터를 조절하는 조절부(170)를 포함할 수 있다.In addition, the substrate processing apparatus 10 may include an adjustment unit 170 for adjusting polishing parameters of the substrate W based on the temperature information of the polishing pad 111.

여기서, 기판(W)의 연마 파라미터라 함은, 기판(W)의 연마에 영향을 미치는 변수를 모두 포함하는 것으로 정의된다.Here, the polishing parameter of the substrate W is defined to include all variables influencing the polishing of the substrate W.

일 예로, 기판(W)의 연마 파라미터는, 기판(W)을 연마패드(111)에 가압하는 캐리어 헤드(120)의 가압력, 가압시간, 회전속도 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 다른 일 예로, 기판(W)의 연마 파라미터는, 연마패드(111)를 컨디셔닝하는 컨디셔너의 가압력, 가압시간, 회전속도, 선회 이동 속도 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 다른 일 예로, 기판(W)의 연마 파라미터는, 연마패드(111)에 공급되는 슬러리의 종류, 공급량, 공급 시간, 공급 속도, 공급 온도 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.For example, the polishing parameter of the substrate W may include any one or more of a pressing force, a pressing time, and a rotational speed of the carrier head 120 pressing the substrate W against the polishing pad 111. As another example, the polishing parameter of the substrate W may include any one or more of a pressing force, a pressing time, a rotation speed, and a turning movement speed of a conditioner that conditions the polishing pad 111. As another example, the polishing parameter of the substrate W may include any one or more of a type of slurry supplied to the polishing pad 111, a supply amount, a supply time, a supply speed, and a supply temperature.

보다 구체적으로, 조절부(170)는 온도측정부(150)에서 측정된 연마패드(111)의 온도 정보에 기초하여, 기판(W)의 두께 분포가 목적된 타겟 두께로 정확하게 연마되고 있는지에 대한 두께 편차 정보를 알 수 있으며, 기판(W)의 연마가 완료되기 전에 연마 조건(예를 들어, 기판(W)의 영역별 단위 시간당 연마량)이 제어될 수 있게 한다. 바람직하게, 조절부(170)는 기판(W)이 연마되는 중에 연마 파라미터를 실시간으로 조절한다.More specifically, the adjustment unit 170, based on the temperature information of the polishing pad 111 measured by the temperature measuring unit 150, whether the thickness distribution of the substrate (W) is accurately polished to the desired target thickness The thickness deviation information can be known, and the polishing conditions (for example, the amount of polishing per unit time of each area of the substrate W) can be controlled before the polishing of the substrate W is completed. Preferably, the adjusting unit 170 adjusts the polishing parameters in real time while the substrate W is being polished.

즉, 기판(W)의 연마시에는, 두께 센서 오차, 온도 변화에 따른 오차 등과 같은 연마 환경 변수에 의해 기판(W)이 목적된 타겟 두께로 정확하게 연마되기 어렵다. 예를 들어, 기판(W)은 연마중 두께가 20Å(타겟 두께 정보)이 되어야 하지만, 실제 연마중에 두께를 측정해보니, 기판(W)의 두께가 22Å(연마후 두께 정보)으로 나타날 수 있다. 이와 같은 두께 차이(2Å, 두께 편차 정보)는, 기판(W)의 연마전 두께를 측정하는 센서 오차나, 온도 변화에 따른 연마량 오차 등에 따라 발생하게 된다.That is, when the substrate W is polished, it is difficult to accurately polish the substrate W to the desired target thickness due to polishing environment variables such as thickness sensor error and temperature change error. For example, the thickness of the substrate W should be 20Å (target thickness information) during polishing, but when measuring the thickness during actual polishing, the thickness of the substrate W may be 22Å (thickness information after polishing). The thickness difference (2 mm 2, thickness deviation information) is caused by a sensor error for measuring the thickness of the substrate W before polishing, an error in polishing amount due to temperature change, and the like.

이에 본 발명은, 연마패드(111)의 온도 정보에 기초하여 알 수 있는 기판(W)의 두께 편차 정보에 기초하여 기판(W)의 연마가 완료되기 전에 기판(W)의 연마 파라미터를 조절하여 기판(W)의 단위 시간당 연마량을 제어한다. 보다 구체적으로, 기판(W)에 대한 연마가 행해지는 중에 기판(W)의 두께 정보에 두께 편차 정보(기판의 목적된 타겟 두께 정보와 연마중 두께 정보 간의 차이)를 반영한 연마 파라미터에 기초하여 기판(W)을 연마하는 것에 의하여, 기판(W)을 의도한 정확한 두께로 편차없이 연마하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Accordingly, according to the present invention, the polishing parameter of the substrate W is adjusted before the polishing of the substrate W is completed based on the thickness deviation information of the substrate W which can be known based on the temperature information of the polishing pad 111. The amount of polishing per unit time of the substrate W is controlled. More specifically, while polishing is performed on the substrate W, the substrate is based on a polishing parameter reflecting thickness deviation information (difference between target target thickness information of the substrate and thickness information during polishing) in the thickness information of the substrate W. By polishing (W), an advantageous effect of polishing the substrate W to the intended exact thickness without deviation can be obtained.

여기서, 조절부(170)가 기판(W)의 두께 정보에 대응하여 연마 파라미터를 조절한다 함은, 기판(W)의 두께 정보에 기초하여, 캐리어 헤드(120), 컨디셔너(130), 슬러리 공급부(140) 중 적어도 하나 이상의 가동 변수를 조절하는 것으로 정의된다.Here, the control unit 170 adjusts the polishing parameter in response to the thickness information of the substrate W, based on the thickness information of the substrate W, the carrier head 120, the conditioner 130, the slurry supply unit It is defined as adjusting at least one of the operation parameters of 140.

더욱 바람직하게, 조절부(170)는 기판(W)을 연마패드(111)에 가압하는 캐리어 헤드(120)와 관련된 캐리어 헤드 연마 파라미터(예를 들어, 캐리어 헤드의 가압력, 가압시간, 회전속도)와, 연마패드(111)를 개질하는 컨디셔너(130)와 관련된 컨디셔너 연마 파라미터(예를 들어, 컨디셔너의 가압력, 가압시간, 회전속도, 선회 이동 속도)와, 기판(W)에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부(140)와 관련된 슬러리 공급부 연마 파라미터(예를 들어, 슬러리의 종류, 공급량, 공급 시간, 공급 속도, 공급 온도)를 한꺼번에 조절한다. 이와 같이, 각 연마 파라미터를 한꺼번에 조절하는 것에 의하여, 기판(W)의 연마 조건을 최대한 신속하게 최적화하고, 연마 정확도를 보다 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.More preferably, the adjustment unit 170 is the carrier head polishing parameters associated with the carrier head 120 for pressing the substrate W against the polishing pad 111 (eg, the pressing force of the carrier head, the pressing time, the rotational speed) And, the conditioner polishing parameters related to the conditioner 130 for modifying the polishing pad 111 (for example, the pressing force of the conditioner, the pressing time, the rotational speed, the turning movement speed), and the slurry for supplying the slurry to the substrate W The slurry supply unit polishing parameters related to the supply unit 140 (eg, type of slurry, supply amount, supply time, supply speed, supply temperature) are adjusted at once. As described above, by adjusting each polishing parameter at once, it is possible to optimize the polishing conditions of the substrate W as quickly as possible and obtain an advantageous effect of further improving the polishing accuracy.

일 예로, 기판(W)의 전체 판면에 대한 연마층 두께 분포를 얻은 상태(측정 상태)에서, 기판(W) 연마층의 두께가 더 크게 측정되면, 캐리어 헤드(120)의 압력 챔버에 인가하는 가압력을 더 크게 조절하여, 기판(W) 연마층의 두께를 원하는 두께로 정확하게 조절할 수 있다.For example, in a state (measurement state) in which the thickness distribution of the abrasive layer for the entire plate surface of the substrate W is obtained, when the thickness of the abrasive layer of the substrate W is larger, it is applied to the pressure chamber of the carrier head 120 By adjusting the pressing force larger, the thickness of the polishing layer of the substrate W can be accurately adjusted to a desired thickness.

다른 일 예로, 기판(W)의 전체 판면에 대한 연마층 두께 분포를 얻은 상태에서, 기판(W) 연마층의 두께가 더 크게 측정되면, 기판(W)이 접촉되는 연마패드(111)의 표면 높이를 높게 하여(예를 들어, 컨디셔너의 가압력을 작게 하여), 기판(W) 연마층 두께를 원하는 두께로 조절할 수 있다.As another example, when the thickness of the polishing layer of the substrate W is measured in a state in which the thickness distribution of the polishing layer for the entire plate surface of the substrate W is obtained, the surface of the polishing pad 111 to which the substrate W is contacted By increasing the height (for example, by reducing the pressing force of the conditioner), the thickness of the substrate W polishing layer can be adjusted to a desired thickness.

또 다른 일 예로, 기판(W)의 전체 판면에 대한 연마층 두께 분포를 얻은 상태에서, 기판(W) 연마층의 두께가 더 크게 측정되면, 슬러리 공급량을 더 증가시켜, 기판(W) 연마층 두께를 원하는 두께로 조절할 수 있다.As another example, in a state in which the thickness distribution of the polishing layer for the entire plate surface of the substrate W is obtained, when the thickness of the polishing layer for the substrate W is larger, the amount of slurry supplied is further increased to increase the thickness of the substrate W polishing layer The thickness can be adjusted to the desired thickness.

이와 같이, 본 발명은 연마패드(111)의 온도 정보에 기인한 기판(W)의 두께 편차 정보에 기초하여 기판(W)의 연마 파라미터를 조절하는 것에 의하여, 기판(W)을 의도된 두께로 정확하게 연마할 수 있으며, 기판(W)의 두께 편차를 제거하고, 기판(W)의 연마 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As described above, the present invention adjusts the polishing parameter of the substrate W based on the thickness deviation information of the substrate W due to the temperature information of the polishing pad 111, thereby setting the substrate W to the intended thickness. It can be polished accurately, remove the thickness variation of the substrate (W), it is possible to obtain an advantageous effect of increasing the polishing uniformity of the substrate (W).

또한, 도 9를 참조하면, 기판(W)의 연마층이 단일막으로 형성된 경우에는 기판(W)의 연마시 연마패드(111)의 온도 기울기가 도 9와 같은 기울기를 유지하게 된다. 이와 같은 연마패드(111)의 온도 기울기를 기준 온도 기울기로 저장하고, 연마패드(111)의 측정 온도 기울기와 미리 저장된 기준 온도 기울기를 비교하여 기판(W)에 대한 연마가 정상적으로 행해지고 있는지 여부로 검출할 수 있다.In addition, referring to FIG. 9, when the polishing layer of the substrate W is formed of a single film, the temperature gradient of the polishing pad 111 maintains the gradient as shown in FIG. 9 when the substrate W is polished. The temperature gradient of the polishing pad 111 is stored as a reference temperature gradient, and the measured temperature gradient of the polishing pad 111 is compared with a previously stored reference temperature gradient to detect whether the substrate W is polished normally. can do.

가령, 기판(W)이 로딩되지 않은 상태로 캐리어 유닛이 회전하거나, 설비 이상 등의 문제로 슬러리가 공급되지 않은 상태로 연마가 행해지면 연마패드(111)의 측정 온도 기울기가 기준 온도 기울기와 다르게 나타날 수 있다. 이와 같이, 연마패드(111)의 온도 기울기 변화를 감지하는 것에 의하여 연마 공정 이상 상황을 인지하는 것이 가능하다.For example, when the carrier unit is rotated while the substrate W is not loaded, or when polishing is performed in a state in which the slurry is not supplied due to a problem such as equipment malfunction, the measured temperature gradient of the polishing pad 111 is different from the reference temperature gradient. May appear. As described above, it is possible to recognize an abnormal state of the polishing process by detecting a change in the temperature gradient of the polishing pad 111.

이하에서는 본 발명에 따른 기판(W) 처리 방법을 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, a method for processing the substrate W according to the present invention will be described in detail.

도 15는 본 발명에 따른 기판(W) 처리 방법을 설명하기 위한 블록도이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.15 is a block diagram illustrating a method of processing a substrate W according to the present invention. In addition, the same or equivalent parts and the same reference numerals are given to the same or equivalent parts, and detailed description thereof will be omitted.

도 15를 참조하면, 본 발명의 기판(W) 처리 방법은, 기판(W)의 연마층을 연마패드(111)에 연마하는 연마 단계와, 연마패드(111)의 온도 정보를 측정하는 측정 단계와, 연마패드(111)의 온도 정보에 기초하여 기판(W)의 연마 종료 시점을 제어하는 제어 단계를 포함한다.15, the substrate W processing method of the present invention includes a polishing step of polishing the polishing layer of the substrate W on the polishing pad 111 and a measuring step of measuring temperature information of the polishing pad 111. And, based on the temperature information of the polishing pad 111 includes a control step of controlling the end time of the polishing of the substrate (W).

단계 1 :Step 1:

먼저, 연마패드(111)에 기판(W)을 접촉시킨 상태로 기판(W)을 연마한다.(S10)First, the substrate W is polished while the substrate W is brought into contact with the polishing pad 111. (S10)

연마 단계(S10)에서는 기판(W)의 연마층을 연마한다. 일 예로, 연마 단계(S10)에서, 기판(W)은 캐리어 헤드(120)에 탑재된 상태로 연마패드(111)에 가압되며 연마될 수 있고, 연마패드(111)의 표면은 컨디셔너(130)에 의해 개질될 수 있으며, 기판(W)이 연마되는 동안 연마패드(111)의 상면에서는 슬러리가 공급될 수 있다.In the polishing step S10, the polishing layer of the substrate W is polished. For example, in the polishing step (S10), the substrate W may be polished while being pressed against the polishing pad 111 while being mounted on the carrier head 120, and the surface of the polishing pad 111 may be conditioner 130 It may be modified by, and the slurry may be supplied from the top surface of the polishing pad 111 while the substrate W is polished.

바람직하게, 연마 단계(S10)에서는 기판(W)의 연마전 두께 정보에 기초하여, 기판(W)의 영역별로 서로 다른 단위 시간당 연마량으로 기판(W)을 연마한다.Preferably, in the polishing step S10, the substrate W is polished at a different amount of polishing per unit time for each region of the substrate W based on the thickness information before polishing of the substrate W.

이와 같이, 기판(W)의 연마전 두께 정보(두께 분포)에 기초하여, 기판(W)의 영역별로 서로 다른 단위 시간당 연마량으로 기판(W)을 연마하는 것에 의하여, 기판(W)에 대한 연마가 시작됨과 동시에 기판(W)의 영역별로 연마량을 서로 다르게 조절할 수 있으므로, 기판(W)의 두께 편차를 빠르게 제거하여 기판(W)의 두께 프로파일을 전체적으로 균일하게 조절할 수 있으며, 기판(W)의 연마 품질을 보다 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As described above, by polishing the substrate W with different amounts of polishing per unit time for each area of the substrate W based on the thickness information (thickness distribution) before polishing of the substrate W, the substrate W is At the same time as the polishing starts, the amount of polishing can be adjusted differently for each area of the substrate W, so that the thickness profile of the substrate W can be uniformly controlled as a whole by uniformly removing the thickness variation of the substrate W. ), an advantageous effect of further improving the polishing quality can be obtained.

일 예로, 연마 단계(S10)에서는 연마패드(111)에 접촉되는 기판(W)의 영역별로 서로 다른 가압력을 인가하는 것에 의하여, 기판(W)의 영역별로 서로 다른 단위 시간당 연마량으로 연마가 행해질 수 있다.For example, in the polishing step S10, by applying different pressing forces for each area of the substrate W contacting the polishing pad 111, polishing may be performed at different polishing rates per unit time for each area of the substrate W. Can.

다른 일 예로, 연마 단계(S10)에서는 기판(W)이 접촉되는 연마패드(111)의 높이를 기판(W)의 영역별로 서로 다르게 제어하는 것에 의하여, 기판(W)의 영역별로 서로 다른 단위 시간당 연마량으로 연마가 행해질 수 있다. 보다 구체적으로, 연마 단계(S10)에서는, 기판(W)의 영역 중 제1영역이 접촉되는 연마패드(111)의 제1접촉영역이 제1높이로 컨디셔닝되고, 기판(W)의 영역 중 제1영역과 두께가 다른 제2영역이 접촉되는 연마패드(111)의 제2접촉영역은 제1높이와 다른 제2높이로 컨디셔닝된다. 이와 같이, 연마패드(111)의 표면 높이 편차를 형성하는 것에 의하여, 기판(W)의 영역별로 단위 시간당 연마량을 서로 다르게 제어할 수 있다.As another example, in the polishing step S10, the height of the polishing pad 111 to which the substrate W is contacted is controlled differently for each area of the substrate W by controlling the height of the polishing pad 111 differently for each area of the substrate W. Polishing can be performed with a polishing amount. More specifically, in the polishing step S10, the first contact area of the polishing pad 111 to which the first area of the area of the substrate W is contacted is conditioned to a first height, and the first area of the area of the substrate W is removed. The second contact area of the polishing pad 111 in which the second area having a different thickness from the first area is contacted is conditioned at a second height different from the first height. Thus, by forming the surface height variation of the polishing pad 111, it is possible to control the amount of polishing per unit time for each area of the substrate W differently.

또 다른 일 예로, 연마 단계(S10)에서는 기판(W)에 대한 기계적 연마가 행해지는 동안 화학적 연마를 위한 슬러리가 함께 공급되며 화학 기계적 연마(CMP) 공정이 행해진다. 경우에 따라서는 연마 단계가 기계적 연마만으로도 행해지도록 구성하는 것도 가능하다.As another example, in the polishing step S10, a slurry for chemical polishing is supplied together while a mechanical polishing is performed on the substrate W, and a chemical mechanical polishing (CMP) process is performed. In some cases, it is also possible to configure the polishing step to be performed by mechanical polishing alone.

바람직하게, 연마 단계(S10)에서는, 기판(W)의 영역별로 슬러리의 공급량을 서로 다르게 조절하는 것에 의하여, 기판(W)의 영역별로 서로 다른 단위 시간당 연마량으로 연마가 행해질 수 있다.Preferably, in the polishing step S10, polishing may be performed at different polishing rates per unit time for each area of the substrate W by adjusting the supply amount of the slurry for each area of the substrate W differently.

단계 2 :Step 2:

다음, 기판(W)에 대한 연마가 행해지는 중에 연마패드(111)의 온도 정보를 측정한다.(S20)Next, the temperature information of the polishing pad 111 is measured while the substrate W is being polished. (S20)

측정 단계(S20)에서는 연마패드(111)의 온도 정보를 측정 한다. 바람직하게 측정 단계(S20)에서는 기판(W)이 연마되는 중에 연마패드(111)의 온도 정보를 실시간으로 측정한다.In the measuring step S20, temperature information of the polishing pad 111 is measured. Preferably, in the measurement step S20, the temperature information of the polishing pad 111 is measured in real time while the substrate W is being polished.

측정 단계(S20)에서 연마패드(111)의 온도 정보를 비접촉식으로 측정하거나, 접촉식으로 측정할 수 있으며, 온도 측정 방식에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.In the measurement step (S20), the temperature information of the polishing pad 111 may be measured in a non-contact manner or in a contact manner, and the present invention is not limited or limited by the temperature measurement method.

단계 3 :Step 3:

다음, 연마패드(111)의 온도 정보에 기초하여 기판(W)의 연마 파라미터를 조절한다.(S30)Next, the polishing parameter of the substrate W is adjusted based on the temperature information of the polishing pad 111 (S30).

조절 단계(S30)에서 기판(W)의 연마 파라미터를 조절한다 함은, 기판(W)의 연마에 영향을 미치는 변수를 조절하는 것으로 정의된다.In the adjusting step S30, adjusting the polishing parameter of the substrate W is defined as adjusting a variable affecting polishing of the substrate W.

일 예로, 조절 단계(S30)에서는 기판(W)을 연마패드(111)에 가압하는 캐리어 헤드(120)와 관련된 캐리어 헤드 연마 파라미터(예를 들어, 캐리어 헤드의 가압력, 가압시간, 회전속도)와, 연마패드(111)를 개질하는 컨디셔너(130)와 관련된 컨디셔너 연마 파라미터(예를 들어, 컨디셔너의 가압력, 가압시간, 회전속도, 선회 이동 속도)와, 기판(W)에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부(140)와 관련된 슬러리 공급부 연마 파라미터(예를 들어, 슬러리의 종류, 공급량, 공급 시간, 공급 속도, 공급 온도) 중 어느 하나 이상을 조절할 수 있다.For example, in the adjusting step (S30), the carrier head polishing parameters (for example, the pressing force of the carrier head, the pressing time, the rotational speed) and the carrier head 120 for pressing the substrate W against the polishing pad 111 and , Conditioner polishing parameters related to the conditioner 130 for modifying the polishing pad 111 (for example, the pressing force of the conditioner, the pressing time, the rotational speed, the turning movement speed), and a slurry supply unit for supplying the slurry to the substrate W Any one or more of the slurry supply part polishing parameters (eg, type of slurry, supply amount, supply time, supply speed, supply temperature) related to 140 may be adjusted.

일 예로, 기판(W)의 전체 판면에 대한 연마층 두께 분포를 얻은 상태(측정 상태)에서, 기판(W) 연마층의 두께가 더 크게 측정되면, 캐리어 헤드(120)의 압력 챔버에 인가하는 가압력을 더 크게 조절하여, 기판(W) 연마층의 두께를 원하는 두께로 정확하게 조절할 수 있다.For example, in a state (measurement state) in which the thickness distribution of the abrasive layer for the entire plate surface of the substrate W is obtained, when the thickness of the abrasive layer of the substrate W is larger, it is applied to the pressure chamber of the carrier head 120 By adjusting the pressing force larger, the thickness of the polishing layer of the substrate W can be accurately adjusted to a desired thickness.

다른 일 예로, 기판(W)의 전체 판면에 대한 연마층 두께 분포를 얻은 상태에서, 기판(W) 연마층의 두께가 더 크게 측정되면, 기판(W)이 접촉되는 연마패드(111)의 표면 높이를 높게 하여(예를 들어, 컨디셔너의 가압력을 작게 하여), 기판(W) 연마층 두께를 원하는 두께로 조절할 수 있다.As another example, when the thickness of the polishing layer of the substrate W is measured in a state in which the thickness distribution of the polishing layer for the entire plate surface of the substrate W is obtained, the surface of the polishing pad 111 to which the substrate W is contacted By increasing the height (for example, by reducing the pressing force of the conditioner), the thickness of the substrate W polishing layer can be adjusted to a desired thickness.

또 다른 일 예로, 기판(W)의 전체 판면에 대한 연마층 두께 분포를 얻은 상태에서, 기판(W) 연마층의 두께가 더 크게 측정되면, 슬러리 공급량을 더 증가시켜, 기판(W) 연마층 두께를 원하는 두께로 조절할 수 있다.As another example, in a state in which the thickness distribution of the polishing layer for the entire plate surface of the substrate W is obtained, when the thickness of the polishing layer for the substrate W is larger, the amount of slurry supplied is further increased to increase the thickness of the substrate W polishing layer The thickness can be adjusted to the desired thickness.

단계 4 :Step 4:

다음, 다음, 연마패드(111)의 온도 정보에 기초하여 기판(W)의 연마 종료 시점을 제어한다.(S40)Next, next, the polishing end time of the substrate W is controlled based on the temperature information of the polishing pad 111. (S40)

제어 단계(S40)에서는 연마패드(111)의 온도 정보를 토대로 기판(W)에 대한 연마가 종료되는 시점을 결정한다. 다시 말해서, 연마패드(111)의 온도 정보에 기초하여 기판(W)이 타겟 두께에 도달하였는지 여부를 알 수 있고, 기판(W)이 타겟 두께에 도달하면 기판(W)에 대한 연마가 종료된다.In the control step S40, a time point at which polishing for the substrate W is finished is determined based on the temperature information of the polishing pad 111. In other words, it is possible to know whether the substrate W has reached the target thickness based on the temperature information of the polishing pad 111, and when the substrate W reaches the target thickness, polishing on the substrate W is ended. .

바람직하게, 제어 단계(S40)에서는 연마패드(111)의 사용 시간에 따른 연마패드(111)의 기준 온도 기울기와, 온도측정부(150)에서 측정된 상기 연마패드(111)의 측정 온도 기울기 간의 온도 기울기 편차에 기초하여, 기판(W)의 연마 종료 시점을 제어한다.Preferably, in the control step (S40), the reference temperature gradient of the polishing pad 111 according to the use time of the polishing pad 111 and the measured temperature gradient of the polishing pad 111 measured by the temperature measuring unit 150 On the basis of the temperature gradient deviation, the polishing end time of the substrate W is controlled.

연마패드(111)의 기준 온도 기울기는 연마패드(111)의 사용 시간에 따라 룩업테이블(Lookup Table)에 미리 저장되며, 룩업테이블에 미리 저장된 정보(기준 온도 기울기)를 이용하여 연마패드(111)의 온도 기울기 편차를 빠르게 획득할 수 있다.The reference temperature gradient of the polishing pad 111 is previously stored in a lookup table according to the usage time of the polishing pad 111, and the polishing pad 111 is used by using information (reference temperature gradient) previously stored in the lookup table. The temperature gradient deviation of can be quickly obtained.

이는, 연마패드(111)의 온도 변화 시점을 알면 기판(W)의 연마량(또는 연마 상태)을 알 수 있다는 것에 기인한 것이다. 예를 들어, 연마층의 표면이 울퉁불퉁한 상태(예를 들어, 연마층이 증착된 최초 상태)에서와, 연마층의 표면이 매끄러운 상태에서는 각각 연마층과 연마패드(111) 간의 접촉면적이 서로 다름으로 인해 연마층과 연마패드(111)가 접촉됨에 따른 마찰열이 다르게 발생(또는 슬러리에 의한 화학 반응 정도가 다르게 발생)하게 되며, 연마층의 연마량에 따라 연마패드(111)의 온도가 변화하게 된다. 따라서, 연마패드(111)의 온도(온도 기울기)가 변화하는 시점을 알면 연마층의 연마 정도를 알 수 있게 된다.This is due to the fact that when the temperature change point of the polishing pad 111 is known, the polishing amount (or polishing state) of the substrate W can be known. For example, when the surface of the polishing layer is uneven (for example, the initial state in which the polishing layer is deposited) and when the surface of the polishing layer is smooth, the contact area between the polishing layer and the polishing pad 111 is mutually different. Due to the difference, the frictional heat is generated differently (or the degree of chemical reaction by the slurry is different) due to the contact between the polishing layer and the polishing pad 111, and the temperature of the polishing pad 111 changes according to the polishing amount of the polishing layer. Is done. Therefore, when the temperature (temperature gradient) of the polishing pad 111 changes, it is possible to know the polishing degree of the polishing layer.

보다 구체적으로, 기판(W)의 연마층은, 갭 패턴(W1a)이 형성된 제1막층(W1)과, 제1막층(W1)과 다른 재질로 형성되되 갭 패턴(W1a)에 채워지며 제1막층(W1)을 덮도록 형성되는 제2막층(W2)을 포함하고, 측정 단계(S20)에서는 제1막층(W1)의 표면이 연마패드(111)로 노출됨에 따른 연마패드(111)의 온도 변화를 측정한다.More specifically, the polishing layer of the substrate W is formed of a material different from the first film layer W1 on which the gap pattern W1a is formed and the first film layer W1, but is filled in the gap pattern W1a and is first The second film layer W2 is formed to cover the film layer W1, and in the measurement step S20, the temperature of the polishing pad 111 as the surface of the first film layer W1 is exposed to the polishing pad 111 Measure change.

연마층에 대한 연마 공정이 행해지면, 제1막층(W1)의 상부에 형성된 제2막층(W2)만이 연마패드(111)에 접촉되면서 제2막층(W2)이 먼저 연마된다. 제2막층(W2)이 일정 이상 연마되면, 제1막층(W1)이 외부로 노출(제1막층(W1)의 상면이 노출)되면서 제2막층(W2)과 제1막층(W1)이 연마패드(111)에 함께 접촉하게 된다.When a polishing process is performed on the polishing layer, the second film layer W2 is first polished while only the second film layer W2 formed on the first film layer W1 contacts the polishing pad 111. When the second film layer W2 is polished for a predetermined time or more, the second film layer W2 and the first film layer W1 are polished while the first film layer W1 is exposed to the outside (the top surface of the first film layer W1 is exposed). It comes into contact with the pad 111 together.

연마패드(111)에 제2막층(W2)만이 접촉하는 상태(이하, 제1연마공정이라 함)에서의 제1마찰열과, 연마패드(111)에 제2막층(W2)과 제1막층(W1)이 함께 접촉하는 상태(이하, 제2연마공정이라 함)에서의 제2마찰열은 서로 다르기 때문에, 제1연마공정 중에 연마패드(111)의 온도와, 제2연마공정 중에 연마패드(111)의 온도가 서로 다르게 된다. 또한, 연마패드(111)의 온도 변화는, 제1연마공정 중에 슬러리에 의한 제1반응열과, 제2연마공정 중에 슬러리에 의한 제2반응열의 차이에 의해서도 발생하게 된다. 따라서, 연마패드(111)의 온도 기울기가 변화하는 시점을 측정하는 것에 의하여, 제1막층(W1)이 노출되는 시점을 알 수 있게 된다.The first friction heat in a state where only the second film layer W2 is in contact with the polishing pad 111 (hereinafter referred to as the first polishing process), and the second film layer W2 and the first film layer ( Since the second friction heat in the state where W1) are in contact (hereinafter referred to as the second polishing process) is different, the temperature of the polishing pad 111 during the first polishing process and the polishing pad 111 during the second polishing process ) Temperature is different. In addition, the temperature change of the polishing pad 111 also occurs due to the difference between the first reaction heat by the slurry during the first polishing process and the second reaction heat by the slurry during the second polishing process. Therefore, by measuring a time point at which the temperature gradient of the polishing pad 111 changes, it is possible to know a time point at which the first film layer W1 is exposed.

일 예로, 연마패드(111)에서 측정된 측정 온도 기울기가 기준 온도 기울기보다 낮아지면, 제어 단계(S40)에서는 제1막층(W1)이 노출된 것으로 판단하여 기판(W)에 대한 연마를 종료할 수 있다. 경우에 따라서는 측정 온도 기울기가 기준 온도 기울기보다 높아지는 경우 기판(W)에 대한 연마를 종료하는 것도 가능하다.For example, when the measured temperature gradient measured by the polishing pad 111 becomes lower than the reference temperature gradient, in the control step S40, it is determined that the first film layer W1 is exposed and the polishing of the substrate W is terminated. Can. In some cases, when the measured temperature gradient becomes higher than the reference temperature gradient, it is also possible to end polishing on the substrate W.

일반적으로, 연마층이 이종막으로 형성된 경우에는 제1막층(W1)이 외부로 노출되는 시점이 연마 종료 시점으로 정의된다. 이와 같이, 제1막층(W1)이 외부로 노출된 이후에 얼마만큼 신속하게 연마가 종료되는지에 따라 연마 품질 및 연마 효율이 결정되므로, 제1막층(W1)이 외부로 노출되는 상태를 최대한 신속하게 검출하고 연마를 종료하는 것이 중요하다.In general, when the polishing layer is formed of a dissimilar film, a time point at which the first film layer W1 is exposed to the outside is defined as a time point at which polishing is finished. As described above, since the polishing quality and polishing efficiency are determined according to how quickly the polishing is finished after the first film layer W1 is exposed to the outside, the state in which the first film layer W1 is exposed to the outside is as quickly as possible. It is important to detect and end polishing.

이에 본 발명은, 연마패드(111)의 온도 정도에 기초하여 제1막층(W1)의 노출 상태를 감지하고, 연마 종료 시점을 제어할 수 있도록 하는 것에 의하여, 제1막층(W1)이 외부로 노출되는 상태를 최대한 신속하게 검출하고 보다 빠른 시간 내에 연마를 종료하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Accordingly, the present invention, by detecting the exposure state of the first film layer (W1) on the basis of the temperature of the polishing pad 111, by controlling the polishing end time, the first film layer (W1) to the outside The advantageous effect of detecting the exposed state as quickly as possible and ending polishing in a faster time can be obtained.

일 예로, 제1막층(W1)이 옥사이드(SiO2)로 형성된 제1막층(W1)과, 텅스텐(W)으로 형성된 제2막층(W2)을 포함하는 연마층을 연마하면, 연마패드(111)의 온도 기울기 변화가 도 6과 같이 나타난다.For example, when the polishing layer including the first film layer W1 in which the first film layer W1 is formed of oxide (SiO 2 ) and the second film layer W2 formed of tungsten (W) is polished, the polishing pad 111 6 shows the temperature gradient change of FIG.

이때, 도 6의 (a)는 울퉁불퉁한 표면으로 이루어진 제2막층(W2)이 연마되는 구간이고, 도 6의 (b)는 제2막층(W2)의 표면이 매끄러운 상태에서 제2막층(W2)이 연마되는 구간이며, 도 6의 (c)는 제1막층(W1)의 상부 표면이 노출되는 구간이다.At this time, FIG. 6(a) is a section in which the second film layer W2 made of an uneven surface is polished, and FIG. 6(b) shows the second film layer W2 while the surface of the second film layer W2 is smooth. ) Is a polishing section, and (c) of FIG. 6 is a section where the upper surface of the first film layer W1 is exposed.

도 6의 (a)에서는 제2막층(W2)의 표면이 울퉁불퉁함에 따른 접촉 면적의 감소로 인하여 연마패드(111)의 측정 온도 기울기가 기준 온도 기울기보다 낮게 나타난다. 반면, 도 6의 (b)에서는 제2막층(W2)의 표면이 매끄럽기 때문에 연마패드(111)의 측정 온도 기울기가 기준 온도 기울기보다 높게 나타난다. 한편, 도 6의 (c)에서는 금속 재질의 제2막층(W2)과 비금속 재질의 제1막층(W1)이 함께 연마패드(111)에 접촉됨에 따라 연마패드(111)의 측정 온도 기울기가 기준 온도 기울기보다 낮게 나타난다. 따라서, 도 6의 (c)와 같이, 연마패드(111)의 측정 온도 기울기가 기준 온도 기울기보다 낮게 나타나는 것을 감지하는 것에 의하여, 기판(W)의 연마 종료 시점을 제어할 수 있다.In (a) of FIG. 6, the measured temperature gradient of the polishing pad 111 is lower than the reference temperature gradient due to a decrease in the contact area due to the unevenness of the surface of the second film layer W2. On the other hand, in Figure 6 (b), since the surface of the second film layer W2 is smooth, the measured temperature gradient of the polishing pad 111 is higher than the reference temperature gradient. On the other hand, in Figure 6 (c), the second film layer (W2) of the metal material and the first film layer (W1) of the non-metal material is in contact with the polishing pad 111, the measured temperature gradient of the polishing pad 111 is the reference It appears lower than the temperature gradient. Therefore, as illustrated in FIG. 6C, by detecting that the measured temperature gradient of the polishing pad 111 is lower than the reference temperature gradient, the polishing end timing of the substrate W can be controlled.

즉, 제어 단계(S40)에서는 연마패드(111)의 측정 온도 기울기가 미리 저장된 기준 온도 기울기보다 낮아지면, 기판(W)에 대한 연마를 종료하도록 구성된다. 이는, 기판(W)의 연마 종료 시점이 되면 연마패드(111)의 측정 온도 기울기가 기준 온도 기울기보다 낮아진다는 것에 기인한 것으로, 연마패드(111)의 측정 온도 기울기가 미리 저장된 기준 온도 기울기보다 낮아진 것으로 검출되면, 기판(W)이 타겟 두께에 도달(제1막층(W1)이 노출)하였음을 알 수 있다.That is, in the control step S40, when the measured temperature gradient of the polishing pad 111 becomes lower than the previously stored reference temperature gradient, the polishing on the substrate W is terminated. This is due to the fact that the measured temperature gradient of the polishing pad 111 becomes lower than the reference temperature gradient when the substrate W finishes polishing, and the measured temperature gradient of the polishing pad 111 becomes lower than the previously stored reference temperature gradient. If it is detected, it can be seen that the substrate W has reached the target thickness (the first film layer W1 is exposed).

바람직하게, 제어 단계(S40)에서는 기판(W)의 연마 시간이 미리 정의된 기준 시간을 경과한 이후에 기판(W)의 연마 종료 시점을 제어한다.(S50) 이는, 도 6의 (a)와 같이, 기판(W)의 초기 연마시에는 제2막층(W2)의 표면이 울퉁불퉁하면, 연마패드(111)의 측정 온도 기울기가 기준 온도 기울기보다 낮게 나타날 수 있다는 것에 기인한 것으로, 기판(W)의 연마 시간이 미리 정의된 기준 시간을 경과한 이후에 기판(W)의 연마 종료 시점을 제어하도록 하는 것에 의하여, 기판(W) 연마 종료 시점의 정확도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Preferably, in the control step S40, the polishing end time of the substrate W is controlled after the polishing time of the substrate W has passed a predefined reference time (S50). As described above, when the surface of the second film layer W2 is uneven during the initial polishing of the substrate W, the measurement temperature gradient of the polishing pad 111 may appear lower than the reference temperature gradient. By controlling the polishing end time of the substrate W after the polishing time of) has passed a predefined reference time, an advantageous effect of improving the accuracy of the polishing time of the substrate W can be obtained.

단계 5 :Step 5:

다음, 기판(W)이 타겟 두께에 도달하면(예를 들어, 연마패드(111)의 측정 온도 기울기가 기준 온도 기울기보다 낮게 나타나면) 기판(W)에 대한 연마가 종료된다.Next, when the substrate W reaches the target thickness (for example, if the measured temperature gradient of the polishing pad 111 is lower than the reference temperature gradient), polishing on the substrate W is ended.

이와 같이, 기판(W)에 대한 연마가 행해지는 동안 연마패드(111)의 온도 정보에 기초하여 기판(W)의 연마 종료 시점이 제어되도록 하는 것에 의하여, 기판(W)의 연마 두께를 정확하게 제어하고, 기판(W)의 연마 종료 시점을 신속하고 정확하게 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As described above, by controlling the polishing end time of the substrate W based on the temperature information of the polishing pad 111 while the substrate W is being polished, the polishing thickness of the substrate W is accurately controlled. And, it is possible to obtain an advantageous effect of quickly and accurately controlling the end point of polishing of the substrate W.

도 8을 참조하면, 도 8의 (b)와 같이 캐리어 헤드의 토크 변화를 검출하여 기판(W)의 연마 종료 시점을 결정하는 방식으로 감지된 기판(W)의 연마 종료 시점은 75초임을 확인할 수 있고, 도 8의 (c)와 같이 연마층으로부터 획득되는 와전류 신호를 연산하여 기판(W)의 연마 종료 시점을 결정하는 방식으로 감지된 기판(W)의 연마 종료 시점은 65초임을 확인할 수 있다. 반면, 도 8의 (a)와 같이 연마패드(111)의 온도 정보에 기초하여 감지된 기판(W)의 연마 종료 시점은 62초인 것으로부터 확인할 수 있듯이, 연마패드(111)의 온도 정보에 기초하여 기판(W)의 연마 종료 시점을 제어하는 방식이 연마 종료 시점의 감지가 가장 빠르다는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 8, it is confirmed that the polishing end time of the detected substrate W is 75 seconds by detecting a torque change of the carrier head and determining the polishing end time of the substrate W as shown in FIG. 8B. As shown in FIG. 8(c), it can be confirmed that the polishing end time of the detected substrate W is 65 seconds by calculating an eddy current signal obtained from the polishing layer and determining the polishing end time of the substrate W. have. On the other hand, as shown in (a) of FIG. 8, the polishing end time of the substrate W detected based on the temperature information of the polishing pad 111 is 62 seconds, as shown in FIG. 8, based on the temperature information of the polishing pad 111. Thus, it can be seen that the method of controlling the end point of polishing of the substrate W is the fastest detection of the end point of polishing.

한편, 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 평면도이고, 도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 측면도이며, 도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치로서, 복수개의 온드측정부에서 측정된 온도 정보를 평균화한 평균 온도 정보를 설명하기 위한 도면이고, 도 19는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 위치검출부를 설명하기 위한 도면이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.On the other hand, Figure 16 is a plan view for explaining a substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention, Figure 17 is a side view for explaining a substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention, Figure 18 is the present invention As a substrate processing apparatus according to another embodiment, a diagram for explaining average temperature information obtained by averaging temperature information measured by a plurality of on-measurement units, and FIG. 19 is a substrate processing apparatus according to the present invention, which describes a position detection unit It is a drawing for. In addition, the same or equivalent parts and the same reference numerals are given to the same or equivalent parts, and detailed description thereof will be omitted.

도 16 및 도 17을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치(10)는, 기판(W)의 연마층을 연마하는 연마패드(111)와, 기판(W)을 연마패드(111)에 가압하는 캐리어 헤드(120)와, 캐리어 헤드(120)에 장착되며 연마패드(111)의 복수의 지점에서 연마패드(111)의 온도 정보를 측정하는 온도측정부(150)와, 온도측정부(150)에 측정된 온도 정보에 기초하여 기판(W)의 연마 종료 시점을 제어하는 제어부(160)를 포함한다.16 and 17, the substrate processing apparatus 10 according to another embodiment of the present invention includes a polishing pad 111 for polishing a polishing layer of the substrate W and a polishing pad for the substrate W ( The carrier head 120 pressed against 111, the temperature measuring unit 150 mounted on the carrier head 120 and measuring temperature information of the polishing pad 111 at a plurality of points of the polishing pad 111, and temperature It includes a control unit 160 for controlling the polishing end time of the substrate (W) based on the temperature information measured in the measurement unit 150.

이는, 연마패드(111)의 복수의 지점에서 측정된 온도 정보에 기초하여 기판(W)의 연마 종료 시점을 제어하는 것에 의하여, 연마패드(111)의 온도 정보를 보다 정확하게 측정하고 기판(W)의 연마 종료 시점의 정확도를 높이기 위함이다.This, by controlling the polishing end time of the substrate W based on the temperature information measured at a plurality of points of the polishing pad 111, more accurately measures the temperature information of the polishing pad 111 and the substrate (W) This is to increase the accuracy at the end of polishing.

즉, 기판(W)을 통과하여 외부로 노출되는 연마패드(111)의 노출 영역(도 3의 EZ 참조)의 온도는 지점 별로 또는 지점별 두께에 따라 다르게 나타날 수 있다. 가령, 기판(W)을 통과하여 외부로 노출되는 연마패드(111)의 노출 영역에 위치하는 'A'지점의 온도는 노출 영역에 위치하는 'B'지점의 온도보다 높거나 낮게 나타날 수 있으며, 온도측정부(150)의 온도 측정 지점이 'A'지점와 'B'지점 중 어디인 것인지에 따라서 연마패드(111)의 온도 측정 결과가 달라지는 문제점이 있다.That is, the temperature of the exposed area of the polishing pad 111 (see EZ in FIG. 3) exposed to the outside through the substrate W may be different for each point or according to the thickness of each point. For example, the temperature of the'A' point located in the exposed area of the polishing pad 111 exposed to the outside through the substrate W may be higher or lower than the temperature of the'B' point located in the exposed area, There is a problem in that the temperature measurement result of the polishing pad 111 varies depending on whether the temperature measuring point of the temperature measuring unit 150 is the'A' point or the'B' point.

더욱이, 온도측정부(150)는 연마패드(111)의 표면 온도를 측정하거나, 연마패드(111)의 표면에 잔류하는 슬러리의 온도를 측정할 수 있는데, 온도측정부(150)의 온도 측정 지점이 연마패드(111)의 표면인지 아니면 슬러리인지에 따라서 연마패드(111)의 온도 측정 결과가 달라지는 문제점이 있다.Moreover, the temperature measuring unit 150 may measure the surface temperature of the polishing pad 111 or measure the temperature of the slurry remaining on the surface of the polishing pad 111, the temperature measuring point of the temperature measuring unit 150 There is a problem in that the temperature measurement result of the polishing pad 111 varies depending on whether it is a surface or a slurry of the polishing pad 111.

하지만, 본 발명은 온도측정부(150)를 이용하여 복수의 지점에서 독립적으로 연마패드(111)의 온도 정보를 측정하는 것에 의하여, 연마패드(111)의 온도 정보를 보다 정확하게 측정하고 기판의 연마 종료 시점의 정확도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.However, according to the present invention, the temperature information of the polishing pad 111 is measured more accurately by independently measuring the temperature information of the polishing pad 111 at a plurality of points using the temperature measuring unit 150, and the substrate is polished. An advantageous effect of increasing the accuracy of the end point can be obtained.

일 예로, 도 16 및 도 17을 참조하면, 온도측정부(150)는 연마패드(111)의 복수의 지점에서 연마패드(111)의 온도 정보를 독립적으로 측정하도록 복수개가 마련되며, 제어부(160)는 복수개의 온도측정부(150)에서 측정된 온도 정보에 기초하여 기판(W)의 연마 종료 시점을 제어한다. For example, referring to FIGS. 16 and 17, the temperature measurement unit 150 is provided with a plurality of independent measurement of temperature information of the polishing pad 111 at a plurality of points of the polishing pad 111, and the control unit 160 ) Controls the polishing end time of the substrate W based on the temperature information measured by the plurality of temperature measuring units 150.

참고로, 본 발명의 실시예에서는 복수개의 온도측정부가 독립적으로 복수의 지점에서 연마패드의 온도 정보를 측정하는 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는, 하나의 온도측정부가 이동(예를 들어, 회전)하면서 연마패드의 복수의 지점에서 연마패드의 온도 정보를 측정하도록 구성하는 것도 가능하다.For reference, in the embodiment of the present invention, an example in which a plurality of temperature measuring units independently measure temperature information of the polishing pad at a plurality of points is described, but in some cases, one temperature measuring unit is moved (for example, It is also possible to configure to measure the temperature information of the polishing pad at a plurality of points while rotating.

바람직하게, 도 18을 참조하면, 제어부(160)는 복수개의 온도측정부(150)가 복수개의 지점(예를 들어, 제1지점~제3지점)에서 측정한 연마패드(111)의 온도 정보를 평균화한 평균 온도 정보를 산출하고, 평균 온도 정보에 기초하여 기판(W)의 연마 종료 시점을 제어한다.Preferably, referring to FIG. 18, the control unit 160 includes temperature information of the polishing pad 111 measured by a plurality of temperature measuring units 150 at a plurality of points (for example, first to third points). The average temperature information obtained by averaging is calculated, and the polishing end time of the substrate W is controlled based on the average temperature information.

이와 같이, 복수개의 온도측정부(150)를 이용하여 복수의 지점에서 측정된 온도 정보를 평균화한 평균 온도 정보에 기초하여 기판(W)의 연마 종료 시점을 제어하는 것에 의하여, 온도측정부(150)의 온도 측정 정확도를 높이고 온도 측정 오류를 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As described above, the temperature measurement unit 150 is controlled by controlling the polishing end time point of the substrate W based on the average temperature information obtained by averaging temperature information measured at a plurality of points using the plurality of temperature measurement units 150. ), it has an advantageous effect of increasing the temperature measurement accuracy and minimizing the temperature measurement error.

여기서, 연마패드(111)의 온도 정보라 함은, 연마패드(111)의 표면 온도(111a)와 연마패드(111)의 표면(111a)에 잔류하는 슬러리(S)의 온도 중 어느 하나 이상을 포함하는 것으로 정의된다.Here, the temperature information of the polishing pad 111 means any one or more of the surface temperature 111a of the polishing pad 111 and the temperature of the slurry S remaining on the surface 111a of the polishing pad 111. It is defined as including.

이와 같이, 연마패드(111)의 표면(111a) 온도와 슬러리(S)의 온도를 모두 평균화한 평균 온도 정보에 기초하여 기판(W)의 연마 종료 시점을 제어하는 것에 의하여, 연마패드(111)의 측정 온도 오차를 최소화하고 기판(W)의 연마 종료 정확도를 보다 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As described above, the polishing pad 111 is controlled by controlling the polishing end time of the substrate W based on the average temperature information obtained by averaging both the temperature of the surface 111a of the polishing pad 111 and the temperature of the slurry S. It is possible to obtain an advantageous effect of minimizing the measurement temperature error of and further improving the polishing end accuracy of the substrate W.

더욱 바람직하게, 복수개의 온도측정부(150)는 캐리어 헤드(120)와 함께 회전하면서 연마패드(111)의 온도 정보를 측정한다.More preferably, the plurality of temperature measurement units 150 measure the temperature information of the polishing pad 111 while rotating together with the carrier head 120.

이때, 복수개의 온도측정부(150)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 캐리어 헤드(120)의 다양한 위치에 장착될 수 있다.At this time, the plurality of temperature measuring units 150 may be mounted at various positions of the carrier head 120 according to required conditions and design specifications.

일 예로, 캐리어 헤드(120)는 화학 기계적 연마 공정 중에 기판(W)의 이탈(slip out)을 구속하는 리테이너 링(126)을 포함한다.As an example, the carrier head 120 includes a retainer ring 126 that restrains slip out of the substrate W during a chemical mechanical polishing process.

리테이너 링(126)은 기판의 둘레를 감싸도록 베이스(120b)에 장착되어 베이스(120b)와 일체로 회전하고, 기판의 연마 공정 중에 기판(W)의 측면을 구속한다.The retainer ring 126 is mounted on the base 120b to surround the periphery of the substrate, rotates integrally with the base 120b, and constrains the side surface of the substrate W during the polishing process of the substrate.

일 예로, 리테이너 링(126)은, 링 형태의 제1링부재(미도시)와, 제1링부재의 하부에 적층되는 링 형태의 제2링부재(미도시)를 포함하며, 화학 기계적 연마 공정 중에 멤브레인의 하측에 위치하는 기판(W)의 둘레를 감싸는 링 형태로 형성된다. 경우에 따라서는 리테이너 링 몸체가 단 하나의 링부재로 구성되는 것도 가능하다.As an example, the retainer ring 126 includes a ring-shaped first ring member (not shown) and a ring-shaped second ring member (not shown) stacked under the first ring member, and chemical mechanical polishing It is formed in the form of a ring surrounding the periphery of the substrate W located on the lower side of the membrane during the process. In some cases, it is also possible that the retainer ring body is composed of only one ring member.

제1링부재는 도전성 소재로 형성될 수 있고, 제2링부재는 비도전성 부재로 형성되어 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 패드에 접촉한다. 일 예로, 제2링부재는 엔지니어링 플라스틱이나 수지 등의 재질로 형성될 수 있다.The first ring member may be formed of a conductive material, and the second ring member is formed of a non-conductive member to contact the polishing pad during the chemical mechanical polishing process. For example, the second ring member may be formed of a material such as engineering plastic or resin.

아울러, 리테이너 링(126)은 상측에 위치한 링 형태의 리테이너 링 압력 챔버(미도시)의 압력에 의하여 상하 이동되게 구동된다. 일 예로, 리테이너 링(126)과 일체로 상하 이동하는 하측 부재와, 하측 부재의 상측에 위치하여 하측 부재의 상면과 맞닿은 상태로 배치된 상측 부재와, 하측 부재와 상측 부재의 접촉면의 둘레를 감싸는 가요성 링부재에 의해 리테이너 링 압력 챔버가 형성되며, 압력 제어부(160)로부터 리테이너 링 압력 챔버로 공급되는 압력에 따라 하측 부재와 상측 부재 사이의 간격이 조절되면서, 리테이너 링(126)이 연마패드(111)의 표면을 가압하는 가압력이 제어된다.In addition, the retainer ring 126 is driven to move up and down by the pressure of the ring-shaped retainer ring pressure chamber (not shown) located on the upper side. For example, a lower member integrally moving up and down with the retainer ring 126, and an upper member positioned above the lower member and disposed in contact with the upper surface of the lower member, and surrounding the circumference of the contact surface of the lower member and the upper member The retainer ring pressure chamber is formed by the flexible ring member, and the distance between the lower member and the upper member is adjusted according to the pressure supplied from the pressure control unit 160 to the retainer ring pressure chamber, and the retainer ring 126 is a polishing pad. The pressing force for pressing the surface of (111) is controlled.

복수개의 온도측정부(150)는 리테이너 링(126)의 외주면에 장착되어 리테이너 링(126)과 함께 회전하면서 연마패드(111)의 온도 정보를 독립적으로 측정한다.The plurality of temperature measuring units 150 are mounted on the outer circumferential surface of the retainer ring 126 and independently measure temperature information of the polishing pad 111 while rotating together with the retainer ring 126.

이와 같이, 복수개의 온도측정부(150)는 리테이너 링(126)의 외주면에 장착되어 리테이너 링(126)과 함께 회전하면서 연마패드(111)의 온도 정보를 독립적으로 측정하도록 하는 것에 의하여, 각 온도측정부(150)가 동일 원주 상에서 연마패드(111)의 온도 정보를 측정할 수 있으므로, 각 온도측정부(150) 간의 측정 오차를 최소화하고 연마패드(111)의 온도를 보다 정확하게 측정하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As described above, the plurality of temperature measuring units 150 are mounted on the outer circumferential surface of the retainer ring 126 and rotated together with the retainer ring 126 to independently measure temperature information of the polishing pad 111, each temperature Since the measuring unit 150 can measure the temperature information of the polishing pad 111 on the same circumference, the advantageous effect of minimizing the measurement error between each temperature measuring unit 150 and more accurately measuring the temperature of the polishing pad 111 Can get

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복수개의 온도측정부(150)를 캐리어 헤드(120)의 베이스(120b) 또는 본체(120a)에 장착하는 것도 가능하다.According to another embodiment of the present invention, it is also possible to mount the plurality of temperature measuring units 150 to the base 120b or the main body 120a of the carrier head 120.

바람직하게, 복수개의 온도측정부(150)는 리테이너 링(126)의 둘레 방향을 따라 이격(예를 들어, 등간격으로 이격)되게 리테이너 링(126)의 외측에 장착된다.Preferably, the plurality of temperature measuring units 150 are mounted on the outside of the retainer ring 126 to be spaced apart (for example, at equal intervals) along the circumferential direction of the retainer ring 126.

바람직하게, 기판 처리 장치(10)는 연마패드(111)의 사용 시간에 따른 연마패드(111)의 평균 기준 온도 기울기가 저장되는 저장부(190)를 포함하고, 제어부(160)는 온도측정부(150)에서 측정된 연마패드(111)의 평균 측정 온도 기울기와 기준 온도 기울기 간의 온도 기울기 편차에 기초하여 기판(W)의 연마 종료 시점을 제어한다.Preferably, the substrate processing apparatus 10 includes a storage unit 190 in which the average reference temperature gradient of the polishing pad 111 according to the use time of the polishing pad 111 is stored, and the control unit 160 is a temperature measuring unit The polishing end timing of the substrate W is controlled based on the temperature gradient deviation between the average measured temperature gradient and the reference temperature gradient of the polishing pad 111 measured at 150.

참고로, 저장부(190)에는 연마패드(111)의 사용 시간에 따른 연마패드(111)의 평균 기준 온도 기울기가 저장된다. 여기서, 연마패드(111)의 사용 시간에 따른 연마패드(111)의 평균 기준 온도 기울기라 함은, 연마패드(111)에서 기판(W)에 대한 연마가 행해지는 시간(또는 순서)에 따른 연마패드(111)의 표면(111a) 온도와 슬러리(S)의 온도를 모두 평균화한 온도 변화율(온도 기울기; temperature gradient)로 정의된다.For reference, the storage unit 190 stores the average reference temperature gradient of the polishing pad 111 according to the use time of the polishing pad 111. Here, the average reference temperature gradient of the polishing pad 111 according to the use time of the polishing pad 111 is polishing according to the time (or order) at which polishing is performed on the substrate W in the polishing pad 111. It is defined as a temperature change rate (temperature gradient) in which both the temperature of the surface 111a of the pad 111 and the temperature of the slurry S are averaged.

가령, 연마패드(111)의 평균 기준 온도 기울기는 연마패드(111)의 사용 시간에 따라 룩업테이블(Lookup Table)에 미리 저장되며, 룩업테이블에 미리 저장된 정보(평균 기준 온도 기울기)를 이용하여 연마패드(111)의 온도 기울기 편차를 빠르게 획득할 수 있다.For example, the average reference temperature gradient of the polishing pad 111 is previously stored in a lookup table according to the usage time of the polishing pad 111, and is polished using information (average reference temperature gradient) previously stored in the lookup table. The temperature gradient deviation of the pad 111 can be quickly obtained.

또한, 도 19를 참조하면, 기판 처리 장치(10)는, 복수개의 온도측정부(150) 중에서, 연마패드(111)의 자전 방향(111d)을 기준으로 기판(W)의 전방에 배치되는 전방 온도측정부(150')를 검출하는 위치검출부(180)를 포함하고, 제어부(160)는 전방 온도측정부(150')에서 측정된 온도 정보를 평균화한 평균 온도 정보에 기초하여 기판(W)의 연마 종료 시점을 제어한다.In addition, referring to FIG. 19, the substrate processing apparatus 10 is disposed in front of the substrate W based on the rotation direction 111d of the polishing pad 111 among the plurality of temperature measurement units 150. It includes a position detecting unit 180 for detecting the temperature measuring unit 150', the control unit 160 is based on the average temperature information averaged by the temperature information measured by the front temperature measuring unit 150' (W) Controls the end time of polishing.

위치검출부(180)는 캐리어 헤드(120)의 회전을 감지하거나, 온도측정부(150)를 감지하여 온도측정부(150)의 위치를 검출할 수 있으며, 위치검출부(180)의 구조 및 검출 방식에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.The position detection unit 180 may detect the rotation of the carrier head 120 or the temperature measurement unit 150 to detect the position of the temperature measurement unit 150, and the structure and detection method of the position detection unit 180 The present invention is not limited or limited by.

일 예로, 위치검출부(180)는, 복수개의 온도측정부(150) 중에서 기판(W)을 통과하여 외부로 노출되는 연마패드(111)의 노출 영역(EZ)에 위치하는 전방 온도측정부(150')(예를 들어, SP1,SP2,SP3)를 검출한다. 제어부(160)는, 복수개의 온도측정부(150) 중 노출 영역(EZ)의 외측에 위치하는 온도측정부(150)에서 측정된 온도 정보는 배제하고, 전방 온도측정부(150')에서 측정된 온도 정보만을 평균화한 평균 온도 정보에 기초하여 기판(W)의 연마 종료 시점을 제어한다.For example, the position detecting unit 180, the front temperature measuring unit 150 located in the exposed area EZ of the polishing pad 111 exposed to the outside through the substrate (W) among the plurality of temperature measuring unit 150 ') (for example, SP1, SP2, SP3). The control unit 160 excludes temperature information measured by the temperature measurement unit 150 located outside the exposed area EZ among the plurality of temperature measurement units 150 and measures by the front temperature measurement unit 150' The polishing end timing of the substrate W is controlled based on the average temperature information obtained by averaging only the temperature information.

참고로, 전방 온도측정부(150')는, 리테이너 링(126)이 회전함에 따라 회전하는 복수개의 온도측정부(150) 중에서, 노출 영역(EZ)의 내측에 위치하는지 여부에 따라 결정된다.For reference, the front temperature measuring unit 150 ′ is determined according to whether the retainer ring 126 is located inside the exposed area EZ among the plurality of temperature measuring units 150 that rotate as the rotating ring 126 rotates.

이와 같이, 리테이너 링(126)의 둘레 방향을 따라 배치되는 복수개의 온도측정부(150) 중에서, 기판(W)에 대한 연마가 행해진 연마패드(111) 부위(기판을 통과하여 기판의 외측으로 노출되는 연마패드의 노출 영역)의 온도를 곧바로 측정할 수 있는 전방 온도측정부(150')에서 측정된 온도 정보를 평균화한 평균 온도 정보에 기초하여 기판(W)의 연마 종료 시점을 제어하는 것에 의하여, 기판(W)의 연마량에 따른 연마패드(111)의 온도 변화를 정확하게 측정하고, 기판(W)의 연마 종료 시점을 보다 정확하게 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As described above, among the plurality of temperature measuring units 150 arranged along the circumferential direction of the retainer ring 126, the polishing pad 111 portion (passed through the substrate and exposed to the outside of the substrate) on which the substrate W has been polished. By controlling the polishing end time of the substrate W based on the average temperature information averaged by the temperature information measured by the front temperature measuring unit 150' capable of measuring the temperature of the exposed area of the polishing pad) , It is possible to obtain an advantageous effect of accurately measuring the temperature change of the polishing pad 111 according to the amount of polishing of the substrate W, and more accurately controlling the polishing end time of the substrate W.

즉, 전방 온도측정부(150')는 기판(W)에 대한 연마가 행해진 연마패드(111) 부위(기판을 통과하여 외부로 노출되는 연마패드의 노출 영역)의 온도를 곧바로 측정할 수 있으므로, 기판(W)에 대한 연마패드(111)의 연마 부위가 기판(W)으로부터 벗어나 회전하는 동안 온도 손실에 의한 측정 정확도 저하를 최소화하고, 연마패드(111)의 온도 변화를 보다 정확하게 측정하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.That is, the front temperature measuring unit 150' can directly measure the temperature of the portion of the polishing pad 111 where the substrate W is polished (the exposed area of the polishing pad exposed to the outside through the substrate). The advantageous effect of minimizing the decrease in measurement accuracy due to temperature loss while the polishing portion of the polishing pad 111 relative to the substrate W rotates away from the substrate W and more accurately measures the temperature change of the polishing pad 111 Can get

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, it has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, but those skilled in the art can variously modify the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that you can change it.

10 : 기판 처리 장치 110 : 연마정반
111 : 연마패드 120 : 캐리어 헤드
130 : 컨디셔너 140 : 슬러리 공급부
150 : 온도측정부 160 : 제어부
170 : 조절부 180 : 위치검출부
190 : 저장부10: substrate processing apparatus 110: polishing platen
111: polishing pad 120: carrier head
130: conditioner 140: slurry supply unit
150: temperature measuring unit 160: control unit
170: adjustment unit 180: position detection unit
190: storage unit

Claims (34)

갭 패턴이 형성된 제1막층과, 상기 제1막층과 다른 재질로 형성되되 상기 갭 패턴에 채워지며 상기 제1막층을 덮도록 형성되는 제2막층을 포함하는 연마층이 구비된 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서,
기판의 연마층을 연마하는 연마패드와;
상기 연마패드의 온도를 측정하여 온도 정보를 얻는 온도측정부와;
상기 연마패드의 사용 시간에 따른 상기 연마패드의 기준 온도 기울기가 저장되는 저장부와;
상기 온도 측정부에서 얻어진 상기 연마 패드의 측정 온도 기울기가 미리 저장되어 있는 기준 온도 기울기와 미리 정해진 편차가 발생되면, 상기 제1막층이 노출된 것으로 인식하고, 상기 기판에 대한 연마 공정을 종료하는 제어부를;
포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
A substrate for processing a substrate provided with a polishing layer including a first film layer on which a gap pattern is formed, and a second film layer formed of a material different from the first film layer and filled in the gap pattern to cover the first film layer As a processing device,
A polishing pad for polishing the polishing layer of the substrate;
A temperature measuring unit for obtaining temperature information by measuring the temperature of the polishing pad;
A storage unit for storing a reference temperature gradient of the polishing pad according to the use time of the polishing pad;
When the measured temperature gradient of the polishing pad obtained by the temperature measuring unit and a predetermined deviation from the previously stored reference temperature gradient occur, the controller recognizes that the first film layer is exposed and terminates the polishing process for the substrate To;
A substrate processing apparatus comprising a.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 연마 공정이 시작한 시점으로부터 미리 정의된 기준 시간을 경과한 이후에 상기 기판의 연마 종료 시점을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
According to claim 1,
The control unit controls the end time of polishing of the substrate after a predetermined reference time has elapsed since the start time of the polishing process.
제1항에 있어서,
상기 온도측정부는, 상기 연마패드에 상기 제2막층만이 접촉하는 상태에서 상기 연마패드에 상기 제1막층과 상기 제2막층이 함께 접촉함에 따른 상기 연마패드의 온도 변화를 측정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
According to claim 1,
The temperature measuring unit measures the temperature change of the polishing pad as the first film layer and the second film layer come into contact with the polishing pad while only the second film layer is in contact with the polishing pad. Substrate processing device.
제5항에 있어서,
상기 제어부는 상기 측정 온도 기울기가 상기 기준 온도 기울기보다 낮아지면, 상기 기판에 대한 연마를 종료하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
The method of claim 5,
When the measured temperature gradient is lower than the reference temperature gradient, the control unit terminates polishing on the substrate.
제5항에 있어서,
상기 제1막층과 상기 제2막층 중 어느 하나 이상은 금속 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
The method of claim 5,
At least one of the first film layer and the second film layer is a substrate processing apparatus, characterized in that formed of a metal material.
제5항에 있어서,
상기 제1막층과 상기 제2막층 중 어느 하나 이상은 비금속 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
The method of claim 5,
At least one of the first film layer and the second film layer is a substrate processing apparatus, characterized in that formed of a non-metallic material.
제5항에 있어서,
상기 제1막층은 옥사이드(SiO2) 또는 나이트라이드(SiN)로 형성되고,
상기 제2막층은 텅스텐(W)으로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
The method of claim 5,
The first film layer is formed of oxide (SiO 2 ) or nitride (SiN),
The second film layer is a substrate processing apparatus characterized in that it is formed of tungsten (W).
제1항 또는 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 온도측정부는 상기 기판에 대한 연마가 행해지는 중에 상기 연마패드의 온도 정보를 실시간으로 측정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
The method of any one of claims 1 or 4 to 9,
The temperature measuring unit measures the temperature information of the polishing pad in real time while the substrate is being polished.
제10항에 있어서,
상기 연마패드는 자전하고, 상기 온도측정부는 상기 연마패드의 자전 방향을 따라 상기 기판의 전방에 배치되며,
상기 온도측정부는 상기 기판을 통과하여 외부로 노출되는 상기 연마패드의 노출 영역에서 상기 연마패드에서 온도 정보를 측정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
The method of claim 10,
The polishing pad rotates, and the temperature measuring part is disposed in front of the substrate along the rotation direction of the polishing pad,
The temperature measuring unit measures the temperature information on the polishing pad in the exposed area of the polishing pad exposed to the outside through the substrate.
제1항 또는 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 온도측정부는 상기 연마패드의 상기 온도 정보를 비접촉식으로 측정하는 비접촉식 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
The method of any one of claims 1 or 4 to 9,
The temperature measuring unit includes a non-contact sensor for measuring the temperature information of the polishing pad in a non-contact manner.
제1항 또는 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 온도측정부는 상기 연마패드의 온도 정보를 접촉식으로 측정하는 접촉식 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
The method of any one of claims 1 or 4 to 9,
The temperature measuring unit is a substrate processing apparatus comprising a contact sensor for measuring the temperature information of the polishing pad in contact.
제1항 또는 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연마패드의 온도 정보에 기초하여 상기 기판의 연마 파라미터를 조절하는 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
The method of any one of claims 1 or 4 to 9,
And an adjusting unit for adjusting polishing parameters of the substrate based on temperature information of the polishing pad.
제14항에 있어서,
상기 조절부는,
상기 기판을 상기 연마패드에 가압하는 캐리어 헤드와 관련된 캐리어 헤드 연마 파라미터와, 상기 연마패드를 개질하는 컨디셔너와 관련된 컨디셔너 연마 파라미터와, 상기 기판에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부와 관련된 슬러리 공급부 연마 파라미터 중 어느 하나 이상을 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
The method of claim 14,
The adjustment unit,
Any of the carrier head polishing parameters related to the carrier head pressing the substrate against the polishing pad, the conditioner polishing parameters associated with the conditioner modifying the polishing pad, and the slurry supply portion polishing parameters related to the slurry supply portion supplying the slurry to the substrate. A substrate processing apparatus characterized by adjusting one or more.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 갭 패턴이 형성된 제1막층과, 상기 제1막층과 다른 재질로 형성되되 상기 갭 패턴에 채워지며 상기 제1막층을 덮도록 형성되는 제2막층을 포함하는 연마층이 구비된 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서,
기판의 연마층을 연마하는 연마패드와;
상기 기판을 상기 연마패드에 가압하는 캐리어 헤드와;
상기 캐리어 헤드에 장착되며, 상기 연마패드의 복수의 지점에서 상기 연마패드의 온도를 측정하여 온도 정보를 얻는 온도측정부와;
상기 연마패드의 사용 시간에 따른 상기 연마패드의 기준 온도 기울기가 저장되는 저장부와;
상기 온도 측정부에서 얻어진 상기 연마 패드의 측정 온도 기울기가 미리 저장되어 있는 기준 온도 기울기와 미리 정해진 편차가 발생되면, 상기 제1막층이 노출된 것으로 인식하고, 상기 기판에 대한 연마 공정을 종료하는 제어부를;
포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
A substrate for processing a substrate provided with a polishing layer including a first film layer on which a gap pattern is formed, and a second film layer formed of a material different from the first film layer and filled in the gap pattern to cover the first film layer As a processing device,
A polishing pad for polishing the polishing layer of the substrate;
A carrier head pressing the substrate against the polishing pad;
A temperature measuring unit mounted on the carrier head and measuring temperature of the polishing pad at a plurality of points of the polishing pad to obtain temperature information;
A storage unit for storing a reference temperature gradient of the polishing pad according to the use time of the polishing pad;
When the measured temperature gradient of the polishing pad obtained by the temperature measuring unit and a predetermined deviation from the previously stored reference temperature gradient occur, the controller recognizes that the first film layer is exposed and terminates the polishing process for the substrate To;
A substrate processing apparatus comprising a.
제26항에 있어서,
상기 온도측정부는 상기 연마패드의 복수의 지점에서 상기 연마패드의 온도 정보를 독립적으로 측정하도록 복수개가 마련되며,
상기 제어부는 상기 복수개의 온도측정부에서 측정된 상기 온도 정보에 기초하여 상기 기판의 연마 종료 시점을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
The method of claim 26,
A plurality of temperature measuring units are provided to independently measure temperature information of the polishing pad at a plurality of points of the polishing pad,
The control unit controls the end point of polishing of the substrate based on the temperature information measured by the plurality of temperature measuring units.
제26항에 있어서,
상기 제어부는 상기 온도측정부에서 측정된 상기 온도 정보를 평균화한 평균 온도 정보를 산출하고,
상기 평균 온도 정보에 기초하여 상기 기판의 연마 종료 시점을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
The method of claim 26,
The control unit calculates average temperature information obtained by averaging the temperature information measured by the temperature measurement unit,
And controlling the end time of polishing of the substrate based on the average temperature information.
제26항에 있어서,
상기 온도측정부는 상기 캐리어 헤드와 함께 회전하면서 상기 연마패드의 온도 정보를 측정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
The method of claim 26,
The temperature measuring unit measures the temperature information of the polishing pad while rotating together with the carrier head.
제26항에 있어서,
상기 캐리어 헤드는 상기 기판의 둘레에 배치되며 상기 기판의 측면을 구속하는 리테이너 링을 포함하고,
상기 온도측정부는 상기 리테이너 링에 장착된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
The method of claim 26,
The carrier head is disposed around the substrate and includes a retainer ring that constrains the side surface of the substrate,
The temperature measuring unit is a substrate processing apparatus, characterized in that mounted on the retainer ring.
제30항에 있어서,
상기 온도측정부는 상기 리테이너 링의 둘레 방향을 따라 이격되게 상기 리테이너 링의 외측에 복수개가 장착된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
The method of claim 30,
The temperature measuring unit is a substrate processing apparatus characterized in that a plurality of mounted on the outside of the retainer ring to be spaced apart along the circumferential direction of the retainer ring.
제26항에 있어서,
상기 연마패드의 상기 온도 정보는,
상기 연마패드의 표면 온도와 상기 연마패드의 표면에 잔류하는 슬러리의 온도 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
The method of claim 26,
The temperature information of the polishing pad,
And one or more of the surface temperature of the polishing pad and the temperature of the slurry remaining on the surface of the polishing pad.
제26항에 있어서,
상기 연마패드의 사용 시간에 따른 상기 연마패드의 평균 기준 온도 기울기가 저장되는 저장부를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 온도측정부에서 측정된 상기 연마패드의 측정 온도 기울기와 상기 평균 기준 온도 기울기 간의 온도 기울기 편차에 기초하여, 상기 기판의 연마 종료 시점을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
The method of claim 26,
And a storage unit storing an average reference temperature gradient of the polishing pad according to the use time of the polishing pad,
The control unit, on the basis of the deviation of the temperature gradient between the measured temperature gradient of the polishing pad measured by the temperature measuring unit and the average reference temperature gradient, the substrate processing apparatus characterized in that for controlling the polishing end time of the substrate.
제27항에 있어서,
상기 복수개의 온도측정부 중에서, 상기 연마패드의 자전 방향을 기준으로 상기 기판의 전방에 배치되는 전방 온도측정부를 검출하는 위치검출부를 포함하고,
상기 제어부는 상기 전방 온도측정부에서 측정된 상기 온도 정보를 평균화한 평균 온도 정보에 기초하여 상기 기판의 연마 종료 시점을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
The method of claim 27,
Among the plurality of temperature measurement units, a position detection unit for detecting a front temperature measurement unit disposed in front of the substrate based on a rotation direction of the polishing pad,
The control unit controls the end time of polishing of the substrate based on average temperature information obtained by averaging the temperature information measured by the front temperature measuring unit.
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