KR102251153B1 - 화학 기계적 연마를 위한 시스템, 제어 방법, 및 장치 - Google Patents

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춘-하이 후앙
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Abstract

화학 기계적 연마(CMP)를 위한 시스템, 제어 방법, 및 장치가 본 출원에 도입된다. CMP 장치는 연마 패드, 제1 센서, 연마 헤드, 및 컨디셔너를 포함할 수 있다. 연마 패드는 랜덤하게 또는 특정 패턴으로 배열된 복수의 그루브들을 갖는다. 제1 센서는 연마 패드의 패드 프로파일을 측정하도록 구성되며, 패드 프로파일은 연마 패드 상의 그루브들 각각의 깊이를 포함한다. 연마 헤드 및 컨디셔너는 적어도 하나의 연마 조건에 따라 작동되고, 적어도 하나의 연마 조건은 패드 프로파일에 따라 튜닝된다.

Description

화학 기계적 연마를 위한 시스템, 제어 방법, 및 장치{SYSTEM, CONTROL METHOD AND APPARATUS FOR CHEMICAL MECHANICAL POLISHING}
본 출원은 2017년 11월 27일자로 추원된 미국 가출원 일련 번호 제62/591,152호의 우선권을 주장한다. 상기 언급된 특허 출원 전체는 이에 의해 본 명세서에 참조로서 통합되며, 이 명세서의 일부가 된다.
반도체 제조 프로세스 동안, 기판(예를 들어, 반도체 웨이퍼)은 웨이퍼의 상부면 상의 일부분을 제거하기 위해 1회 이상 연마되거나 평탄화될 수 있다. 통상적인 연마 프로세스는 화학 기계적 연마(CMP, chemical mechanical polishing)이며, 여기서 웨이퍼는 연마 헤드 상에 배치되어 연마 패드 위로 아래를 향해 가압됨으로써, 연마된다. 연마 프로세스 동안, 연마 패드의 특징은 변경될 수 있어(예를 들어, 연마 패드는 마모될 수 있음), 연마된 웨이퍼의 연마 레이트 및 품질이 감소될 수 있다. 따라서, 연마 패드의 표면을 리컨디셔닝(recondition)하기 위해 컨디셔너에 의해 패드 컨디셔닝이 수행된다.
그러나, 기존의 접근법들은 연마 패드의 조건들 또는 프로파일을 모니터링하고 CMP 장치에 대해 적절히 조정하는 효과적인 방식을 제공하지 않는다.
본 개시물의 양상들은 첨부 도면들과 함께 읽을 때 아래의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 업계의 표준 관행에 따라, 다양한 피처들은 실척도로 작도되지 않았다는 것을 알아야 한다. 실제로, 다양한 피처들의 치수들은 논의의 명료성을 위해 임의적으로 증가되거나 또는 감소될 수 있다.
도 1은 본 개시물의 실시예에 따른 화학적 기계적 연마(CMP) 장치의 개략도를 예시한다.
도 2는 본 개시물의 또 다른 실시예에 따른 CMP 장치의 개략도를 예시한다.
도 3은 본 개시물의 실시예에 따른 CMP 장치를 포함하는 시스템을 예시한다.
도 4a 내지 도 4c는 본 개시물의 실시예에 따른 연마 패드의 상이한 그루브 패턴(grooved pattern)들의 상면도를 예시한다.
도 5는 본 개시물의 실시예에 따른 연마 패드의 상이한 구역들을 예시한다.
도 6a 내지 도 6b는 본 개시물의 실시예에 따른 연마 패드들의 단면도를 예시한다.
도 7은 본 개시물의 실시예에 따른 CMP 장치의 제어 방법의 흐름도를 예시한다.
아래의 개시내용은 본 개시물의 상이한 피처들을 구현하기 위한 많은 상이한 실시예들 또는 예들을 제공한다. 본 개시내용을 간략히 하기 위해 컴포넌트들 및 배열(arrangement)들의 특정 예시들이 아래에 설명된다. 물론, 이것들은 단지 예시들에 불과하며, 한정하는 것으로 의도된 것은 아니다. 예를 들어, 이후의 상세설명에서 제2 피처 상의 또는 제2 피처 위의 제1 피처의 형성은 제1 피처 및 제2 피처가 직접적으로 접촉하여 형성되는 실시예를 포함할 수 있으며, 또한 제1 피처 및 제2 피처가 직접적으로 접촉하지 않을 수 있도록 추가적인 피처들이 제1 피처와 제2 피처 사이에서 형성될 수 있는 실시예를 포함할 수 있다. 또한, 본 개시물은 상이한 예들에서 도면 번호들 및/또는 문자들을 반복할 수 있다. 이러한 반복은 간략화 및 명료화를 위한 것이지, 그러한 반복 그 자체가 개시된 다양한 실시예들 및/또는 구성 사이의 관계를 설명하는 것은 아니다.
또한, "밑에", "아래에", "하부에", "위에", "상부에" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어들은 도면들에 예시되는 다른 엘리먼트(들) 또는 피처(들)에 대한 하나의 엘리먼트 또는 피처의 관계를 설명하기 위하여 설명의 용이성을 위해 본 명세서에서 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어들은 도면들에 도시된 배향에 부가하여 사용시 또는 동작시 디바이스의 상이한 배향들을 포함하도록 의도된다. 장치는 다른 방식으로 배향될 수 있거나(90도 또는 다른 배향으로 회전될 수 있음), 본 명세서에서 사용된 공간적으로 상대적인 디스크립터는 그에 따라 유사하게 해석될 수 있다.
도 1을 참조하면, CMP 장치(110)의 개략도가 예시된다. CMP 장치는 연마 패드(111), 제1 센서(112), 연마 헤드(113), 및 컨디셔너(114)를 포함한다. 연마 패드(111)는 랜덤하게 또는 특정 패턴으로 배열된 복수의 그루브들을 가질 수 있다.
제1 센서(112)는 연마 패드(111) 위에 위치되고, 연마 패드(111)의 패드 프로파일을 측정하도록 구성된다. 실시예에서, 패드 프로파일은 연마 패드(111) 상의 그루브들 각각의 깊이를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 패드 프로파일은 연마 패드(111) 상의 그루브들 각각의 깊이 및 폭을 포함할 수 있다. 본 개시물의 범위 내에서, 연마 패드(111) 상의 그루브들의 형상 또는 외관을 정의하는 임의의 다른 파라미터들이 패드 프로파일에 포함될 수 있다.
실시예에서, 제1 센서(112)는 동일한 타입 또는 상이한 타입들인 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 제1 센서(112)는 광학 센서, 음파 센서, 이미지 센서, 및 임의의 다른 타입들의 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 센서(112)는 연마 패드(111)의 3차원 토포그래피(예를 들어, 형상)를 측정하도록 구성되는 3차원 레이저 카메라를 포함할 수 있다. 제1 센서(112)는 먼저 레이저 경로에서 연마 패드(111)에 레이저 빔을 발생시키고, 연마 패드(111)로부터 반사되는 반사된 레이저 빔을 수용할 수 있다. 반사된 레이저 빔의 수신에 기초하여, 제1 센서(112)는 연마 패드(111)의 패드 프로파일을 획득할 수 있다. 또 다른 예에서, 제1 센서(112)는 3차원 이미지 카메라, 또는 3차원 음파 카메라, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
제1 센서(112)는 패드 프로파일이 측정될 수 있는 한 접촉 센서 또는 비접촉 센서일 수 있다. 제1 센서(112)의 타입 및 제1 센서(112)의 개수는 본 개시물에서 제한되지 않는다.
본 개시물의 실시예에서, 제1 센서(112)는 연마 패드(111)의 패드 프로파일을 측정하도록 연마 패드(111) 위에 위치될 수 있다. 예를 들어, 제1 센서(112)는 CMP 장치(110)의 연마 헤드(113) 또는 컨디셔너(114)에 부착되거나 임베딩될 수 있다. 그러나, 본 개시물은 이에 제한되지 않고, 제1 센서(112)는 연마 패드(111)의 어느 위치에나 연마 패드(111)와 접촉하여 또는 비접촉하여 배치될 수 있다.
연마 헤드(113)는 연마 패드(111) 위에 위치되고, 기판(예를 들어, 반도체 웨이퍼)에 연마 프로세스를 수행하도록 구성된다. 연마 헤드(113)는 반도체 웨이퍼(웨이퍼로도 지칭됨)를 연마 패드(111)의 아래를 향해 홀딩할 수 있다. 연마 프로세스 동안, 연마 헤드(113) 상에 압력을 발생시키기 위해 하향력(downward force)을 가함으로써 웨이퍼가 연마 패드(111)에 대고 가압된다. 연마 패드(111)는 복수의 구역들(예를 들어, 동심원들)로 분할될 수 있고, 연마 헤드(113)가 연마 패드(111)의 상이한 구역들에 있을 때, 연마 헤드(113) 상의 구역 압력은 상이할 수 있다. 연마 헤드(113)는 웨이퍼를 연마하기 위해 특정 또는 조정가능한 하향력으로 연마 패드(111)의 표면을 가로질러 회전하고 움직일 수 있다. 연마 헤드(113)는 적어도 하나의 연마 조건(예를 들어, 연마 파라미터들)에 따라 작동되며, 여기서 연마 조건은 연마 헤드(113)의 구역 압력 및/또는 연마 헤드(113)의 회전 속도를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 연마 조건은, 제1 센서(112)에 의해 측정된 연마 패드(111)의 패드 프로파일에 따라 튜닝된다. 연마 헤드(113)는 다수의 상이한 파라미터들에 따라 작동되고, 이들 파라미터들은 단독으로 또는 조합하여 연마 패드(111)의 패드 프로파일에 따라 튜닝될 수 있다는 점에 주목할 필요가 있다.
컨디셔너(114)는 연마 패드(111)의 특징들을 회복시키도록 연마 패드(111)를 리컨디셔닝하도록 구성된다. 컨디셔너(114)는 다이아몬드 입자들이 임베딩된 금속으로 이루어질 수 있으나, 본 개시물은 이에 제한되는 것은 아니다. 컨디셔너(114)는 컨디셔너의 스위프 범위(sweep range) 및 스윕 주파수, 컨디셔너의 회전 속도, 컨디셔너를 연마 패드에 대고 가압하는 하향력 등과 같은 다수의 상이한 파라미터들 또는 연마 조건들에 따라 작동된다. 컨디셔너(114)는 일반적으로 도 1의 양방향 화살표에 의해 나타낸 바와 같이 연마 패드(111)의 표면을 가로질러 스위핑 동작으로 회전하고 이동한다.
일단 연마 패드(111)의 패드 프로파일이 제1 센서(112)에 의해 측정되면, 컨디셔너(114)의 적어도 하나의 연마 조건(파라미터들)은 측정된 패드 프로파일에 따라 튜닝될 수 있다. 실시예에서, 컨디셔너(114)의 스위프 범위, 컨디셔너(114)의 스위프 주파수, 컨디셔너(114)의 회전 속도, 및 컨디셔너(114)를 연마 패드(111)에 대고 가압하는 하향력 중 적어도 하나는 연마 패드(111)의 패드 프로파일에 따라 튜닝된다. 그러나, 본 개시물은 이에 제한되지 않으며, 컨디셔너(114)의 임의의 다른 파라미터들은 연마 패드(111)의 패드 프로파일에 따라 튜닝될 수 있다.
CMP 장치(110)는 연마 프로세스 동안 연마 패드(111)에 연마 슬러리를 제공하도록 구성되는 유체 전달 아암(미도시)을 더 포함할 수 있다. 유체 전달 아암은 또한 연마 슬러리의 유량을 제어하도록 구성될 수 있다. 본 개시물의 실시예에서, 연마 슬러리의 유량은 연마 패드(111)의 패드 프로파일에 따라 연마 프로세스 동안 튜닝될 수 있다.
도 2는 본 개시물의 실시예에 따른 CMP 장치(210)를 예시한다. CMP 장치(200)는 웨이퍼를 홀딩하는 연마 패드(211), 제1 센서(212), 연마 헤드(213), 컨디셔너(214), 제2 센서(216), 제3 센서(217), 및 제4 센서(215)를 포함할 수 있다. 연마 패드(211), 제1 센서(212), 연마 헤드(213), 및 컨디셔너(214)는 도 1에 도시된 연마 패드(111), 제1 센서(112), 연마 헤드(113), 및 컨디셔너(114)와 유사하며, 따라서 이들의 상세한 설명은 여기서는 생략된다.
제2 센서(216)는 컨디셔너(214)의 하향력을 측정하도록 구성되고, 제3 센서(217)는 컨디셔너(214)의 커팅 레이트(cutting rate)를 측정하도록 구성된다. 제2 센서(216) 및 제3 센서(217)는 컨디셔너(214)의 위에 또는 아래에 위치되거나, 또는 컨디셔너(214)에 통합될 수 있다. 제2 센서(216) 및 제3 센서(217)는 컨디셔너(214)에 인접한 위치들에 위치될 수 있다.
제4 센서(215)는 웨이퍼의 두께를 측정하도록 구성된다. 제4 센서(215)는 연마 헤드(213) 상에 위치되거나, 또는 연마 헤드(213)에 통합되거나, 또는 CMP 장치(210)에 인접한 임의의 위치들에 위치될 수 있다. 센서들(215, 216 및 217)은 접촉 방식 또는 비접촉 방식으로 작동할 수 있으며, 본 개시물에서는 센서들의 타입, 개수, 및 위치들은 제한되지 않는다.
본 개시물의 실시예에서, 연마 헤드(213) 및 컨디셔너(214)는 적어도 하나의 연마 조건 또는 연마 파라미터들에 따라 작동된다. 연마 파라미터들은 제1 센서(212)에 의해 측정된 패드 프로파일 및/또는 제2 센서(216)에 의해 측정된 컨디셔너(214)의 하향력 및/ 또는 제3 센서(217)에 의해 측정된 컨디셔너(214)의 커팅 레이트 및/또는 제4 센서(215)에 의해 측정된 웨이퍼의 두께에 따라 튜닝될 수 있다.
도 3은 CMP 장치(310), 프로세서(320), 및 메모리(330)를 포함하는 시스템(300)의 개략도를 예시한다. CMP 장치(310)는 연마 패드(311), 제1 센서(312), 연마 헤드(313), 및 컨디셔너(314)를 포함할 수 있다. 연마 패드(311), 제1 센서(312), 연마 헤드(313), 및 컨디셔너(314)는 도 1의 연마 패드(111), 제1 센서(112), 연마 헤드(113), 및 컨디셔너(114)와 유사하며, 따라서 이들 엘리먼트들에 관한 상세한 설명은 여기서는 생략된다.
제1 센서(312)는 연마 패드(311)의 측정된 패드 프로파일을 프로세서(320)에 송신하기 위해 프로세서(320)에 커플링될 수 있다. 결국, 프로세서(320)는 제1 센서로부터 패드 프로파일을 수신하여, CMP 장치(310)의 적어도 하나의 연마 조건을 튜닝하는데 수신된 패드 프로파일을 사용할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(320)는 연마 헤드(313) 및 컨디셔너(314)의 동작들을 제어하는 적어도 하나의 연마 조건을 튜닝할 수 있다.
본 개시물의 실시예에서, 프로세서(320)는 제1 센서(312)로부터 송신된 데이터를 수신하고, 제1 센서(312)로부터 수신된 데이터에 따라 연마 패드(311)의 패드 프로파일을 발생시킬 수 있다.
실시예에서, 시스템(300)은 CMP 장치(310)의 동작과 관련된 상이한 파라미터들을 측정하도록 구성되는 하나 이상의 센서를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 시스템(300)은 웨이퍼의 두께, 컨디셔너(314)의 하향력, 컨디셔너(314)의 커팅 레이트, 컨디셔너(314)의 회전 속도, 연마 헤드(313)의 회전 속도, 연마 헤드(313)의 하향력 또는 구역 압력 등을 측정하기 위한 센서들을 포함할 수 있다. 이들 센서들은 프로세서(320)에 커플링되어 프로세서(320)에 측정된 데이터를 송신할 수 있다. 프로세서(320)는 센서들에 의해 측정된 데이터 및 제1 센서(312)에 의해 측정된 패드 프로파일을 사용하여 CMP 장치(310)의 연마 조건을 튜닝할 수 있다.
이제 도 4a 내지 도 4c를 참조하면, CMP 장치 내의 연마 패드(411)의 상이한 그루브 패턴들의 상면도가 예시된다. 연마 패드(411)는 그루브들이 원하는 기능들을 제공할 수 있는 한, 랜덤하게 또는 임의의 특정 패턴으로 형성된 복수의 그루브들(402)을 포함한다. 도 4a는 동심원 그루브 패턴의 예를 예시하며, 여기서 연마 패드(411)의 복수의 그루브들(402)은 동심원 형상으로 배열된다. 도 4b는 데카르트 격자 그루브 패턴(Cartesian grid grooved pattern)의 예를 예시하며, 도 4c는 회전된 데카르트 격자 그루브 패턴의 예를 예시한다. 도 4a 내지 도 4c에 도시된 그루브 패턴들은 예시를 위한 것이며, 본 개시물의 그루브 패턴들은 이에 제한되지 않는다는 것에 주목해야 한다. 그루브 패턴들은 동심원 패턴, 방사상 패턴, 데카르트 격자 패턴, 나선형 패턴, 회전된 데카르트 격자 패턴, 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
CMP 장치 내의 연마 패드는 상이한 구역들로 분할될 수 있으며, 도 5는 본 개시물의 실시예에 따른 연마 패드(511)의 상이한 구역들(Z1, Z2, 및 Z3)의 예를 예시한다. 연마 패드(511)의 패드 프로파일은 연마 패드(511)의 상이한 구역들 내의 그루브들에 따라 발생될 수 있다. 예를 들어, 연마 패드의 패드 프로파일을 측정하기 위한 제1 센서는 연마 패드 상의 레이저 경로에 따라 그루브들 각각의 깊이 및 폭을 측정하는 3차원 레이저 카메라일 수 있다. 3차원 레이저 카메라가 구역들 각각 내의 그루브들 각각의 깊이 및 폭을 측정할 수 있도록, 레이저 경로는 연마 패드의 구역들을 가로지를 수 있다. 단일 구역 내의 또는 다중 구역 내의 그루브들의 깊이들 및 폭들은 연마 패드의 패드 프로파일을 발생시키는데 사용될 수 있다.
실시예에서, 연마 패드의 하나의 구역에 대개 가압하는 연마 헤드의 압력(예를 들어, 구역 압력)은 연마 패드의 다른 구역에 대고 가압하는 연마 헤드의 압력과 상이하다. 예를 들어, 구역(Z1) 상의 연마 헤드의 구역 압력은 구역(Z2) 상의 연마 헤드의 구역 압력과 상이할 수 있다. 본 개시물의 실시예에서, 연마 헤드의 구역 압력은 연마 파라미터들 중 하나로서 고려되고, 연마 패드의 패드 프로파일에 따라 튜닝된다.
도 6a는 복수의 그루브들(602)을 포함하는 연마 패드(611)의 단면도를 예시한다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 복수의 그루브들은 특정 패턴으로 형성될 수 있으나, 본 개시물은 이에 제한되지 않는다. 도 6a에 도시된 그루브들(602) 각각은 깊이(D) 및 폭(W)을 가지며, 그루브들(602) 각각의 깊이(D) 및 폭(W)은 제1 센서에 의해 측정되어 패드 프로파일을 발생시킬 수 있다.
도 6b는 복수의 그루브들(602) 및 그루브들(604)을 포함하는 연마 패드(611)의 단면도를 예시한다. 그루브들(602)은 깊이(D) 및 폭(W)을 가지며, 그루브들(604)은 깊이(D') 및 폭(W')을 갖는다. 깊이(D')는 깊이(D)보다 작고, 폭(W')은 폭(W)과 동일하거나 상이할 수 있다.
연마 프로세스의 결과, 그루브들(602)은 그루브들(604)로 변경될 수 있다. 도 6b에 도시된 연마 패드(611)의 표면은 불균일하기 때문에, 이것은 불리하게 연마 패드의 수명 감소, 연마 프로세스의 품질에 영향을 미치는 것 등과 같은 연마 프로세스에 대한 다양한 문제들을 야기할 수 있다.
도 7을 참조하면, CMP 장치(110) 제어 방법의 흐름도가 예시된다. 단계(701)에서, 연마 패드의 패드 프로파일은 제1 센서에 의해 측정되고, 여기서 연마 패드의 패드 프로파일은 연마 패드의 복수의 그루브들의 깊이들을 포함한다.
단계(702)에서, 적어도 하나의 연마 조 건은 패드 프로파일에 따라 튜닝된다. 실시예에서, 적어도 하나의 연마 조건은 컨디셔너의 스위프 범위 및 스위프 주파수, 컨디셔너의 회전 속도, 컨디셔너를 연마 패드에 대고 가압하는 하향력, 및 연마 헤드의 구역 압력 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나, 실시예에서, 추가의 센서들이 컨디셔너의 커팅 레이트, 컨디셔너의 하향력, 및 웨이퍼의 두께를 측정하는데 도입될 수 있다. 적어도 하나의 연마 조건은 패드 프로파일 및/또는 측정된 커팅 레이트 및/또는 측정된 하향력 및/또는 웨이퍼의 두께에 따라 튜닝된다.
단계(705)에서, 연마 헤드는 연마 패드에 대고 가압되는 웨이퍼를 연마하기 위해 적어도 하나의 연마 조건에 따라 제어된다. 단계(707)에서, 컨디셔너는 연마 패드를 리컨디셔닝하기 위해 적어도 하나의 연마 조건에 따라 제어된다.
본 개시물의 몇몇 실시예들에 따르면, 화학 기계적 연마(CMP, chemical mechanical polishing) 장치가 도입된다. CMP 장치는 랜덤하게 또는 특정 패턴으로 배열된 복수의 그루브들을 갖는 연마 패드를 포함할 수 있다. CMP 장치는 연마 패드의 패드 프로파일을 측정하도록 구성되는 제1 센서를 더 포 함하며, 패드 프로파일은 연마 패드 상의 그루브들 각각의 깊이를 포함한다. CMP 장치는 적어도 하나의 연마 조건에 따라 작동되는 연마 헤드 및 컨디셔너를 더 포함하고, 연마 조건은 제1 센서에 의해 측정된 연마 패드의 패드 프로파일에 따라 튜닝된다. 제1 센서에 의해 연마 패드의 패드 프로파일을 측정함으로써, CMP 장치는 연마 패드를 더 효율적으로 리컨디셔닝하기 위해 패드 프로파일에 따라 컨디셔너의 연마 조건을 튜닝할 수 있다. 게다가, CMP 장치는 연마 프로세스의 성능을 향상시키도록 패드 프로파일에 따라 연마 헤드의 연마 조건을 또한 튜닝할 수 있다. 결?珝탔막?, 연마 패드의 수명은 증가되고, 연마 프로세스 동안의 결함들 및 문제들은 감소되며, 연마 프로세스의 성능은 향상된다.
실시예에서, 화학 기계적 연마(CMP) 장치가 제공된다. CMP 장치는 연마 패드, 제1 센서, 연마 헤드, 및 컨디셔너를 포함한다. 연마 패드는 연마 패드 상에 복수의 그루브들을 포함한다. 제1 센서는 연마 패드의 패드 프로파일을 측정하도록 구성되고, 연마 패드의 패드 프로파일은 복수의 그루브들의 깊이들을 포함한다. 연마 헤드는 연마 패드 위에 위치되고, 패드 프로파일에 따라 연마 패드에 대고 가압되는 웨이퍼를 연마하도록 구성된다. 컨디셔너는 연마 패드 위에 위치되고, 패드 프로파일에 따라 연마 패드를 리컨디셔닝하도록 구성된다. 연마 헤드 및 컨디셔너는 적어도 하나의 연마 조건에 따라 작동되고, 연마 조건은 연마 패드의 패드 프로파일에 따라 튜닝된다.
몇몇 실시예들에서, 제1 센서는 연마 패드의 패드 프로파일을 획득하기 위하여 복수의 그루브들 각각의 깊이 및 복수의 그루브들 각각의 폭을 측정하도록 구성된다.
몇몇 실시예들에서, 제1 센서는 광학 센서, 음파 센서, 및 이미지 센서 중 적어도 하나를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 제1 센서는 3차원 레이저 센서를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 적어도 하나의 연마 조건은 컨디셔너의 스위프 범위, 컨디셔너의 스위프 주파수, 컨디셔너의 회전 속도, 컨디셔너를 연마 패드에 대고 가압하는 하향력, 및 연마 헤드의 구역 압력 중 적어도 하나를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, CMP 장치는 제2 센서 및 제3 센서를 더 포함한다. 제2 센서는 컨디셔너를 연마 패드에 대고 가압하는 하향력을 측정하도록 구성된다. 제3 센서는 컨디셔너의 커팅 레이트를 측정하도록 구성된다. 적어도 하나의 연마 조건은, 하향력 및 컨디셔너의 커팅 레이트 중 적어도 하나와 패드 프로파일에 따라 튜닝된다.
몇몇 실시예들에서, CMP 장치는 제4 센서를 더 포함한다. 제4 센서는 웨이퍼의 두께를 측정하도록 구성된다. 적어도 하나의 연마 조건은, 하향력, 컨디셔너의 커팅 레이트, 및 웨이퍼의 두께 중 적어도 하나와 패드 프로파일에 따라 튜닝된다.
몇몇 실시예들에서, CMP 장치는 제5 센서를 더 포함한다. 제5 센서는 웨이퍼의 두께를 측정하도록 구성된다. 적어도 하나의 연마 조건은, 패드 프로파일 및 웨이퍼의 두께에 따라 튜닝된다.
실시예에서, 연마 패드, 제1 센서, 연마 헤드, 및 컨디셔너를 갖는 화학 기계적 연마(CMP) 장치의 제어 방법이 제공된다. 제어 방법은: 제1 센서에 의해, 연마 패드의 패드 프로파일을 측정하는 단계 ― 연마 패드의 패드 프로파일은 연마 패드의 복수의 그루브들의 깊이들을 포함함 ― ; 패드 프로파일에 따라 적어도 하나의 연마 조건을 튜닝하는 단계; 연마 헤드에 의해, 적어도 하나의 연마 조건에 따라 연마 패드에 대고 가압되는 웨이퍼를 연마하는 단계; 및 컨디셔너에 의해, 적어도 하나의 연마 조건에 따라 연마 패드를 리컨디셔닝하는 단계를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 연마 패드의 패드 프로파일을 측정하는 단계는: 연마 패드의 복수의 그루브들 각각의 깊이를 측정하는 단계; 및 연마 패드의 복수의 그루브들 각각의 폭을 측정하는 단계를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 제1 센서는 광학 센서, 음파 센서, 및 이미지 센서 중 적어도 하나를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 제1 센서는 3차원 레이저 센서를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 적어도 하나의 연마 조건은 컨디셔너의 스위프 범위 및 스위프 주파수, 컨디셔너의 회전 속도, 컨디셔너를 연마 패드에 대고 가압하는 하향력, 및 연마 헤드의 구역 압력 중 적어도 하나를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 제어 방법은: 컨디셔너를 연마 패드에 대고 가압하는 하향력을 측정하는 단계; 및 컨디셔너의 커팅 레이트를 측정하는 단계를 더 포함한다. 패드 프로파일에 따라 적어도 하나의 연마 조건을 튜닝하는 단계는: 하향력 및 컨디셔너의 커팅 레이트 중 적어도 하나와 패드 프로파일에 따라, 적어도 하나의 연마 조건을 튜닝하는 단계를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 제어 방법은: 웨이퍼의 두께를 측정하는 단계를 더 포함한다. 패드 프로파일에 따라 적어도 하나의 연마 조건을 튜닝하는 단계는: 하향력, 컨디셔너의 커팅 레이트, 및 웨이퍼의 두께 중 적어도 하나와 패드 프로파일에 따라 적어도 하나의 연마 조건을 튜닝하는 단계를 더 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 제어 방법은: 웨이퍼의 두께를 측정하는 단계를 더 포함한다. 패드 프로파일에 따라 적어도 하나의 연마 조건을 튜닝하는 단계는: 패드 프로파일, 및 웨이퍼의 두께에 따라 적어도 하나의 연마 조건을 튜닝하는 단계를 더 포함한다.
실시예에서, 시스템이 제공된다. 시스템은 화학 기계적 연마(CMP) 장치, 메모리, 및 제어기를 포함한다. CMP 장치는 연마 패드, 제1 센서, 연마 헤드, 및 컨디셔너를 포함한다. 연마 패드는 연마 패드 상에 복수의 그루브들을 포함한다. 제1 센서는 연마 패드의 패드 프로파일을 측정하도록 구성되고, 연마 패드의 패드 프로파일은 복수의 그루브들의 깊이들을 포함한다. 연마 헤드는 연마 패드 위에 위치되고, 패드 프로파일에 따라 연마 패드에 대고 가압되는 웨이퍼를 연마하도록 구성된다. 컨디셔너는 연마 패드 위에 위치되고, 패드 프로파일에 따라 연마 패드를 리컨디셔닝하도록 구성된다. 메모리는 프로그램 명령어들을 저장하도록 구성된다. 제어기는 메모리 및 상기 CMP 장치에 커플링되며, 연마 패드의 패드 프로파일에 따라 적어도 하나의 연마 조건을 튜닝하고; 적어도 하나의 연마 조건에 따라 연마 헤드 및 컨디셔너를 제어하게끔 메모리에 저장된 프로그램 명령어들을 실행시키도록 구성된다.
몇몇 실시예들에서, 제1 센서는 복수의 그루브들 각각의 깊이 및 복수의 그루브들 각각의 폭을 측정하도록 구성된다.
몇몇 실시예들에서, 적어도 하나의 연마 조건은 컨디셔너의 스위프 범위 및 스위프 주파수, 컨디셔너의 회전 속도, 컨디셔너를 연마 패드에 대고 가압하는 하향력, 및 연마 헤드의 구역 압력 중 적어도 하나를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 시스템은 제2 센서, 제3 센서, 및 제4 센서를 더 포함한다. 제2 센서는 컨디셔너를 연마 패드에 대고 가압하는 하향력을 측정하도록 구성된다. 제3 센서는 컨디셔너의 커팅 레이트를 측정하도록 구성된다. 제4 센서는 웨이퍼의 두께를 측정하도록 구성된다. 적어도 하나의 연마 조건은, 하향력, 컨디셔너의 커팅 레이트, 및 웨이퍼의 두께 중 적어도 하나와 패드 프로파일에 따라 튜닝된다.
앞서 말한 것은 뒤따르는 상세한 설명을 본 발명분야의 당업자가 보다 잘 이해할 수 있도록 여러 실시예들의 피처들을 약술하였다. 본 기술분야의 당업자들은 본 명세서에서 소개한 실시예들의 동일한 목적들을 수행하고 그리고/또는 동일한 장점들을 달성하기 위한 다른 프로세스들 및 구조들을 설계하거나 또는 수정하기 위한 기초로서 본 개시내용을 자신들이 손쉽게 이용할 수 있다는 것을 인식해야 한다. 본 기술분야의 당업자들은 또한 이와 같은 등가적 구성들은 본 개시물의 사상과 범위를 벗어나지 않으며, 본 개시물의 사상과 범위를 벗어나지 않고 당업자들이 다양한 변경들, 대체들, 및 개조들을 본 발명에서 행할 수 있음을 알아야 한다.
실시예들
실시예 1. 화학 기계적 연마(CMP, chemical mechanical polishing) 장치에 있어서,
연마 패드 ― 상기 연마 패드는 상기 연마 패드 상에 복수의 그루브들을 포함함 ― ;
상기 연마 패드의 패드 프로파일을 측정하도록 구성되는 제1 센서 ― 상기 연마 패드의 상기 패드 프로파일은 상기 복수의 그루브들의 깊이들을 포함함 ― ;
상기 연마 패드 위에 위치되고, 상기 패드 프로파일에 따라 상기 연마 패드에 대고 가압되는 웨이퍼를 연마하도록 구성되는 연마 헤드; 및
상기 연마 패드 위에 위치되고, 상기 패드 프로파일에 따라 상기 연마 패드를 리컨디셔닝(recondition)하도록 구성되는 컨디셔너
를 포함하며,
상기 연마 헤드 및 상기 컨디셔너는 적어도 하나의 연마 조건에 따라 작동되고, 상기 연마 조건은 상기 연마 패드의 상기 패드 프로파일에 따라 튜닝되는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 장치.
실시예 2. 실시예 1에 있어서,
상기 제1 센서는 상기 연마 패드의 상기 패드 프로파일을 획득하기 위하여 상기 복수의 그루브들 각각의 깊이 및 상기 복수의 그루브들 각각의 폭을 측정하도록 구성되는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 장치.
실시예 3. 실시예 1에 있어서,
상기 제1 센서는 광학 센서, 음파 센서, 및 이미지 센서 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 장치.
실시예 4. 실시예 1에 있어서,
상기 제1 센서는 3차원 레이저 센서를 포함하는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 장치.
실시예 5. 실시예 1에 있어서,
상기 적어도 하나의 연마 조건은 상기 컨디셔너의 스위프 범위(sweep range), 상기 컨디셔너의 스위프 주파수, 상기 컨디셔너의 회전 속도, 상기 컨디셔너를 상기 연마 패드에 대고 가압하는 하향력(downward force), 및 상기 연마 헤드의 구역 압력(zone pressure) 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 장치.
실시예 6. 실시예 1에 있어서,
상기 컨디셔너를 상기 연마 패드에 대고 가압하는 하향력을 측정하도록 구성되는 제2 센서; 및
상기 컨디셔너의 커팅 레이트(cutting rate)를 측정하도록 구성되는 제3 센서
를 더 포함하고,
상기 적어도 하나의 연마 조건은, 상기 하향력 및 상기 컨디셔너의 상기 커팅 레이트 중 적어도 하나와 상기 패드 프로파일에 따라 튜닝되는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 장치.
실시예 7. 실시예 6에 있어서,
상기 웨이퍼의 두께를 측정하도록 구성되는 제4 센서를 더 포함하고,
상기 적어도 하나의 연마 조건은, 상기 하향력, 상기 컨디셔너의 상기 커팅 레이트, 및 상기 웨이퍼의 두께 중 적어도 하나와 상기 패드 프로파일에 따라 튜닝되는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 장치.
실시예 8. 실시예 1에 있어서,
상기 웨이퍼의 두께를 측정하도록 구성되는 제5 센서를 더 포함하고,
상기 적어도 하나의 연마 조건은 상기 패드 프로파일, 및 상기 웨이퍼의 두께에 따라 튜닝되는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 장치.
실시예 9. 연마 패드, 제1 센서, 연마 헤드, 및 컨디셔너를 갖는 화학 기계적 연마(CMP) 장치의 제어 방법에 있어서,
상기 제1 센서에 의해, 상기 연마 패드의 패드 프로파일을 측정하는 단계 ― 상기 연마 패드의 상기 패드 프로파일은 상기 연마 패드의 복수의 그루브들의 깊이들을 포함함 ― ;
상기 패드 프로파일에 따라 적어도 하나의 연마 조건을 튜닝하는 단계;
상기 연마 헤드에 의해, 상기 적어도 하나의 연마 조건에 따라 상기 연마 패드에 대고 가압되는 웨이퍼를 연마하는 단계; 및
상기 컨디셔너에 의해, 상기 적어도 하나의 연마 조건에 따라 상기 연마 패드를 리컨디셔닝하는 단계
를 포함하는, 화학 기계적 연마(CMP) 장치의 제어 방법.
실시예 10. 실시예 9에 있어서,
상기 연마 패드의 패드 프로파일을 측정하는 단계는:
상기 연마 패드의 상기 복수의 그루브들 각각의 깊이를 측정하는 단계; 및
상기 연마 패드의 상기 복수의 그루브들 각각의 폭을 측정하는 단계
를 포함하는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 장치의 제어 방법.
실시예 11. 실시예 9에 있어서,
상기 제1 센서는 광학 센서, 음파 센서, 및 이미지 센서 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 장치의 제어 방법.
실시예 12. 실시예 9에 있어서,
상기 제1 센서는 3차원 레이저 센서를 포함하는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 장치의 제어 방법.
실시예 13. 실시예 9에 있어서,
상기 적어도 하나의 연마 조건은 상기 컨디셔너의 스위프 범위 및 스위프 주파수, 상기 컨디셔너의 회전 속도, 상기 컨디셔너를 상기 연마 패드에 대고 가압하는 하향력, 및 상기 연마 헤드의 구역 압력 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 장치의 제어 방법.
실시예 14. 실시예 9에 있어서,
상기 컨디셔너를 상기 연마 패드에 대고 가압하는 하향력을 측정하는 단계; 및
상기 컨디셔너의 커팅 레이트를 측정하는 단계
를 더 포함하고,
상기 패드 프로파일에 따라 적어도 하나의 연마 조건을 튜닝하는 단계는:
상기 하향력 및 상기 컨디셔너의 상기 커팅 레이트 중 적어도 하나와 상기 패드 프로파일에 따라, 상기 적어도 하나의 연마 조건을 튜닝하는 단계
를 포함하는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 장치의 제어 방법.
실시예 15. 실시예 14에 있어서,
상기 웨이퍼의 두께를 측정하는 단계를 더 포함하고,
상기 패드 프로파일에 따라 적어도 하나의 연마 조건을 튜닝하는 단계는:
상기 하향력, 상기 컨디셔너의 상기 커팅 레이트, 및 상기 웨이퍼의 두께 중 적어도 하나와 상기 패드 프로파일에 따라 상기 적어도 하나의 연마 조건을 튜닝하는 단계
를 포함하는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 장치의 제어 방법.
실시예 16. 실시예 9에 있어서,
상기 웨이퍼의 두께를 측정하는 단계를 더 포함하고,
상기 패드 프로파일에 따라 적어도 하나의 연마 조건을 튜닝하는 단계는:
상기 패드 프로파일, 및 상기 웨이퍼의 두께에 따라 상기 적어도 하나의 연마 조건을 튜닝하는 단계
를 포함하는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 장치의 제어 방법.
실시예 17. 시스템에 있어서,
화학 기계적 연마(CMP) 장치;
프로그램 명령어들을 저장하도록 구성되는 메모리; 및
상기 메모리 및 상기 CMP 장치에 커플링되는 제어기
를 포함하며,
상기 화학 기계적 연마(CMP) 장치는:
연마 패드 ― 상기 연마 패드는 상기 연마 패드 상에 복수의 그루브들을 포함함 ― ;
상기 연마 패드의 패드 프로파일을 측정하도록 구성되는 제1 센서 ― 상기 연마 패드의 상기 패드 프로파일은 상기 복수의 그루브들의 깊이들을 포함함 ― ;
상기 연마 패드 위에 위치되고, 상기 패드 프로파일에 따라 상기 연마 패드에 대고 가압되는 웨이퍼를 연마하도록 구성되는 연마 헤드; 및
상기 연마 패드 위에 위치되고, 상기 패드 프로파일에 따라 상기 연마 패드를 리컨디셔닝하도록 구성되는 컨디셔너
를 포함하고,
상기 제어기는:
상기 연마 패드의 상기 패드 프로파일에 따라 적어도 하나의 연마 조건을 튜닝하고;
상기 적어도 하나의 연마 조건에 따라 상기 연마 헤드 및 상기 컨디셔너를 제어하도록
상기 메모리에 저장된 상기 프로그램 명령어들을 실행시키도록 구성되는 것인, 시스템.
실시예 18. 실시예 17에 있어서,
상기 제1 센서는 상기 복수의 그루브들 각각의 깊이 및 상기 복수의 그루브들 각각의 폭을 측정하도록 구성되는 것인, 시스템.
실시예 19. 실시예 17에 있어서,
상기 적어도 하나의 연마 조건은 상기 컨디셔너의 스위프 범위 및 스위프 주파수, 상기 컨디셔너의 회전 속도, 상기 컨디셔너를 상기 연마 패드에 대고 가압하는 하향력, 및 상기 연마 헤드의 구역 압력 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 시스템.
실시예 20. 실시예 17에 있어서,
상기 컨디셔너를 상기 연마 패드에 대고 가압하는 하향력을 측정하도록 구성되는 제2 센서;
상기 컨디셔너의 커팅 레이트를 측정하도록 구성되는 제3 센서; 및
상기 웨이퍼의 두께를 측정하도록 구성되는 제4 센서
를 더 포함하고,
상기 적어도 하나의 연마 조건은, 상기 하향력, 상기 컨디셔너의 상기 커팅 레이트, 및 상기 웨이퍼의 두께 중 적어도 하나와 상기 패드 프로파일에 따라 튜닝되는 것인, 시스템.

Claims (10)

  1. 화학 기계적 연마(CMP, chemical mechanical polishing) 장치에 있어서,
    연마 패드 ― 상기 연마 패드는 상기 연마 패드 상에 복수의 그루브들을 포함함 ― ;
    상기 연마 패드의 패드 프로파일을 측정하도록 구성되는 제1 센서 ― 상기 연마 패드의 상기 패드 프로파일의 상기 측정은, 상기 복수의 그루브들의 깊이들 및 폭들을 측정하는 것을 포함함 ― ;
    상기 연마 패드 위에 위치되고, 상기 측정된 패드 프로파일에 따라 상기 연마 패드에 대고 가압되는 웨이퍼를 연마하도록 구성되는 연마 헤드;
    상기 연마 패드 위에 위치되고, 상기 측정된 패드 프로파일에 따라 상기 연마 패드를 리컨디셔닝하도록 구성되는 컨디셔너; 및
    상기 컨디셔너의 커팅 레이트(cutting rate)를 측정하도록 구성되는 제3 센서
    를 포함하며,
    상기 연마 헤드 및 상기 컨디셔너는 적어도 하나의 연마 조건에 따라 작동되고, 상기 적어도 하나의 연마 조건은 상기 컨디셔너의 회전 속도 또는 상기 컨디셔너를 상기 연마 패드에 대고 가압하는 하향력을 포함하고, 상기 연마 조건은, 상기 측정 동안, 상기 연마 패드의 상기 측정된 패드 프로파일에 포함된 상기 복수의 그루브들의 상기 측정된 깊이들 및 폭들, 및 상기 컨디셔너의 상기 커팅 레이트에 따라 튜닝되는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센서는 상기 연마 패드의 상기 패드 프로파일을 획득하기 위하여 상기 복수의 그루브들 각각의 깊이 및 상기 복수의 그루브들 각각의 폭을 측정하도록 구성되는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센서는 광학 센서, 음파 센서, 및 이미지 센서 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센서는 3차원 레이저 센서를 포함하는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 연마 조건은, 상기 컨디셔너의 스위프 범위(sweep range), 상기 컨디셔너의 스위프 주파수, 및 상기 연마 헤드의 구역 압력(zone pressure) 중 적어도 하나를 더 포함하는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 컨디셔너를 상기 연마 패드에 대고 가압하는 상기 하향력을 측정하도록 구성되는 제2 센서
    를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 연마 조건은, 상기 하향력 및 상기 컨디셔너의 상기 커팅 레이트 중 적어도 하나와 상기 패드 프로파일에 따라 튜닝되는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 두께를 측정하도록 구성되는 제4 센서를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 연마 조건은, 상기 하향력, 상기 컨디셔너의 상기 커팅 레이트, 및 상기 웨이퍼의 두께 중 적어도 하나와 상기 패드 프로파일에 따라 튜닝되는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 두께를 측정하도록 구성되는 제5 센서를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 연마 조건은 상기 패드 프로파일, 및 상기 웨이퍼의 두께에 따라 튜닝되는 것인, 화학 기계적 연마(CMP) 장치.
  9. 연마 패드, 제1 센서, 제3 센서, 연마 헤드, 및 컨디셔너를 갖는 화학 기계적 연마(CMP) 장치의 제어 방법에 있어서,
    상기 제1 센서에 의해, 상기 연마 패드의 패드 프로파일을 측정하는 단계 ― 상기 연마 패드의 상기 패드 프로파일의 상기 측정은, 상기 연마 패드의 복수의 그루브들의 깊이들 및 폭들을 측정하는 것을 포함함 ― ;
    상기 제3 센서에 의해, 상기 컨디셔너의 커팅 레이트를 측정하는 단계;
    상기 측정 동안, 상기 측정된 패드 프로파일에 포함된 상기 복수의 그루브들의 상기 측정된 깊이들 및 폭들, 및 상기 컨디셔너의 상기 커팅 레이트에 따라, 상기 컨디셔너의 회전 속도 또는 상기 컨디셔너를 상기 연마 패드에 대고 가압하는 하향력을 포함하는 적어도 하나의 연마 조건을 튜닝하는 단계;
    상기 연마 헤드에 의해, 상기 적어도 하나의 연마 조건에 따라 상기 연마 패드의 상기 측정된 패드 프로파일에 대고 가압되는 웨이퍼를 연마하는 단계; 및
    상기 컨디셔너에 의해, 상기 적어도 하나의 연마 조건에 따라 상기 연마 패드의 상기 측정된 패드 프로파일을 리컨디셔닝하는 단계
    를 포함하는, 화학 기계적 연마(CMP) 장치의 제어 방법.
  10. 시스템에 있어서,
    화학 기계적 연마(CMP) 장치;
    프로그램 명령어들을 저장하도록 구성되는 메모리; 및
    상기 메모리 및 상기 CMP 장치에 커플링되는 제어기
    를 포함하며,
    상기 화학 기계적 연마(CMP) 장치는:
    연마 패드 ― 상기 연마 패드는 상기 연마 패드 상에 복수의 그루브들을 포함함 ― ;
    상기 연마 패드의 패드 프로파일을 측정하도록 구성되는 제1 센서 ― 상기 연마 패드의 상기 패드 프로파일의 상기 측정은, 상기 복수의 그루브들의 깊이들 및 폭들을 측정하는 것을 포함함 ― ;
    상기 연마 패드 위에 위치되고, 상기 측정된 패드 프로파일에 따라 상기 연마 패드에 대고 가압되는 웨이퍼를 연마하도록 구성되는 연마 헤드;
    상기 연마 패드 위에 위치되고, 상기 측정된 패드 프로파일에 따라 상기 연마 패드를 리컨디셔닝하도록 구성되는 컨디셔너; 및
    상기 컨디셔너의 커팅 레이트를 측정하도록 구성되는 제3 센서
    를 포함하고,
    상기 제어기는:
    상기 측정 동안, 상기 연마 패드의 상기 측정된 패드 프로파일에 포함된 상기 복수의 그루브들의 상기 측정된 깊이들 및 폭들, 및 상기 컨디셔너의 상기 커팅 레이트에 따라, 상기 컨디셔너의 회전 속도 또는 상기 컨디셔너를 상기 연마 패드에 대고 가압하는 하향력을 포함하는 적어도 하나의 연마 조건을 튜닝하고;
    상기 적어도 하나의 연마 조건에 따라 상기 연마 헤드 및 상기 컨디셔너를 제어하도록
    상기 메모리에 저장된 상기 프로그램 명령어들을 실행시키도록 구성되는 것인, 시스템.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6715153B2 (ja) * 2016-09-30 2020-07-01 株式会社荏原製作所 基板研磨装置
US10675732B2 (en) * 2017-04-18 2020-06-09 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Apparatus and method for CMP pad conditioning
US11878388B2 (en) * 2018-06-15 2024-01-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Polishing pad, polishing apparatus and method of manufacturing semiconductor package using the same
US20200130136A1 (en) * 2018-10-29 2020-04-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Chemical mechanical polishing apparatus and method
US11298794B2 (en) * 2019-03-08 2022-04-12 Applied Materials, Inc. Chemical mechanical polishing using time share control
CN110303426A (zh) * 2019-06-25 2019-10-08 德淮半导体有限公司 提高研磨效率的方法和研磨装置
US11359906B2 (en) 2020-05-29 2022-06-14 Ta Liang Technology Co., Ltd. Method, system and apparatus for uniformed surface measurement
CN112571281A (zh) * 2020-11-12 2021-03-30 上海新昇半导体科技有限公司 抛光垫修整装置、化学机械抛光装置和方法
CN114083427B (zh) * 2022-01-24 2022-05-17 杭州众硅电子科技有限公司 一种抛光垫表面状况在线检测方法及检测系统
US20230390882A1 (en) * 2022-06-06 2023-12-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. System, control method and apparatus for chemical mechanical polishing
US20230390891A1 (en) * 2022-06-06 2023-12-07 Applied Materials, Inc. Acoustic monitoring of conditioner during polishing

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100515550B1 (ko) 2001-06-22 2005-09-20 인피네온 테크놀로지스 아게 연마 패드 조절 장치 및 방법
JP2008284668A (ja) 2007-05-21 2008-11-27 Tokyo Seimitsu Co Ltd 研磨装置および研磨方法
JP2015160303A (ja) 2014-02-28 2015-09-07 株式会社荏原製作所 研磨装置
KR101618354B1 (ko) * 2008-05-08 2016-05-04 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Cmp 패드 두께 및 프로파일 모니터링 시스템

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US287653A (en) * 1883-10-30 Machine for pulverizing oresrgc
JPH1086056A (ja) * 1996-09-11 1998-04-07 Speedfam Co Ltd 研磨パッドの管理方法及び装置
US6045434A (en) * 1997-11-10 2000-04-04 International Business Machines Corporation Method and apparatus of monitoring polishing pad wear during processing
KR20020032701A (ko) * 2000-10-26 2002-05-04 윤종용 폴리싱 패드의 프로파일 컨디셔닝 방법 및 그 ｃｍｐ 설비
KR20020088598A (ko) 2001-05-18 2002-11-29 삼성전자 주식회사 연마 패드 컨디셔닝 방법 및 이를 수행하기 위한 화학기계적 연마장치
US6872132B2 (en) * 2003-03-03 2005-03-29 Micron Technology, Inc. Systems and methods for monitoring characteristics of a polishing pad used in polishing micro-device workpieces
EP1710048B1 (en) 2004-01-28 2013-06-12 Nikon Corporation Polishing pad surface shape measuring instrument, method of using polishing pad surface shape measuring instrument, method of measuring apex angle of cone of polishing pad, method of measuring depth of groove of polishing pad, cmp polisher, and method of manufacturing semiconductor device
US7097542B2 (en) 2004-07-26 2006-08-29 Intel Corporation Method and apparatus for conditioning a polishing pad
KR100630754B1 (ko) * 2005-07-15 2006-10-02 삼성전자주식회사 슬러리 유막 두께 변화량을 이용한 연마패드의 마모 및마찰 측정방법 및 장치
JP4658182B2 (ja) 2007-11-28 2011-03-23 株式会社荏原製作所 研磨パッドのプロファイル測定方法
JP2013525126A (ja) * 2010-04-20 2013-06-20 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 改善された研磨パッドプロファイルのための閉ループ制御
JP5635957B2 (ja) 2010-09-09 2014-12-03 日本碍子株式会社 被研磨物の研磨方法、及び研磨パッド
JP5896625B2 (ja) * 2011-06-02 2016-03-30 株式会社荏原製作所 研磨装置に使用される研磨パッドの研磨面を監視する方法および装置
US20130217306A1 (en) 2012-02-16 2013-08-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. CMP Groove Depth and Conditioning Disk Monitoring
JP5964262B2 (ja) * 2013-02-25 2016-08-03 株式会社荏原製作所 研磨装置に使用される研磨部材のプロファイル調整方法、および研磨装置
US20140273752A1 (en) * 2013-03-13 2014-09-18 Applied Materials, Inc. Pad conditioning process control using laser conditioning
US9486893B2 (en) * 2014-05-22 2016-11-08 Applied Materials, Inc. Conditioning of grooving in polishing pads
WO2016048043A1 (ko) 2014-09-23 2016-03-31 영창케미칼 주식회사 화학적 기계적 연마용 연마패드의 그루브 측정 장치 및 이를 포함하는 화학적 기계적 연마 장치
US9669514B2 (en) 2015-05-29 2017-06-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd System and method for polishing substrate
US9802292B2 (en) * 2016-02-19 2017-10-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Advanced polishing system
JP7227137B2 (ja) * 2017-01-20 2023-02-21 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Ｃｍｐ用途向けの薄いプラスチック研磨物品

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100515550B1 (ko) 2001-06-22 2005-09-20 인피네온 테크놀로지스 아게 연마 패드 조절 장치 및 방법
JP2008284668A (ja) 2007-05-21 2008-11-27 Tokyo Seimitsu Co Ltd 研磨装置および研磨方法
KR101618354B1 (ko) * 2008-05-08 2016-05-04 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Cmp 패드 두께 및 프로파일 모니터링 시스템
JP2015160303A (ja) 2014-02-28 2015-09-07 株式会社荏原製作所 研磨装置

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KR20190062262A (ko) 2019-06-05
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